Manual de Asfalto y Pavimentos

7/22/2019 Manual de Asfalto y Pavimentos

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PAVIMENTOS DE CONCRETO CEMEXImpulsando el Desarrollo de Mxico


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ARCO NORTEEdo. de Mxico - Hidalgo - Puebla - Tlaxcala


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Hasta hace algunos aos en Mxico slose construan pavimentos con carpeta asfltica

que significaban una vida til corta y representabanaltos costos de mantenimiento.

En 1993, CEMEX introduceen Mxico los pavimentos de concreto hidrulico,

en su afn de brindar una mayor durabilidad

a la red carretera nacional.


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NDICE

CAPTULO 1 . INTRODUCCIN 17

CAPTULO 2. DISEO 25

CAPTULO 3. PROCESO CONSTRUCTIVO 79

1 . 1 A n t e c e d e n t e s y e v o l u c i n d e l o s p a v i m e n t o s d e c o n c r e t o

1 . 2 M a r c o R e f e r e n c i a l

2 . 1

2 . 3

2 . 5

I n t r o d u c c i n a l o s m t o d o s d e d i s e o

T r f i c o

M t o d o d e l a a s o c i a c i n d e l c e m e n t o P o r t l a n d ( P C A )

2 . 2

2 . 4

2 . 6

S u e l o s

M t o d o d e d i s e o A A S H T O

A s p e c t o s c o m p l e m e n t a r i o s a l d i s e o

4 . 1

4 . 3

C o n s i d e r a c i o n e s p a r a e l d i s e o d e j u n t a s

H e r r a m i e n t a s

4 . 2

4 . 4

E s p e c i f i c a c i o n e s d e m a t e r i a l e s

E q u i p o s

CAPTULO 4. DISEO Y CONSTRUCCIN DE J UNTAS 99

5 . 1

5 . 3

S e r v i c i o s

F u t u r o s d e l o s m t o d o s d e d i s e o

5 . 2 C a m i n o s r u r a l e s d e p a v i m e n t a c i n p r o g r e s i v a

CAPTULO 5. PRODUCTOS Y SERVICIOS DE CEMEX CONCRETOS 127

BIBLIOGRAFA 137

3 . 1

3 . 3

P r e l i m i n a r e s

C i m b r a f i j a

3 . 2

3 . 4

C i m b r a d e s l i z a n t e

P a v i m e n t o s d e c o n c r e t o e s t a m p a d o


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AEROPISTA ISLA SOCORROOcano Pacfico


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Las crecientes necesidades de desarrollo,la bsqueda de soluciones perdurables y la demanda de

contar ms y mejores caminos han contribuidopara lograr que en la modernizacin y ampliacin de

la red carretera de Mxico se est especificandoel uso de pavimentos del concreto hidrulico bajo

estndares internacionales de calidad.


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C A P T U L O U N O

INTRODUCCIN1 . 1 A N T E C E D E N T E S Y E V O LU C I N D E L O S P AV I M E N T O S D E C O N C R E T O

1 . 2 M A R C O R E F E R E N C I A L


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a) ANTECEDENTES

La extensin territorial de Mxico cuentacon una gran diversidad de climas, tiposde suelos, zonas ambientales y etnias, suheterogeneidad nos ha ido marcandoel camino del desarrollo y crecimiento,de alguna manera esta diversidad hainfluido en la conformacin de nuestrainfraestructura carretera.

En Mxico tenemos aproximadamente95,000 km de caminos pavimentadoscuyas condiciones de servicio no son lasptimas, de hecho la mayora de ellos estacatalogado por las propias autoridadescomo pavimentos en regulares y malastcondiciones. Una razn importante del

bajo nivel de ser vicio es debido a que estascarreteras se proyectaron, disearon yconstruyeron en su mayora entre los aosde 1925 a 1970. La red estuvo proyectadapara soportar cargas vehiculares que varanentre las 6 y 8 toneladas y en la actualidad

llega a tener camiones cargados los cualesen algunos casos alcanzan a pesar hasta60 toneladas. Adems de no considerar elaumento en los pesos de los vehculos, nose consider tampoco el crecimiento deltrnsito de camiones pesados en la red,

ya que se considero en el diseo el trficodiario que anteriormente se tena y que

variaba entre los 500 y 1,000 vehculos, sinembargo en la actualidad se tienen valoressignificativamente mayores de hasta15,000 vehculos.

Antes del ao de 1993 la especificaciny construccin de pavimentos deconcreto hidrulico en Mxico fuerelativamente escasa. Se considera queesto se debi principalmente a quenuestro pas es un importante productorde petrleo y por consiguiente de asfalto

y como anteriormente ex ista un subsidioimportante en el precio del asfalto, lospavimentos asflticos en nuestro pas

resultaban en costo muy inferiores a los del

concreto hidrulico. Adicionalmente existauna gran desinformacin y desconocimientosobre el diseo y construccin con nuevastecnologas de los pavimentos de concretohidrulico. Otro factor importante es quecuando se disearon los caminos de Mxicopara el trnsito que se pensaba tenan quesoportar, los pavimentos de asfalto parecanser una alternativa suficiente.

Ante la preocupacin acerca del deteriorode las carreteras en la red y considerando

los puntos anteriormente planteadosla Secretara de Comunicaciones yTransportes (SCT) se dio a la tareade buscar soluciones alternativas atal situacin que pudieran soportaradecuadamente las cargas y el volumen detrfico pesado buscando que los nivelesde servicio permanecieran en buen niveldurante perodos mayores. Tales exigenciasorientaron a la SCT a la solucin conpavimentos de concreto hidrulico, que

representaban un costo razonable, conuna capacidad estructural adecuada tantopara el volumen de trnsito como para laintensidad del mismo y un perodo de vidacosteable de acuerdo a la magnitud de lainversin.

b) TECNOLOGA

Para satisfacer la demanda de disear,especificar y construir los pavimentosde concreto hidrulico con las mejores

tecnologas a nivel mundial y con altosestndares en sus especificaciones, tuboque llevarse a cabo un programa decapacitacin intensivo y avanzado para lostcnicos e ingenieros especificadores, estose logr con el apoyo de la iniciativa privadamexicana interesada en el desarrollo de lainfraestructura del pas con base en este tipode pavimentos. Este tipo de capacitacionesse ha seguido desarrollando tanto enMxico como en el extranjero.

C A P T U L O U N O

INTRODUCCIN

Las crecientes necesidades

de desarrollo, la bsqueda de soluciones

perdurables y la demanda de contar

ms y mejores caminos han contribuido

para lograr que en la modernizacin

y ampliacin de la red carretera de

Mxico se est especificando el uso depavimentos del concreto hidrulico bajo

estndares internacionales de calidad.

1.1

ANTECEDENTES

Y EVOLUCINDE LOS PAVIMENTOSDE CONCRETO


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Figura 1.1.2.Autopista de Concreto Hidrulico

En el ao de 1993 la SCT con el apoyo deCementos Mexicanos construy la primeracarretera de concreto hidrulico con eluso de especificaciones internacionales ylas nuevas tecnologas de pavimentacin,siguiendo estrictas normas de calidad tantoen la produccin como en el tendido delconcreto y contemplando una serie de

alternativas en las especificaciones quepermitiran establecer posteriormentesituaciones comparativas que permitiranestablecer adecuadamente las caractersticasideales en las especificaciones de lospavimentos de concreto hidrulico. As en1993 el libramiento Ticumn ya era unarealidad en concreto hidrulico, con unalongitud de 8.5km.

A partir de este proyecto y con los resultadosprogramados que se fueron obteniendo delmismo, se continuo con la especificacin yconstruccin de algunas otras carreteras deconcreto hidrulico en el pas, de tal formaque al final de 1994 ya se haban iniciadolos trabajos en los tramos de las AutopistasGuadalajara Tepic, Tuxpan Tihuatln yTihuatln Poza Rica, as como el primertramo de la Crdenas Agua Dulce.

A pesar de la crisis econmica que sufriel pas, para el ao de 1995 ya se estaban

realizando los trabajos de algunas carreterascomo: Yautepec - Jojutla, Atlapexco Tianguistengo, Jiutepec Zapata y un tramode la Autopista Quertaro San Luis Potos.

Durante el ao de 1996 se construyerontambin de concreto los tramos:Entronque Aeropuerto de San Luis Potos Entronque Libramiento de San LuisPotos, Libramiento de San Luis Potos ElHuizache y el tramo Aeropuerto de Ixtapa Zihuatanejo.

Para los aos de 1997 y 1998 seespecificaron y construyeron los siguientestramos: Autopista Pirmides Tulancingo,un segundo tramo de Ixtapa Aeropuerto,el Libramiento Ruta Dos en NuevoLaredo, la Autopista Cancn Tulum,la Autopista Huizache Matehuala,tres tramos de la Autopista Quertaro Palmillas, el Libramiento Uman en elestado de Yucatn, el Libramiento Rincn

c) EVOLUCIN

Ante la globalizacin se hicieron msimperantes las necesidades de contarcon una infraestructura que permita eldesarrollo de la actividad econmica ysocial del pas.

Se realiz una revisin exhaustiva sobrelos tipos de maquinaria que estabandisponibles en el mercado internacionalpara realizar estas tareas, tanto plantas demezclado central para la elaboracin delconcreto con la calidad y en las cantidadesnecesarias para lograr altos rendimientos enla pavimentacin, as como pavimentadoras

de cimbra deslizante con las caractersticasnecesarias para lograr altos niveles deservicio, seguridad y confort. Se analizarontambin las ventajas y desventajas de unasmarcas de equipos con respecto a otras, laexperiencia de las empresas dedicadas a lafabricacin de estos equipos, la facilidadcon la que dichas empresas podran ofrecerlos servicios de capacitacin, refacciones

y mantenimiento para dichos equipos,e incluso la posibilidad de desarrollarrepresentantes locales de dichas empresaspara dar servicio en Mxico. De igualforma se trabajo en lo referente a equipospara dar el texturizado final al pavimentode concreto, las maquinas cortadoraspara conformar los tableros de losas, losdiferentes tipos de discos para estos cortes,

y algunos otros equipos de medicin de lascaractersticas fsicas de los pavimentos.

Terminados los anlisis anteriores seimportaron los equipos seleccionados a

nuestro pas y se dio inicio propiamente aldesarrollo de este tipo de soluciones.

