Modulo i Pavimentos

PAVIMENTOS

MODULO I

2014

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA

E.A.P. ING.CIVIL.

ING. LUZ E. ALVAREZ ASTO

ING. LUZ E. ALVAREZ ASTO PAVIMENTOS 1

Introducción, Suelo de Fundación, Material de Préstamo, Condiciones que debe tener un

Pavimento.

Introducción

Las vías de comunicación son base del desarrollo del país, para ser capaces de competir en el desarrollo económico y para mejorar la calidad de vida de sus habitantes. Son un factor determinante para abatir la discriminación geográfica y social y tener una expansión económica y social sostenible. En la infraestructura del transporte, en Perú las vías de comunicación terrestre y en particular las carreteras, constituyen un factor básico para posibilitar la competitividad. La estructura de un pavimento, tiene por finalidad proporcionar una superficie de rodamiento que permita el tráfico seguro y confortable de vehículos, a velocidades operacionales deseadas y bajo cualquier condición climática. Hay una gran diversidad de tipos de pavimento, dependiendo del tipo de vehículos que transitaran y del volumen de tráfico. Su calidad requiere de un diseño y mantenimiento adecuados, como cualquier otro activo económico, ya que el pavimento Tiende a degradarse por el uso y por el clima, aunque su falla no es catastrófica.

La gente quiere vialidades seguras Con mejor visibilidad Manejo confortable del vehículo Con mejores condiciones de frenado

La sociedad quiere vialidades de calidad Seguras, confiables y bajo costo de operación

El País requiere vialidades duraderas Con una mayor vida útil De alta resistencia al desgaste y a las cargas Que necesiten menor mantenimiento

Propósito: Conocer los conceptos y fundamentos tecnológicos básicos de los

pavimentos para aplicarlos en las prácticas y/ o trabajos a realizar.

S E M A N A

1


Pavimento

Del latín pavimentum, el pavimento es el suelo de una superficie artificial que es usado para la construcción de vías de comunicación. Es decir se trata de una estructura cuya función fundamental es distribuir suficientemente las cargas concentradas de las ruedas de los vehículos, de manera que el suelo subyacente pueda soportarlas sin falla o deformación excesiva. Además el pavimento debe ofrecer una superficie lisa, no resbaladiza, que resista la intemperie y finalmente debe proteger al suelo de la pérdida de sus propiedades, por efecto del sol, las lluvias y el frío.

En resumen es la capa constituida por uno o más materiales que se colocan sobre el terreno natural o nivelado, para aumentar su resistencia y servir para la circulación de personas o vehículos:

Con seguridad. Con comodidad Con el costo óptimo de operación.

Suelo de Fundación Llamado también terreno de fundación viene a ser el suelo que sirve de fundación o soporte del pavimento después de haber terminado el movimiento de tierras y que una vez compactado tiene las secciones trasversales y pendientes de diseño.

Su función es soportar al pavimento en condiciones razonables de resistencia. De su capacidad de soporte (CBR) depende en gran parte el espesor que debe tener un pavimento o mejorar su condición. La subrasante. Es la que corresponde al terreno de fundación, es decir es la parte superior de éste que requiere una obra vial, transmite esfuerzos al terreno natural bajo ella y esos esfuerzos a su vez producen deformaciones que se reflejan en el comportamiento estructural de la mencionada subrasante


Se puede clasificar el terreno de fundación en:

a) Pésimo b) Malo c) Regular o bueno d) Excelente

a) Terreno de fundación pésimo: cuando las vías pasan por zonas pantanosas o fangosas en donde los fangos y las turbas encontradas no proporcionan un cimiento estable para los terraplenes y los pavimentos. Estos suelos blandos presentan la sgtes condiciones:

- Son zonas planas - Tienen mal drenaje superficial - Están formados por suelos finos u orgánicos

En estos casos se debe remover y sustituir por uno de mejor calidad

b) Terreno de fundación malo: .Si el terreno de fundación es malo y se halla formado por un suelo fino, limoso o arcilloso susceptible de saturación habrá de ponerse una sub-base de material granular seleccionada antes de ponerse la base y capa de rodadura. Entonces el pavimento estará constituido por las siguientes capas: Capa de rodamiento o rodadura Base Subbase

TERRENO DE FUNDACIÓN

C.B.R.

POBRE 2-5

REGULAR 5-10

BUENO 10-20

MUY BUENO 20-40

EXCELENTE 40-80


Sección de un pavimento asfaltico

c) Terreno de Fundación Regular o Bueno: si el terreno de fundación es regular o bueno y está formado por un suelo granular bien graduado y no ofrece peligro de saturación, o es un material de granulometría gruesa posiblemente no necesite capa de subbase. El pavimento estar constituido así: Capa de rodamiento o rodadura Base

Sección de un pavimento asfaltico

d) Terreno de fundación malo: Si el terreno de fundación es excelente, es decir que tiene un valor de soporte elevado y no existe, además, la posibilidad de que este se sature de agua bastara colocar encima la capa de rodadura; es decir podrá prescindirse de la subbase y al base. Finalmente el pavimento quedara así:

- Capa de rodamiento o rodadura


En conclusión resumiendo lo anterior: Si el terreno de fundación es pésimo debe desecharse y sustituirse por otro de mejor

calidad Si el terreno de fundación es malo habrá de colocarse una sub-base de material

seleccionado antes de poner la base Si el terreno de fundación es bueno podrá prescindirse de la sub-base. Si el terreno es excelente podrá prescindirse de la sub-base y de la base

Material de Préstamo

Es aquel material de características apropiadas para su utilización en las diferentes partidas de construcción de obra (pavimentos), que deben estar económicamente cercanas a las obras y en los volúmenes significativos de necesidad de la misma incluye: extracción, selección, remoción, apile, carga, acarreo, sobre acarreo, descarga al lugar indicado. Obra Estos conceptos se aplican cuando se hace la nivelación de un terreno, por ejemplo conformación de terraplenes banquetas de relleno, hacer un camino. Estos materiales también pueden ser obtenidos mediante el ensanche adecuado de las excavaciones del proyecto o de zonas de préstamo (canteras),

Tenemos básicamente dos tipos:

Material De Préstamo Propio: Son aquellas que corresponden a compensaciones de materiales adecuados para su uso en las explanaciones, de corte con rellenos, en volúmenes transportados a lo largo del eje entre las diversas secciones del camino. Un relleno con material propio se refiere a que se usa el mismo material que se extrajo para rellenar una excavación, una vez que se ha colocado o construido la instalación para cuyo fin se hizo la oquedad en el suelo El material excavado debe ser adecuado para el relleno, es decir debe carecer de materia orgánica y no debe ser agresivo con lo que se deja enterrado. Material De Préstamo Lateral: Es aquel material de características apropiadas para su uso en la construcción de las explanaciones, que proviene de bancos y canteras naturales adyacentes a la explanada del camino. Un relleno con material de préstamo se refiere a que el material que se usa para rellenar una excavación no es el que se extrajo. Esto puede ser porque el material excavado no sea suficiente


para alcanzar el nivel de piso deseado o porque el material extraído no tiene las características adecuadas para usarse como relleno. Por ejemplo, la hacer la nivelación para un camino, se diseñan los cortes de manera que los volúmenes que se quitan sean los mismos que se tendrán que rellenar. Esto cuando la calidad del material es adecuada. Pero suponiendo que en algún tramo el suelo tenga una capa gruesa de tierra vegetal u oquedades, entonces se requerirá material adicional para el relleno y que tendrá que provenir de otro lado. Este es el material que se llama de préstamo.

Todos los materiales de préstamo que se empleen en los mejoramientos deben cumplir para su uso y según corresponda, con las especificaciones técnicas de los materiales, según las normas indicadas (MTC). Más adelante veremos los requisitos que deben cumplir estos materiales.

Condiciones que debe tener un Pavimento

Deben tener las siguientes:

a. Debe soportar las cargas impuestas por el tránsito que producen esfuerzos normales y

cortantes en la estructura. En los pavimentos flexibles se consideran los esfuerzos cortantes como la principal causa de falla desde el punto de vista estructural. Además de los esfuerzos cortantes también se tienen los producidos por la aceleración, frenaje de los vehículos y esfuerzos de tensión en los niveles superiores de la estructura Debe ser resistente a las cargas, ya que de lo contrario los esfuerzos verticales y horizontales producen fallas de hundimiento y deterioros superficiales. .

b. Debe ser liso y duro a fin que no obstaculice el avance de la rueda, evitando así al motor del vehículo mayores esfuerzos (potencia). La durabilidad está ligada a factores económicos y sociales. La durabilidad que se le desee dar al camino, depende de la importancia de este. Hay veces que es más fácil hacer reconstrucciones para no tener que gastar tanto en el costo inicial de un pavimento

c. En zonas lluviosas debe tener un drenaje adecuado de tal forma que la transitabilidad sea permanente y segura Los factores climáticos influyen de gran manera en la vida de un pavimento. Otro factor es la intensidad del tránsito, ya que se tiene que prever el crecimiento futuro. Se debe de tomar en cuenta el comportamiento futuro de las terracerías, deformaciones y derrumbes. La degradación estructural de los materiales por


carga repetida es otro aspecto que no se puede dejar de lado. La falta de conservación sistemática hace que la vida de un pavimento se acorte.

d. Debe proporcionarnos una circulación cómoda, eficiente y económica Para grandes

autopistas y caminos, los métodos de diseño se ven afectados por la comodidad que el usuario requiere para transitar a la velocidad de proyecto. La seguridad es muy importante al igual que la estética.

e. Debe ser impermeable y evitar la acción del agua sobre el terreno de fundación.

f. En lo posible debe ser indeformable, aceptándose solo en pequeña magnitud de tal manera que no corra riesgo de deterioro.

