Caracteristicas Capas Pavimentos, Fallas

REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DE LA DEFENSACOMANDO DE LAS ESCUELAS DEL EJRCITOESCUELA DE INGENIERA MILITARGENERAL DE BRIGADA FRANCISCO JACOTCTEDRA DE DISEO DE PAVIMENTOS

Diseo de Pavimentos.(igual a terminologa)

Diseo de Pavimento

Diseo de PavimentoFunciones y Caractersticas de las Diferentes Capas de un Pavimento Flexible:

Terreno de Fundacin: De su capacidad de soporte depende en gran parte, el espesor que debe de tener un Pavimento sea flexible o rgido.Si el terreno de fundacin es malo o psimo, por ejemplo, si el material que lo compone tiene un alto contenido de materia orgnica, debe de deshacerse este material y sustituirse por otro de mejor calidad.Si el terreno de fundacin es malo y se halla formado por un suelo fino, limoso o arcilloso, susceptible de saturacin, deber de colocarse una Sub - Base granular de material seleccionado antes de poner la capa base y la capa de rodamiento.


Si el terreno de fundacin es bueno o regular y est formado por un suelo bien gradado que no ofrece peligro alguno de saturacin o por un material de granulometra gruesa, posiblemente no se requerir la capa de Sub Base.Si el terreno de fundacin ahora es excelente, es decir, que tiene un valor de soporte elevado y no existe la posibilidad adems de que se sature de agua, bastar con colocar encima solo la capa de rodamiento.Podemos decir por lo tanto que si el terreno de fundacin es predominantemente granular, el diseo del Pavimento no requerir una capa de Sub Base y en algunos casos, puede servir directamente como la capa Base del Pavimento asfltico.En otros casos, particularmente en los suelos de gradacin fina, tanto la capa Base como las capas de Sub Base sern de gran ventaja utilizarlas y por consiguientes diseadas cada una por separado.


Sub - Base: Es la capa de material seleccionado que se coloca encima de la Sub Rasante.Deben consistir estas Sub Bases en materiales granulares, obtenibles en la localidad que tenga su valor soporte mayor que el terreno de fundacin compactado sobre el cual son colocadas.Pueden ser de arenas, granzn, piedra picada, arcilla, polvillo de carreteras, etc.Con frecuencia se colocan Sub Bases sobre suelos de gradacin finas para cualquiera de los siguientes propositos especificados a continuacin:


Para proveer el drenaje del pavimento.Para reducir al mnimo el efecto del cambio de volumen del terreno de fundacin.Para reducir al mnimo la elasticidad y plasticidad debido al exceso de humedad del material de la Sub Rasante.Controlar la ascensin capilar del agua proveniente de las capas freticas cercanas o de otras fuentes, protegiendo as al Pavimento contra los hinchamientos debido al congelamiento del agua capilar.Por ltimo tenemos que si la funcin principal de la Sub Base es servir de capa de drenaje, el material a emplearse debe ser granular y la cantidad de material fino (Limo y Arcilla) que pase del tamiz # 200 no debe de ser mayor del 8 %.


Base: Esta capa tiene por finalidad absorber los esfuerzos transmitidos por las cargas de los vehculos y adems repartir uniformemente estos esfuerzos a la Sub Base y al terreno de fundacin.Las Bases pueden ser Granulares o bien estar formadas por mezclas asflticas o mezclas estabilizadas con cemento u otro material ligante.Las capas Bases deben tener:Suficiente estabilidad estructural, rigidez y espesor para poder resistir los complejas fuerzas producidas por cargas estticas o dinmicas.Ser adecuada para poder distribuir a la Sub Base o terreno de fundacin, las presiones originadas por esas cargas.


Suficiente resistencia a las cargas verticales para impedir su consolidacin excesiva, lo cual resultara en la deformacin de la superficie asfltica.Suficiente resistencia a los cambios de volumen de ablandamientos por motivo de fluctuaciones de humedad.Se han hallados muchos materiales apropiados para las capas Bases, estos incluyen a la Piedra Picada, Granzn, Arena, Granzn con Arena, Piedra Caliza, Tierra Estabilizada y otros.Los suelos naturales pueden estabilizarse mezclndose con otros suelos para mejorar sus caractersticas generales o aadiendoles asfalto u otros materiales estabilizadores.


