“UNIVERSIDAD CATÓLICA LOS ÁNGELES

DE CHIMBOTE”

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

SECTOR ANCASH

CURSO : PAVIMENTOS

DOCENTE : INGº DANTE DOLORES ANAYA

ASIGNACIÓN Nº 01 : CONCEPTOS BASICOS USADOS EN PAVIMENTOS

ALUMNO : ALEX MICHEL LÁZARO RODRÍGUEZ

CONTENIDO

1.0 CONCEPTOS BÁSICOS USADOS EN PAVIMENTOS

1.1 CAMIONES PESADOS

1.2 CAPA ASFALTICA DE SUPERFICIE

1.3 CAPACIDAD DE LA VÍA

1.4 CARGA POE EJE SIMPLE EQUIVALENTE A 18,000 lb (8.16TN)

1.5 CARRIL DE DISEÑO

1.6 EAL DE DISEÑO

1.7 ESPESOR DE DISEÑO

1.8 ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ASFALTICO ESTUDIO DE CARGAS

1.9 FACTOR CAMIÓN

1.10 FACTOR DE EQUIVALENCIA DE CARGA

1.11 MODULO DE RESILENCIA DE LA SUBRASANTE

1.12 MODULO DE RESILENCIA DE DISEÑO DE LA ESTRUCTURA

1.13 PERIODO DE ANALISIS

1.14 PERIODO DE DISEÑO

1.15 SUBRASANTE

1.1. CAMIONES PESADOS

Desde el punto de vista normativo vigente en materia de circulación, cabría

incluir bajo la denominación de vehículos pesados a los automóviles

destinados al transporte de mercancía cuya masa máxima autorizada

exceda a 3,500 kilogramos y los de transporte de personas, que tengan

además del asiento del conductor, más de 8 Plazas, excluyendo a los

llamados vehículos especiales, los cuales independientemente de sus masas

y dimensiones, son objeto de una reglamentación especifica.

1.2. CAPA ASFALTICA DE SUPERFICIE

La carpeta asfáltica es la parte superior del pavimento flexible que

proporciona la superficie de rodamiento, es elaborada con material pétreo

seleccionado y un producto asfáltico dependiendo del tipo de camino que se

va a construir, las principales características que debe cumplir el pétreo son

las siguientes:

a) un diámetro menor de una pulgada y tener una granulometría adecuada,

b) deberá tener cierta dureza para lo cual se le efectuarán los ensayes de

desgaste los ángeles, intemperismo acelerado, densidad y durabilidad.

c) la forma de la partícula deberá ser lo más cúbica posible, recomendamos

no usar material en forma de laja o aguja pues se rompen con facilidad

alterando la granulometría y pudiendo provocar fallas en la carpeta, se

efectuarán pruebas de equivalente de arena ya que los materiales finos en

determinados porcentajes no resultan adecuados.

1.3. CAPACIDAD DE LA VÍA

La capacidad teórica o posible de una vía ha sido determinada en 2000

vehículos por hora en una dirección, tomando en cuenta una velocidad

media entre 70 y 80 Km./h, separaciones entre vehículos de 30 m

aproximadamente uno de otro, con 3,65 m como ancho de canal y en

circunstancias optimas en que existía simultaneidad de condiciones

prevalecientes, asi: buen alineamiento de la vía, distancia de visibilidad

suficiente para dos canales y dos direcciones, transito ininterrumpido de

vehículos livianos que marchen a igual velocidad y espacios laterales libres

de toda obstrucción en una distancia mínima de 1,80m

Esas condiciones ideales no podrían asumirse en ninguna forma como

criterio de diseño. Se ha buscado entonces la “capacidad practica de

trabajo” determinada por observaciones directas a través de recuentos o

conteos de volúmenes de tráfico hasta registrar volúmenes críticos que

producen la congestión, obteniéndose así la capacidad máxima practica de

trabajo representada en el mayor volumen que haya alcanzado el trafico

antes de congestionarse o antes de perder la velocidad estipulada.

Do todas las fuentes técnicas que han estudiado este asunto, como el

Instituto de Ingenieros de Transito y la Oficina de Caminos Públicos de los

Estados Unidos, se ha deducido como capacidades máximas de trabajo en

carreteras con carriles de 3,60 m de ancho, condiciones excelentes de

alineamiento y visibilidad y velocidades promedio de 70 a 80 Km. /h, las

siguientes:

Carretera de 2 carriles: 900 automóviles por hora en total

Carretera de 3 carriles: 1500 automóviles por hora en total

De 4 o más carriles: 1000 automóviles por hora por carril, en los carriles

de la dirección del mayor movimiento.

