PAVIMENTOSEs una estructura de ingeniería vial con la finalidad de resistir las cargas del trafico del suelo, cimiento y asfalto, estos 3 materiales son necesarios conocerlos para el desarrollo del curso.

GENERALIDADES

PAVIMENTOEs una estructura de ingeniería vial destinadas a soportar cargas de trafico.

Esta formada por una o mas capas de material seleccionado que colocadas técnicamente sobre el terreno de fundación con espesores adecuados deben proporcionar la capacidad necesaria y suficiente para soportar las cargas de transito y sus efectos abrasivos.

PAVIMENTO FLEXIBLE

TIPOS DE PAVIMENTOS

1.- FLEXIBLESComo su nombre lo indica tiene flexibilidad ya que adecua la sub rasante, absorve los efectos de trafico, inmediatamente desaparece trabajos en el rango elástico (deformaciones elásticas).

2.- RIGIDOSTrabajos como si fuera una viga simplemente apoyada, no absorve los efectos de trafico, ya que depende del espesor.

El espesor depende de:P.R C° P.F Al incidir sobre el pavimento transmite un esfuerzo Trafico cortante, trabajan a la resistencia del esfuerzo cortante

3.- MIXTOSConsta de capas flexibles y capas rígidas con o sin capas granulares de separación.

4.- OTROSPavimentos de adoquines, piedra emboquilladas.

AGREGADOS

SUB BASE:Pueden ser piedras naturales, tener en cuenta su tamaño máximo (carretera 1° clase = ɸ= 2". Carretera de 2° clase ɸ = 3), tiene que ser angulosa.

Resistencia = fricción – Cohesión

BASE:Tiene que ser piedras chancadas para que alcance el 70% de resistencia.

DESVENTAJASP.F.: Necesita de varias maquinarias.

CRITERIO DE FLEXION DE UN PAVIMENTO1.- Costo.2.- Funcionabilidad de un proyecto

1.- COSTOEl costo de conservación es bastante bajo, en cambio en los pavimentos rígidos el costo es elevado debido a las juntas de dilatación tanto transversales como longitudinales.

2.- FACILIDAD DE CONSTRUCÍÓNEs el pavimento rígido debido a que una vez

3.- PRESENCIA DE GAS O ACEITEEs necesario en este caso construir una carretera con pavimentos rígidos.

4.- COEFICIENTE DE FRICCIÓNSi tiene mucha fricción no permite desarrollar velocidades.

5.- VISIBILIDADTener en cuenta cual de los pavimentos se puede observar de día o de noche. Lo optimo es el pavimento flexible.

6.- FACTOR SUB RASANTE Donde es mas importante en el flexible porque trabaja el suelo. Si tiene una sub rasante mala o muy mala no es recomendable el pavimento rígido.

7.- VELOCIDAD DE TRAFICOSe puede apreciar velocidades altas en pavimentos flexibles.

8.- MAQUINARIATiene ventaja el pavimento rígido.

9.- JUNTASEl pavimento flexible es el ventajoso por que no tiene juntas.

10.- FACILIDAD DE RENOVAVIÓNPueden ser de ambos pavimentos, lo más fácil es de los pavimentos flexibles.

11.- FACILIDAD DE DISEÑOLa masa de mezcla asfáltica es de es de fácil manejabilidad.

12.- ESPESOR DISPONIBLEEs más barato de realizar el pavimento flexible.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FUNCIONALIDAD DEL PAVIMENTO

A.- PAVIMENTO RIGIDOS Y FLEXIBLES

1.- Tráfico: * Carga bruta y presión de llanta. * Propiedades del terreno de fundación y materiales del pavimento. * Repetición de carga. * Radio de influencia de carga. * Velocidad * Eje y configuración de rueda.

2.- Clima: * Precipitación fluvial. * Expansión por congelamiento. * Deshielo del inicio de primavera. * Contracción y expansión. * Congelamiento – deshielo y húmedo – seco.

3.- Geometría: * Distribución del trafico en el pavimento.

4.- Posición de la estructura: * Secciones en corte y relleno. * Profundidad del nivel freático. * Deslizamientos y problemas relacionadas. * Depósitos ligeramente profundos.

B.- PAVIMENTOS RIGIDOS

1.- Clima: - Precipitación pluvial. - Variación diaria de temperatura.