En conclusión un pavimento de tener

Superficie uniforme. Superficie impermeable. Color y textura adecuados. Resistencia a la repetición de cargas. Resistencia a la acción del medio ambiente. Que no trasmita a la terracería esfuerzos mayores a su resistencia. Deformabilidad. Durabilidad. Costo económico. Requerimientos de conservación. Comodidad.


Actividades

1.- Indicar las partes del pavimento según la figura:

2.- coloca la letra en los ( ) donde corresponda:

a. Pésimo ( ) Podrá prescindirse de la sub-base. b. Regular o bueno ( ) Suelo fino (arcilla, limo) susceptible a saturación. c. Malo ( ) Sirve para la circulación de personas o vehículos d. Material de préstamo ( ) Prescindirse de la sub-base y de la base e. Excelente ( ) Misma incluye: extracción, selección, remoción, apile, carga,

acarreo, sobre acarreo, descarga al lugar indicado f. Pavimento ( ) Debe desecharse y sustituirse por otro de mejor calidad.


Capas que comprende un Pavimento, Clasificación

de Pavimentos

Clasificación de Pavimentos

Existen diferentes criterios de clasificación y puntos de vista como consecuencia de esta situación en la actualidad es muy difícil tener una clasificación unificada, bajo el punto de vista de la definición de pavimentos tenemos la siguiente clasificación general:

Por la Calidad de Materiales que están constituidos o Empleados: existen una gran variedad de materiales y el predominante de uno de estos le dará lugar a que le pavimento adopte el nombre de este material : Afirmados: los pavimentos en afirmado son

estructuras constituidas por una o más capas de material granular seleccionado colocado, extendido y compactado sobre una subrasante para resistir y distribuir cargas y esfuerzos ocasionados por el paso de los vehículos, y así mejorar las condiciones de comodidad y seguridad. Los agregados para la construcción del afirmado deberán satisfacer los requisitos de calidad indicados según las normas. Cumplen las siguientes funciones: - Suministrar una superficie poco deformable y cómoda para el desplazamiento

vehicular. - Servir como capa de transición para disminuir las deformaciones a nivel de la

subrasante. - Suministrar un apoyo uniforme, estable y adecuadamente densificado para

distribuir los esfuerzos debidos a las cargas vehiculares repetidas. - Mitigar los cambios volumétricos de la subrasante y disminuir al mínimo su

acción superficial. - Mejorar en parte la capacidad de soporte del suelo de la subrasante

Propósito: Conocer las capas que presenta un pavimento, los requisitos que deben cumplir, así como saber qué tipos de pavimentos existen según su

clasificación.

S E M A N A

2


Empedrados: es el pavimento hecho de

piedras puede ser de mármol, de piedras silíceas más o menos voluminosas y labradas o no, de guijo o guijarros, de escombros o cascajo

Estabilizados: Es un proceso que se hace con el fin de darle a un suelo al estado natural, suficiente resistencia abrasiva y resistencia al corte como para estar en condiciones de soportar el tráfico o carga bajo condiciones del clima sin sufrir deformación dañina. La estabilización es un asusto económico que hay casos en los que es mejor y más barato recurrir a un mejoramiento de suelos del lugar que transportar otro material de grandes distancias.

Cemento Portland: las losas son las que absorben prácticamente los esfuerzos producidos por las cargas su desarrollo ha sido bastante dinámico. Pueden ser:

- Pavimento de concreto simple, sin varillas pasa juntas

- Pavimento de concreto simple, con varillas pasa juntas

- Pavimento de concreto reforzado - Pavimento de concreto presforzado - Pavimento de concreto presforzado

con fibras cortas de acero.

Bituminosos: es el material más común en los proyectos de construcción para firmes de carreteras, aeropuertos y aparcamientos. Consiste en un agregado de asfalto y materiales minerales (mezcla de varios tamaños de áridos y finos) que se mezclan juntos, se extienden en capas y se compactan. Debido a sus buenas propiedades como impermeabilizante también se usa en el núcleo de ciertas presas como impermeabilizante

http://es.wikipedia.org/wiki/Pavimento

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1rmol

http://es.wikipedia.org/wiki/Piedra

http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADlice

http://es.wikipedia.org/wiki/Guijarro

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cascajo&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Firme

http://es.wikipedia.org/wiki/Asfalto


Adoquinados: Su capa de rodadura está conformada por adoquines de hormigón, colocados sobre una capa de arena y con un sello de arena entre sus juntas. Se pueden producir tanto en equipos sencillos y pequeños, como en tecnificados y grandes; se utiliza poca maquinaria (basicamente una placa vibro compactadora) y mucha mano de obra.

Por la ubicación donde sirven

Para viviendas y alrededores.- su finalidad fundamental es embellecer el ambiente donde están colocados interesando su color, textura y suavidad que armonicen con los otros elementos empleados en el recinto. Usando materiales de lo más variados desde la piedra o laja natural madera, etc. hasta resinas sintéticas donde no interesan el cálculo de su espesor, ni la forma general de su construcción porque estas características las da por lo general el fabricante. Por ejemplo pisos de granito, cantería, pizarras, ladrillo, etc.

Para zonas urbanas.- se emplean en calles, avenidas, parques paseos, es decir

zonas d circulación, permanencia o recreación. sus características dependen de las zonas donde van a ser usados deben cumplir con características ornamentales y armonía en el lugar.

Para carreteras.- debe soportar las cargas de los vehículos trasmitiendo a la

subrasante y manteniéndole inalterable dentro de lo posible ante los agentes atmosféricos y tener una suficiente impermeabilidad así mismo debe tenerse en cuenta la economía.

Aeropuertos.-son áreas bastante extensas donde los aviones realizan sus

operaciones de aterrizaje, despeje y rodar el avión por esta razón se debe considerar el contacto con las ruedas al aterrizar además de las grandes cargas que soportan y son de costo elevado.

Puertos y muelles.- se distinguen de los demás debido al tipo de subrasante

sobre la que se construyen ya que estas estructuras no se cimientan en el suelo también se deben considerar las grandes cargas que soportan como las de las grúas tractores, vehículos, montacargas, etc.

Por la distribución de cargas al terreno: se refiere al comportamiento estructural del

pavimento por acción de las cargas estáticas y dinámicas que inciden en este pueden ser: Flexibles: Este pavimento está constituído por una carpeta bituminosa apoyada

generalmente sobre dos capas no rígidas, la base y la. Debido a la alta flexibilidad de la carpeta bituminosa (capacidad de gran deformación sin rotura bajo la acción de una carga), el peso del vehículo que transita sobre la superficie es prácticamente una carga concentrada, cuyo efecto se disminuye a través del


espesor de las capas subyacentes, hasta llegar distribuido y atenuado a la subrasante

Rígidos: Son aquellos formados por una losa de concreto Pórtland sobre una base, o directamente sobre la sub-rasante. Transmite directamente los esfuerzos al suelo en una forma minimizada, es auto-resistente, y la cantidad de concreto debe ser controlada

Mixtas

Por su Vida Útil:

Temporales Definitivos

Por el número de capas: como el pavimento es una estructura que puede estar

constituidos por una o varias capas se puede considerar: Simple Compuesto

Por su Estructura:

Simples Reforzados Prereforzados

Por el Tránsito a Soportar o Uso:

Urbanos Carreteras Aeropuertos Trochas Puertos Deportivos Industriales

Por su importancia: uno de los factores para la elección de un pavimento es la

importancia y actividad de la zona donde servirá la vía. De acuerdo a este criterio es que los pavimentos pueden tener diferente calidad: Económico Intermedio Superior Refinado

Capas que comprende un Pavimento

No siempre un pavimento se compone de todas las capas que a continuación se van a mencionar. La ausencia de una o de varias de ellas depende de la calidad del terreno de fundación, la clase de material a usarse y el tipo de pavimento, la carga de diseño, etcétera.


Existen varios tipos de pavimentos pero básicamente se enmarcan dentro de: rígidos (de concreto hidráulico) y flexibles (de asfalto) ahora veamos sus capas según estas dos tipos:

Sección De Un Pavimento Asfaltico

Sección De Un Pavimento rígido

EN PAVIMENTOS FLEXIBLES

Carpeta de desgaste o sello: La que se coloca encima de la capa de rodadura y está formada por una mezcla bituminosa Encima de esta carpeta se coloca un riego de arena o piedra picada menuda

CAPA DE RODADURA

Sub Base

Granular

Concreto Hidráulico

Rasante

Granular


Capa superficial: También conocida Capa de Desgaste o Capa de Rodadura. Esta es la capa superior y la capa que entra en contacto con el tráfico. Puede estar compuesta por uno o varias capas asfálticas (agregados minerales unidos con productos asfalticos).La capa de rodadura o revestimiento asfáltico tiene las siguientes funciones:

Impermeabilizar el pavimento, para que las capas subyacentes puedan mantener su capacidad de soporte.

Proveer una superficie resistente al deslizamiento, incluso en una pista húmeda. Reducir las tensiones verticales que la carga por eje ejerce sobre la capa base, para poder

controlar la acumulación de deformaciones plásticas en dicha capa. Capa Base: Esta es la capa que se encuentra directamente debajo de la capa de Superficial y, en general, se compone de agregados (ya sea estabilizado o sin estabilizar). La capa base tiene las siguientes funciones:

Reducir las tensiones verticales que las cargas por eje ejercen sobre las capas sub-base y suelo natural.

Reducir las deformaciones de tracción que las cargas por eje ejercen a la capa de revestimiento asfáltico.

Permitir el drenaje del agua que se infiltra en el pavimento, a través de drenajes laterales longitudinales

El material pétreo que se emplee en la base deberá cumplir con los siguientes requisitos:

Características De Capa Base Capa Sub-base: Esta es la capa (o capas), están bajo la capa de base. La Sub-base no siempre es necesaria y está constituida por un material de capacidad de soporte superior a la del suelo compactado y se utiliza para permitir la reducción del espesor de la capa base. Mejor dicho la capa sub-base es

ENSAYOS CALIDAD DEL MATERIAL

DESEABLE ADECUADA

Tamaño Máximo (mm) 38 51

% de Finos 10 Max. 15 Max

(Mat. 0.074 mm) - - Limite Liquido % 25 Max. 30 Max.