Figura 1.1.1Pavimentadora de Cimbra Deslizante

de Romos en el estado de Aguascalientes,Boulevard Aeropuerto La Paz y el tramode Chihuahua Aldama. En este perodose realiz una ampliacin a la aeropista delaeropuerto de Mrida con la tecnologa delconcreto hidrulico.

Para 1999 se estuvieron realizando por

iniciar los trabajos de construccin de lostramos de: la Autopista Rosario Escuinapaen el estado de Sinaloa, Aeropuerto Vallarta Ro Ameca en Jalisco, Ro Ameca - Cruzde Huanacaxtle en Nayarit, el segundotramo de la Crdenas Agua Dulce enTabasco, la carretera Yautepec Oacalco,el tramo Poxila Lmite de Estadosen Yucatn, Libramiento de Colima,Chajul Flor de Caf en el estado deChiapas, Entronque Feliciano LzaroCrdenas Michoacn, Acceso al PuertoFronterizo Laredo puente Internacional III,Matehuala San Roberto y San Roberto Puerto Mxico en el estado de NuevoLen, el acceso al puerto de Altamira(API), las laterales del Paseo Tollocn enToluca Estado de Mxico, los tramos deHuayacocotla y la Chinantla en Veracruz, elLibramiento Nororiente de Quertaro, ascomo la aeropista del aeropuerto de Kauaen el estado de Yucatn.

Como se ha descrito en la informacin

presentada anteriormente el crecimiento yevolucin de los pavimentos de concretohidrulico ha aumentado de una maneraque resulta muy favorable para el pas, por las

ventajas que los mismos representan, estoha propiciado que la demanda de caminosde excelente calidad haya ido en aumento.

En la siguiente grfica se muestra elcomportamiento del consumo de concretohidrulico para la construccin de carreteras.


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d) VENTAJAS

Entre las principales ventajas de unpavimento de concreto hidrulicopodemos enumerar las siguientes:- Durabilidad- Bajo Costo de Mantenimiento

- Seguridad- Altos Indices de Servicio- Mejor Distribucin de Esfuerzos bajo las Losas

1. Durabilidad

Una de las ventajas ms significativas delos pavimentos de concreto hidrulico esla durabilidad del concreto, para lograresta durabilidad es importante consideraradems de la resistencia adecuada del

concreto ante las solicitaciones mecnicastodos los agentes externos de exposicina los que estar sujeto el pavimento paraelaborar la mezcla apropiada y definirlas recomendaciones para la colocacindel concreto hidrulico. Se deben derealizar los proporcionamientos de mezclaadecuados, con ciertas relaciones agua /cemento, utilizando aditivos que permitanuna reduccin de agua en la mezcla y queden la trabajabilidad adecuada al concreto

aun con revenimientos bajos como losutilizados en autopistas.

Otro aspecto importante para lograresta durabilidad tiene que ver con losmateriales que forman la estructura desoporte, es importante conocer con detallelas caractersticas de los mismos y susgrados de compactacin apoyados con losestudios de mecnica de suelos de la ruta.

Es importante que el diseador cuente conla suficiente informacin para poder estimarde forma precisa el volumen de trfico y lascargas vehiculares que estarn transitandopor el pavimento con el objeto de realizarun diseo estructural adecuado para lascubrir adecuadamente la durabilidad delproyecto por efectos de fatiga.

2. Bajo Costo de Mantenimiento

Los pavimentos de concreto hidrulicose han caracterizado por requerir de unmnimo mantenimiento a lo largo de su

vida til. Esto es sin duda una de las ventajasmayores que ofrecen estas alternativas depavimentacin. La significativa reduccinen los costos de mantenimiento de una vapermite que el concreto sea una opcin

Figura 1.1.3.Volumen de Concreto en Carreteras

VOLUMEN DE CONCRETO EN CARRETES

Nota: el volumen de 1999 incluye tramos terminados, en ejecucin y licitados.

muy econmica. Esto normalmente sepuede visualizar al realizar una anlisisdel costo ciclo de vida que puede sercomparado con algunas otras alternativasde pavimentacin. El anlisis del costo ciclode vida es una herramienta que nos ayudapara soportar la toma de decisiones.

El mantenimiento que requieren lospavimentos rgidos es mnimo, sin embargoes muy importante que el mismo seprovea en tiempo y forma adecuados paragarantizar las propiedades del pavimento.

3. Seguridad

El concreto hidrulico colocado bajolas especificaciones y con los equiposmencionados anteriormente permite

lograr una superficie de rodamiento conalto grado de planicidad y dada su rigidezesta superficie permanece plana durantetoda su vida til, evitando la formacinde roderas las cuales disminuyen el reade contacto entre llanta y pavimentoproduciendo el efecto de acuaplaneo en losdas de lluvia. Otro fenmeno que se evitacon la utilizacin del concreto hidrulicoes la formacin de severas deformacionesen las zonas de arranque y de frenado quehacen a los pavimentos ser mas inseguros y

maltratan fuertemente los vehculos.

Por el color claro del pavimento de concretohidrulico se tiene una mejor visibilidad encaso de transitar de noche o en la oscuridadde das nublados.

4. Altos Indices de Servicio

Los pavimentos de concreto hidrulicopermiten ser construidos con altos ndices

de servicio, como se menciona en elpunto anterior se puede lograr un altogrado de planicidad o un ndice de perfilmuy bueno, adicionalmente siguiendolas recomendaciones de construccinadecuadas se puede proveer al pavimentode una superfi cie altamente antiderrapante.

La utilizacin de pasajuntas permitemantener estos ndices de servicio,evitando la presencia de escalonamientos


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en las losas sobretodo en tramos donde eltrfico es significativamente pesado.

5. Mejor Distribucin de Esfuerzosbajo las Losas

Dada la rigidez de la losa los esfuerzosque se transmiten a las capas inferiores del

pavimento se distribuyen de una maneraprcticamente uniforme, cosa contraria a loque sucede con los pavimentos flexibles endonde las cargas vehiculares concentran ungran porcentaje de su esfuerzo exactamentedebajo del punto de aplicacin de la carga

y que se van disminuyendo conformese alejan de la misma. La distribucinuniforme de las cargas permite que losesfuerzos mximos que se transmiten alcuerpo de soporte sean significativamentemenores en magnitud, lo que permite unamejor condicin y menor deterioro de lossuelos de soporte.

e) TRABAJO CONTINUO

Poco a poco se ha ido logrando teneruna mayor experiencia en el diseo,

especificacin y construccin depavimentos de concreto hidrulicoen Mxico, estas experiencias han idomostrando las ventajas de este tipo desoluciones, de tal modo que cada vezson mas las entidades gubernamentalesresponsables de la construccin,mantenimiento y operacin de las vas que

estn interesadas en proveer a sus caminosde las caractersticas de un pavimento deconcreto hidrulico lo que les significaahorros sustanciales en mantenimiento,mejores niveles de servicio del camino,mayor vida til y consecuentementeeconoma de los recursos.

Podemos afirmar que la alternativa depavimentacin con concreto hidrulico esuna realidad en nuestro pas y el siguiente

paso, en el que estamos trabajando a pesarde que son mnimas las necesidades, esel de dar a conocer a los especificadores

y constructores los mtodos derehabilitacin, reparacin y mantenimientoque se deben de seguir en los pavimentosrgidos para aprovechar de mejor formatodas sus ventajas.

El desarrollo de los pavimentos

de Concreto Hidrulico se ha

incrementado notablemente en

Latinoamrica en la dcadade los 90s, gracias a las ventajas que

oecen para el desarrollo econmico

de los pases del tercer mundo

1.2MARCODE REFERENCIA

a) EXPERIENCIAINTERNACIONAL

En muchos pases del mundo se hanutilizado por muchos aos los pavimentosde concreto hidrulico tanto paraproyectos carreteros como para vas decomunicacin urbanas, tal es el casode Estados Unidos, Canad, Alemania,

Espaa, Francia, Italia, Bulgaria, Etc.De diferentes formas estos pases hancontribuido para que los mtodos dediseo se hayan ido perfeccionando en

base a los estudios realizados en el tiempo,as mismo se ha evolucionado en lastcnicas de construccin y de evaluacinde los pavimentos de concreto hidrulico.

Todas las experiencias recopiladas durantems de 50 aos han servido de base para

la tecnologa actual de pavimentos yobviamente se sigue experimentando einvestigando para mejorar y perfeccionarlas tcnicas actuales.

b) CASO DELATINOAMRICA

En los pases de Amrica Latina se han

utilizado los pavimentos de concretoprincipalmente para vialidades urbanas,sin embargo las tecnologas de diseo yconstruccin utilizadas normalmente nohaban sido las ms actualizadas. El pasde Latinoamrica que ms pronto inicisu incursin en las nuevas tecnologasde pavimentacin fue Panam esto enconsecuencia de la fuerte influenciatecnolgica que tuvieron de los EstadosUnidos por su presencia en el Canal.


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Posteriormente algunos otros pasesempezaron a utilizar estas tecnologastanto en especificaciones como enprocedimientos constructivos, sin embargoel desarrollo ms importante se ha dadodurante la ltima dcada, la de los noventas.

Pases como: Brasil, Chile, Mxico,

Argentina, han empezado a utilizarampliamente estas nuevas tecnologas enel desarrollo de sus Carreteras, Autopistas y

Vialidades Urbanas.

Figura 1.2.1.Km de Concreto en Carreteras

Figura 1.2.2.Porcentaje de la Red en Concreto Hidrulico

En menor escala pero con una fuertetendencia de crecimiento lo estn haciendopases como Venezuela, Colombia,Uruguay, Guatemala, El Salvador y Bolivia,sin embargo est tendencia parece estaramplindose a todos los pases de AmricaLatina.

En las grficas siguientes podemos observarde manera aproximada el porcentaje de lared carretera pavimentada de estos pasesque ya cuenta con concreto hidrulico

como superficie de rodamiento, as como elnmero de kilmetros construidos por pascon estas nuevas tecnologas en Carreteras

y Autopistas.

Como puede observarse, el crecimiento esimportante y el potencial de desarrollo esan mayor.


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2 . 1

2 . 3

2 . 5

I N T R O D U C C I N A L O S M T O D O S D E D I S E O

T R F I C O

M T O D O D E L A A S O C I A C I N D E L C E M E N T O P O R T L A N D ( P C A )

2 . 2

2 . 4

2 . 6

S U E L O S

M T O D O D E D I S E O A A S H T O

A S P E C T O S C O M P L E M E N TA R I O S A L D I S E O


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a) PAVIMENTOSCONVENCIONALES

Los pavimentos convencionales seconsideran para la construccin de tramosnuevos de pavimentacin en donde lasactividades de construccin tienen que vercon los trabajos preliminares propios a lascaractersticas de los suelos de soporte yconformacin de las terraceras y sub-basepara el pavimento.