2.- Construcción y Mantenimiento: - Fallas: Instalación y mantenimiento de juntas. - Inadecuada colocación de guías en los niveles (mandiles). - Terreno de fundación y/o cimiento seco. - Agregado (árido) partido (importante unir y poblar) - Durabilidad del agregado (árido). - Pobre compactación del terreno de fundación y cimiento.

C.- PAVIMENTO FLEXIBLE

1.- Clima: + Variación de temperatura por las estaciones climáticas.

2.- Construcción y Mantenimiento: + Compactación del terreno de fundación, cimiento y firme. + Inadecuado calentamiento de los materiales del pavimento. + Eliminación de materiales orgánicos (raíces) en el terreno de fundación. + Escarificado y eliminación de materiales superiores al especificado.

FALLAS EN EL PAVIMENTO

- Fallas Funcionales.- Relativamente leves y casi siempre localizadas en la capa superficial o losa de cemento.

- Fallas Estructurales.- Rompimiento del pavimento por falla estructural de la subrasante.

Por diseño inadecuado 25%. Por construcción inadecuado 60%. Por conservación eficiente 15%.- Fallas de sello.- Por exceso de asfalto (exudación) o granulometría muy fina.

- Fallas de Carpetas.- Exceso de asfalto, arcilla o humedad y perdida de tersura.- Fallas en la Base.- Escaso al saturarse se expanden, pierden resistencia y provocan una

deformación junto con la carpeta y si el tráfico es pesado e intenso aparecen pronto los baches.

- Fallas en la Sub-base.- Casi las mismas que en la base, aunque puede este caso permitirse cierta tolerancia de arcilla si lo tiene la subrasante ya que ella esta en contacto con la sub base.

FALLAS EN PAVIMENTOS RIGIDOS.Se localizan mayormente en las losas de concreto.- Gruetas por adición de agua en exceso para el acabado.- Abultamientos por mal acabado.- Superficie antideslizante.- Mala dosificación del concreto .- Deficiencia del curado.- Deficiencia de vibración.- Despostillamiento de los extremos de las losas al efectuar el desencofrado.- Grietas plásticas.- Grietas duras o estructurales.- Grietas por contracción, rajaduras, transversales y longitudinales.- Grietas por diseño inadecuado.- Grietas por bombeo de suelo de la sub-rasante.- Grietas por deficiencia de compactación de excavaciones de colectores.

DEFORMACIONES EN LOS PAVIMENTOS

- Deformación Elástica.- Aquella que ocurre según la ley de Hoocke.- Deformación Consolidación.- (compactación), Desalojo de aire que se encuentra entre las partículas de suelo.- Deformación Plástica.- La acción combinada de los vehículos y la acción interna producida por los fluidos que se hallan en la masa de los sueños, produce en el terreno de fundación.

INFLUENCIA DE LOS VEHICULOS EN LOS PAVIMENTOS• Vehículo.- Equipo mecánico para el transporte de carga y pasajeros por los pavimentos.• Potencia Indicada.- Trabajo que pueden desarrollar los cilindros del motor.

𝑃𝑖=𝑝∗𝑠∗𝑁∗𝑐∗𝑛9000 P = Presión media de los cilindros en kg/cm²

S = Superficie del émbolo en cm²N = # de cilindros.C = Carrera del émbolo en cm.n = # de revoluciones del árbol del motor.

• Potencia útil o potencia al freno.- Potencia aprovechable del motor deduciendo la potencia absorbida por las resistencias pasivas del mecanismo.

𝑃𝑢=𝑃𝑖− 𝑓 =𝑇 ∗𝑛5252.1

CALCULO DEL PORCENTAJE DE ASFALTO EN LAS MEZCLAS PARA PAVIMENTOS

1.- METODO DE LA FORMULA DE CALIFORNIA O DE STANTON: Para mezclas en frio

P = 0.02a + 0.045b + D x c+ E

- Mezcla de color negro y apariencia grasoso hay exceso de asfalto. - Mezcla color marrón y apariencia seca, hay deficiencia de asfalto.

P = % en peso del asfalto liquido necesario. a = % de árido retenido en la malla # 10. b = % de árido que pasa la malla # 10 y queda retenido en el malla # 200. c= % de árido que pasa la malla # 200. D = Factor variable que dependa del % de áridos gruesos que pasan la malla # 4.

D = 0.15………Si el 100% del material pétreo pasa la malla # 4. D = 0.18………Si más del 50% del material pétreo pasa la malla # 4. D = 0.20………Si el 50% o menos del material pétreo pasa la malla # 4. E = % que se incrementa o disminuirá según:

* Experiencia propia: condiciones locales o % de absorción de los materiales. * Peso especifico de los agregados si P.E = 265 E = 0. * En general E está entre 0 y 1% (normalmente entre 0.7 a 1%).