El requerimiento ms importante de las especificaciones para una Base granular es prevenir el ablandamiento motivado por condiciones extremadamente hmedas.


Capa de Rodamiento: Su funcin principal es:Impermeabilizar la base contra la penetracin del agua superficial, la cual podra reducir apreciablemente la capacidad soporte de la base.Proteger la base contra los efectos de desintegracin ocasionados por el trafico.Aumentar la capacidad soporte de toda la estructura.Proporcionar una superficie suave de rodamiento.Los tipos de Capas de Rodamientos son los siguientes:


El Tratamiento Superficial: Son eficaces para la impermeabilizacin, pero requieren de un mantenimiento cuidadoso, si las caractersticas de sustentacin de las cargas de la Base quieren preservarse.Estos tratamientos no son altamente resistentes al trfico severo, particularmente si las cargas son grandes.Son usados, no obstante con relacin al punto anterior bajo condiciones favorables, cuando el trfico es principalmente liviano o con una medida provisional de emergencia para las cargas grandes.El espesor de este tratamiento muy rara vez sobrepasa de 2,5 Cms.Los asfaltos que se emplean son los llamados Lquidos o Diluidos (Cut Backs) del tipo de curado rpido (RC).


Macadan de Penetracin: Los asfaltos que se emplean son aquellos cuya penetracin est comprendida entre 85 y 150.El espesor de estas capas varan entre 6 y 15 Cms.Mezclas en Sitio de Tipo Abierto o Denso:Generalmente se emplean asfaltos lquidos de rpido y medio curado (RC y MC).El espesor vara aproximadamente entre 4 y 7,5 Cms.


Mezclas de Plantas Colocadas en Sitio: Suministran una proteccin adecuada para Bases Flexibles cuando son diseadas y construidas debidamente.Las mezclas de gradacin abierta son efectivas cuando se les da una capa de sello impermeabilizante.Sin una capa de sello, estarn expuestas a permitir el acceso del agua superficial a la Base o a perder su durabilidad y hasta su propia capacidad de carga por medio de la absorcin del agua superficial.El espesor de estos tipos de asfalto vara de 5 a 9 Cms. Sin embargo en algunos casos mezclas de arena asfalto son hasta 15 Cms. de espesor.


Pavimentos de Mezclas en Caliente de Gradacin Densa: Es la que proporciona el ms alto ndice de proteccin para las Bases flexibles.Debidamente compactadas y diseadas son prcticamente impenetrables por el agua y poseen una gran resistencia estructural.Por esto son apropiadas para todos los tipos de trfico.Preferiblemente para este tipo de mezclas se emplean Cementos Asflticos cuya penetracin est comprendida entre 60 y 150.El espesor de este tipo de superficie rara vez es mayor de 5 Cms.Sin embargo en el caso de cargas grandes, se recomienda que se coloque un espesor mayor.Los lmites de espesores para este tipo de capa varan de 2,5 hasta los 12,5 Cms.


Carpeta de Desgaste o Sello: Esta formada por una aplicacin bituminosa de asfalto o alquitrn y tiene por objeto sellar la superficie, impermeabilizndola a fin de evitar la infiltracin de las aguas de lluvia.Adems protege la Capa de Rodamiento contra la accin abrasiva de las ruedas de los vehculos.Los materiales en que se compone esta carpeta se aplican por medio de un distribuidor a presin, con cantidades que varan de 0,5 a 1,5 Lts/Mts2 segn las caractersticas de la Capa de Sello.Estos Sellos pueden o no llevar una cubierta secante de arena o agregado fino, el cual, cuando se emplea, su cantidad puede variar entre 5 y 10 Kgs/Mts2.