As como lo referente a la propia estructurade concreto hidrulico y sus caractersticas.Los mtodos de diseo aplican ntegramentea este tipo de pavimentos.

b) SOBRECARPETASDE CONCRETO

(WHITETOPPING)

Los pavimentos denominados Whitetopping,corresponden a rehabilitaciones depavimentos asflticos deteriorados. Eltrmino aqu utilizado correspondea rehabilitaciones con pavimentos deconcreto convencional tomando comoestructura de soporte el pavimento asflticoque se tiene en el lugar. Los mtodos dediseo toman en cuenta esta solucin,

considerando las caractersticas de soportede la estructura ex istente que normalmentetiene capa de sub-base, base y asfalto.

Algunos de los trabajos preliminares quese deben considerar para la colocacindel pavimento Whitetopping difierende los que se aplican a los pavimentosconvencionales.

Los aspectos que se evalan en eldiseo para la determinacin de la

factibilidad tcnica de que un pavimentosea rehabilitado mediante la tcnica de

Whitetopping son:

Daos estructurales. Daos asociados a la fatiga de las capasasflticas. Daos asociados a la alteracin del perfilpor deformaciones plsticas acumuladas. Daos asociados a la inestabilidad de la

banca.

C A P T U L O D O S

DISEO

Las metodologas de diseo

de pavimentos consideradas en este

manual son las ms utilizadas a nivel

internacional y son aplicables a los

siguientes tipos de pavimentos:

a). Pavimentos Convencionalesb). Sobrecarpetas de Concreto

(Whitetopping)

Dentro de la gama

de pavimentos disponibles para

ciertas aplicaciones de trfico ligero,

se encuentran las sobrecarpetas

de concreto ultradelgado

(whitetopping ultradelgado).

Los mtodos presentados en este

manual no son aplicables al diseode este tipo de soluciones especificas.

2.1

INTRODUCCIN

A LOS MTODOSDE DISEO

Daos superficiales. Daos asociados s las deficiencias en eldiseo o fabricacin de la mezcla asfltica. Daos asociados a la calidad de losmateriales.

1. Superficie de Asfalto Existente

Las fallas que se consideran en unasuperficie de asfalto son las siguientes :

a) Huecos o baches abiertosCavidades o depresiones producidas pordesprendimiento de la carpeta asfltica yde capas granulares. Se consideran 3 tiposde huecos :

Superficiales:solo comprometen la capa derodadura y su profundidad es menor a 3 cm. Medios:Comprometen parte o la totalidadde la carpeta asfltica y su profundidadoscila entre 3 y 10 cm. Profundos: Profundidad superior a 10 cm,con expulsin de material y compromisode la base granular.

b) Fisuras longitudinalesy transversales

Son agrietamientos longitudinales y/otransversales que no constituyen una malla,sino que se presentan en forma aislada o

continua y son producidas por deficienciaen las juntas de construccin, porcontraccin de la mezcla o desplazamientode los bordes. Se consideran 3 tipos defisuras :

Longitudinales Transversales En bloque

c) Desgaste superficialSon las irregularidades que se observan

en la superficie, en reas aisladas o enforma generalizada y son el producto deldesgaste de las partculas superficialeso el desprendimiento de alguna de ellaspor accin del trnsito o inclemencias deltiempo. El desgaste se clasifica en :

Ligero: Prdida de textura uniforme,mostrando rugosidad e irregularidadeshasta de 5 mm de profundidad. Medio:Cuando las irregularidades estn


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entre 5 mm y 15 mm de profundidad. Laspartculas de agregado estn expuestas y sesiente vibracin al circular. Severo: Desintegracin superficial de lacarpeta, con desprendimientos evidentes ypartculas sueltas sobre la va.

d) Piel de Cocodrilo

Son agrietamientos en forma de mallaque inicialmente se presenta en cuadrosms o menos regulares con lados entre 25

y 30 cm, que presentan fracturamientosprogresivos en forma de piel decocodrilo. Posteriormente estas fisuras seensanchan y profundizan ocasionandodesprendimientos. Se consideran 3 tipos defallas :

Ligero: Cuando los agrietamientos sonmuy delgados y el tamao de los cuadrostienen dimensiones prximas a 25 cm porlado. No existe deformacin superficial. Medio: Cuando los bloques se hanreducido de tamao y presentan aristasredondeadas por perdida de partculas, lasgrietas que los separan son mayores de 1 cm,se advierten deformaciones y movimientos

TIPO DE FALLA REPARACIN REQUERIDA

Rodera menor a 50 mm Ninguna

Rodera mayor a 50 mm Fresado o Nivelacin

Deformacin plstica excesiva Fresado

Baches Reparar

Falla de subrasante Remocin y preparacin

Fisuras en general, fatiga en bloque, transversales y longitudinales Ninguna

Exudacin Ninguna

Degradacin superficial Ninguna

En el diseo de pavimentos,

es fundamental conocer algunas

propiedades de los suelos que nos

permiten conocer sus caractersticasgenerales y sus comportamientos.

Algunas de estas propiedades

se obtienen mediante las pruebas

que se describen a continuacin:

2.2SUELOS a) PLASTICIDAD

La plasticidad es la propiedad que presentanlos suelos de poder deformarse, hasta ciertolmite, sin romperse. Por medio de ella semide el comportamiento de los suelos entodas las pocas. Las arcillas presentan estapropiedad en grado variable. Para conocerla plasticidad de un suelo se hace el uso delos lmites de Aerberg.

Estos lmites son: Limite Lquido(LL), Limite Plstico (LP) y Limite deContraccin (LC) y mediante ellosse puede conocer el tipo de suelo enestudio. Todos los limites de consistencia sedeterminan empleando suelo que pasa porla malla No. 40. La diferencia entre los

valores del lmite lquido y del lmite plsticoda como resultado el ndice plstico (IP)del suelo.

1. Lmite Liquido

El lmite lquido se define como el contenidode humedad expresado en porciento conrespecto al peso seco de la muestra, con elcual el suelo cambia del estado lquido alplstico. De esta forma, los suelos plsticostienen en el lmite lquido una resistenciamuy pequea al esfuerzo de corte y segn

Aerberg es de 25 g/cm2. Para determinar

el lmite lquido de un suelo se hace elsiguiente procedimiento.

a) Se toman unos 100 g de material quepasa la malla No 40, se colocan en unacpsula de porcelana y con una esptulase hace una mezcla pastosa, homognea

y de consistencia suave agregndole unapequea cantidad de agua durante elmezclado.

b) Se coloca una poca de esta mezcla en la

relativos y puede existir desprendimientode algunos bloques. Severo: Cuando las deformaciones songrandes y se presenta perdida del materialasfltico y se presenta aparicin del materialde base.

e) Ondulaciones

Son deformaciones grandes y notorias dela plataforma de la va, que alteran su perfillongitudinal, por efecto de asentamientosdel terrapln o por levantamientos causadospor las races de arboles.

De acuerdo con los daos encontrados enla va, as como la capacidad estructuralresidual del pavimento, se consideran desdela etapa de diseo algunas actividadescorrectivas.

2. Reparacin de Fallas

Para garantizar la uniformidad en el soportede la estructura asfltica, se deben realizarcorrecciones en los sitios en donde sepresenten las siguientes irregularidades, deacuerdo con la siguiente tabla:


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de la muestra secada al horno, para el cuallos suelos cohesivos pasan de un estadosemislido a un estado plstico. El lmiteplstico se determina con el materialsobrante del lmite lquido y al cual se leevapora humedad por mezclado hastaobtener una mezcla plstica que seamoldeable. Se forma una pequea bola

que deber rodillarse enseguida aplicandola suficiente presin a efecto de formarfilamentos.

Cuando el dimetro del filamentoresultante sea de 3.17 mm (1/8) sinromperse, se debe de continuar hasta quecuando al rodillar la bola de suelo se rompael filamento al dimetro de 1/8 se tomanlos pedacitos, se pesan, se secan al hornoen un vidrio, vuelven a pesarse ya secos y sedetermina la humedad correspondiente allmite plstico.

L.P. = Ph- P

sX 100

Ps

Humedad correspondiente al lmiteplstico en %Peso de los filamentos hmedos engramosPeso de los filamentos secosen gramos.

b) PRUEBA PROCTOR

La prueba Proctor se refiere a ladeterminacin del peso por unidadde volumen de un suelo que ha sidocompactado por el procedimiento definidopara diferentes contenidos de humedad. Suobjetivo es:

Determinar el peso volumtrico secomximo

mx que puede alcanzar un

material, as como la humedad optima woque deber hacerse la compactacin.

Determinar el grado de compactacinalcanzado por el material durante laconstruccin o cuando ya se encuentranconstruidos los caminos, relacionando elpeso volumtrico obtenido en el lugar conel peso volumtrico mximo Proctor.

La prueba Proctor est limitada a los suelos

que pasen totalmente la malla No 4, o quecuando mucho tengan un retenido de 10 %en esta malla, pero que pase dicho retenidototalmente por la malla 3/8. Cuando elmaterial tenga retenido en la malla 3/8debe determinarse la humedad ptima

y el peso volumtrico seco mximo conla prueba de Porter estndar. Tambin

debe efectuarse la prueba Porter estndaren arenas de ro, arenas de minas, arenasproducto de trituracin, tezontles arenosos

y en general en todos aquellos materialesque carezcan de cementacin.

Procedimiento:

Se obtienen 3 kg de material previamentesecado al sol. Se tamiza por la malla No10, y los grumos que se hayan retenidose disgregan perfectamente y se vuelve atamizar por la misma malla, continundoseeste proceso hasta que las partculas quese retengan en la malla no se puedandisgregar. Terminada esta operacin semezcla perfectamente todo el material y seadiciona el material y se adiciona la cantidadde agua necesaria para iniciar la prueba. Lacantidad de agua que se adiciona deberser la necesaria para que una vez repartidauniformemente presente el material unaconsistencia tal que al ser comprimido

en la palma de la mano no deje partculasadheridas a ella ni la humedezca, y que a lavez el material comprimido pueda tomarsecon dos dedos sin que se desmorone.