2.- METODO DE LAS AREAS SUPERFICIALES O DE HUEEN.2.1 Fórmula Clásica: Para IA en kg/cm²

P : % de asfalto líquido necesario en peso. Pe : Peso específico del agregado. A : % que pasa la malla de 1 1/2" y queda retenido en la malla de 3/4«. a : % que pasa la malla de 3/4« y queda retenido en la malla # 4. B : % que pasa la malla # 4 y queda retenido en la malla # 40. b : % que pasa la malla # 40 y queda retenido en la malla # 200. C : % que pasa la malla # 200. IA : Índice asfaltico según la absorción de asfalto (0.055 0.01385).

IA = 0.0055……..Gravas y arenas, materiales redondeados, absorción < 2%.IA = 0.0060……..Gravas angulosas y redondeadas de absorción media (2 – 4%)IA = 0.0070……..Gravas angulosas y redondeadas de absorción alta > 4%. IA = 0.0080……..Rocas trituradas de alta absorción (4 o 6%).

2.2 Fórmula Moderna: Para IA en lbs/pie²

P = % en peso de asfalto líquido necesario. Pe= Peso específico del agregado. AS = Área superficial de los agregados. IA = Índice asfáltico.

* Cálculo del Área superficial de los agregados: es la sumatoria de las áreas superficiales de los agregados según una granulometría dada, que a su vez calculan por los factores de área superficial para c/malla en cada granulometría dada, los factores de área son:

a) Para 3 mallas Pasa malla K (pie²/lb) 1……..#10 4 #10…#200 45 #200 260

b) Para 4 mallasRango K (pie²/lb)3/4"…... #4 2#4…..…#30 9#30…..#200 72 #200 260

c) Para 5 mallas

% Pasa malla % Retiene1 1/2" 3/4" 3/4" # 4 # 4 # 40 #40 200 # 200 ----

 

d) Para 6 mallasK (m²/Kg) K (pies²/lb) 0.27 1.318 0.41 2.001 2.05 10.009 13.58 75.091 53.30 260.232

 e) Para 7 mallasTamiz N°Pasa Retiene K (pie²/lb) 3/4" 3/8" 1 3/8" #4 2 #4 #8 4 #8 #30 12 #30 #100 46 #100 #200 120

#200 ----- 260

Nótese que los valores de k en m²/kg son los mismos coeficientes que aparecen en la fórmula clásica.Las áreas superficiales para cada rango se obtendrán multiplicando k por el % de material que pasa una determinada malla y queda retenida en otra.Se suman las áreas superficiales para cada rango y se obtiene el área superficial total.

f) Para 10 mallasMalla N°Pasa Queda K (pie²/lb) 1" 3/8" 3 3/8" #10 5 #10 #20 11 #20 #30 18 #30 #40 27 #40 #50 36 #50 #80 55 #80 #100 75 #100 #200 120 #200 -------- 260

 

• Cálculo del Índice Asfaltico (IA)- El IA se calcula en lbs/pie², se encuentra entre los valores 0.0010 0.0030

lbs/pie²-- Se calcula gráficamente, luego de obtener el AS.

- Como el grafico indicado ha sido efectuado para Pc = 2.65 hay una conexión por ese concepto que es 2.65/Pe, ya incluido en la formula dada, con la que se calcula finalmente el % de asfalto para mezcla.

3.- METODO DEL INSTITUTO AMERICANO DEL ASFALTO (AISC) P = (4R + 7S + 12F)C

P = % de asfalto en peso de relación al peso del agregado seco. R = % de áridos retenidos en la malla # 10 (en peso). S = % de áridos que pasan la malla # 10 y se retienen en la malla # 200 (en peso). F = % áridos que pasa la malla # 200. C = Coeficiente que depende la absorción del agregado C = 0.5………………..Para agregados no absorbentes < 2%. C =1.0…………………Para agregados normales. C = 2.0…………………Para agregados absorbentes > 4%

4.- METODO DE DURIEZ

P = % de bitumen en peso en relación al peso seco de agregado ( incluido filler). K = Coeficiente que varia de acuerdo a la absorción del agregado.