Índice plástico % 6 Max. 6 Max.

Compactación % 100 Min. 100 Min

(AASHTO Est.) - -

Equivalente de Arena % 45 Min 30 Min.

CBR % 100 Min. 80 Min.

Desgaste los Ángeles 40 Max. 40 Max.


una base de menor calidad ya que al estar más alejada de las cargas del tráfico, estas le llegan más atenuadas. En muchos casos se ha atribuido también a la sub - base una función drenante, en particular cuando las capas inferiores son poco permeables. Sin embargo esto no debe ser considerado como general en algunos casos el que la sub - base sea muy permeable puede ser perjudicial para la estructura, por su capacidad de almacenar mucha agua. Esta capa deberá cumplir con las propiedades mecánicas mínimas siguientes:

Características De Capa Sub-base ENSAYOS

CALIDAD DEL MATERIAL

DESEABLE ADECUADA TOLERABLE

Tamaño Máximo (mm) 51 51 76

% de Finos 15 Max. 25 Max. 10Min.

(Material 0.074 mm) ---- ---- 20 Max.

Limite Liquido( %) 25 Max. 30 Max. 40 Max.

Índice plástico % 06 Max. 10 Max. 15 Max.

Compactación % 100 Min. 10 Min. 95 Min.

(AASHTO Modificado.) --- ---- AASHTO estandar

Equivalente de Arena % 45 Min. 30 Min. -----

CBR % 40 Min. 30Min. 30 Min.

Desgaste los Ángeles 30 Max. ---- ----

Capa De Sub-Rasante: Es una capa de materiales pétreos, de buena graduación, construida sobre la Subrasante. Esta capa, al igual que la anterior, deberá cumplir con los requisitos de compactación y de calidad a que se hace referencia para la capa Subrasante. Esta capa es la que subyace a la capa base, cuando esta es necesaria, como es el caso de los pavimentos flexibles. Normalmente, la sub-base se construye para lograr espesores menores de la capa Base, en el caso de pavimentos flexibles. Deberá tener las características mínimas siguientes:

Características De Capa Sub-rasante * Humedad de compactación hasta 3% mayor a la óptima.

ENSAYOS CALIDAD DEL MATERIAL

DESEABLE ADECUADA TOLERABLE

Tamaño Máximo (mm) 76 76 76 % de Finos - - -

(Mat. 0.074 mm) 25 Max. 35 max. 40 Max.

Limite Liquido % 30 Max. 40 Max. 50 Max.

Índice plástico % 10 Max. 20 Max. 25 Max.

Compactación % 100 Min. 100 + - 2 100 + - 2

(AASHTO Est.) (*) - - -

CBR % 30 Min. 20 Min. 15 min.


Comportamiento estructural de los Pavimentos

La principal diferencia entre el comportamiento de los pavimentos flexibles y los rígidos es la forma como reparten las cargas. Desde el punto de vista de diseño, los pavimentos flexibles están formados por una serie de capas y la distribución de la carga está determinada por las características propias del sistema. Los pavimentos rígidos tienen un gran módulo de elasticidad y distribuyen las cargas sobre un área grande, la consideración más importante es la resistencia estructural del concreto hidráulico.

La alta rigidez de la losa de concreto le permite mantenerse como una placa y distribuir las cargas sobre un área mayor de la subrasante, transmitiendo presiones muy bajas a las capas inferiores. Por sí misma, la losa proporciona la mayor parte de la capacidad estructural del pavimento rígido. Pavimento flexible, está construido con materiales débiles y menos rígidos (que el concreto), más deformables, que transmiten a la subrasante las cargas de manera más concentrada, distribuyendo el total de la carga en menos área de apoyo. Por lo tanto, el pavimento flexible normalmente requiere más capas y mayores espesores para resistir la transmisión de cargas a la subrasante.

Falla en Los Pavimentos

En todos los métodos de diseño de pavimentos se acepta que durante la vida útil de la estructura se pueden producir dos tipos de fallas, la funcional y la estructural.

La falla funcional se deja ver cuando el pavimento no brinda un paso seguro sobre él, los vehículos no viajan de forma cómoda. La falla estructural esta asociada con la pérdida de


cohesión de algunas o todas las capas del pavimento de tal forma que éste no puede soportar las cargas a la que está sometido. La falla estructural implica una degradación de la estructura del pavimento. Se presenta cuando los materiales que conforman la estructura, al ser sometida a repeticiones de carga por acción del tránsito, sufren un agrietamiento estructural relacionado con la deformación o la tensión horizontal por tracción en la base de cada capa, esto se denomina falla por fatiga. Entre las fallas que sufren los pavimentos tenemos:

Elección del Pavimento

Como hemos visto anteriormente existen diferentes tipos de pavimentos, los mismos que se recomiendan en función de una serie de parámetros como son: Tipo de utilización, necesidad estructural, acabado de superficie de rodadura, costos, etc. Debemos tener en cuenta que no siempre los pavimentos de menor costo inicial son los más convenientes, sino que es necesario efectuar un estudio minucioso del “Beneficio Económico” a través de la vida útil del mismo, tomando en consideración los costos de mantenimiento de la infraestructura en general. Generalmente los pavimentos flexibles son recomendados para el caso de redes viales principales y secundarias del país, las que se deben diseñar y construir empleando las técnicas más modernas para mejorar su perfomance (Ej: polímeros, geotextiles, emulsiones asfálticas, etc). Los

Grieta Piel de cocodrilo Exudación de Asfalto Grietas de contracción (en bloque) Elevaciones y Hundimiento Corrugaciones (encalaminado) Depresiones Grieta de borde Grietas de reflexión de juntas Desnivel calzada-Hombrillo Grietas longitudinales y transversales Baches y zanjas reparadas Agregado Pulidos Huecos Acceso y salidas a puentes, rejilla de drenaje, Líneas

férreas Ahuellamientos Deformación por empuje Grietas de deslizamientos Hinchamiento Disgregación y desintegración


pavimentos rígidos se recomiendan para calles en zonas urbanas, playas de estacionamientos, etc. En el proyecto de sistemas viales, se requiere de la selección racional del tipo(s) de pavimento para optimizar la inversión. Los criterios de evaluación comprenden los siguientes factores:

El comportamiento de la estructura en función de la capacidad resistente del suelo y el tipo de tráfico.

Las características del tráfico y la tasa de incremento estimada. La vida útil calculada para la estructura; generalmente 20 años para las flexibles y 40 años

para las rígidas. La estrategia adoptada para el mantenimiento y/o reforzamiento del pavimento. Los factores económicos marco del proyecto. (Disponibilidad y costo de materiales y mano

de obra, depreciación de equipo, intereses, etc.) El valor residual de la estructura al término de la vida útil calculada. Los costos del usuario (Consumo de combustible, gastos de mantenimiento del vehículo,

llantas, confort del usuario, etc.


Pavimentos Flexibles, Introducción, Definiciones, Especificaciones de materiales, materiales

Bituminosos. Factores que afectan el comportamiento de los pavimentos flexibles.

PAVIMENTOS FLEXIBLES

Son aquellos en los que la estructura total del pavimento se deflecta o flexiona, un pavimento flexible se adapta a las cargas. Desde el punto de vista de diseño, los pavimentos flexibles están formados por una serie de capas y la distribución de la carga está determinada por las características propias del sistema de capas mejor dicho el pavimento flexible es un sistema tricapa, cuya capa superior es de concreto asfáltico, compuesto de ligante, usualmente el asfalto, el cual es un derivado de la refinación del petróleo, y agregados pétreos; material granular y suelo. Este tipo de pavimento se llama flexible porque al ser sometido a una carga sufre una deformación y recuperación deseada, al cesar la carga, completamente elástica. . Los pavimentos con superficie asfáltica en cualquiera de sus formas o modalidades son; concreto asfaltico mezcla en caliente, concreto asfaltico mezcla en frio, mortero asfaltico, tratamiento asfaltico, micropavimento, etc. Entre los objetivos de una pavimentación tenemos los siguientes:

Soporte De Las Cargas Producidas Por El Tráfico:

Un camino debe ser capaz de soportar las cargas que el tráfico ocasiona sin que se produzcan desplazamientos en la superficie, base o sub-base. El asfalto no contribuye sustancialmente a la resistencia mecánica de la superficie, la carga se transmite a través de los áridos a las capas inferiores, donde son finalmente disipadas.

Propósito: Estudiar detalladamente los factores que afectan a los pavimentos flexibles. Usar correctamente la terminología de los pavimentos flexibles para aplicarlos en las prácticas y/ o trabajos a realizar.

S E M A N A

3

http://www.monografias.com/trabajos11/travent/travent.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml


Protección Contra El Agua: Un exceso de agua en los materiales que componen la carretera, ocasiona la lubricación

de las partículas con la consiguiente pérdida de capacidad de soporte, especial cuidado debe tenerse al proyectar un camino del control de aguas, tanto de superficie como filtrantes. El asfalto puede sellar la superficie del camino contra el exceso de agua fluyente, si el material granular está correctamente graduado.

Textura Superficial Adecuada.

La capa de rodadura debe ser segura para la conducción de vehículos, y lo suficientemente lisa para proporcionar una marcha confortable.

La buena combinación del asfalto y las partículas granulares puede producir una excelente textura superficial de conducción segura y marcha suave.

Flexibilidad Para Adaptarse A Las Fallas De La Sub-Base:

Los pavimentos asfálticos son flexibles y pueden ajustarse a las posibles asentamientos de la base.

Resistencia a la Oxidación. El sol, el viento y las variaciones de temperatura afectan a los materiales bituminosos, por

lo tanto una buena elección de materiales y un buen plan de conservación pueden mantener la flexibilidad y propiedades ligante del asfalto.

