DISEO DE PAVIMENTOS

DISEO DE PAVIMENTOSPavimentosDEFINICION:

Lo podemos definir como una estructura que se disea y se forma mediante un conjunto de capas construidas sobre el suelo de fundacin, con la finalidad de ser utilizado como una superficie apta para el libre trnsito de vehculos de tipo liviano, pesado y comercial; y donde la circulacin se hace de manera rpida, confortable, segura y econmica. DISEO:

El metodo de diseno AASHTO, originalmente conocido como AASHO, fue desarrollado en los Estados Unidos en la decada de los 60, basandose en un ensayo a escala real realizado durante 2 anos en el estado de Illinois, con el fin de desarrollar tablas, graficos y formulas que representen las relaciones deterioro-solicitacion de las distintas secciones ensayadas.

Pavimentos

pavimento rgido: consiste bsicamente en una losa de concreto simple o armado, apoyada directamente sobre una base o subbase. La losa, debido a su rigidez y alto mdulo de elasticidad, absorbe gran parte de los esfuerzos que se ejercen sobre el pavimento lo que produce una buena distribucin de las cargas de rueda, dando como resultado tensiones muy bajas en la subrasante.Los pavimentos flexibles poseen una menor rigidez, por lo tanto transmiten los esfuerzos hacia las capas inferiores lo cual trae como consecuencia mayores tensiones en la subrasante.PavimentosFACTORES DE DISEO:Involucra el anlisis de diversos factores: trfico, drenaje, clima, caractersticas de los suelos, capacidad de transferencia de carga, nivel de serviciabilidad deseado, y el grado de confiabilidad al que se desea efectuar el diseo acorde con el grado de importancia de la carretera. Todos estos factores son necesarios para predecir un comportamiento confiable de la estructura del pavimento y evitar que el dao del pavimento alcance el nivel de colapso durante su vida en servicio.La ecuacin fundamental de diseo es la siguiente:

Pavimentos RgidosW18 = Nmero de cargas de 18 kips (80 kN) previstas.(A)

ZR = Valor de Z (rea bajo la curva de distribucin para una confiabilidad R.(A)

S0 = Desvo estndar de todas las variables.(A)

D = Espesor de la losa del pavimento en pulg.(A)

PSI = Prdida de serviciabilidad prevista en el diseo.(B)

Pt= Serviciabilidad final.(B)

Sc= Mdulo de rotura del concreto en psi.(C)EC = Mdulo de elasticidad del concreto, en psi.(C)K = Mdulo de reaccin de la subrasante (coef. de balasto), en pci (psi/pulg).(C) J = Coeficiente de transferencia de carga.(D)Cd = Coeficiente de drenaje.(D)

Pavimentos Rgidos Variables de diseo. Esta categora se refiere al grupo de criterios que debe ser considerado para el procedimiento de diseo (W18; ZR; S0; D)

(B) Criterio de comportamiento. Representa el grupo de condiciones de fronteras especificado por el usuario, dentro del que un alternativa de diseo deber comportarse (PSI ; Pt )

(C) Propiedades de los materiales para el diseo estructural. Esta categora cubre todas las propiedades de los materiales del pavimento y del suelo de fundacin, requeridas para el diseo estructural (Sc; EC ; K)

(D)Caractersticas estructurales. Se refiere a ciertas caractersticas fsicas de la estructura del pavimento, que tienen efecto sobre su comportamiento (J; Cd) Pavimentos RgidosCONFIABILIDAD (R) PARA DETERMINAR ZR

La confiabilidad es la probabilidad de que el pavimento se comporte satisfactoriamente durante su vida til o periodo de diseo, resistiendo las condiciones de trafico y medio ambiente dentro de dicho periodo.La confiabilidad (R) de un pavimento puede definirse en trminos de ESALs como:R(%)=100P(Nt >NT)

Nt = Nmero de ESALs de 80 kN que llevan al pavimento a su serviciabilidad final.

NT = Numero de ESALs de 80 kN previstos que actuaran sobre el pavimento en su periodode diseno (vida util).Pavimentos RgidosLa variacin en las propiedades de los materiales a lo largo del pavimento da como resultado una variacin en el desarrollo de fallas y rugosidades en ese pavimento. Las fallas localizadas en zonas dbiles, dan como resultado una disminucin en la vida til del pavimento.