El material que contiene ya la humedadnecesaria para iniciar la prueba setamiza por la malla No 4, se mezcla parahomogeneizarlo y se compacta en el moldecilndrico en tres capas aproximadamenteiguales.

El pisn metlico de 2.5 kg se deja caerdesde una altura de 30 cm. Debern dedarse 30 golpes repartidos uniformementepara apisonar cada capa. Una vez apisonadala ltima capa se remueve la extensin yse elimina el excedente de material delmolde cilndrico y se pesa ste con todo ysu contenido. A continuacin se extrae lamuestra compactada del cilindro y se ponea secar una pequea cantidad del coraznde la muestra para determinar su humedad.

copa de Casagrande, formando una masaalisada de un espesor de 1 cm en la parte demxima profundidad.

c) El suelo colocado en la copa deCasagrande se divide en la parte media endos porciones, utilizando un ranurador.

d) Se acciona la copa a razn de dos golpespor segundo, contado el nmero de golpesnecesarios para que la parte inferior del taludde la ranura hecha se cierre precisamente a1.27 cm (1/2). Si no se cierra entre los 6 y35 golpes, se recoge el material y se le aadeagua y se vuelve a mezclar.

e) Cuando se ha obtenido un valorconsistente del nmero de golpes,comprendido entre 6 y 35 golpes, se toman10 g aproximadamente de suelo de la zonaprxima a la ranura cerrada y se determina elcontenido de agua de inmediato. Se repite elensaye y si se obtiene el mismo nmero degolpes que el primero o no hay diferenciaen ms de un golpe, se repite el ensaye hastaque tres ensayes consecutivos den unaconveniente serie de nmeros.

f) Se repiten los pasos del 2 al 5, teniendoel suelo otros contenidos de humedad. Deeste modo se deben tener, por lo menos,

dos grupos de dos a tres contenidos dehumedad, uno entre los 25 y 35 golpes yotro entre los 6 y los 10 golpes con el finde que la curva de fluidez no se salga delintervalo en que puede considerarse recta,segn lo indica Casagrande.

g) Se unen los tres puntos marcados parel intervalo de 6 a 20 golpes con una lnearecta y se seala el punto medio. Se repitepara los dos o tres puntos dentro delintervalo de 25 a 35 golpes.

h) Se conectan los puntos medios con unalnea recta que se llama curva de fluidez.El contenido de humedad indicado por lainterseccin de esta lnea a 25 golpes es ellmite lquido del suelo.

2. Lmite Plstico

Es el contenido de humedad, expresadoen porciento con respecto al peso seco

L.P. =

Ph

=

Ps =


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La muestra que ha sido removida del moldecilndrico se desmenuza hasta que pasa lamalla No 4, se aaden 60 cc (2% en peso deagua) y se repite el procedimiento descrito.Esta serie de determinaciones continanhasta que la muestra est muy hmeda y sepresente una disminucin apreciable en elpeso del suelo compactado.

El peso volumtrico hmedo para cadacontenido de humedad se calcula con lasiguiente frmula:

h= P

h

Vt

Peso volumtrico hmedo en g/cm3

Peso del material hmedocompactado en el molde, en gramos.

Volumen del molde en cm3

El contenido de humedad se calcula con lasiguiente frmula

w = PhP

sX 100

Ps

El peso volumtrico seco para cada pesovolumtrico hmedo y su correspondientehumedad se calculan por la siguiente

frmula:

s=

h

1+ w100

w = Contenido de la humedad en porcentajeP

w = Peso de la muestra hmeda, en gramos

Ps = Peso de la muestra seca, en gramos

s = Peso volumtrico seco, en g/cm3

h

= Peso volumtrico hmedo, en g/cm3

Los peso volumtrico secos y lashumedades correspondientes se utilizanpara trazar la curva peso volumtrico seco -humedad, marcando en el eje de las abscisaslos contenidos de humedad. La humedadque genera mayor peso volumtrico es laque permite la mayor compactacin delmaterial y se le conoce como humedad

ptima de compactacin.

En la misma grfica se dibuja la curva desaturacin terica. Esta curva representa lahumedad para cualquier peso volumtrico,que sera necesaria para que todos los

vacos que dejan entre s las partculasslidas estuvieran llenos de agua.

El peso volumtrico seco correspondientea la curva de saturacin terica para la

humedad dada se calcula con la frmula:

scs

= 100 DaX 100 (kg / m3)

100 + wDr

Peso volumtrico seco de la curva desaturacin (kg / m3)Densidad absoluta del material quepasa la malla No 400 en g/cm3Densidad relativa del material quepasa por la malla No 40

La curva de saturacin terica tiene porobjeto comprobar si la prueba Proctor fuecorrectamente efectuada, ya que la curvade saturacin y la curva Proctor nuncadeben cortarse dado que es imposible enla prctica llenar totalmente con agua loshuecos que dejan las partculas del suelocompactado.

La curva de saturacin terica sirve para

scs

=

Da

=

Dr =

h =

Ph

=

Vt =


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determinar si un suelo, en el estado en quese encuentra en el lugar, es susceptible deadquirir mayor humedad o mayor peso

volumtrico fcilmente.

As, una vez hecha la determinacin delpeso volumtrico y humedad en el lugar secalcula el porciento de huecos llenos de aire

con la siguiente frmula:

Va=

scs-

sX 100

s

Volumen de huecos llenos de aire %Peso volumtrico seco de suelocompactado correspondiente a lahumedad wPeso volumtrico de la curva desaturacin terica correspondiente a

la humedad w

Si este valor es mayor de 6.5%, el suelose encuentra en condiciones de adquirirun peso volumtrico mayor con lahumedad que contiene, o bien, sin variarsu peso volumtrico seco, incrementar suhumedad.

c) PRUEBA PORTER ESTNDAR

Esta prueba tiene como finalidaddeterminar el peso volumtrico secomximo de compactacin Porter y lahumedad ptima en los suelos con materialmayor de 3/8 y los cuales no se les puedehacer la prueba Proctor. Esta prueba sirvetambin para determinar la calidad delos suelos en cuanto a valor de soportese refiere, midiendo la resistencia a lapenetracin del suelo compactado y sujetoa un determinado periodo de saturacin.

Esta prueba se lleva a cabo de la siguienteforma:

La humedad ptima de Porter es la humedadmnima requerida por el suelo para alcanzarsu peso volumtrico seco mximo cuandoes compactado con una carga unitaria de140.6 kg/cm2. Para obtener la humedadptima y el peso volumtrico seco mximose obtiene una muestra de 4 kg de materialsecado, disgregado y cuarteado. Cuando se

ha logrado la disgregacin de los grumosse tamiza la muestra por la malla . Se leincorpora cierta cantidad de agua, cuyo

volumen se anota, y una vez lograda ladistribucin homognea de la humedadse coloca en tres capas dentro del moldede prueba, y cada una de ellas se les da 25golpes con la varilla metlica. Al terminar la

colocacin de la ltima capa se compactael material aplicando cargas uniformes ylentamente procurando alcanzar la presinde 140.6 kg/cm2 en un tiempo de 5minutos, la que debe mantenerse durante 1minuto, e inmediatamente hacerla descarga en otro minuto.

Si al llegar a la carga mxima no sehumedece la base del molde, la humedadde la muestra es inferior a la ptima. A otraporcin de 4 kg de material se le adicionauna cantidad de agua igual a la anterior ms80 cc y se repite el proceso. Si al aplicar lacarga mxima se observa que se humedecela base del molde, el material muestrauna humedad ligeramente mayor que laptima de Porter. Para fines prcticos esconveniente considerar que el espcimen seencuentra con su humedad ptima cuandose inicia el humedecimiento de la base delmolde, siendo esta la ms adecuada para sucompactacin.

Se determina la altura del espcimenrestando la altura entre la cara superiorde ste y el borde del molde de la alturatotal del molde, y con este dato se calculael volumen del espcimen. Se pesa elespcimen con el molde de compactacin,se le resta el peso del molde y se calcula elpeso volumtrico.

h= P

h

Vt

Peso volumtrico hmedo, en g/cm3o kg/m3

Peso del material hmedocompactado dentro del cilindroPorter, en gr o Kg

Volumen del espcimen en cm3o m3

Se extrae el material del molde y se ponea secar a una temperatura constante de 100

a 110 C hasta peso constante. Se dejaenfriar el material y se pesa y se calculala humedad y el peso volumtrico secomximo.

w= PhP

sX 100

Ps

s= h1+ w100

d) VALOR RELATIVODE SOPORTE

Es un ndice de resistencia al esfuerzocortante en condiciones determinadasde compactacin y humedad, y se expresacomo el tanto porciento de la carganecesaria para introducir un pistn deseccin circular en una muestra de suelo,respecto a la profundidad de penetracindel pistn en una piedra tipo triturada. Porlo tanto, si P

2 es la carga en kg necesaria

para hacer penetrar el pistn en el sueloen estudio, y P

x=1360 kg, la precisa para

penetrar la misma cantidad en la muestratipo de piedra triturada, el valor Relativo deSoporte del suelo es de

VRS = (P2/1360) * 100

e) MDULO DE REACCIN (k)

Es una caracterstica de resistencia quese considera constante, lo que implicaelasticidad del suelo. Su valor numricodepende de la textura, compacidad,humedad y otros factores que afectan laresistencia del suelo. La determinacinde k se hace mediante una placa circular

de 30 de dimetro bajo una presin talque produzca una deformacin del suelode 0.127 cm (0.05). En general se puededecir que el mdulo de reaccin k es igualal coeficiente del esfuerzo aplicado por laplaca entre la deformacin correspondienteproducida por este esfuerzo.

Mas adelante se hace referencia a estapropiedad tan importante para el diseo depavimentos.

Va =

scs

=

s =

h =

Ph =

Vt =


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Figura 2.2.1.Sistema unificado de clasificacin de suelos (SUCS), inluyendo su identificacin y descripcin.


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En esta seccin mencionaremos

algunos aspectos referentes al trficoy a la ingeniera de trnsito

que debemos tomar en cuenta

en el proyecto de una vialidad.

No se trata de realizar

una presentacin exhaustiva

del transporte, pero s conceptuar

de una manera muy general y clara

sobre algunos de los aspectos de su

estructura bsica, sus sistemas y sus

modos, de manera que el diseador

conozca los fundamentos de

la ingeniera de trnsito y que cuandosea necesario profundizar en estos

temas para completar el diseo de una

vialidad, ya se tengan las bases

y sea ms fcil las consultas

en publicaciones especializadas

en el tema.