Materiales Bituminosos

Son hidrocarburos que resultan de la combinación de hidrogeno y carbono. Los materiales bituminosos son sustancias de color negro, sólidas o viscosas, dúctiles, que se ablandan por el calor y comprenden aquellos cuyo origen son los crudos petrolíferos como también los obtenidos por la destilación destructiva de sustancias de origen carbonoso. Se consideran materiales bituminosos los que contienen en su composición asfaltos naturales, betunes asfálticos de penetración, betunes asfálticos de oxidación, alquitranes o breas.

* NOMBRE GENERICO DE VARIAS SUSTANCIAS COMPUESTAS PRINCIPALMENTE DE CARBONO

E HIDROGENO

Qué es Bitumen*?

http://es.wikipedia.org/wiki/D%C3%BActil

http://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Carbonoso


Los materiales bituminosos pueden ser de los siguientes tipos: imprimadores, que se utilizan para la preparación de superficies; pegamentos bituminosos y adhesivos, que se utilizan para la unión de productos o elementos de la impermeabilización; másticos y armaduras bituminosas, que se utilizan para la realización in situ de la impermeabilización; materiales para el sellado de juntas; y productos prefabricados tales como las láminas y las placas. Las fuentes de material bituminoso son: Asfaltos: Usados en construcción de pavimentos, también como selladores.

- Cementos asfalticos - Asfaltos diluidos - Asfaltos emulsionados

Alquitrán o brea: Membranas impermeables (techos), tratamientos para pavimentos - Alquitranes propiamente dicho - breas

1. Asfalto.- DEL LATIN Asphaltus

El Asfalto es un sub-producto de refinería, obtenido del procesamiento del petróleo crudo. A veces se le llama “fondo de barril”. Sus propiedades dependen de:

- Operaciones en la refinería - Composición de la fuente del crudo

Características

- Betún negro, sólido, quebradizo que se derrite al fuego y

arde con dificultad. - Sub-producto del proceso de destilación del petróleo. - Soluble en productos del petróleo. - Se puede obtener de la naturaleza

Pueden ser obtenidos por la: a. Refinación de asfaltos naturales b. Separación de rocas asfálticas c. Destilación del crudo


a. Asfaltos Naturales: Los asfaltos naturales o nativos constituyen una amplia gama de productos con base asfáltica que se encuentran en la naturaleza. Los asfaltos naturales se han formado por un fenómeno de migración de determinados petróleos naturales hacia la superficie terrestre, apareciendo a través de fisuras y rocas porosas, seguido o combinado con una volatización de sus componentes más ligeros y la consiguiente concentración de los compuestos asfálticos ya existentes en el mismo; algunos se encuentran en estado casi puro, formados mayormente por sustancias hidrocarbonadas con poca materia mineral, aunque lo más usual es que estén mezclados con otros minerales. Entre estos se tiene la gilsonita y la brahamita que pueden llegar a tener betún e en le orden del 99%

Lago de asfalto en Trinidad

b. Rocas Asfálticas

http://www.construmatica.com/construpedia/Petr%C3%B3leo


c. Asfaltos De Petróleo: El petróleo crudo, extraído de los pozos, es separado en sus constituyentes o fracciones en una refinería. Principalmente esta separación es llevada a cabo por destilación. Después de la separación, los constituyentes son refinados más cuidadosamente o procesados en productos que cumplan requerimientos específicos. De esta manera es como el asfalto, parafina, nafta, aceites lubricantes y otros productos útiles de alta calidad se obtienen en una refinería de petróleo, dependiendo de la naturaleza del crudo que está siendo procesado. La mayoría de los petróleos crudos contienen algo de asfalto, y a veces pueden ser casi enteramente asfaltos. En base a la proporción de asfalto, los petróleos se clasifican por lo común en: 1. Petróleos crudos en base asfáltica. 2. Petróleos crudos en base parafínica (contiene parafina pero no asfalto). 3. Petróleos crudos en base mixta (contiene parafina y asfalto) El asfalto de petróleo no debe ser confundido con el alquitrán, ya que sus propiedades difieren en forma considerable. El asfalto de petróleo está compuesto casi enteramente por betún, mientras que en el alquitrán el contenido de betún es relativamente bajo. En vista de estas diferencias es necesario que los productos del alquitrán y los asfaltos de petróleo sean considerados y tratados como elementos completamente separados. El asfalto de petróleo para uso en pavimentos es comúnmente llamado asfalto de pavimentación o cemento asfáltico para distinguirlo del asfalto hecho para otros usos, como ser con propósitos industriales o para techados


Tipos de Asfaltos

a. Cemento asfáltico(AC):

Los Cementos Asfálticos se presentan como una masa negra y brillante, cuya consistencia varía con la temperatura. Provienen de la fracción pesada de la destilación del petróleo crudo. Es también elemento base para la fabricación de asfaltos cortados y emulsiones. El Cemento Asfáltico es un ligante flexible, impermeable y duradero. Mediante la aplicación de calor disminuye su viscosidad, permitiendo mezclarse con agregados pétreos, obteniéndose así una mezcla cuyas excelentes características han permitido un alto desarrollo tecnológico de su utilización en la ingeniería vial

Características

- Es semisólido y se aplica calentándolo. - Mejor calidad. - De Pavimentación - oplados (Impermeabilización de Techos)

Componentes

Asfaltenos Inclusiones sólidas, grandes y discretas (negras) Componente de alta viscosidad

Maltenos Resinas Semi-sólidas o sólidas a temperatura ambiente Fluidas cuando se calientan Quebradizas cuando están frías

Aceites Líquido incoloro Soluble en la mayor parte de solventes Permiten que el asfalto fluya.

(Resinas + Aceites = Maltenos)

Tipos Usados en el Perú:

- CA PEN 40/50 - CA PEN60/70 - CA PEN85/100 - CA PEN120/150


Ensayos realizados Ensayo de viscosidad: Permite conocer los valores de la resistencia del asfalto a fluir. Este ensayo se puede realizar a temperaturas de 60°C o de 135°C. A 60°C se efectúa la viscosidad absoluta y se utiliza un viscosímetro capilar, el cual se coloca en un baño de aceite a temperatura constante. Se incorpora el asfalto precalentado hasta que llegue a la marca de llenado. Una vez que el sistema ha alcanzado la temperatura de 60°C, se aplica un vacío y se mide el tiempo en que tarda en desplazarse el asfalto por el capilar entre dos marcas consecutivas. Al multiplicarse este tiempo por el factor de calibración de viscosímetro, se obtiene el valor de la viscosidad absoluta en Poises. A temperatura de 135°C se realiza el ensayo de viscosidad cinemática y sus unidades son en centistokes. Ensayo de penetración: Se trata de un método de ensayo empírico antiguo, que permite medir la dureza o consistencia del cemento asfáltico. Consiste en la penetración de una aguja normalizada de 100 g la cual se introduce en un recipiente con cemento asfáltico a una temperatura de referencia de 25°C por un tiempo de 5 segundos, midiéndose después la penetración de la aguja en unidades de 0.1 mm.

Ensayo de punto de inflamación: El punto de inflamación representa la temperatura a la cual un asfalto puede calentarse con seguridad, sin que éste se inflame en presencia de una llama. Esta temperatura es menor que la temperatura de combustión o punto de combustión. El ensayo se realiza en el "vaso abierto Cleaveland " consiste en llenar un vaso de bronce con asfalto, y se calienta a una velocidad gradual de temperatura. Cada cierto tiempo se pasa una llama sobre la superficie hasta que se produzca una inflamación o fIash debido a la evaporación de solventes. Esta temperatura representará el punto de inflamación.

Ensayo en horno de película delgada: Este ensaye simula el envejecimiento del asfalto, en condiciones normales en una planta de mezcla en caliente. El grado de envejecimiento se mide con los ensayos de penetración, viscosidad, etc. El ensayo consiste en colocar 50 ml de cemento asfáltico en un platillo quedando la muestra con 3 mm. de espesor, que se coloca en un horno a 163°C, sobre un plato que gira a 5-6 rev/min durante 5 horas y a una temperatura constante de 163°C. concluido el plazo. se extrae la muestra para efectuarle los ensayos de viscosidad, penetración, perdida de peso, etc. La diferencia en peso está acotada por normas. Ensayo de ductilidad: El procedimiento consiste en formar una probeta de cemento asfáltico con dimensiones determinadas y sostenerlas a un proceso de elongación. Este proceso se efectúa a una temperatura normalizada de 25°C y a una velocidad de 5 cm/min. El ensaye de ductilidad nos da la distancia a la cual se rompe la muestra y se mide en cm.


Ensayo de solubilidad: Este ensayo permite conocer el grado de pureza de los cementos asfálticos y para ello se utiliza actualmente como solvente el triocloro-etileno, que es menos tóxico que otros solventes empleados anteriormente, separando así la materia inerte como sales, carbón libre o contaminantes inorgánicos que no solubles. El procedimiento consiste en disolver 2 gr. de asfalto en 100 ml de solvente, para luego filtrar dicha solución. Por diferencia de pesada, del filtro antes y después de filtrar, se determina la cantidad de impurezas retenidas y se calcula el grado de pureza.

b. Asfaltos diluidos (�Asfalto “cutback”.)

Llamados también asfaltos cortados son cementos asfálticos diluidos en algún solvente de petróleo proporcionando productos menos viscosos que pueden aplicarse a temperaturas más bajas. Los diluyentes se evaporan después de la aplicación. Tienen la ventaja, al igual que las emulsiones, de tener una consistencia líquida a temperatura ambiente, lo que permite trabajarlos en frío.

Características

- El solvente se evapora al esparcirlo en el pavimento. - Es más caro, son peligrosos, y son ambientalmente inaceptables. - Cementos Asfálticos “diluidos” con solventes de petróleo (RC, MC y SC).