K = 3.75---------------Carreteras de trafico intenso-------agregados no absorbentes. K = 4.25---------------Pavimentos de aeropuertos. K = 5.00---------------Para mortero bituminoso------------agregados absorbentes. K = 7.00---------------Para mortero bituminoso------------valor propuesto. K = 4.00---------------Valor medio por lo general. = Sumatoria de áreas superficiales para un kg de agregado.

G = % de árido retenido en la malla 3/8«. g = % de árido pasa malla 3/8« y se retienen en la malla #4. S = % de árido pasa malla #4 y se retienen en la malla #40. A = % de árido pasa malla # 40 y se retiene en la malla # 200. f = % de árido pasa malla # 200 ( Filler).

5.- METODO DE MARSHALL .- Para mezclas en caliente.Luego de efectuarse el ensayo Marshall para varias briquetas de prueba, se efectúan los cálculos correspondientes y se obtienen los valores siguientes:

• % de cemento asfaltico (3 8%).• Estabilidad (750 500 lbs). • Peso unitario • % vacíos (3-5%) (75-85%)• Flujo (8 -16) (8 - 18) (8 – 20) TP TM TL• % vacíos de la mezcla asfálticas (VMA) : (3 – 5%)

NOTA:Si existe más de una briqueta de muestra con el mismo contenido de asfalto, los valores para los parámetros indicados, se obtienen promediando los valores obtenidos para cada uno de ellos, por ejemplo en el caso de flujo para a % el valor será

Establecidos los juegos de valores promedios de los parámetros indicados para los % de mezcla que se han obtenido de las briquetas de prueba, se plotea en gráficos como sigue y se obtienen las curvas respectivas:

- % cemento asfáltico V5 estabilidad - % cemento asfáltico V5 peso unitario - % cemento asfaltico V5 % de vacíos - % cemento asfaltico V5 Flujo - % cemento asfaltico V5 VMA

De dichos gráficos obtenemos el óptimo contenido de asfalto para cada uno de las curvas (para cada uno de las condiciones físicas indicadas).

Luego se promedian dichos contenidos óptimos (los del diseño), se obtiene finalmente el óptimo contenido de asfalto de la mezcla.

Con el valor obtenido, determinamos gráficamente en cada una de las curvas las condiciones a contenido optimo de asfalto, de la mezcla en cuanto a Estabilidad, Peso unitario, % vacíos, flujo y VMA.

Todos estos valores finalmente se comparan con las especificaciones sugeridas para el diseño Marshall y se determina la bondad o conexiones de la mezcla asfáltica.

Para diseño

Para control mezclas

DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS

PAVIMENTOS FLEXIBLESAquellos que presentan una rigidez a flexión muy reducida, como los firmes de Macadam y análogos con cualquier tipo de capa de rodadura bituminosa.Los métodos de diseño del espesor de estos pavimentos son teóricos, semi empíricos y empíricos.Los primeros se basan en distribución de tensiones, asientos originados, cargas de hundimiento, etc., los últimos en consideraciones experimentales de clima, drenaje, sustitución del suelo, etc. Y los semi empíricos o semi teóricos en una combinación de ambos factores.El cálculo de un P.F. es complejo. Las condiciones de sustentación son difíciles de determinar, pues el terreno de apoyo presenta variaciones de acuerdo a la densidad y humedad que tenga.Las cargas sobre las ruedas tienen F1 efectos el firme según como actúen en ella sus efectos, son mas perjudiciales cuando circulan lentamente.Las vibraciones igualmente causan mayor daño con el móvil parado.Cuanto mas profunda una capa, menor podrá ser su resistencia, pues las cargas que a ella se transmiten serán más reducidas por llegar más repartidas.

METODOS DE DISEÑO DE ESPESORES DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

1.- METODO DEL ÍNDICE DE GRUPO O DE LA H.R.B. (HIGHMAY RESEARCH BOARD)Se basa en las características físicas del material, su composición gran alométrica y grado de plasticidad (análisis mecánico y limites de resistencia), así como el tipo de tráfico que va a soportar el pavimento.

1° Paso: Determinar el índice de grupo: Puede determinarse gráficamente que ya se vio o por formula que sigue:

IG = 0.2 a + 0.05 ac + 0.01 bdIG = Índice de grupo del suelo para pavimento

a.- Exceso sobre 35% del porcentaje que pasa por el tamiz # 200, (sin exceder 75%), expresada como número entero positivo (de 0 a 40).