Como volumen horario de diseño no es prudente adoptar la capacidad

máxima de trabajo de una carretera, medida en las condiciones favorables

en que se han obtenido estos índices, pues entre los factores que limitan la

capacidad de una vía.

1.4. CARGA POR EJE SIMPLE EQUIVALENTE A 18,000 lb (8.16TN)

El factor de equivalencia es el daño que los vehículos de carga trasmiten a la

estructura de pavimento representado en un número acumulado con

respecto a un eje de referencia. Este factor tiene en cuenta el tipo estructura

(rígida o flexible). En los estudios desarrollados por la American Association

of State Highway and Transportation Officials AASHTO. El factor de

equivalencia de carga AASHTO se obtiene por medio de ecuaciones de

regresión obtenidas de los resultados de los ensayos de la prueba AASHTO.

La Ecuación 2 define el cálculo del factor de equivalencia para una

estructura de pavimento flexible.

Ecuación 2 Cálculo de factores de equivalencia AASHTO

En estas ecuaciones, es el número de aplicaciones de carga por eje al final

del tiempo; es el número de aplicaciones de carga de un eje simple de 18

kips (80 kN) para el tiempo; es la carga en kip de un eje simple, un conjunto

de ejes en tándem, o un conjunto de ejes trídem; es un código de eje (1 para

eje simple, 2 para ejes tándem, y 3 para ejes trídem); es el número

estructural, el cual es función de la rigidez y módulo de cada capa y de la

condición de drenaje de la Base y la Subbase; es el índice de servicio final, el

cual indica la condición del pavimento al ser considerado que falla; es

función de; y es el valor de cuando es igual a 18 kips y es igual a 1.

Para cada uno de los corredores evaluados se obtienen los factores de

equivalencia según las condiciones actuales.

1.5. CARRIL DE DISEÑO

El diseño de carril es una alternativa al diseño de formato libre. El diseño de

carril reorganiza los elementos de un diagrama de proceso en un conjunto

de filas denominadas carriles. El tipo de diseño de carril determina en qué

fila se colocan los distintos elementos del proceso. La finalidad de organizar

los elementos es facilitar la identificación de una transferencia innecesaria

entre elementos de distintas filas y ayudar a solucionar cuellos de botella y

redundancias en el uso de, por ejemplo, un recurso u organización.

El diseño de carril organiza elementos en el diagrama de acuerdo a: la

unidad organizativa u ubicación a la que pertenecen o qué definición de

recurso individual, definición de recurso masivo o requisito de rol tienen, o

bien, qué valor de clasificador tienen. Cada una de estas características

tiene un tipo de diseño de carril distinto. Por ejemplo, un diseño por roles

tiene un carril para cada rol utilizado en el proceso y un carril adicional para

alojar elementos que no tienen asignado un rol. El diseño por clasificador se

divide en un diseño más para cada tipo de clasificador con cada carril

asociado a un valor de clasificador.

1.6. EAL DE DISEÑO

EAL DE DISEÑO Es la representación estructural de la carga vehicular sobre

el pavimento. Es el número de aplicaciones de cargas por Eje Estándar,

previsto durante el periodo de diseño E.A.L.: Equivalent Aplication Load

Factor Equivalente de Carga FACTOR CAMION Es el número de aplicaciones

de cargas por eje simple producidas por una pasada de un vehículo

cualquiera. FACTOR DE CRECIMIENTO (Fc) Es el incremento del tráfico

pesado que se espera que circule por la carretera durante el periodo de años

proyectados.

1.7. ESPESOR DE DISEÑO

Desde 1935 más de 140,000 km de pavimentos suelo-cemento han sido

construidos en Norteamérica. La performance demostrada por estos

pavimentos a través de los años provee una valiosa información para el

diseño, para los niveles de espesor que fueron utilizados. La mayoría de

estos pavimentos en servicio son de 15 cm de espesor. Este espesor ha

probado ser satisfactorio para las condiciones de servicio de caminos

secundarios, calles residenciales y pistas de aterrizaje de tráfico ligero.

Algunos pavimentos de 10 cm y 12.5 cm han sido construidos y han dado un

buen servicio bajo condiciones favorables de tráfico ligero y fuerte

resistencia del suelo. Muchos kilómetros de pavimentos de 17.5 cm y 20 cm

de espesor están en servicio en caminos principales y vías secundarias de

alto tráfico. Pavimentos con suelocemento con espesores de 22.5 cm o mas

no son numerosos, aunque algunos proyectos de aeropuertos han sido

construidos con espesores de hasta 40 cm. En carreteras interestatales en

algunas áreas de tráfico comparativamente más bajos, un amplio rango de

espesores de suelo-cemento, de 10 a 30 cm, han sido incorporados en la

estructura total de los pavimentos. Se ha obtenido también información

valiosa de diseño de ensayos de caminos a escala real y de investigaciones

de laboratorio conducidas por universidades, departamentos de carreteras, y

por la Portland Cement Association.