Nota Importante:

Las capas de Base y Sub Base son construdas ms alla del borde de la Capa Superior, la razn que priva en este criterio es que las cargas aplicadas en el Borde del Pavimento, pueden ser soportadas por las capas siguientes, es decir, si las cargas fueron construdas con un corte vertical en la misma lnea, las cargas que se apliquen en el borde causaran fallas por falta de soporte en los bordes del Pavimento, las bases son extendidas generalmente 30 Cms. Ms alla del borde del Pavimento aunque en ocasiones especiales pueden ser extendidas a distancias mayores

Diseo de Pavimento

Diseo de PavimentoEsfuerzos en los Pavimentos Flexibles:

Las Hiptesis validas sobre las cuales se fundamentan todos los Mtodos Racionales para el diseo de pavimentos son las siguientes:Un Pavimento esta compuesto por un sistema de varias capas, es decir, es un sistema multicapa.Los materiales en cada capa son homogneos, es decir, las propiedades del material A son las mismas del material B, ya que forman parte de la misma capa.Cada capa tiene un espesor finito, excepto la Sub Rasante, todas las capas, sin embargo son infinitas en la direccin lateral.El material que forman cada capa es Isotrpico ( Dicese de los cuerpos cuyas propiedades fsicas son idnticas en todas las direcciones), es decir, las propiedades del material en el punto A son iguales en cualquier direccin.

Diseo de PavimentoEsfuerzos en los Pavimentos Flexibles:

Se desarrolla una completa friccin entre las capas a niveles de las diversas interfases.No ocurren esfuerzos cortantes en la capa de rodamiento.Los esfuerzos para cualquier material se definen mediante dos (02) propiedades:La Relacin de Poisson.EL Mdulo Elstico.

FALLAS EN LOS PAVIMENTOSESTRUCTURAL

FUNCIONAL

Diseo de PavimentoTipos de Fallas en los Pavimentos:

Tal como fue establecido inicialmente, un Pavimento siempre tender a fallar, estas fallas pueden ser bsicamente de dos (02) tipos:Estructural: Colapso o rotura de uno o ms de los componentes del Pavimento, de una magnitud tal que lo hacen incapaz de soportar las cargas impuestas.Funcional: Condicin del Pavimento que causa incomodidad o inseguridad al conductor, o grandes esfuerzos sobre el vehculo al transitar sobre el Pavimento, esta falla puede venir o no acompaada de una Falla Estructural.


El grado de falla de un Pavimento es progresivo, indudablemente, al poner una obra en servicio, no debe presentar falla alguna, pero al paso del tiempo, es decir la aplicacin de las cargas y los efectos adversos de las condiciones climatolgicas, van haciendo aparecer y hacen avanzar las fallas.La calificacin del grado de severidad de las fallas es, por otra parte, relativamente subjetiva, es decir, dependiendo de la persona que realice la evaluacin.Es importante sin embargo el conocer bajo que tipo puede calificarse una falla, estructural o funcional, ya que las medidas correctivas que el ingeniero vaya a tomar depender de que tipo se trate.

Diseo de Pavimento5.-CAUSAS QUE PRODUCEN LAS FALLAS..-Sobrecargas.-Defectos de construccin.-Variabilidad propia de los materiales.-Mantenimiento inadecuado

Diseo de Pavimento

5.- Las causas de las fallas, sin embargo son comunes a ambos tipos y pueden provenir por mltiples razones, entre ellas:Sobrecargas: Provenientes a su vez de vehculos con cargas totales muy altas, repeticiones del paso de los camiones muy por encima de las estimaciones iniciales y elevadas presiones de contacto entre el caucho y el pavimento, las cuales causarn una falla prematura de la estructura.Defectos en la Construccin: Harn que los materiales resulten con niveles de calidad menores a los supuestos en el diseo.Variabilidad Propia de los Materiales: Que podr conducir tambin a sectores del Pavimento con niveles de calidad inferiores a los deseados.


Mantenimiento Inadecuado: Conducir a un desarrollo exponencial de una falla inicialmente de fcil correccin.Todas estas fallas pueden agruparse bajo un mismo termino Sub Diseo, sin que esto quiera decir que el ingeniero que realizo un trabajo profesional de bajo nivel, sino que todas las variables que actuan sobre el Pavimento, que en la etapa de diseo son estimadas, pueden tener un comportamiento muy distinto e impredecible con el transcurrir del tiempo de trabajo del Pavimento.Esta condicin muy real en nuestro pas debido a la carencia de registros estadsticos permanentes y confiables exigen del proyectista de Pavimento, un esfuerzo mayor en el anlisis de toda la informacin disponible, con el fin de producir un diseo que se comporte lo ms parecido posible a como fue conceptuado.