• Si el porcentaje que pasa el tamiz # 200 es: 1 > 75% este porcentaje solo se considera 75% y a = 40 2< 35% este porcentaje solo se considera 35% y a = 0 3= 35% a se considera como 1………..a = 1 4 = 75% a es igual a 40…………………a = 40 5 = Si 35% < % pasa Tamiz # 200 < 75% a = % pasa Tamiz # 200

b = Exceso sobre 15% del porcentaje que pasa por el Tamiz # 200 (sin exceder 55%), expresada como número entero y positivo 10 a 40).Los casos 1, 2, 3, 4 y 5 se soluciona, igual que para a, (para 55% máximo y 15% mínimo).

c = Exceso sobre 40 del límite líquido (sin pasar de 60) expresada como numero entero y positivo (de 0 a 20).

- Si el límite es: 1 > 60 este se considera solo 60 y c = 20. 2 < 40 este se considera solo 40 y c = 0. 3 = 40 c se considera como 1…………c = 1 4 = 60 c es igual a 20……………………c = 20 5 = 40 < L .L < 60 c = LL—40

d = Exceso sobre 10 del índice, de plasticidad ( sin exceder de 30) expresada como un número entero y positivo (de 0 a 20).Los casos 1, 2, 3, 4 y 5 se solucionan de manera similar al caso anterior para los IP máx. = 30 y IP min. = 10.

2° Paso: Determinación del tipo de tráficos.1.- Tráfico ligero: transito comercial (camiones y autobuses) < 50 vel/diario.2.- Tráfico mediano: transito comercial (camiones y autobuses), entre 50 a 300 vel/día.3.- Tráfico pesado: transito comercial (camiones y autobuses), > 300 vel/dia.

Nota: Las cifras anteriores suponen una distribución relativamente conforme de los pesos de los vehículos comerciales, es decir que el porcentaje de los vehículos con carga por rueda mayor de 9000 lbs (4 toneladas), no sea mayor que el 15% del total.

3° Paso: Determinación del espesor del pavimento:Obteniendo el IG y el tipo de tráfico, en el gráfico adjunto se obtiene finalmente el espesor del pavimento teniendo en cuenta que:

- Curva B : espesor total del pavimento (sub base + base + capa rodante), para tráfico ligero.

- Curva C : espesor total del pavimento para tráfico medio.- Curva D : espesor total del pavimento para trafico pesado.- Curva A : espesor de la sub base de material seleccionado.- Curva E : espesor de base equivalente ala sub base, cuando no se use esta última (en

este caso debe usarse una base granular de alta calidad, por ejemplo MACADAM).

TERRENOS DE FUNDACIÓN1.- PESIMOS: Limos elásticos, arcillas limosas y arcillas de los grupos A-5, A-6 y A-7, que sueñen tener IG entre 10 y 20.- Estos terrenos necesitan unos 30 cm, de sub base de los cuales los 20 inferiores deben ser «aceptables» y el resto «buenos». La capa inferior de la sub base deberá contener suficiente cantidad de arena para evitar que se infiltre al suelo de fundación.

2.- MALOS: Materiales limosos típicos de suelos A-4 y A-5 y algunas de las arcillas arenosas o con gravas que pertenecen a los grupos A-6 y A-7. Suelen tener IG entre 59, necesitan una sub base de unos 20 cm de los cuales los 10 inferiores deberán ser aceptables y los 10 restantes «buenos».

3.- REGULAR: Gravas y arenas limosas y arcillosas situado en los limites entre los grupos A-2 y A-4, A-5, A-6 y A-7 que suelen tener IG entre 24. Estos suelos deben cubrirse con unos 10 cm de sub base, compuesta por materiales «buenos».

4.- BUENOS: Arenas finas, arenas limosas y gravas limosas o arcillosas, que suelen tener IG entre 0 y 1. Estos materiales suelen entrar en los grupos A-4-b, A-3, A-2, aunque la tolerancia de 1 en el IG permite la inclusión de materiales granulares pertenecientes a la zona límite con el otro grupo.

5.- EXCELENTES: Suelos de grava, equivalentes a una base de alta calidad. Estos suelos necesitan espesores aun menores que el tipo normal con índice de grupo cero(0).

DESCRIPCION DEL METODO DE WYOMING: Basado en el CBR, el tráfico y el medio ambiente conforme se indica a continuación:

A.- Considerar que aportan al espesor total del pavimento los factores precipitación pluvial, napa feática, heladas, drenaje y tráfico proporcionalmente a su importancia y a la magnitud con que actúa mediante la asignación de valores que reflejan su acción.