2.3TRFICO a) INGENIERA DE TRNSITO

El Instituto de Ingenieros del Transporte (ITE)define a la Ingeniera del Transporte y laIngeniera de Trnsito de la siguiente manera:

Ingeniera de Transporte: Es la aplicacinde los principios tecnolgicos y cientficosa la planeacin, al proyecto funcional,a la operacin y a la administracin delas diversas partes de cualquier modode transporte, con el fin de proveer lamovilizacin de personas y mercancas deuna manera segura, rpida, confortable,conveniente, econmica y compatible conel medio ambiente.

Ingeniera de Trnsito: Es aquella fase de laingeniera de transporte que tiene que ver

con la planeacin, el proyecto geomtricoy la operacin del trnsito por calles ycarreteras, sus redes, terminales, tierrasadyacentes y su relacin con otros modosde transporte.

Es decir que la Ingeniera de Trnsito es unsubconjunto de la Ingeniera de Transporte,

y a su vez el Proyecto Geomtrico es unaetapa de la Ingeniera de Trnsito.

El Proyecto Geomtrico de calles y

carreteras, es el proceso de correlacin entresus elementos fsicos y las caractersticas deoperacin de los vehculos, mediante el usode las matemticas, la fsica y la geometra.En este sentido, vialidad queda definidageomtricamente por el proyecto de sueje en planta (alineamiento horizontal) yen perfil (alineamiento vertical), y por elproyecto de su seccin transversal.

b) VOLMEN DE TRNSITO

Al proyectar una calle carretera,la seleccin del tipo de vialidad, lasintersecciones, los accesos y los servicios,dependen fundamentalmente del

volumen de trnsito o demanda quecircular durante un intervalo de tiempodado, de su variacin, de su tasa decrecimiento y de su composicin.

Los errores que se cometan en la

determinacin de estos datos, ocasionarque la carretera o calle funcione durante elperiodo de proyecto, bien con volmenes detrnsito muy inferiores a aquellospara los que se proyect, mal conproblemas de congestionamientopor volmenes de trnsito altosmuy superiores a los proyectados.

Los estudios sobre volmenes de trnsitoson realizados con el propsito deobtener informacin relacionada con elmovimiento de vehculos sobre puntos secciones especficas dentro de un sistema

vial. Estos datos de volmenes de trnsitoson expresados con respecto al tiempo,

y de su conocimiento se hace posible eldesarrollo de estimaciones razonables de lacalidad de servicio prestado a los usuarios.

Se define como volumen de trnsito alnmero de vehculos que pasan por unpunto seccin transversal dados, deun carril de una calzada, durante unperiodo determinado y se expresa como:

Q =N

T

Donde:

Vehculos que pasan por unidad detiempo (Vehculos / periodo).Nmero total de vehculos que pasan(vehculos)Perodo determinado(unidades de tiempo)

1. Volmenes de Trnsito

Absolutos totales.Es el nmero total de vehculos que pasan

durante el lapso de tiempo determinado,dependiendo de la duracin del lapsode tiempo determinado, se tienen lossiguientes volmenes de trnsito totales absolutos:

- Trnsito anual (TA).Es el nmero total de vehculos que pasandurante un ao, en este caso T = 1 ao.

- Trnsito mensual (TM).Es el nmero total de vehculos que pasan

Q =

N =

T =


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durante un mes, en este caso T = 1 mes.- Trnsito semanal (TS).

Es el nmero total de vehculos que pasandurante una semana, en este caso T = 1semana.

- Trnsito diario (TD).Es el nmero total de vehculos que pasandurante un da, en este caso T = 1 da.

- Trnsito horario (TH).Es el nmero total de vehculos que pasandurante una hora, en este caso T = 1 hora.

- Tasa de flujo flujo (q).Es el nmero total de vehculos que pasandurante un perodo inferior a una hora, enesta caso T < 1 hora.

2. Volmenes de TrnsitoPromedio Diarios

Se define el volumen de trnsito promediodiario (TPD), como el nmero total de

vehculos que pasan durante un periododado (en das completos) igual menor aun ao y mayor que un da, dividido entreel nmero de das del periodo.

De acuerdo al nmero de das de esteperodo, se presentan los siguientes

volmenes de trnsito promedio diarios,dados en vehculos por da:

- Trnsito promedio diario anual (TPDA)

TPDA =TA

365

- Trnsito promedio diario mensual(TPDM)

TPDM =TM

30

- Trnsito promedio diario semanal

(TPDS)

TPDM =TS

7

3. Caractersticas de los Volmenesde Trnsito.

Los volmenes de trnsito siempre debenser considerados como dinmicos, porlo que solamente son precisos para el

periodo de duracin de los aforos. Sinembargo, debido a que sus variacionesson generalmente rtmicas y repetitivas,es importante tener un conocimientode sus caractersticas, para as programaraforos, relacionar volmenes en un tiempo

y lugar con volmenes de otro tiempo ylugar, y prever con la debida anticipacin

la actuacin de las fuerzas dedicadas alcontrol del trnsito y labor preventiva, ascomo las de conservacin.

Por lo tanto, es fundamental, en laplaneacin y operacin de la circulacin

vehicular, conocer las variacionesperidicas de los volmenes de trnsitodentro de las horas de mxima demanda,en las horas de da, en los das de la semana

y en los meses del ao. An ms, tambines importante conocer las variaciones delos volmenes de trnsito en funcin desu distribucin por carriles, su distribucindireccional y su composicin.

Distribucin y composicindel volumen de trnsito.

La distribucin de los volmenes detrnsito por carriles debe ser considerada,tanto en el proyecto como en la operacinde calles y carreteras. Tratndose de tres o

ms carriles de operacin en un sentido, elflujo se asemeja a una corriente hidrulica.As, al medir los volmenes de trnsito porcarril, en zona urbana, la mayor velocidad

y capacidad, generalmente se logran enel carril del medio; las fricciones laterales,como paradas de autobuses y taxis y las

vueltas izquierdas y derechas causan unflujo ms lento en los carriles extremos,llevando el menor volumen el carrilcercano a la acera.

En carretera, a volmenes bajos ymedios suele ocurrir lo contrario, porlo que se reserva el carril cerca de la fajaseparadora central para vehculos msrpidos y para rebases, y se presentanmayores volmenes en el carrilinmediato al acotamiento. En autopistasde tres carriles con altos volmenes detrnsito, rurales o urbanas, por lo generalhay mayores volmenes en el carrilinmediato a la faja separadora central.

En cuanto a la distribucin direccional,en las calles que comunican el centro dela ciudad con la periferia de la misma, elfenmeno comn que se presenta en elflujo de trnsito es de volmenes mximoshacia el centro en la maana y hacia laperiferia en las tardes y noches. Es unasituacin semejante al flujo y reflujo que

se presenta los fines de semana cuando losvacacionistas salen de la ciudad el viernes ysbado y regresan el domingo en la tarde.Este fenmeno se presenta especialmenteen arterias del tipo radial.

En cambio, ciertas arterias urbanasque comunican centros de gravedadimportantes, no registran variacionesdireccionales muy marcadas en los

volmenes de trnsito. Un ejemplo destos puede citarse en el caso del AnilloPerifrico de la Ciudad de Mxico, ensu tramo entre el Viaducto y Naucalpan,donde la distribucin direccional es

bastante equilibrada, tanto en las horas demxima demanda de la maana, comoen las de la tarde, es decir, no hay muchadiferencia entre los volmenes en uno uotro sentido.

En los estudios de volmenes de trnsitoes muy til conocer la composicin

y variacin de los distintos tipos devehculos. La composicin vehicular semide en trminos de porcentajes sobreel volumen total. Por ejemplo, porcentajede automviles, de autobuses y decamiones. En los pases ms adelantados,con un mayor grado de motorizacin, losporcentajes de autobuses y camiones en los

volmenes de trnsito son bajos.

En cambio, en pases con menor gradode desarrollo, el porcentaje de estos

vehculos grandes y lentos es mayor. Ennuestro medio, como es el caso de Mxico,a nivel rural, es muy comn encontrarporcentajes tpicos o medios del ordende 60% automviles, 10% autobuses y30% camiones, con variaciones de 10%,dependiendo del tipo de carretera, la horadel da y el da de la semana.

Variacin diaria del volumende trnsito.


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Se han estudiado cules son los das de lasemana que llevan los volmenes normalesde trnsito. As, para carreteras principalesde lunes a viernes los volmenes son muyestables los mximos, generalmente seregistran durante el fin de semana, ya sea elsbado o el domingo, debido a que duranteestos das por estas carreteras circula una

alta demanda de usuarios de tipo tursticoy recreacional.

En carreteras secundarias de tipo agrcola,los mximos volmenes se presentanentre semana. En las calles de la ciudad,la variacin de los volmenes de trnsitodiario no es muy pronunciada entresemana, esto es que estn ms o menosdistribuidos en los das laborales, sinembargo, los ms altos volmenes ocurrenel viernes. Tambin vale la pena mencionar,con referencia a la variacin diaria de los

volmenes de trnsito tanto a nivel urbanocomo rural, que se presentan mximosen aquellos das de eventos especialescomo Semana Santa, Navidad, fin de ao,competencias deportivas nacionales einternacionales, etc.

Variacin mensual del volumende trnsito.

Hay meses que las calles y carreteras llevanmayores volmenes que, presentandovariaciones notables. Los ms altosvolmenes de trnsito se registran enSemana Santa, en las vacaciones escolares

y a fin de ao por las fiestas y vacacionesnavideas del mes de diciembre. Por raznlos volmenes de trnsito promedio diariosque caracterizan cada mes son diferentes,dependiendo tambin, en cierta manera,de la categora y del tipo de servicio quepresten las calles y carreteras. Sin embargo,

el patrn de variacin de cualquier vialidadno cambia grandemente de ao a ao, amenos que ocurran cambios importantesen suelo, en los usos de la tierra, o seconstruyan nuevas calles o carreteras quefuncionen como alternas.

4. Volmenes a Futuro.

Relacin entre los volmenes de trnsitopromedio diario, anual y semanal.

El comportamiento de cualquier fenmeno suceso estar naturalmente mucho mejorcaracterizado cuando se analiza todo suuniverso. En este caso, el tamao de supoblacin est limitada en el espacio y en eltiempo por las variables asociadas al mismo.