1.8. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ASFALTICO ESTUDIO DE CARGAS

La estructura del pavimento flexible se conforma por las capas de carpeta

asfáltica, base, subbase y subrasante o superficie de apoyo. Los esfuerzos

que llegan a la subrasante no pueden ser mayores a los admisibles, de lo

contrario se generarían grandes deformaciones que se reflejarían en la capa

de rodadura.

Los esfuerzos generados por las cargas del tránsito, las solicitaciones a la

estructura del pavimento, son distribuidas por la estructura a la subrasante,

por ello es importante hacer un diseño que cumpla las especificaciones.

Se definen dos tipos de estratigrafía de carga, una para caminos de tránsito

liviano (Eliv) y otra para caminos de tránsito pesado (Epes). En Chile, el peso

del eje estándar para el cálculo de los Ejes Equivalentes de diseño (EEq) está

definido en 80 KN (17,98 kip).

No obstante lo anterior, es necesario mencionar el problema que existe para

controlar las normas de cargas máximas para los vehículos pesados, sobre

todo a lo largo de la red vial de bajo volumen de tránsito.

1.9. FACTOR CAMIÓN

Se entiende por factor camión al número de aplicaciones de ejes sencillos

con carga equivalente de 8.2 toneladas, correspondientes al paso de un

vehículo comercial (bus o camión).

En nuestro medio son utilizadas tres metodologías para la obtención del

(actor camión: por conteo y pesaje de los vehículos comerciales, por el

método MOPT. INGEROUTE y por el propuesto por la Universidad del

Católica.

Si bien el pesaje constituye el medio más preciso para determinar las

características de equivalencia del tránsito real con respecto a ejes sencillos

de 8.2 toneladas, lo costoso que resultan estos estudios impide efectuarlos

para todos los diseños de pavimento que se deban acometer. Por tanto,

cuando se deba efectuar un diseño para un tramo de vía en el cual no se

tengan datos sobre el pesaje quedan dos alternativas;

1) Tomar el valor correspondiente a una vía cerrada de cual se posea dicha

información, si se considera que las características del tránsito en los dos

tramos es similar.

2) Estimar el factor camión a través de algún otro procedimiento de tipo

empírico.

1.10. FACTOR DE EQUIVALENCIA DE CARGA

El factor de de equivalencia es el daño que los vehículos de carga trasmiten

a la estructura de pavimento representado en un número acumulado con

respecto a un eje de referencia. Este factor tiene en cuenta el tipo estructura

(rígida o flexible). En los estudios desarrollados por la American Association

of State Highway and Transportation Officials AASHTO. El factor de

equivalencia de carga AASHTO se obtiene por medio de ecuaciones de

regresión obtenidas de los resultados de los ensayos de la prueba AASHTO.

La Ecuación 2 define el cálculo del factor de equivalencia para una

estructura de pavimento flexible.

1.11. MODULO DE RESILENCIA DE LA SUBRASANTE

En base a la experimentación por muchos años en evaluación de suelos y

pavimentos, mediante la medición y análisis de deflexiones con la

metodología Hogg-Burmister, se han desarrollado correlaciones entre las

propiedades medidas y los parámetros elásticos del sistema suelo-

pavimento, lo que ha permitido el desarrollo de un método simple y rápido

para ser aplicado en obra con la finalidad de evaluar la capacidad de soporte

de los suelos, ya sea a través del Módulo de Resiliencia o del valor del CBR

del substrato. Se presenta los conceptos teóricos en que se basa el método

propuesto, así como el procedimiento de cálculo que debe seguirse en

campo para la obtención de la capacidad de soporte; asimismo, se

presentan valores tabulados que facilitan y hacen más rápido el proceso.

También se incluyen verificaciones efectuadas aplicando el método riguroso

cuyos resultados demuestran la validez y confiabilidad de la nueva

herramienta desarrollada. El nuevo método permitirá la completa aplicación

del análisis deformacional para la construcción y supervisión de pavimentos,

superando de esa manera las limitaciones conocidas que tienen los métodos

empíricos para la caracterización de la performance de los pavimentos, así

como las dificultades operacionales que presentan los métodos

mecanísticos. Este método simplificado facilitará en la práctica la rápida

verificación, para condiciones reales de campo, de los valores de soporte

asumidos en el diseño del pavimento, así como el adecuado

dimensionamiento de la altura de los terraplenes, el aporte y eficiencia de

los materiales empleados en su construcción, el efecto de la ubicación del

nivel freático en la capacidad resistente de los suelos, entre otros aspectos.