B.- Sumando todos los efectos (valores de cada uno de los actores se obtendrá la curva maestra que conjuntamente con el CBR nos suministrará el espesor total y de cada uno de las capas), siguiendo el procedimiento que sigue:

1° Precipitación Anual 2° Napa FreáticaPrecipitación Anual V.A Profundidad V.APulg. M.M > 3m 0 5-10" 127-254 0 1.8 – 3m (6-10') 110-15" 254-381 1 12 – 1.8 (4-6') 315-20" 381-508 3 0.6 – 1.2 (2-4') 5 20-25" 508-635 625-50" 635-1270 10  NOTA: El análisis de tráfico en este método es a T5000 lb/rueda y su determinación también se establece más adelante.

3° Acción de las heladas4° DrenajeHeladaV.ADrenajeV.ANinguna 0 Excelente (evacua y Ligera (hinchamiento <2“) 1 controla agua) 0Perjudicial (hinchamiento Regular (poco control> 2“) 8 de agua) 2 Adverso (charco) 6

5° Tráfico6° Sumar todos los VAT5000V.A0‘000.000 - 1‘000,000 0 1‘000.000 - 2‘000,000 22‘000.000 - 3‘000,000 43‘000.000 - 5‘000,000 65‘000.000 - 7‘000,000 97‘000.000 - 9‘000,000 129‘000.000 - 11‘000,000 1511‘000.000 - 13‘000,000 18 13‘000.000 - 15‘000,000 2115‘000.000 24

T5000 = Tráfico reducido a carga equivalente a 5000 LB/RUEDA

7° Con se obtiee la curva a utilizar según el cuadro siguiente:Curva a Usar0-2----------------------------- 43-6----------------------------- 57-11--------------------------- 612-17------------------------- 718-24------------------------- 825-32-------------------------- 933-41-------------------------- 1242-53------------------------- 15

8° Con la curva obtenida y el CBR respectivo dado, se encuentran los espesores correspondientes de pavimento en los graficos correspondientes (ver ejemplo que se adjuntan)

CBR Sub rasante de espesor total CBR Sub base de espesor encima del cimientoCBR Base de espesor encima de base

CRFIRME

CIMIENTO S.B.

RODADURASCARRETERAS = 2“

AEROPUERTOS = 4"

Carga por Rueda# Veh.FactorTR‘LBSTON4,500 – 5,500 2-2.5 a 1 ax15,500 – 6,500 2.5-3 b 2 bx26,500 – 7,500 3-3.5 c 4 cx47,500 – 8,500 3.5-4 d 8 dx88,500 – 9,500 4-4.5 e 16 ex169,500 > 4.5 f 32 fx32

= Sumatoria de trafico corregido por carga/rueda (seleccionado)N = # vehículos de carga > 4.5 Tn.IMD = Trafico diario total.P = Coeficiente de carga x carril.CF = Coeficiente de tráfico futuro (según diseño).CM = Coeficiente de tráfico moderadoP# CARRILES 1.0 1 0.5 2 0.45 4 0.4 > 6

3.- METODO DEL CBR La mayoría de las fallas en P.F. se producen por desplazamientos o sea falla “al corte” de

los materiales del mismo. La resistencia al corte de un suelo puede efectuarse por ensayo de corte directo de una

PRUEBA TRIAXIAL o midiendo la RESISTENCIA A LA PENETRACION del material (CBR).

DIAGRAMA DE FLUJO DEL METODO CBR

INICIO

INGRESO RUEDA DE DISEÑOCBR

ESPESORTOTAL

ESPESOR DECIMIENTO

ESPESOR DEFIRME

ESPESOR DE REVESTIMIENTO

+ COLCHON

4.- METODO DE LA F.A.A.Basa el calculo de los espesores de pavimento en la clasificación F.A.A. de suelos, donde a cada tipo de ellos se les dota de un índice tomando en cuenta, el drenaje, clima y peligro de segregación de hielo. Este método es el mas usado en el aeropuerto.Para la clasificación de finos puede usarse el grafico correspondiente que se adjunta, luego con dicha clasificación puede usarse la siguiente tabla para determinar el índice del ancho con el que se obtendrá la curva a usar para calcular el espesor del pavimento en función de la carga por rueda.En los gráficos adjuntos, se encuentran el espesor total por un lado y el de la base y capa de rodadura por el otro en pulg. Han sido preparadas para cargas por rueda hasta de 100 kip.En los otros gráficos se encuentra espesor de la sub base por un lado y el de la base y capa de rodadura por otro en cm.Los espesores de firme (B), capa de rodamiento y espesores totales de pavimento correspondiente a cada una de las categorías Fa, F1, F2, etc., se hallan indicados en los gráficos G-3, G-2 y G-1 respectivamente. Estas curvas han sido preparadas por la F.A.A. para cargas por rueda hasta 100 kips.En las curvas indicadas en las figuras F.A.A:1 y F.A.A:2 debe tenerse en cuenta que los espesores correspondientes a las curvas Fa, son espesores combinados de firme (B) + Capa de rodamiento.