La variacin de la ubicacin de los pasadores en las juntas y profundidad de colocacin de la armadura da como resultado una variacin en el desarrollo de fallas y rugosidades

La variacin entre los datos de diseo del pavimento y los reales puede significar un aumento o disminucin de la vida til del mismo.ERROR ESTANDAR COMBINADO (SO)

La desviacin estndar es la desviacin de la poblacin de valores obtenidos por AASHTO que involucra la variabilidad inherente a los materiales y a su proceso constructivoPavimentos RgidosPrdida de Serviciabilidad (PSI)

Pavimentos RgidosESALs (Equivalent simple axial load)

Son el numero de pasadas de ejes trasformados en un nmero de ejes tipo, que de acuerdo a directivas AASHTO es un eje simple de 18 Kips, 8.2 Tn u 80 kN.W18 (EJE EQUIVALENTE)

Se utiliza para determinar el efecto destructivo, dependiendo de las cargas y tipo de ejes de los vehculos

Pavimentos RgidosCOEFICIENTE DE DRENAJE (J)

Calidad de DrenajePorcentaje de tiempo en que el pavimento est expuesto a niveles de humedad prximos a la saturacin< 1%1 - 5%5 - 25%> 25%Excelente1.40 a 1.351.35 a 1.301.30 a 1.201.20Bueno1.35 a 1.25 1.25 a 1.151.15 a 1.001.00Regular1.25 a 1.15 1.15 a 1.051.00 a 0.800.80Pobre1.15 a 1.051.05 a 0.800.80 a 0.600.60Muy Pobre1.05 a 0.950.95 a 0.750.75 a 0.400.40Pavimentos RgidosPavimentos RgidosLos elementos que conforman un pavimento rgido son: subrasante, subbase y losa de concreto. A continuacin se har una breve descripcin de cada uno de los elementos que conforman el pavimento rgido.Subrasante es el soporte natural, preparado y compactado, en la cual se puede construir un pavimento. La funcin de la subrasante es dar un apoyo razonablemente uniforme, sin cambios bruscos en el valor soporte, es decir, mucho ms importante es que la subrasante brinde un apoyo estable a que tenga una alta capacidad de soporte. Por lo tanto, se debe tener mucho cuidado con la expansin de suelosSubbase es la porcin de la estructura del pavimento rgido, que se encuentra entre la subrasante y la losa rgida. Consiste de una o ms capas compactas de material granular o estabilizado.Pavimentos Rgidos Proporcionar uniformidad, estabilidad y soporte uniforme. Incrementar el mdulo (K) de reaccin de la subrasante. Minimizar los efectos dainos de la accin de las heladas. Proveer drenaje cuando sea necesario. Proporcionar una plataforma de trabajo para los equipos de construccin.LA SUBBASE DEBE CUMPLIR CON:La losa es de concreto de cemento portland. El factor mnimo de cemento debe determinarse en base a ensayos de laboratorio y por experiencia previas de resistencia y durabilidad. Se deber usar concreto con aire incorporado donde sea necesario proporcionar resistencia al deterioro superficial debido al hielo-deshielo, a las sales o para mejorar la trabajabilidad de la mezcla.TIPOS DE PAVIMENTO DE CONCRETO

a) Pavimentos de concreto simple.b) Pavimentos de concreto reforzado a) Pavimentos de concreto simpleNo presentan refuerzo de acero ni elementos para transferencia de cargas, sta se logra a travs de la trabazn (interlock) de los agregados entre las caras agrietadas debajo de las juntas aserradas o formadas. Para que esta transferencia sea efectiva. Los espesores varan de acuerdo al uso previsto. Por ejemplo para calles de urbanizaciones residenciales, stos varan entre 10 y 15 cm, en las denominadas colectoras entre 15 y 17 cm. En carreteras se obtienen espesores de 16 cm. En aeropistas y autopistas 20 cm o ms.Pavimentos Rgidos

b) Pavimentos de concreto reforzado.-

Los pavimentos reforzados contienen adems del refuerzo, pasadores para la transferencia de carga en las juntas de contraccin. Este refuerzo puede ser en forma de mallas de barras de acero o acero electrosoldado. El objetivo de la armadura es mantener las grietas que pueden llegar a formarse bien unidas, con el fin de permitir una buena transferencia de cargas y de esta manera conseguir que el pavimento se comporte como una unidad estructural.Pavimentos Rgidos

JUNTAS

Su funcin consiste en mantener las tensiones de la losa provocadas por la contraccin y expansin del pavimento dentro de los valores admisibles del concreto; o disipar tensiones debidas a agrietamientos inducidos debajo de las mismas losas.

Son muy importantes para garantizar la duracin de la estructura, siendo una de las pautas para calificar la bondad de un pavimento. Por otro lado, deben ser rellenadas con materiales apropiados, utilizando tcnicas constructivas especficas. En consecuencia, la conservacin y oportuna reparacin de las fallas en las juntas son decisivas para la vida til de un pavimento.