Con respecto a volmenes de trnsito, para

obtener el trnsito promedio diario anual,TPDA, es necesario disponer del nmerototal de vehculos que pasan durante el aopor el punto de referencia, mediante aforoscontinuos a lo largo de todo el ao, ya seaen periodos horarios, diarios, semanales mensuales. Muchas veces esta informacinanual es dficil de obtener, al menos en todaslas vialidades por los costos que ello implica,sin embargo se pueden obtener datos enlas casetas de cobro para las carreteras decuota y mediante contadores automticosinstalados en estaciones maestras de lagran mayora de las carreteras de la red vialprimaria de la nacin.

En estos casos, muestras de los datossujetas a las mismas tcnicas de anlisispermiten generalizar el comportamientode la poblacin. No obstante, antes de quelos resultados se puedan generalizar, sedebe analizar la variabilidad de la muestrapara as estar seguros, con cierto nivel de

confiabilidad, que sta se puede aplicar aotro nmero de casos no incluidos, y queforman parte de las caractersticas de lapoblacin.

Por lo anterior, en el anlisis de volmenesde trnsito, la media poblacional o trnsitopromedio diario anual, TPDA, se estimacon base en la media muestral trnsitopromedio diario semanal, TPDS, segn lasiguiente expresin:

TPDA = TPDS A

Donde:A = Mxima diferencia entre el TPDA y elTPDS

El valor de A, sumado restado del TPDS,define el intervalo de confianza dentrodel cul se encuentra el TPDA. Para undeterminado nivel de confianza, el valor de

A es:


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Pronstico del volumende trnsito futuro.

El Pronstico del volumen de trnsitofuturo, por ejemplo el TPDA del aode proyecto, en el mejoramiento de unacarretera existente o en la construccinde una nueva carretera, deber basarse no

solamente en los volmenes normalesactuales, sino tambin en los incrementosdel trnsito que se espera utilicen la nuevacarretera.

Trnsito actual.

El trnsito actual (TA) es el volumen detrnsito que usar la carretera mejoradao la nueva carretera en el momento dequedar completamente en servicio.En el mejoramiento de una carreteraexistente, el trnsito actual se componedel trnsito existente (TE) antes de lamejora, ms el trnsito atrado (TAt) aella de otras carreteras una vez finalizadasu reconstruccin total. En el caso de laapertura de una nueva carretera, el trnsitoactual se compone completamente detrnsito atrado.El trnsito actual (TA) se puede establecera partir de aforos vehiculares sobre las

vialidades de la regin que influyan en la

nueva carretera, estudios de origen y destino, utilizando parmetros socioeconmicosque se identifiquen plenamente con laeconoma de la zona. En reas ruralescuando no se dispone de estudios de origen

y destino ni datos de tipo econmico,para estudios preliminares es suficientela utilizacin de las series histricas delos aforos vehiculares en trminos de los

volmenes de trn-sito promedio diarioanual (TPDA) representativos de cadaao. De esta manera, el trnsito actual (TA)

se expresa como:

TA = TE + TAt

Para la estimacin del trnsito atrado (TAt)se debe tener un conocimiento completode las condiciones locales, de los orgenes ydestinos vehiculares y del grado de atraccinde todas las vialidades comprendidas. A su

vez, la cantidad de trnsito atrado dependede la capacidad y de los volmenes de

las carreteras existentes, as por ejemplo,si estn saturadas congestionadas, laatraccin ser mucho ms grande. Losusuarios, componentes del trnsito atradoa una nueva carretera, no cambian ni suorigen, ni su destino, ni su modo de viaje,pero la eligen motivados por una mejoraen los tiempos de recorrido, en la distancia,

en las caractersticas geomtricas, en lacomodidad y en la seguridad. Como no secambia su modo de viaje, a este volumende trnsito tambin se le denomina trnsitodesviado.

Incremento del trnsito.

El incremento del trnsito (IT) es elvolumen de trnsito que se esperause la nueva carretera en el ao futuroseleccionado como de proyecto. Esteincremento se compone del crecimientonormal del trnsito (CNT) del trnsitogenerado (TG) y del trnsito desarrollado(TD).

El crecimiento normal del trnsito (CNT)es el incremento del volumen de trnsitodebido al aumento normal en el uso delos vehculos. El deseo de las personaspor movilizarse, la flexibilidad ofrecidapor el vehculo y la produccin industrial

de ms vehculos cada da, hacen que estacomponente del trnsito siga aumentando.Sin embargo, deber tenerse gran c uidadoen la utilizacin de los indicadores delcrecimiento del parque vehicular nacionalpara propsitos de proyecto, ya queno necesariamente reflejan las tasas decrecimiento en el rea local bajo estudio,aunque se ha comprobado que existecierta correlacin entre el crecimientodel parque vehicular y el crecimiento delTPDA.

El trnsito generado (TG) consta deaquellos viajes vehiculares, distintos a losdel transporte pblico, que no se realizaransi no se construye la nueva carretera. Eltrnsito generado se compone de trescategoras: el trnsito inducido, o nuevos

viajes no realizados previamente por ningnmodo de transporte; el trnsito convertido,o nuevos viajes que previamente se hacanmasivamente en taxi, autobs, tren, avin o

A = K E

Donde:K = Nmero de desviaciones estndarcorrespondiente al nivel de confiabilidaddeseado.E = error estndar de la media

Estadsticamente se ha demostrado quelas medias de diferentes muestras, tomadasde la misma poblacin, se distribuyennormalmente alrededor de la mediapoblacional con una desviacin estndarequivalente al error estndar.

Por lo tanto tambin se puede expresar que:

E =

Donde: = estimador de la desviacin estndarpoblacional ()

= S (N n)

(n) (N 1)

Donde:S = Desviacin estndar de la distribucinde los volmenes de trnsito desviacinestndar muestral.

n = Tamao de la muestra en nmero dedas del aforo.N = Tamao de la poblacin en nmero dedas del ao.

La desviacin estndar muestral, S, secalcula como:

n S = ( Td

i TPDS)2

i = 1 n - 1

Donde:TDi = Volumen de trnsito del da i.

Finalmente la relacin entre los volmenesde trnsito promedio diario anual y semanales:

TPDA = TPDS ATPDA = TPDS K ETPDA = TPDS K


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a) ANTECEDENTES PRUEBAAASHO

La prueba de pavimentacin que en sumomento se conoci como AASHO,por sus siglas en ingls y debido a queen aquel entonces no estaba integradoel departamento del transporte de EUa esta organizacin. Fue concebida ypromovida gracias a la organizacin queahora conocemos como AASHTO(American Association of StateHighway and Transportation Officials)

para estudiar el comportamiento deestructuras de pavimento de espesoresconocidos, bajo cargas mviles

de magnitudes y frecuencias conocidasy bajo el efecto del medio ambiente. Fueformulada por el consejo de investigacinde carreteras de la academia nacionalde ciencias consejo nacional para lainvestigacin, la planeacin empezen 1951, la construccin del proyectocomenz en 1956 muy cerca de Oawa,Illinois. El trfico controlado de la prueba seaplic de octubre de 1958 a noviembre de1960, o sea, durante ms de dos aos.

El mtodo de diseo

AASHTO es uno de mtodos

ms utilizados a nivel internacional

para el diseo de pavimentos

de concreto hidrulico.

2.4MTODO DEDISEO AASHTO

barco, y que por razn de la nueva carreterase haran en vehculos particulares; yel trnsito trasladado, consistente en

viajes previamente hechos a destinoscompletamente diferentes, atribuiblesa la atraccin de la nueva carretera y noal cambio en el uso del suelo. Al trnsitogenerado se le asignan tasas de incremento

entre el 5 y el 25 % del trnsito actual, conun periodo de generacin de uno dosaos despus de que la carretera ha sidoabierta al servicio.

El trnsito desarrollado (TD) es elincremento del volumen de trnsitodebido a las mejoras en el suelo adyacentea la carretera. A diferencia del trnsitogenerado, el trnsito desarrollado continuaactuando por mucho aos despus que lanueva carretera ha sido puesta al servicio. Elincremento del trnsito debido al desarrollonormal del suelo adyacente forma partedel crecimiento normal del trnsito, por lotanto, ste no se considera como una partedel trnsito desarrollado. Pero la experienciaindica que en carreteras construidas conaltas especificaciones, el suelo lateral tiendea desarrollarse ms rpidamente de lonormal, generando valores del orden del 5% del trnsito actual.

El incremento del trnsito (IT) se expresaas:

IT = CNT + TG + TD

Trnsito a futuro.

Los volmenes de trnsito futuro (TF),para efectos de proyecto se derivana partir del trnsito actual (TA) y delincremento del trnsito (IT), esperado alfinal del periodo ao meta seleccionado.De acuerdo a esto, se puede plantear la

siguiente expresin:

TF = TA + IT

Sustituyendo en la ecuacin del trnsitofuturo (TF), encontramos que:

TF = TA + ITTF = (TE + TAt) + (CNT + TG + TD)

En la figura 2.3.1 se presenta de maneragrfica los componentes del volumen detrnsito futuro.

Figura 2.3.1.Componentes del volumen de trnsito futuro.


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El objetivo principal de las pruebas consistaen determinar relaciones significativas entreel comportamiento de varias seccionesde pavimento y las cargas aplicadas sobreellas, o bien para determinar las relacionessignificativas entre un nmero de repeticionesde ejes con cargas, de diferente magnitud ydisposicin, y el comportamiento de diferente

espesores de pavimentos, conformados conbases y sub-bases, colocados en suelos decaractersticas conocidas.

El sitio cerca de Oawa, seleccionado parala prueba, tiene condiciones climticas

y de suelo tpicas de algunas reas deEstados Unidos y Canad. Esto hace que laaplicabilidad del mtodo deba utilizarse concriterio para otras partes del mundo.

Los pavimentos se construyeron encircuitos a lo largo de una seccin de 8 millasde una f utura autopista interestatal.

Se realizaron 6 circuitos de prueba, todoseran tramos de dos carriles y tenan la mitaddel tramo en pavimento de concreto y laotra en pavimento flexible. El Circuito 1se dejo sin cargas para evaluar el impactodel Medio Ambiente en los pavimentos.El Circuito 2 se utiliz con aplicaciones decargas de camiones ligero. En los Circuitos

de 3 al 6 se realizaron aplicaciones de cargacon camiones pesados. Los circuitos 5y 6 tuvieron idnticas configuraciones ycombinaciones de carga.