INICIO

DATOS QUE PASA RET, TAMICES, DRENAJES,

HELADAS

CLACIFICACIÓN F.A.A.

APLICACIÓN DEL SUELO AL PAVIMENTO

STOP

DIAGRAMA DE FLUJO SISTEMA

DE LA F.A.A.

Cimiento (SBS)---------------------------4“Firme (B) no bituminoso----------------8“Capa de rodamiento---------------------2“ET-------------------------------------------14“

1.- Gráfico grande: espesor total (bituminoso y no bituminoso) ET= 14“ (G-1)2.- Gráficos pequeños: F + R (arriba) y F (abajo) de modo que por diferencia obtenemos R * (F+R)-F 3.- El cimiento se obtiene por diferencia ET – (F + R) = C.

5.- METODO DE HVEEN:El espesor del pavimento viene dado por la expresión siguientes:

C

F + R

ET

h = Espesor del firmek = ConstantePh = Presión horizontal transmitida en el ensayo del estabilometro.Pv = Presión vertical aplicada al estabilometro.P = Presión efectiva de los neumáticos (kg/cm2)a = Área de contacto efectiva del neumático.C = Resistencia a tracción del material de que se compone el firme, según se determina por medio del cohesiómetro.r = Número de repeticiones de la carga.

En la practica esta expresión se resuelve gráficamente conociendo el valor de R, EWL y C donde (se adjunta el ábaco correspondiente).

R = Valor representativo del terreno de fundación, engloba el factor - 0.10

EWL = (equivalente Whal, Loaad), valor representativo de la intensidad de tráfico, engloba KP

C = Valor de la resistencia a la tracción del firme ; se llama valor del cohesiómetro.

Determinación del valor C:La resistencia a la tracción del pavimento, tiene influencia en la resistencia a la acción de las cargas. Se determina mediante tablas como sigue o mediante el cohesiómetro de Hveen como vemos:a) Por tablas:Tipos de PavimentosValor de C Hormigones asfalticos con betunes de 85~300 de penetración----------------------600 Aglomerados mezclados en planta con SC – 6-----------------------------------------300 Aglomerados mezclados en planta con SC – 4 y SC – 5-----------------------------200 Aglomerados abiertos y mezclas in situ Tratamiento superficiales y toda clases de bases y sub bases sin tratar-----------100 Bases tratadas con cemento, clase A-------------------------------------------------------3000 Bases tratadas con cemento, clase B-------------------------------------------------------1500 Bases tratadas con cemento, clase C-------------------------------------------------------100- Si el Pavimento tiene dos capas:

Donde:h1 = espesor de la capa superiorh2 = espesor de la capa inferiorC1 = Valor cohesiómetro de la capa superior

C2 = valor del cohesiómetro de la capa inferiorCm = valor del cohesiómetro a utilizar para el conjunto de las dos capas.

- Si el pavimento va a tener 3 capas: El valor de C se determina aplicando la formula anterior; el valor de Cm para las dos capas superiores, después se repite el calculo considerando las dos primeras capas como si fueran una sola.

b.- Por el ensayo del cohesiómetro de Hueen: Es un ensayo de flexión en el que la probeta de materia con el que se va a construir el firme, se rompa por tracción como se observa en el esquema. Previamente se calienta la probeta a 60° C y se mantiene esta temperatura durante el ensayo en una cámara termostática.

El valor del cohesiómetro de determina por una formula establecida.

- Determinación del valor de R : Valor portante del suelo que se determina mediante el ensayo de comprensión triaxial es el estabilímetro de Hueen sobre probetas de muestras calentados previamente a 60°C.