De acuerdo a su ubicacin respecto de la direccin principal o eje del pavimento, se denominan como longitudinales y transversales. Segn la funcin que cumplen se les denomina de contraccin, articulacin, construccin expansin y aislamiento. Pavimentos RgidosPavimentos RgidosJUNTAS DE CONTRACCIN

Su objetivo es inducir en forma ordenada la ubicacin del agrietamiento del pavimento causada por la contraccin (retraccin) por secado y/o por temperatura del concreto. Se emplea para reducir la tensin causada por la curvatura y el alabeo de losas. Los pasadores se pueden usar en las juntas de contraccin para la transferencia de cargas, bajo ciertas condiciones. Sin embargo, se espera que la transferencia de cargas se logre mediante la trabazn entre los agregados.

Pavimentos RgidosJUNTAS DE CONSTRUCCIN

Las juntas de construccin separan construcciones contiguas colocadas en diferentes momentos, tales como la colocacin al final del da o entre fajas de pavimentacin. La transferencia de cargas se logra mediante el empleo de pasadores. Pueden ser transversales o longitudinales. En la figura se observan los diferentes tipos de juntas de construccin.

Pavimentos RgidosJUNTAS DE EXPANSIN O AISLACIN

Se usan para aislar pavimentos que se interceptan con la finalidad de disminuir los esfuerzos de compresin en stos, cuando se expanden por el aumento de temperatura. Tambin se utilizan para aislar estructuras existentes.En la figura se muestran los diferentes tipos de juntas de expansin.

Pavimentos RgidosSELLOS

La funcin principal es minimizar la infiltracin de agua a la estructura del pavimento y evitar la intrusin de materiales incompresibles dentro de las juntas que pueden causar la rotura de stas (descascaramientos).

En la seleccin del sello se debe considerar su vida til esperada, el tipo se sello, tipo de junta y datos climticos.

Todo material de sellos de juntas de pavimentos de concreto, deben cumplir con las siguientes caractersticas:

Impermeabilidad Deformabilidad Resiliencia Adherencia Resistencia Estable DurablePavimentos RgidosEl sellado se har antes de la entrega al trnsito y previa limpieza de la junta, con la finalidad de asegurar un servicio a largo plazo del sellador.

Recomendaciones esenciales para las tareas de sellado:

Inmediatamente antes de sellar, se deben limpiar las juntas en forma integral para librarlas de todo resto de lechada de cemento, compuesto de curado y dems materiales extraos.

Parta limpiar la junta, se puede usar arenado, cepillo de alambre, chorro de agua o alguna combinacin de estas herramientas. Las caras de la junta se pueden imprimar inmediatamente despus de la limpieza.

Es necesario usar el soplado con aire como paso final de la limpieza.

Cabe mencionar que la limpieza solo se har | sobre la cara donde se adherir elsellador.Pavimentos RgidosSELLOS LQUIDOSLa durabilidad a largo plazo de este tipo de sello, depende de su capacidad de adhesin con la cara de la junta. Los sellos lquidos pueden ser de asfalto, caucho colocado en caliente, compuesto elastomricos, siliconas y polmeros.

Los materiales son colocados en las juntas en forma lquida, permitindoseles fraguar.

El dimetro del cordn debe ser 25 % ms grande que el ancho del reservorio para asegurar un ajuste hermtico.

SELLOS ELASTOMRICOS PREFORMADOS

La durabilidad a largo plazo de este tipo de sello, depende de su capacidad de recuperacin a la compresin. Son sellos de neopreno extruido que tienen redes internas que ejercen una fuerza hacia fuera contra las caras de la junta. A diferencia de los sellos lquidos que experimentan esfuerzos de compresin y tensin, los sellos preformados solo se disean para esfuerzos de tensin.La profundidad y ancho del reservorio dependen de la cantidad de movimiento esperado en la junta. Como regla general, la profundidad del reservorio debe exceder la profundidad del sello preformado.Pavimentos RgidosServiciabilidad Inicial (Po)Serviciabilidad Final (Pt)

Pavimentos

RgidosPavimentos FlexiblesCaminos PrincipalesCaminos de Trnsito Menor

4.54.22.5 ms2.0

Calidad de Drenaje50 % de Saturacin85 % de Saturacin

Excelente2 horas2 horas

Bueno1 da2 a 5 horas

Regular1 semana5 a 10 horas

Pobre 1 mesMs de 10 horas

Muy PobreEl agua no drenaMucho ms de 10 horas