1.12. MODULO DE RESILENCIA DE DISEÑO DE LA ESTRUCTURA

Para la determinación del módulo de elasticidad o módulo resiliente del

suelo de subrasante se deberán seguir los siguientes pasos: (1) De la curva

de deflexión medida se selecciona el valor de la deflexión máxima D0 y una

deflexión adicional Dr correspondiente a la distancia radial R. (2) Se calcula

la relación D0/Dr. (3) Se calcula el valor del Factor de Longitud de Curva

R50, empleando la Ecuación 2, la relación D0/Dr y los coeficientes de la

Tabla 1. (4) Se calcula el producto D0 x R50. (5) Se calcula el módulo

resiliente mediante la Ecuación 5. (6) Se calcula el CBR del suelo mediante la

Ecuación 6. Para facilidad de los cálculos se han elaborado tablas para

determinar los valores de R50 en función a la relación D0/Dr (Tabla 2) y los

valores de E0 en función al producto D0xR50 (Tabla 3). Una explicación

detallada del procedimiento de cálculo y recomendaciones prácticas para su

aplicación se presentan en la referencia 6.

Ejemplo de aplicación: Se ha medido un cuenco de deflexión en donde la

deflexión a una distancia radial de 40 cm es aproximadamente la mitad de la

deflexión máxima. Calcular el CBR del suelo conformado por una arena

limosa. Datos: D0 = 45x10-2 mm DR = 22x10-2 mm

R = 40 cm k = 110 Cálculos: D0/DR= 2.05 R50= 38.9 cm (Tabla 2) D0xR50=

1750.5 E0= 983 kg/cm2 (Tabla 3) CBR= 983/110 CBR = 9%.

1.13. PERIODO DE ANALISIS

Tiempo que debe ser cubierto por cualquier estrategia de diseño (diseño

inicial rehabilitaciones Planeadas). El diseñador debe seleccionar un periodo

de análisis de 20 años para evaluar con precisión las estrategias a largo

Plazo en base a costos de ciclo de vida para gran volumen de transito

deberá ser de 30-50.

1.14. PERIODO DE DISEÑO

Es el tiempo total que cada estrategia de diseño debe cubrir. Es por tanto el

tiempo total para el cual se diseña un pavimento en función de la proyección

del tránsito y el tiempo que se considere apropiado para que las condiciones

del entorno se comiencen a alterar desproporcionadamente. Puede ser igual

que la vida útil, pero en casos en donde se prevén reconstrucciones o

rehabilitaciones a lo largo del tiempo, el periodo de análisis comprende

varios periodos de vida útil que son: el del pavimento original y el de las

distintas rehabilitaciones. La figura siguiente ilustra los conceptos expuestos

de Periodo de Análisis y Periodos de Desempeño:

Los periodos de análisis recomendados en la AASHTO Guide for Design of

Pavement Structures 1993 son los siguientes:

Otros valores de periodos de análisis recomendados se presentan a

continuación:

Es recomendable la consideración de periodos largos, con la finalidad de

evaluar y seleccionar alternativas de estrategias a largo plazo basado en

análisis de costos por ciclos de vida. Por ejemplo, si la alternativa de un

diseño de un pavimento requiere rehabilitación en el año 15 y la otra

alternativa requiere una rehabilitación en el año 25, un periodo de análisis

de 20 años no proveerá una comparación adecuada entre ambas

alternativas, puesto que una de las alternativas incluirá los costos de

rehabilitación mientras que la segunda no lo hará. En general, el periodo de

análisis seleccionado deberá incluir al menos una actividad de rehabilitación

para cada alternativa. En el ejemplo un periodo apropiado de análisis podría

ser 30 años o incluso 50 años dependiendo de la programación de las

actividades de rehabilitación.

1.15. SUBRASANTE

La subrasante es la superficie sobre la cual se apoya la estructura de un

pavimento, la que normalmente se conforma con los suelos naturales

disponibles en el lugar de emplazamiento del proyecto. Sin embargo, en

ocasiones puede ser necesario el remplazo, mejoramiento o estabilización

del suelo natural para mejorar sus propiedades y capacidad de soporte, de

manera que quede en condiciones de recibir una subbase y/o base y la

carpeta de pavimento flexible o rígido. Para su preparación es necesario

ejecutar labores de movimiento de tierra para preparar el terreno, definir los

límites del proyecto, nivelar zonas por donde se construirá los pavimentos y

compactar el terreno, de manera de dejar una plataforma que sea adecuada

para la circulación de los vehículos y equipos involucrados en el proyecto de

pavimentación.