Terreno con fundacinde BAJA CALIDAD1.- Si el pavimento consta de las capas arriba sealadas estamos en presencia de un pavimento flexible.2.- Si el terreno es de psima calidad o sea que tenga un alto contenido de materia orgnica, debe desecharse este material y sustituirle por uno de mejor calidad.3.- Si el terreno es de fundacin Mala formada por un suelo fino, limoso o arcilloso susceptible de saturacin habr que colocar una sub-base granular de material seleccionado antes de poner la base y la capa de rodamiento.1.- Si el terreno de Fundacin es Regular o Bueno, y est formado por un suelo bien graduado que no ofrece peligro de saturacin o por un material de granulometra gruesa, posiblemente no se requerir la capa de sub-base.2.-Un Pavimento Rgido suele construirse con una Capa Base y sobre ella va la capa de concreto armado o sin armar. 1.- Si el terreno de Fundacin es Regular o Bueno, y est formado por un suelo bien graduado que no ofrece peligro de saturacin o por un material de granulometra gruesa, posiblemente no se requerir la capa de sub-base.2.-Un Pavimento Rgido suele construirse con una Capa Base y sobre ella va la capa de concreto armado o sin armar. BASEBASESUB-BASEFundacin o Sub-rasanteCapa de RodamientoCapa de RodamientoCapa de RodamientoSelloSelloSelloRasanteRasanteRasanteFundacin o Sub-rasanteFundacin o Sub-rasanteTerreno de Fundacin de Buena calidad ,que hace las veces de sub-baseTerreno de Fundacin de Muy Buena Calidad que hace las veces de sub-base y de base

- Si el pavimento consta de las capas arriba sealadas estamos en presencia de un pavimento flexible.- Si el terreno es de psima calidad o sea que tenga un alto contenido de materia orgnica, debe desecharse este material y sustituirle por uno de mejor calidad.- Si el terreno es de fundacin Mala formada por un suelo fino, limoso o arcilloso susceptible de saturacin habr que colocar una sub-base granular de material seleccionado antes de poner la base y la capa de rodamiento.TERRENO DE FUNDACION DE BAJA CALIDAD8.26.- FUNCION Y CARACTERISTICAS DE LAS DIFERENTES CAPAS DE UN PAVIMENTO FLEXIBLERasanteSelloCapa de RodamientoBaseSub-baseSub-rasante

RasanteSello

Capa de rodamiento

Base

Sub-rasantePavimentoTerreno de Fundacin de Buena calidad. Que hace las veces de sub-base- Si el terreno de Fundacin es Regular o Bueno, y est formado por un suelo bien graduado que no ofrece peligro de saturacin o por un material de granulometra gruesa, posiblemente no se requerir la capa de sub-base.-Un Pavimento Rgido suele construirse con una Capa Base y sobre ella va la capa de concreto armado o sin armar. 8.27

RasanteSelloCapa de RodamientoSub-rasanteTerreno de Fundacin de Muy Buena Calidad que hace las veces de sub-base y de base- Si el terreno es de Muy Buena Calidad o Excelente, que tiene un valor de soporte elevado y no existe adems la posibilidad de que se sature de agua, bastara colocar encima la Capa de Rodamiento.-Si la sub-rasante es de Material Granular se puede construir directamente sobre la sub-rasante o placa de concreto de Cemento Prtland.Pavimento8.28

8.3.-DIFERENTES CONCEPTOS

CEMENTO ASFLTICOEs el asfalto lquido bruto derivado directo del petrleo tratado trmicamente en la refinera.PAVIMENTO ASFLTICOEs la carpeta o capa de rodamiento de asfalto o concreto asfltico CONCRETOASFLTICOEs una mezcla (fra o caliente) a veces usado tambin como base, formado por el agregado (piedra , arena, arrocillo y polvillo) y cemento asfltico.CONCRETO PORTLANDEs el producto de la mezcla del cemento, agua, agregado (piedra y arena) y acero.PAVIMENTOEs toda aquella estructura formada por el sello , la carpeta, la base , la sub-base, y la sub-rasante o fundacin

Documents

Caracteristicas Capas Pavimentos, Fallas