Clasificación

De acuerdo con el tiempo de curado determinado por la naturaleza del diluyente utilizado, los asfaltos cortados se clasifican en: RC, Asfaltos Cortados de Curado Rápido MC, Asfaltos Cortados de Curado Medio SC, Asfaltos Cortados de Curado Lento

Las siglas antes mencionadas, van seguida de un número que indica el grado de viscosidad, que puede ser; 30, 70, 250, 800 o 3000, entre otros. Los Asfaltos Diluidos son mezclas solubles entre cementos ásfalticos y solventes que favorecen las aplicaciones de los mismos a temperatura ambiente. Al ser aplicados el solvente se evapora y el cemento asfáltico recupera sus propiedades. Según el tipo de volatilidad relativa de evaporación. Curado Rápido (RC) (Nafta o Gasolina) Cemento asfáltico y un diluyente liviano de alta volatilidad, generalmente con un rango de destilación similar a la nafta. Sellos, Tratamientos Superficiales. Los asfaltos cortados de curado rápido, en cambio, se utilizan típicamente para mezclas en frío para bacheos (ej.: RC – 250

http://www.quimicalatinoamericana.cl/images/pdf/productos/asfaltos_cortados/rc_250.pdf


Curado Medio (MC) (Kerosene): Cemento asfáltico y un diluyente mediano de

volatilidad media, generalmente con un rango de destilación similar al kerosene. Los asfaltos cortados de curado medio se utilizan generalmente para riegos de imprimación, Mezclas de bacheo, siendo el más común el MC-30. Curado Lento (SC) (Aceite de baja viscosidad)Baja volatilidad Imprimación, control de polvo

Entre los más usados en Perú tenemos: Tipo MC-30 Tipo MC-70 Tipo RC-70 Tipo MC-250 Tipo RC-250 Tipo RC-30

http://www.quimicalatinoamericana.cl/images/pdf/productos/asfaltos_cortados/mc_30.pdf


c. �Asfalto emulsionado.

Las emulsiones asfálticas son micro dispersiones de cemento asfáltico en agua, más un agente emulsificador el cual actúa como estabilizador del sistema, otorgándole además, una polaridad. El emulsificante da la carga superficial a las gotas de asfalto suspendidas en un medio acuoso: Aniónicas Carga negativa Alcalinas Buenas con calizas (carga positiva) Catiónicas Carga positiva Acidas Buenas con gravas silíceas (carga negativa)

Características Se disuelve en agua, con un agente emulsionante. Cemento asfáltico, agua y agente emulsificante

Clasificación Según la carga eléctrica de la emulsión, éstas se clasifican en: -Emulsiones Asfálticas Catiónicas: tenemos

CRS-1

CRS-2

CMS-2

CMS-2h

CSS-1

CSS-1h

-Emulsiones Asfálticas Aniónicas: tenemos

RS-1

RS-2

MS-1

MS-2

MS-2h

HFMS-1

HFMS-2

HFMS-2h

HFMS-2s

SS-1

SS-1h


Las emulsiones asfálticas se desarrollan con el objetivo de cambiar la consistencia del asfalto y darle así una trabajabilidad adecuada para cada tipo de aplicación sin la necesidad de calentarlo hasta altas temperaturas como es usual en mezclas tradicionales con cemento asfáltico.

Las principales ventajas que caracterizan el uso de emulsiones asfálticas es la considerable reducción de costos para la construcción y conservación de caminos, ya que la adecuada trabajabilidad que presentan a temperaturas menores permiten un ahorro energético considerable, esto sumado a que las aplicaciones con emulsiones son de espesores mucho menores que los utilizados en mezclas tradicionales, permitiendo ahorro en el uso de material y tiempos de construcción.

De acuerdo con el tipo y la cantidad del agente emulsificador empleado, las

emulsiones se clasifican en función de su tiempo de quiebre en:

-Emulsiones de Quiebre Rápido (CRS) -Emulsiones de Quiebre Lento (CSS) -Emulsiones de Quiebre Controlado (CQS) -Emulsiones de Quiebre Medio (CMS)

Las emulsiones de quiebre rápido (CRS) se utilizan normalmente en sellos y

tratamientos superficiales. Las de quiebre lento (CSS) se utilizan para riegos de liga, riegos neblina (Fog Seal) y lechadas asfálticas (slurry seals). Las de quiebre controlado (CQS) se utilizan en lechadas asfálticas y microaglomerados en frío (en este último caso deben ser emulsiones de quiebre controlado modificadas con polímeros)


Aplicaciones:

Las Emulsiones Catiónicas de Ruptura Media Reciclado en frío Sellado de grietas y fisuras en pavimento Tratamientos simples y múltiples

Las Emulsiones Catiónicas de Ruptura Rápida

Tratamiento superficial simple y/o múltiplo, Riegos de liga y/o de curado, Sellados, Imprimación de banquinas Las Emulsiones Catiónicas de Ruptura Lenta

Bases y capas superficiales de pavimentos con agregados de granulometría cerrada, elaboradas en planta o in situ Mezclas con arena o con suelo arenoso, preparado in situ Bacheo de uso inmediato, elaborado en plena o in situ Reciclado en frío Lechada asfáltica para tratamientos superficiales Riego de imprimación (diluida en agua) Riego de liga Tratamiento paliativo de polvo (diluida en agua) Relleno de grietas en pavimentos asfálticos Las Emulsiones Catiónicas Super Estables

Estabilización de suelos Mezclas densas en frío Bacheo de usa inmediato, elaborado en planta o in situ Reciclado en frío Lechada asfáltica para tratamientos superficiales Riego de imprimacion, Tratamiento paliativo de polvo (diluida en agua) Relleno de grietas en pavimentos asfálticos


2. Alquitrán: DEL ARABE al-qitrãn: “LA BREA”

Características

- Sustancia untuosa de color oscuro, olor fuerte y sabor amargo. - Sub-producto de la producción del coque (hulla). - Resistente a los productos del petróleo.


Factores que afectan el comportamiento de los pavimentos flexibles.

Son muchos los factores que afectan el comportamiento de los pavimentos flexibles entre los más resaltantes Tenemos: Tráfico

Es un concepto que tiene su origen en el vocablo italiano traffico. El término refiere al tránsito o desplazamiento de medios de transporte, seres humanos u objetos por algún tipo de camino o vía. El concepto de tráfico puede hacer mención tanto a la acción del movimiento como a las consecuencias de dicha circulación.

El tráfico es uno de los parámetros más importantes para el diseño y comportamiento de pavimentos a lo largo de su vida o servicio por eso se debe considerar las cargas y presión de inflado de los vehículos ya que estas son transmitidas al pavimento mediante dispositivos de apoyo multiruedas, número de configuración de ejes y llantas, distribución transversal del tráfico y frenado de los vehículos entre otros.

Suelos Los materiales que se eligen para la fundación de pavimentos, son de dos tipos claramente diferenciados. Los que se denominan materiales gruesos (arenas, gravas, fragmentos de roca, etc.) constituyen el primer grupo, el segundo grupo está formado por los suelos finos, cuyo arquetipo son los materiales arcillosos. Es bien conocida la gran diferencia de comportamiento que tienen ambos grupos de suelos, respecto a sus características de resistencia y deformación, estas diferencias ocurren por la naturaleza y la estructura íntima que adoptan las partículas individuales o sus grumos, los suelos finos forman agrupaciones compactas y bien familiares, en cambio los suelos gruesos adoptan formas vaporosas con grandes volúmenes de vacíos y ligas poco familiares en el caso de los finos. Como vemos el de vital importancia conocer el tipo de suelo sobre el que se va a realizar la pavimentación entre los puntos q se debe considerar para el diseño del pavimento son; la resistencia y calidad de soporte del terreno de fundación y de los materiales, la profundidad de la napa freática, ascenso capilar, procesos de hinchamiento y contrición.

Clima

El clima hace referencia al estado de las condiciones de la atmósfera que influyen sobre una determinada zona. El uso cotidiano del término, por lo general, se vincula a la temperatura y al registro o no de precipitaciones (lluvia, nieve, etc). La capacidad estructural de los pavimentos flexibles posee una alta sensibilidad a las variaciones de las condiciones hídricas de los materiales así en el caso de los pavimentos flexibles, los materiales asfálticos son extremadamente sensibles a los cambios de temperatura debido a su comportamiento viscoso. Ante la presencia de altas temperaturas y/o altos periodos de aplicación de carga (bajas frecuencias), se generan deformaciones irreversibles o plásticas en el pavimento denominadas huellas. Por ello se deben tomar en cuenta en el momento de realizar el diseño del pavimento considerándose los siguientes aspectos; hielos-deshielos, cambios estacionales de temperatura.

http://definicion.de/transito/

http://definicion.de/desplazamiento/

http://definicion.de/camino

http://definicion.de/circulacion/

http://definicion.de/temperatura/


Posición

Se refiere a la ubicación especifica de zonas que merecen especial tratamiento los aspectos a considerar son; secciones en cortes y rellenos, zonas de curvas horizontes y verticales, deslizamientos y problemas de geodinámica externa, presencia de depósitos profundos de suelos blandos, y para pista en aeropuertos considerarse la zona de aterrizaje, de maniobras, delantales y extremos de pista.