Este ensayo es de tipo triaxial en que se aplican las cargas verticales (ver esquema) y se miden las presiones laterales desarrollados para determinados valores de la carga vertical.El valor de R viene expresada por:

Pv = Presión vertical aplicadaPh = Presión horizontal originada por dilatación lateral de la muestra por efectos de la Pv. La Pa se transmite a través del liquido de la cámara adyacente y este al manómetro donde se lee su valor.Este valor se corrige por la vigosidad de textura de la superficie periférica de la muestra (que reduce R), con un coeficiente de conexión D que depende del tipo de suelo, con lo que la fórmula queda convertida finalmente en:

- Determinación del valor EWL o equivalente de Tráfico: La resistencia de una pavimento depende no solo de la magnitud de las cargas de servicio si no también del número de veces que actúen, o sea el # de repeticiones de carga que para homogenizarlo se convierte en un tráfico equivalente de 5000 lbs, rueda. Para ello, para lo cual se procede como sigue:

# Ejes Vehículo K Tráfico Diario Tráfico Reducido (TR) 2 300 a 300 a 3 700 b 700 b 4 1400 c 1400 c 5 2100 d 2100 d 6 1600 e 1600 e T5000 =

Escala E: Representación del terreno de fundación o valor Hven (R)Escala H: Representativa de la resistencia a tracción del firme, engloba por tanto, el denominador de la fórmula (C).Escala F: Representativa de la intensidad de tráfico. Engloba todas las variables que intervienen en el factor de la formula = EWL = T5000

6.- METODO DE LA U.S.NAVY: Se funda en ensayos con placas de carga. Adecuado para pavimentos de aeropuertos.

Principio: Un pavimento puede soportar un tráfico prácticamente indefinido, siempre que las deformaciones que produzcan las cargas sean ≤ 0.2“ (5.1 m.m).

Procedimiento: a). Determinar el e del pavimento por un método teórico (e = espesor).b). Construir 3 secciones reales de ensayo sobre el terreno de fundación = e, > e y < e con las condiciones de compactación y materiales reales (2/3e, 1.0e y 1.5e).c). Efectuar ensayos de carga sobre dichas secciones: Aplicar la carga por rueda sobre una placa de área equivalente al área de contacto del neumático.d). De lo anterior se obtienen 3 deformaciones ( = s), para los espesores respectivos: (S2/3, S1.0, S1.5), que deben aun corregirse por condiciones de resistencia de la muestra.e). El factor de retracción o resistencia indicado (f.c) se obtiene como sigue:f.c = Resistencia a la compresión de una muestra sin perturbar (sección de ensayo)Resistencia a la compresión de una muestra compactada al 95% de la densidad máxima, con 2% mayor que la humedad optima o mayor si fuese el caso.f). Multiplicando d) x e) obtendremos los valores definitivos Sc

2/3, Sc1, Sc

1.5 que deben plotearse en una curva espesor Vs deformación como se muestra, donde los puntos respectivo simulan una curva envolvente, se toma como referente la mas desfavorable.g). En la curva anterior encontraremos el espesor de diseño interceptando la coordenada = S = 0.2“ con dicha curva para llegar a espesor de diseño

El espesor teórico e del pavimento puede encontrarse a partir de determinar deformación que sufra sometido a cargas, mediante la teoría de la Elasticidad. En ese sentido y como se vio antes, para = 0.50 (Poisson normal para suelos homogéneos), la deformación en pavimentos flexibles, es = S = 1.5 pa/E2 *F, que aclara el croquis siguiente:

P

s

F E1

TF E2

(Esp. Finito)

(Esp. infinito)

PAVIMENTO FLEXIBE

CONDICIONES DE APLICACIÓN: Pavimento flexible. SI la carga p se aplica a través de una (o varias) placa circular rígida: F F = Firme o pavimento = deformación en la superficie = s ≤ 0.2“ E1 = modulo de elasticidad del pavimento (espesor finito). E2 = modulo de elasticidad del terreno de fundación (espesor infinito)

Así pues, el conjunto firme (pavimento) – terreno de fundación, puede ser considerado como un sistema de dos capas: una de espesor finito: formada por el firme, y otra de espesor infinito constituida por el terreno.Supongamos una carga circular flexible de radio “a” actuando sobre este sistema con una presión uniforme p. Denominemos E1 y E2 los coeficientes de elasticidad del firme y del terreno, respectivamente.Según la teoría de elasticidad, la deformación S en el centro de dicha área (punto donde es máxima), correspondiente a la superficie del pavimento viene dada por la expresión (coeficiente de Poisson = 0.5):

Siendo F un factor introducido por D. M. BURMISTER, que es función de la relación E1/E2 y de h (siendo h el espesor del firme). Su valor se puede deducir del grafico de la figura en función de estas dos variables.