Cada circuito consista de dos largascarreteras paralelas conectadas en losextremos por retornos, las seccionesde prueba de los pavimentos estabanlocalizadas en las rectas o tangentes de cadacircuito.

Geometra de los Circuitos

La seccin estructural de prueba tenauna longitud de 30 m en pavimentosflexibles, 36 m en pavimentos deconcreto simple y 80 m en pavimentoscontinuamente reforzados. Las seccionesde prueba tanto de flexible como depavimento rgido fueron construidassobre idnticos terraplenes. Tambin se

examinaron bajo las mismas condicionesclimticas, por el mismo nmero decargas aplicadas, el mismo trfico y

veloc idades de operaci n.

En total se examinaron 368 seccionesde pavimento rgido y 468 secciones depavimento flexible.

El trfico que se utiliz en la prueba, estabaperfectamente controlado, se iniciaronlas repeticiones de carga en noviembre de1958, de la siguiente manera:

En los circuitos de camiones pesados,Circuitos 3-6:

- inicialmente 6 vehculos por carril- posteriormente se aumento a 10 vehculos

por carril (en enero 1960)

El tiempo de Operacin de los vehculosfue de:

- 18 horas 40 minutos

- 6 das de la semana

En Total se aplicaron:- 1,114,000Repeticiones de Carga Normal- Corresponiendo aproximandamentea 6.2 millones de ESALs

b) CONCLUSIONES OBTENIDASDE LA PRUEBA

Los principales experimentos sobrepavimentos fueron diseados de modoque los resultados de las pruebas fueranestadsticamente significativas. Lassecciones de prueba de los pavimentos de

varios espesores fueron sometidas a trficocontrolado. Las secciones examinadasrepresentaban todas las combinacionesde los factores de diseo para concreto yasfalto. Cada circuito de trfico conteniaalgunas secciones que no formaban parte

de los principales experimentos sobrepavimentos. Estas secciones se incluyeronpara estudios especiales tales como losefectos de acotamientos pavimentados y

bases estabilizadas en el comportamientodel pavimento.

Dos de las tcnicas aleatorias y de rplica

estadsticas que se emplearon al disearlos experimentos principales fueronla aplicacin aleatoria que garantizque un diseo dado tuviera la mismaoportunidad de estar localizado en unlugar en un tramo recto de prueba, queuna seccin de cualquiera de los diseos.Las posiciones de los cuatro circuitos deprueba ms importantes se localizaron alazar. La rplica garantiz que varios de losdiseos aparecieran en dos secciones enel mismo para verificar la Confiabilidad.Las mediciones del comportamiento deun pavimento en trminos de su capacidadpara soportar el trfico con seguridad ycomodidad en la esencia del concepto decapacidad de servicio. Su desarrollo paraconvertirlo en un procedimiento trabajablepor parte del personal de la Prueba deCarreteras constituy una aportacin muyimportante a la ingeniera de carreteras.El nivel requerido de servicio de unpavimento depende de la funcin que

requiera drsele al pavimento.

Los factores que tuvieron mayor peso en ladeterminacin de la capacidad de serviciofueron:

- Variaciones en el perfil longitudinal- Mediciones de la aspereza del pavimentoen la direccin del movimiento.- Profundidad promedio de las roderasmedida con regla de 1.20 m- Medidas de Agrietamientos severos

- Medidas de Baches

Las mediciones fsicas de las seccionesde prueba se transfirieron a frmulas quepodan dar nuevamente valores numricosde capacidad de servicio. Estos valoresgraficados contra las aplicaciones de cargaforman una historia de comportamientopara cada seccin de prueba que permitenla evaluacin de cada uno de los diversosdiseos.


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Se muestran las diferentes secciones probadas tanto de concreto como de asfalto con lasdiferentes combinaciones de sub-base, base y carpeta.

La nomenclatura utilizada es la siguiente:

Secciones que permanecieron en buenas condiciones, el nmero interiorcorresponde al ndice de servicio al final de la prueba.Secciones que permanecieron en regulares condiciones, el nmero interiorcorresponde al ndice de servicio al final de la prueba.Secciones que llegaron a la falla, el nmero interior corresponde al numero deaplicaciones de carga con el que l legaron a la falla.

Las secciones de la parte superior corresponden al concreto y las de la parte inferiorcorresponden al asfalto.

A continuacin se muestran los resultados de los otros circuitos:

Tres comparaciones que pueden usarse para evaluar el comportamiento de las seccionesde prueba son:

- El nmero de aplicaciones de carga sobre un eje- El ndice de capacidad de servicio de la seccin en un momento determinado- La tendencia hacia la capacidad de servicio vs la capacidad de servicio

Los resultados que se obtuvieron en los circuitos se muestran a continuacin:

Circuito 2 Trfico Ligero


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3CIRCUITO

4

CIRCUITO

Circuito 3 Cargas Pesadas



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En general se puede observar que el comportamiento que mostraron los pavimentos de concreto fue sustancialmente mejor queel de los pavimentos flexibles.

El ndice de servicio general que tuvieron los principales tramos de prueba y su comportamiento fue como se muestra a continuacin:

Comportamiento General del Circuito 3




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Otra de las conclusiones que se obtuvieron durante la prueba de pavimentos es con referencia a los pavimentos con acero de refuerzo.

Como se muestra a continuacin, el acero de refuerzo en los pavimentos de concreto prcticamente no incrementa su capacidad portante,

debido a que el pavimento se apoya en toda la superficie de la sub-base y por lo tanto no existen las deformaciones que haran que el acerode refuerzo trabajara para dar una contribucin significativa.

Por lo anterior no es recomendable la utilizacin de acero de refuerzo en los pavimentos de concreto hidrulico.

c) EVOLUCIN DE LA GUA AASHTO

Aproximadamente despus de un ao de terminar la prueba AASHO para 1961 sali publicada la primer Gua AASHO para Diseo dePavimentos Rgidos y Flexibles. Posteriormente para 1972 se realiz una revisin y se public como la Gua AASHTO para Diseo deEstructuras de Pavimento 1972; Para 1981 se hizo una Revisin al Captulo III, correspondiente al Diseo de Pavimentos de Concretocon Cemento Portland.

Para 1986 se public una revisin de la Gua para el Diseo de Estructuras de Pavimento; En 1993 se realiz una Revisin del Diseo deSobrecarpetas de pavimento; Para 1998 se public un mtodo alternativo para diseo de pavimentos, que corresponde a un Suplementoa la gua de diseo de estructuras de pavimento.


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d) FORMULACIN

La formula general a la que lleg al A ASHTO para el diseo de pavimetos rgidos, basada en los resultados obtenidos de la prueba AA SHOes la siguiente:

1986-93 Ecuacin de Diseo de Pavimentos Rgidos

Las variables que intervienen en el diseode los pavimentos constituyen en realidadla base del diseo del pavimento por lo quees importante conocer las consideracionesms importantes que tienen que ver concada una de ellas para as poder realizardiseos confiables y ptimos al mismotiempo.

El procedimiento de diseo normales suponer un espesor de pavimento e

iniciar a realizar tanteos, con el espesorsupuesto calcular los Ejes Equivalentes yposteriormente evaluar todos los factoresadicionales de diseo, si se cumple elequilibrio en la ecuacin el espesorsupuesto es resultado del problema,en caso de no haber equilibrio en laecuacin se debern seguir haciendotanteos para tomando como valorsemilla el resultado del tanteo anterior.La convergencia del mtodo es muy rpida.

Variables de diseo de Pavimentos Rgidos

- Espesor- Serviciabilidad- Trfico- Transferencia de Carga- Propiedades del Concreto- Resistencia de la Subrasante- Drenaje- Confiabilidad

1. Espesor

El espesor del pavimento de concreto esla variable que pretendemos determinar alrealizar un diseo, el resultado del espesorse ve afectado por todas las dems variablesque intervienen en los clculos.

Es importante especificar lo que se disea,ya que a partir de espesores regulares unapequea variacin en el espesor puede

significar una variacin importante en lavida til.

2. Serviciabilidad

El procedimiento de Diseo AASHTOpredice el porcentaje de prdida deserviciabilidad ( PSI) para varios nivelesde trfico y cargas de ejes. Entre mayor seael PSI, mayor ser la capacidad de cargadel pavimento antes de fal lar.


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La serviciabilidad se define como la habilidaddel pavimento de servir al tipo de trfico(autos y camiones) que circulan en la va, semide en una escala del 0 al 5 en donde 0 (cero)significa una calificacin para pavimentointransitable y 5 (cinco) para un pavimentoexcelente. La serviciabilidad es una medidasubjetiva de la calificacin del pavimento, sin

embargo la tendencia es poder definirla conparmetros medibles como los son: el ndicede perfil, ndice de rugosidad internacional,coeficiente de friccin, distancias de frenado,

visibilidad, etc.

- Para Zonas Industriales 1.8- Pavimentos Urbanos Principales 1.8- Pavimentos Urbanos Secundarios 1.5

3. Trfico

El Trfico es una de las variables mssignificativas del diseo de pavimentos

y sin embargo es una de las que msincertidumbre presenta al momento deestimarse. Es importante hacer notar quedebemos contar con la informacin msprecisa posible del trfico para el diseo, yaque de no ser as podramos tener diseosinseguros o con un grado importante desobre diseo.

La metodologa AASHTO considera lavida til de un pavimento relacionadael nmero de repeticiones de carga quepodr soportar el pavimento antes dellegar a las condiciones de servicio finalpredeterminadas para el camino. El mtodo

AASHTO utiliza en su formulacin elnmero de repeticiones esperadas de cargade Ejes Equivalentes, es decir, que antes deentrar a las frmulas de diseo, debemostransformar los Ejes de Pesos Normales delos vehculos que circularn por el camino,

en Ejes Sencillos Equivalentes de 18 kips(8.2 Ton) tambin conocidos comoESALs.

Lo conducente es realizar los clculos parael carril de diseo, seleccionado para estosfines por ser el que mejor representa lascondiciones crticas de servicio de la calleo camino. Existen algunos factores quenos ayudan a determinar con precisin eltrfico que circular por el carril de diseo.

Los pavimentos de concreto el AASHTOlos disea por fatiga. La fatiga la podemosentender como el nmero de repeticiones ciclos de carga y descarga que actansobre un elemento. En realidad al estableceruna vida til de diseo, en realidad lo que

estamos haciendo es tratar de estimar,en un perodo de tiempo, el nmero derepeticiones de carga a las que estarsometido el pavimento.