Construcción

La construcción de un pavimento es un factor que se debe tomar en cuenta ya que durante esta etapa se realiza todas las actividades de trabajo para construir un pavimento, durante esta etapa se debe tomar en cuenta el control de los materiales a utilizar, los métodos, la maquinaria, las herramientas, operaciones de explanación; construcción de capas de subbase y/o base granulares o estabilizadas; fabricación, transporte, colocación y acabado del pavimento

Conservación Y Mantenimiento

A semejanza de cualquier esfuerzo que el hombre desarrolla para conservar su salud, asimismo la conservación en los caminos viene siendo la mejor inversión posible, ya que una conservación adecuada no sólo garantiza la inversión inicial de construcción, sino que disminuye el costo de explotación y alarga la vida tanto del camino como de los vehículos que lo usan. Es necesario entender claramente que la observación más que un problema de economía es un problema de muy alta técnica de ingeniería y por lo tanto, los trabajos deben ejecutarse oportunamente ya que de ello depende el que los gastos que se hagan sean mínimos. Sin embargo, para ello es necesario contar con el personal con experiencia ya que sin ella o con personal negligente, todos los sistemas, materiales y equipo que se empleen, por buenos que sean, tendrán como resultado despilfarros y trabajos defec-tuosos. Se denomina conservación normal al conjunto de trabajos constantes o periódicos que se ejecutan para evitar el deterioro o destrucción prematuros de una obra y que la mantienen en su calidad y valor. El programa de trabajos de conservación normal es generalmente rutinario y debe tender a ejecutarse en forma de ciclos, estudiando para formularlo los intervalos de periodicidad adecuados a la intensidad del tránsito para algunas obras, como rastreos y bacheos, desgaste de la capa de sellos y de acuerdo con las estaciones meteorológicas del año si se trata de efectos atmosféricos; como las limpias y desazolves de cunetas y los desyerbes de acotamiento y taludes. La ejecución de los trabajos de conservación normal en forma de ciclos oportunos necesita de la formación previa de un calendario de operaciones.


Diseño de Pavimentos Flexibles: Índice de Grupo, Wyoming

Índice de Grupo

Este método para calcular pavimentos flexibles fue presentado por los ingenieros I. E. Rusell y D. J. Olinger, del Departamento de Carreteras del Estado de Wyoming. Basan su método en el CBR del terreno de fundación y toman en cuenta además, los siguientes factores:

a) Precipitación anual del lugar. b) Situación de la napa freática. c) Acción de las heladas. d) Condiciones generales existentes; como: drenaje superficial y subterráneo. e) Tránsito, calculado para un período de 20 años.

Propósito: Diseñar y calcular los espesores respectivos de pavimentos asfalticos.,

conocer los parámetros Utilizados para el diseño del pavimento.

S E M A N A

4


A cada uno de estos factores le asigna un determinado valor, y la suma de éstos, determina la curva a emplearse para el diseño del pavimento. a) Precipitación anual

Los datos correspondientes deben tomarse, preferentemente, de las informaciones que se

obtengan de las estaciones pluviométricas cercanas al lugar donde se proyecta el pavimento.

Los valores asignados se indican en la Tabla 1.

Tabla 1. Valores asignados para precipitación anual

PRECIPITACION ANUAL VALOR ASIGNADO

PULGADAS mm

5 - 10 127 - 254 0

10 - 15 254 - 381 1

15 - 20 381 – 508 3

20 - 25 508 -635 (Irrigación Baja) 6

25 - 50 635 – 1270 (Irrigación Alta) 10

De acuerdo con la tabla, precipitaciones anuales del orden de 5 a 10 pulgadas el valor asignado a la zona de estudio es de 0, es decir que este valor no tiene ninguna influencia en el pavimento. También hay otra condición especial, cuando, en zonas de lluvia no hay un drenaje superficial adecuado (zona de topografía plana, es decir, zona muy irrigable), la precipitación de 20 - 25 pulg. Cuyo valor sería 6; en este caso el valor real sería 10.

b) Situación de la napa freática

Es muy importante establecer e indicar la profundidad a la que se encuentra el nivel de agua subterránea, con respecto al terreno de fundación, y según que el nivel esté más o menos bajo, se tienen los siguientes valores que se indican en la Tabla siguiente.

Tabla 2. Valores asignados para situación de la Napa Freática.

PROFUNDIDDA DE LA NAPA FREATICA DEBAJO DEL TERRENO DE FUNDACION

VALOR ASIGNADO

A Mucha Profundidad Mayor de 3 m. 0

De 6 a 10 pies 1.8 a 3 m 1

De 4 a 6 pies 1.20 a 1.80 m 3

De 2 a 4 pies 0.60 a 1.20 m 5

Naturalmente que la profundidad de la napa freática depende del tipo de material que se tenga en la subrasante; si el material es fino, el agua puede ascender por capilaridad, en este caso puede haber influencia en la estabilidad del pavimento y se puede hacer uso de una capa


anticontaminante. Pero si el material es grueso, en este caso, el valor asignado será 0. Sin embargo, se recomienda considerar como altura mínima 1.80 m. porque menos altura provocaría un valor asignado mayor y lógicamente que el espesor del pavimento resultaría mayor (antieconómico). Si se tiene un material friccionante, en este caso se puede permitir tener niveles freáticos de 1.20 a 1.80m; pero si se tiene arenas finas no se debe permitir tener niveles freáticos menores de 1.80 m. Concluyendo, se recomienda, como valores mínimos de la profundidad de la napa freática; los siguientes: Si el material de subrasante es fino; 1.80 m de nivel freático. Si el material de subrasante es grueso; 1.20 m de nivel freático.

c) Acción de las heladas

Las heladas también contribuyen en forma decisiva en el comportamiento de un pavimento. Generalmente se producen heladas en las zonas donde la temperatura media del día permanece por debajo de 0°C. Para determinar cómo influyen las heladas, se tiene una clasificación de éstas, que está en función del aumento de volumen que se produce en el suelo por efecto de las heladas, entonces se puede medir la profundidad de las huellas y el hinchamiento de éstas. De acuerdo a ésta, las heladas se clasifican en:

Heladas ligeras: Cuando no hay señales de grandes hinchamientos ni de otros que afecten el pavimento.

Heladas medianas: Cuando produce hinchamientos de 2”, aproximadamente, con señales de debilitamiento del terreno de fundación.

Heladas perjudicial: Si el hinchamiento causado por la helada, es mayor de 2” (5 cm) y hay pérdida notoria en la capacidad portante del terreno de fundación.

Los valores que se asignan a cada tipo de helada, se indican en la Tabla siguiente.

Tabla 3. Valores asignados para heladas.

CLASE DE HELADAS VALOR ASIGNADO

Ninguna 0

Ligera 1

Mediana 3

Perjudicial 8

En el Perú, de una manera general no se considera la influencia de las heladas, salvo en la zona del Ticlio.

e) Condiciones generales

Los drenajes, tanto superficial como subterráneo, así como toda otra condición general que pueda afectar el diseño de un pavimento, se toman en consideración. Para diferentes condiciones, los valores se indican en la Tabla siguiente.


Tabla 4.Valores asignados para condiciones generales.

CONDICIONES GENERALES DE DRENAJE VALOR ASIGNADO

Excelente 0

Regular 2

Adverso (Si no hay ningún drenaje y el Suelo es arcilloso)

6

e) Tránsito

La carga de diseño es la carga por rueda de 5,000 lb. Como no todos los vehículos tienen esta carga, se tiene que expresar el tránsito en Carga Equivalentes a 5,000 lb. El período de cómputo es referido a 20 años, tiempo en el cual se supone que se duplicará el tránsito. Los coeficientes de cargas mayores a 5,000 lb. a cargas menores de 5, 000 lb. son:

Carga de 4,500-5.500 lb. por rueda, factor de conversión: 1

Carga de 5,500-6.500 lb. por rueda, factor de conversión: 2 Si se tiene 300 vehículos de carga por rueda de 6500 lb. La reducción será 300 x 2 = 600 vehículos; entonces se consideran de 5,000 lb. EJEMPLO Reducir el tránsito comercial a cargas equivalentes a 5,000 lb. por rueda. Sea el tránsito diario actual de 538 vehículos y el tránsito comercial diario actual, de 143. Si los porcentajes de vehículos con carga por rueda de 4,500, 5,500, 6,500, 7,500, 8,500 lb o más,

son 13.17, 15.30, 11.76, 14.11, 6.21, y 5.84%, respectivamente.

Solución: Datos Tránsito diario actual total(TDAt): 538 vehículos Transito diario comercial actual (TDCA): 143 vehículos Transito diario comercial al cabo de 20 años (supuesto el doble)

143 x 2=286 vehículos

Tránsito comercial diario, promedio en 20 años (TCDP):


Cálculo del número de repeticiones de carga de 5,000 lb. Por rueda en el período de 20 años. Tabla siguiente.

Tabla 5. Cálculo del tránsito para diseño

Como las vías son de dos sentidos, el tránsito de diseño es de un solo sentido, entonces:

Tránsito considerado para el diseño, en una sola dirección = 3’844,726 Los valores f son factores que indican, el efecto relativo de destrucción de los diferentes

grupos de cargas.

Una vez que se ha determinado las repeticiones de carga equivalente a las 5,000 lb. por rueda, se verá que valor se le asigna a este tráfico empleando la Tabla siguiente.

Tabla 6.Valores asignados para tránsito

TRANSITO REDUCIDO A CARGSA EQUIUVALENTES A 5,000 Lbs. POR RUEDA

VALOR ASIGNADO

0 a 1 millón 1

1 a 2 millones 2

2 a 3 millones 4

3 a 5 millones 6

5 a 7 millones 9

7 a 9 millones 12

9 a 11 millones 15

11 a 13 millones 18

13 a 15 millones 21

Mayor de 15 millones 24


Curvas De Diseño La suma de todos los valores asignados en a, b, c, d y e determinará la curva a emplearse para el diseño de un pavimento flexible

Tabla 7. Tabla de Relación entre la suma de valores asignados y la curva de diseño

Determinando a la curva de diseño y conociendo la relación de la resistencia de california (CBR) para cada material a emplearse en cada capa, se encuentra sus espesores empleado el diagrama que se encuentra en la figura.

Suma de valores asignados Curva que debe emplearse para el diseño de pavimento

De 0 a 2 De 3 a 6 De 7 a 11

De 12 a 17 De 18 a 24 De 25 a 32 De 33 a 41 De 42 a 53

4 5 6 7 8 9 12 15


CB

R e

n %

para

0.1

" de p

enetr

ació

n (

muestr

a c

om

pacta

do y

satu

rada)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

3

4

5

6

7

8

9

10

15

20

25

30

40

50

60

70

80

90

100

Espesor Combinado de la capa de Rodamiento

Bituminoso,Base material Seleccionado y Material de Prestamo

Pulgadas

Curvas para el Calculo de Paviementos Flexibles

Metodo de WYOMING

4 5 6 7 8 9 12 15


EJEMPLO Se tiene previsto construir un pavimento en una zona que presenta las siguientes características:

Tiene precipitaciones anuales comprendidas entre 508 – 635 mm. al año.

El estudio de suelos indica que la napa freática está a 1.00 mts. de profundidad por debajo del terreno de fundación,

El terreno no está en la zona de heladas ni está constituido por arcillas expansivas De topografía plana y estando la sub – rasante constituida por suelo A – 6, Con un tránsito reducido a cargas equivalentes a 5000 lbs. Por rueda durante 20años, se

ha calculado en 13.5 millones CBR de la sub – rasante de 3% Si la sub – base tiene un CBR DE 16%. Con un CBR de para la base de 57%,

Solución 1.- Empezamos asignar los valores según sus características de la zona:

Encontrando la precipitación anual del lugar.= 508 – 635 mm. al año.

Tabla 1. Valores asignados para precipitación anual

PRECIPITACION ANUAL VALOR ASIGNADO

PULGADAS mm

5 - 10 127 - 254 0

10 - 15 254 - 381 1

15 - 20 381 – 508 3

20 - 25 508 -635 (Irrigación Baja) 6 25 - 50 635 – 1270 (Irrigación Alta) 10

Situación de la napa freática = 1.00 mts. de profundidad

Tabla 2. Valores asignados para situación de la Napa Freática.

PROFUNDIDDA DE LA NAPA FREATICA DEBAJO DEL TERRENO DE FUNDACION VALOR ASIGNADO

A Mucha Profundidad Mayor de 3 m. 0

De 6 a 10 pies 1.8 a 3 m 1

De 4 a 6 pies 1.20 a 1.80 m 3

De 2 a 4 pies 0.60 a 1.20 m 5

Acción de las heladas = ninguna

Tabla 3. Valores asignados para heladas.

CLASE DE HELADAS VALOR ASIGNADO

Ninguna 0 Ligera 1

Mediana 3

Perjudicial 8


Condiciones generales = suelo A – 6,y según la clasificación a-6 es un suelo arcilloso por

lo tanto el valor asignado es

Tabla 4.Valores asignados para condiciones generales.

CONDICIONES GENERALES DE DRENAJE VALOR ASIGNADO

Excelente 0

Regular 2

Adverso (Si no hay ningún drenaje y el Suelo es arcilloso) 6

Tránsito = 13.5 millones

Tabla 6.Valores asignados para tránsito

TRANSITO REDUCIDO A CARGSA EQUIUVALENTES

A 5,000 Lbs. POR RUEDA VALOR ASIGNADO

0 a 1 millón 1

1 a 2 millones 2

2 a 3 millones 4

3 a 5 millones 6

5 a 7 millones 9

7 a 9 millones 12

9 a 11 millones 15

11 a 13 millones 18

13 a 15 millones 21 Mayor de 15 millones 24

2.- Sumamos los valores Asignados: a) Precipitación anual del lugar. = 6 b) Situación de la napa freática. = 5 c) Acción de las heladas. = 0 d) Condiciones generales existentes = 6 e) Tránsito, calculado para un período de 20 años. = 21 38 3.- Ubicamos la curva de diseño:

Tabla 7. Tabla de Relación entre la suma de valores asignados y la curva de diseño

Suma de valores asignados

Curva que debe emplearse para el diseño

de pavimento

De 0 a 2 De 3 a 6

De 7 a 11

De 12 a 17 De 18 a 24 De 25 a 32

De 33 a 41 De 42 a 53

4 5 6

7 8 9

12 15


CB

R E

N %

PA

RA

0.1

" D

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ET

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CIO

N (

MU

ES

TR

A C

OM

PA

CT

AD

A Y

SA

TU

RA

DA

)

ESPESOR COMBINADO DE LA CAPA DE RODAMIENTO BITUMINOSABASE, MATERIAL SELECCIONADO Y MATERIAL DE PRESTAMO

4.- Calculamos los espesores del pavimento según los CBR arrojados por el estudio de suelos en el gráfico de curvas

Entrando al gráfico con un CBR de la sub – rasante de 3% en la curva 12, se obtiene un espesor total de pavimento de 23” combinación de Base, Sub Base y Capa de Rodadura debemos recordar que este espesor es encima del terreno de fundación.


Lo mismo trabajamos para los materiales de su base y base con la misma curva Si la sub – base tiene un CBR DE 16%. =10” Con un CBR de para la base de 57%, = 3.5”

Luego las capas del pavimento quedaran de la siguiente manera: Subbase es 23 – 10 = 13” Base es 10 – 3.5 = 6.5’’

SUBBASE

CBR = 16%

BASE

CBR = 57%23"

13''

10"

CAPA DE RODADURA

6.5''

El espesor de la capa de la rodadura será de 3.5” descompuestas de la siguiente manera: 2” de mezcla bituminoso y 1.5 de piedra triturada,

TERRENO DE

FUNDACION CBR 3%


Ejercicios propuestos 1.- Se desea elaborar el expediente técnico de pavimentación en H.U.P CALIFORNIA tiene los Siguientes datos: UBICACIÓN

Departamento : Ancash Provincia : Del Santa Distrito : Nuevo Chimbote Urbanización : H.U.P California

ESTUDIO DE MECANICA D E SUELOS

De Terreno Natural

Del Material para la Conformación de las Capas: Cantera Campo Nuevo Periodo De Diseño: 20 Años Transito Diario Comercial Actual: 384


METODO DEL INDICE DE GRUPO

Este método se basa en características físicas del material, para el caso, en su plasticidad y granulometría para determinar el espesor necesario del pavimento. Para su aplicación se deben cumplir las siguientes circunstancias:

1. Se debe determinar: Índice de grupo del terreno de fundación. 2. Carga de rueda, se considera 9,000 lb (4,086 Kg). 3. Terreno de fundación, debe ser debidamente compactado a humedad óptima y densidad

máxima mayor al 95% de la densidad máxima obtenida por el método Standard AASHTO T-99.

4. Para sub base y base la compactación no será menor del 100% de su densidad máxima.

5. Tipos de tránsito. 6. Este método clasifica el tránsito de la siguiente forma:

Trafico liviano: Aquel que tiene un tránsito comercial de 50 vehículos diarios. Trafico mediano: aquel cuyo tránsito comercial está comprendido entre 50 y 300

vehículos diarios. Tránsito pesado: Aquel que tiene un tránsito comercial mayores de 300 vehículos por

día.

CLASIFICACION EN GRUPOS Y SUB GRUPOS DE SUELOS DE LA AASHTO Los suelos se clasifican en 7 grupos basando en:


La composición granulométrica Límites de consistencia

Divide a los suelos en dos grupos suelos granulares y suelos finos

Tabla de clasificación en grupos y sub grupos de suelos de la AASHTO

El Índice de Grupos se emplea para agrupar todos los suelos que se comportan en forma similar; Se basa en su límite líquido Grado de plasticidad % de material que pasa el tamiz N0 200

Existen varias fórmulas para determinar el índice de grupo entre algunas tenemos:

1.- Donde: IG = índice de grupo f= porcentaje que pasa el tamiz nº200 LL = limite liquido IP = índice de plasticidad


2.-Graficamente: usando los ábacos A y B IG = FA +FB

% del material que pasa la malla # 200

fracció

n d

el in

dic

e d

e g

ru

po

co

rresp

on

die

nte

al lím

ite líq

uid

o (

LL)

35 40 45 50 55 60 65 70 75

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

00

o menos o más

60 %

o m

ás

55 %

50 %

45 %

40 %

o m

enos

límite líquido

A


12

11

09

07

05

04

03

02

01

15 25 30 35 40 45 50 5520

00

06

08

10

o menos o más% del material que pasa la malla # 200

fracció

n d

el in

dic

e d

e g

ru

po

co

rresp

on

die

nte al ín

dic

e p

lástic

o (IP

)

30 %

o m

ás

10 %

20 %

26 %

28 %

24 %

22 %

18 %

16 %

14 %

12 %

índice plásticoB


Ejemplo:

Con los siguientes datos encontrar el índice de grupo: Clasificación ASSTHO : A-6 Pasa Tamiz # 200 (%) : 63 Limite líquido (%) : 32 Índice de Plasticidad (%) :13 SOLUCION: En la figura A se tiene FA =6 (tabla A en función del % que pasa el tamiz N0200, intersectado con LL) En la figura B se tiene FB =1.25 (tabla A en función del % que pasa el tamiz N0200, intersectado con IP)

La fórmula a utilizar será: IG=FA + FB

Remplazando

IG=6 + 1.25 =7.25 luego se toma 7

Finalmente el IG= 7

3.-

Siendo:

a = (% que pasa malla 200) – 35 b = (% que pasa malla 200) – 15 c = Límite Líquido - 40 d = Índice Plástico – 10

Consideraciones para el uso de la fórmula de Índice de Grupo:

Los valores de a, b, c y d, se deben redondear a números enteros:


Consideraciones para “a “

Por ejemplo si el 80% pasa por el tamiz N0 200 a=40 Por ejemplo si el 25% pasa por el tamiz N0 200 a=0 Por ejemplo si el 53% pasa por el tamiz N0 200 a=53 -35=18

Se puede representar gráficamente:

Pasa por el

tamiz Nº 200a

35%Mínimo 75%Máximo

0 40

Consideraciones para “b “

Por ejemplo si el 10% pasa por el tamiz N0 200 b=0 Por ejemplo si el 39% pasa por el tamiz N0 200 b=39 -15=24 Por ejemplo si el 65% pasa por el tamiz N0 200 b=40


Pasa por el

tamiz Nº 200b

15%Mínimo 55%Máximo

0 40


Consideraciones para “c “

Por ejemplo si el LL = 35% c=0 Por ejemplo si el LL = 50% c=50 - 40 =10 Por ejemplo si el LL = 80% c=20


LL c40%Mínimo 60%Máximo

0 20

Consideraciones para “d “

Por ejemplo si el IP = 10 d=0 Por ejemplo si el IP = 19 d=19 - 10 =9 Por ejemplo si el IP = 40 d=20


LL c40%Mínimo 60%Máximo

0 20

IP d10%Mínimo 30%Máximo

0 20


Ejemplo : De los ensayos realizados en el Laboratorio de suelo y materiales de la Universidad Gerardo Barrios, se obtuvieron los siguientes datos (ver tabla). Los datos que se presentan corresponden al pozo Nº 4, se eligieron estos datos por que presentan las propiedades más desfavorables. Porcentaje que pasa la malla # 200 = 79.04 Límite Líquido = 63.00 Límite Plástico =43.10 Índice Plástico = 19.90

Coeficientes para el Índice de Grupos a = (% que pasa malla 200) – 35

a = 79.04 - 35 = 44.04 En base a las consideraciones: a = 40

b = (% que pasa malla 200) – 15 b = 79.04 – 15 = 64.04 En base a las consideraciones: b = 40

c = Limite Líquido - 40 c = 63.00 – 40 = 23.00 En base a las consideraciones: c = 20

d = Índice Plástico – 10 d = 19.90 – 10 = 9.90 En base a las consideraciones d = 10

Entonces tenemos: utilizaremos la ecuación 2:

I.G = 0.2 a + 0.005 a c + 0.01 b d Remplazando I.G = 0.2 (40) + 0.005 (40) (20) + 0.01 (40) (10) I.G = 16 El valor resultante del índice de Grupos es igual a 16. Según la clasificación en grupos y sub-grupos de suelos de la AASHTO, (Tabla de clasificación en grupos y sub grupos de suelos de la AASHTO), el material en estudio es un suelo arcilloso de una calidad Regular a malo. Para determinar el espesor de la base y la carpeta asfáltica, el Método de Índice de Grupos presenta una gráfica de diferentes espesores relacionando el volumen de tránsito con un rango de valores de índice de grupos, ver figura:


Fig. : Espesores de Pavimento Flexible para Diferentes Índices de Grupo

Para la utilización de la gráfica anterior se han considerado los siguientes argumentos:

SUBRASANTE

0,15

0,15

0,15

SUBBASE

SUBRASANTE

0,10

0,15

SUBBASE

BASE + CAPA DERODAMIENTO

0,20

SUBRASANTE

0,22

0,22

SUBBASE

SUBRASANTE

0,05

0,22

0,22

0,22

SUBRASANTE

0,30

SUBRASANTE

0,30

0,30

0,30

0,30

SUBBASE

SUBRASANTE

0,05SUBBASE

SUBRASANTE

0,05

SUBBASESUBBASE

SUBRASANTE

0,10

SUBBASE 0,20

SUBRASANTE

SUBBASE

SUBRASANTE

0,30SUBBASE

SUBRASANTE

0,30

SUBBASE 0,20

SUBRASANTE

SUBBASE

SUBRASANTE

0,10

0,15

SUBBASE

SUBRASANTE

0,30

IND ICE DE

GRUPO CALIDAD

TRANSITO LIVIANO

Menores de 50 camiones

diar ios

TRANSITO MEDIANO

De 50 a 300 camiones

diar ios

TRANSITO PESADO

Mas de 300 camiones

diar ios

EXCELENTE

BUENA

REGULAR

MALA

MUY MALA

0 a 1

1 a 2

2 a 4

4 a 9

> 9



BASE + CAPA DE

RODAMIENTOBASE + CAPA DE


RODAMIENTO

BASE + CAPA DE

RODAMIENTO

BASE + CAPA DE

RODAMIENTO

BASE + CAPA DE

RODAMIENTO

BASE + CAPA DE

RODAMIENTO

BASE + CAPA DE


RODAMIENTO

BASE + CAPA DE

RODAMIENTOBASE + CAPA DERODAMIENTO



El grado de compactación de la capa sub-rasante será siempre no menor del 95% máximo

peso volumétrico obtenido empleando el método Proctor estándar y su contenido de

humedad, el óptimo.

La base y sub-base deberá ser compactada a no menos del 100 % de su peso volumétrico

máximo.

Tanto en drenaje superficial como subterráneo serán eficientes localizándose el nivel de

agua freático a una profundidad tal que no dañe la estructura.

Este método trabaja con las propiedades del material local, tomando los datos de la figura, para este tipo de suelo se recomienda utilizar una sub-base de 30 cm. y una base + capa de rodamiento de 22 cm. Pero considerando que el valor de Índice de Grupo que se obtuvo es bastante mayor que 9, por lo que las dimensiones propuestas por este método podrían no ser suficientes para soportar el tráfico que circulara por la vía por esta razón será necesario comprobarlo por otro método, en este caso se utilizara el método CBR. y así obtener un dato de referencia, para un mejor diagnóstico estructural.

ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO SEGUN EL METODO DEL INDICE DE GRUPO

DESCRIPCION ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO TIPO DE TRANSITO

LIVIANO MEDIANO PESADO

I.G ˃ 9 /Terreno de Fundación MUY MALO

SUB BASE BASE Y RODADURA ESPESOR TOTAL

30 cm 15 45

30 cm. 22 52

30 cm. 30 60

4 ˂ I.G ≤ 9 /Terreno de Fundación MALO


20 cm 15 35

20 cm. 22 42

20 cm. 30 50

2 ˂ I.G ≤ 4 /Terreno de Fundación REGULAR


10 cm 15 25

10 cm. 22 32

10 cm. 30 40

1 ˂ I.G ≤ 2 /Terreno de Fundación BUENO


05 cm 15 20

05 cm. 22 27

05 cm. 30 35

0 ˂ I.G ≤ 1 /Terreno de Fundación EXCELENTE


( * ) 15 15

( * ) 22 22

( * ) 30 30

( *) No necesita



Ejemplo : Con los siguientes datos encontrar el índice de grupo: Clasificación ASSTHO : A-4 Pasa Tamiz # 200 (%) : 41.92 Limite líquido (%) : 21.89 Índice de Plasticidad (%) :N.P

Solución

1.- Encontramos los valores de a, b, y, d

a= (% que pasa malla 200)- 35

a= 41.92 - 35 = 6.92 Entonces, si % > 75; a = 40 , Si % < 35; a = 0 a = 0

b= (% que pasa malla 200)- 15

b= 41.92 - 15 = 26.92 Entonces, si % > 55; b = 40 Si % < 15; b = 0 b = 26.92

c= limite liquido- 40 c= 21.89 – 40 = -18.11 Entonces, si LL > 60; c = 20 Si LL < 40; c = 0 c = 0

Si: IP = NP

d= (índice plástico)-10 d= 0 – 10 = -10 Entonces, si IP > 30; d = 20 Si IP < 10; d = 0 d = 0

2.- Hallamos el índice de grupo:

Sea la siguiente ecuación: I.G.=0.2a + 0.005 a.c. + 0.01 b.d.

Donde a=0, b=26.92, c=0, d=0 I.G.= 0.2 (0) + 0.005 (0) (0) + 0.01 (26.92) (0) IG=0+0+0 IG=0


Ejemplo : Con los siguientes datos determinar el espesor del pavimento:

Tránsito Pesado < 300 camiones diarios Porcentaje que pasa la malla # 200 =2 Límite Líquido = 27.50 Límite Plástico = 23.42

Solución

1. Encontramos el IP :

Índice Plástico = L. L – L.P IP = 27.50 – 23.42 I.P = 4.08

2. Hallamos los coeficientes para encontrar el índice de grupo:

A = (% que pasa malla 200) – 35 a = 2 - 35 = - 33 En base a las consideraciones: A = 0

B = (% que pasa malla 200) – 15 b = 2 – 15 = - 13 En base a las consideraciones: B = 0

C = Límite Líquido - 40

C = 27.50 – 40 = - 12.50 En base a las consideraciones: c = 0

D = Índice Plástico – 10 d = 4.08 – 10 = - 5.92 En base a las consideraciones D = 0

3. Determinamos el índice de grupo:

I.G = 0.2 a + 0.005 a c + 0.01 b d

I.G = 0.2 (0) + 0.005 (0) (0) + 0.01 (0) (0)

I.G = 0 4. Encontramos los espesores :

El valor resultante del índice de Grupos es igual a cero ( 0 ). Según la clasificación en

grupos y sub-grupos de suelos de la AASHTO, (Tabla Clasificación en grupos y sub-grupos de suelos de la AASHTO), el material en estudio es de una calidad excelente a bueno.


Obtenido el Índice de Grupos se determina el espesor necesario de la base, sub-base y carpeta mediante la fig. : Espesores de Pavimento Flexible para Diferentes Índices de Grupo. Utilizando el rango del Índice de Grupo de 0 a 1, y considerando tránsito pesado se determinó el espesor que se muestra en la figura siguiente:

Ejercicio Propuesto

Diseñar el pavimento flexible para una carretera que unirá la Ciudad de Jaén con la Ciudad de San

Ignacio en el norte del Perú. El terreno de fundación está constituido por:

Un suelo arcilloso A-6. El tránsito que se prevé es de 50 camiones y autobuses diarios, de los cuales,

aproximadamente, un 10% tendrán cargas por rueda de 9,000 lb (4,086 Kg). El índice de grupo del material del terreno de fundación es 7.

Se recomienda colocar una capa de rodamiento de concreto asfáltico de 7.5 cm (3") de espesor.

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Modulo i Pavimentos