La vida til mnima con la que se debedisear un pavimento rgido es de 20 aos,es comn realizar diseos para 30, 40 ms de 50 aos. Adicionalmente se debercontemplar el crecimiento del trficodurante su vida til, que depende en gran

medida del desarrollo econmico - socialde la zona en cuestin, del mejoramientode las caractersticas del pavimento sepuede generar trfico atrado e igualmentese debe considerar la capacidad de trficode la va.

Tvu = Tpa x FCT

Donde:

Tvu = Trfico en la vida til

Tpa = Trfico durante el primer aoFCT = Factor de crecimiento del trfico,que depende de la Tasade Crecimiento

Anual y de la Vida Util

Tasa de Crecimiento Anual

Dependiendo de muchos factores, talescomo el desarrollo econmico - social, lacapacidad de la va, etc. Es normal que eltrfico vehicular vaya aumentando con el

Serviciabilidad Inicial (Po). Es lacondicin que tiene un pavimentoinmediatamente despus de la construccindel mismo. Los valores recomendados por

AASHTO para este parmetro son:- Para pavimento de Concreto = 4.5- Para pavimento de Asfalto = 4.2

Usando buenas tcnicas de construccin,el pavimento de concreto puede tener unaserviciabilidad Po = 4.7 4.8

Mientras mejor se construya inicialmenteun pavimento, o bien, mientras mejorndice de serviciabilidad inicial tengamayor ser su vida til, esto es debido a quelas curvas de deterioro se comportan demanera paralela o con el mismo gradientepara unas condiciones determinadas, como

se muestra a continuacin:

Serviciabilidad Final (Pt). - Laserviciabilidad final tiene que ver conla calificacin que esperamos tenga elpavimento al final de su vida til.

Los valores recomendados de ServiciabilidadFinal Pt para el caso de Mxico, son:- Para Autopistas 2.5- Para Carreteras 2.0


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Factor de Crecimiento del Trfico.- El factor de crecimiento del trfico considera los aos

de vida til ms un nmero de aos adicionales debidos al crecimiento propio de la va.

FCT =( 1 + g ) n- 1

g

Donde:g = Tasa de Crecimienton = Aos de Vida Util

Factor de Sentido.- Del total del trfico que se estima para el diseo del pavimento deberdeterminarse el correspondiente a cada sentido de circulacin, esto se realiza mediante laintroduccin del Factor de Sentido, cuyos valores recomendados son:

- Un sentido de Circulacin 1.0- Doble sentido de Circulacin 2.0

Factor de Carril. - El factor de Carril es un coeficiente que nos permite estimar que tantodel trfico en el sentido de diseo circula por el carril de diseo. En una va de un solocarril en el sentido de circulacin de diseo, obviamente el 100% del trfico circular porese carril que al mismo tiempo ser nuestro carril de diseo. Una va con dos carriles enel sentido de diseo, dependiendo del tipo de camino: carretero urbano, y de que tansaturada est la va, pueda ser que sobre el carril de diseo circule entre un 50% a un 80%del trfico en ese sentido.

paso del tiempo, hasta que llega a un punto tal de saturacin en el que el trfico se mantieneprcticamente sin crecer.

Es conveniente preever este crecimiento del trfico, tomando en consideracin una tasade crecimiento anual con la que se calcula un factor de crecimiento del trfico. La tasa decrecimiento pudiera variar de acuerdo a los tipos de vehculos, pueden crecer ms unostipos que otros.

A medida que un camino se va congestionando de trfico su crecimiento se va haciendomas lento, este efecto debemos considerarlo pudiendo estimar una Tasa de CrecimientoEquivalente, para considerar las variaciones en el crecimiento durante la vida til.

Es importante investigar adecuadamente la tasa de crecimiento apropiada para el caso enparticular que se este considerando. A continuacin se muestran algunos valores tpicos detasas de crecimiento, sin embargo estos pueden variar segn el caso.

Valores comunes de tasas de crecimiento

Caso Tasa de CrecimientoCrecimiento Normal 1% a 3%

Vas Completamente 0% a 1%Saturadas

Con trfico inducido* 4% a 5%

Alto crecimiento** mayor al 5%

solamente durante 3 a 5 aos


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El AASHTO recomienda algunos valores, sin embargo no necesariamente deben utilizarse.

En Donde:Wtx = # Aplicaciones de carga definida alfinal del tiempo t

Wt18 = # Aplicaciones de carga equivalente

al final del tiempo tLx = Carga del eje en kipsL2 = Cdigo de eje cargado:L2 = 1 Para eje SencilloL2 = 2 Para eje TandemL2 = 3 Para eje TridemGt = f ( Pt )18 =Valor de x cuando Lx=18 y L2 = 1

Es importante hacer notar que los ejesequivalentes se calculan de maneradiferente para un pavimento rgido que

para un flexible. Cuando se multiplicael trfico por las diferentes factores deequivalencias, se obtienen los ESALs (EjesSencillos Equivalentes).

El trfico pesado es el que mayor daoproduce a los pavimentos por lo que deberestimarse con la mayor precisin posible.Como ejemplo podemos mencionar queel dao que produce una sola aplicacin decarga de un camin semi-remolque de 36

Ton. equivale al dao que producen 9,523repeticiones de carga de un vehculo tipoautomvil.

Otro factor importante a considerar es lasobrecarga, debemos conocer con la mayorcerteza posible los pesos de los ejes de los

vehculos que estarn circulando sobreel pavimento que estamos diseando, yaque las sobrecargas generan un dao muyimportante al pavimento y su crecimientoes de orden exponencial.

4. Transferencia de Cargas

La transferencia de carga es la capacidad

que tiene una losa del pavimento detransmitir fuerzas cortantes con sus losasadyacentes, con el objeto de minimizarlas deformaciones y los esfuerzos en laestructura del pavimento, mientras mejorsea la transferencia de cargas mejor ser elcomportamiento de las losas del pavimento.

El mtodo AASHTO considera latransferencia de cargas mediante el factorde transferencia de cargas J.

La efectividad de la Transferencia de Cargaentre losas adyacentes depende de variosfactores:

- Cantidad de Trfico- Utilizacin de Pasajuntas- Soporte Lateral de las Losas

Una manera de transferir la carga de una losaa otra es mediante la trabazn de agregadosque se genera en la grieta debajo del corte dela junta, sin embargo esta forma de transferircarga solamente se recomienda para vas contrfico ligero.

La utilizacin de pasajuntas es la manera

mas conveniente de lograr la efectividad enla transferencia de cargas, los investigadoresrecomiendan evaluar dos criterios paradeterminar la conveniencia de utilizarpasajuntas. Utilizar pasajuntas cuando:

a) El trfico pesado sea mayor al 25%del trfico total.

b) El nmero de Ejes Equivalentes dediseo sea mayor de 5.0 mi llones de Esals.

Nmero de Carriles Factor de Carril

1 1.00

2 0.80 a 1.00

3 0.60 a 0.80

4 0.50 a 0.75Nota: estos se asemejan ms a los de carreteras

Factor de Equivalencia del Trfico. - Las frmulas que permiten convertir el nmero de ejes de pesos normales a ejes equivalentesdependen del espesor del pavimento, de la carga del eje, del tipo de eje y de la serviciabilidad final que pretendemos para el pavimento. Acontinuacin se muestran dichas frmulas:

Fec = -W

t18

Wtx

LogW

tx

=

4.62 Log (18+1) - 4.62 Log (Lx+ L

2) + 3.28 Log (L

2) +

Gt -

Gt

Wt18 x 18

Gt= Log

4.5 - Ptx = 1 +

3.63 (Lx + L2) 5.20

4.5 - 1.5 ( D + 1 ) 8.46 ( L2) 3.52


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El Coeficiente de Transferencia de Carga considera el esfuerzo de transferencia a travs de la junta o grieta.

Soporte Lateral.-El confinamiento que produce el soporte lateral contribuye a reducir los esfuerzos mximos que se generan en el concretopor efecto de las cargas. Un pavimento de concreto puede considerarse lateralmente soportado cuando tenga algunas de las siguientes

caractersticas en su seccin:

- Carril Ancho >= 4.0 m - Confinamiento con Guarniciones o Banquetas - Con Acotamientos Laterales

Barras PasajuntasEspesor de Losa

Dimetro Longitud Separacin

cm in mm in cm in cm in

13 a 15 5 a 6 19 3/4 41 16 30 12

15 a 20 6 a 8 25 1 46 18 30 12

20 a 30 8 a 12 32 1 1/4 46 18 30 12

30 a 43 12 a 17 38 1 1/2 51 20 38 15

43 a 50 17 a 20 45 1 3/4 56 22 46 18

Pasajuntas.-Barra de acero redondo liso fy = 4,200 kg/cm2 la cual no se debe de adherir al concreto permitiendo el libre movimientode losas longitudinalmente, pero si debe de transferir verticalmente parte de la carga aplicada en una losa a la adyacente. Se colocanperfectamente alineadas a la mitad del espesor de la losa.

El dimetro, longitud y separacin de las pasajuntas esta en funcin de el espesor de las losas principalmente. Algunas recomendacionesprcticas para la seleccin de la Barra son las siguientes:


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5. Propiedades del Concreto

Son dos las propiedades del concreto queinfluyen en el diseo de un pavimento deconcreto y en su comportamiento a lo largode su vida til:

- Resistencia a la tensin por flexin (Sc)

Mdulo de Ruptura (MR)- Mdulo de Elasticidad del Concreto (Ec)

Mdulo de Ruptura (MR).- Debido aque los pavimentos de concreto trabajanprincipalmente a flexin es recomendableque su especificacin de resistencia seaacorde con ello, por eso el diseo considerala resistencia del concreto trabjando aflexin, que se le conoce como resistenciaa la flexin por tensin (Sc) o Mdulo deRuptura (MR) normalmente especificadaa los 28 das.

Mdulo de Ruptura Recomendado

Tipo de Pavimento

MR Recomendado

Kg/cm2 psi

Autopistas 48.0 682.7

Carreteras 48.0 682.7

Zonas Industriales 45.0 640.1

Urbanas Principales 45.0 640.1

Urbanas Secundarias 42.0 597.4

* Valores tpicos de la Desviacin Estndar Promedio

Concreto Premezclado 6% a 12% 9.0 %

Mezclado Central 5% a 10% 7.5 %

k (psi/in) = carga unitaria por placa / deflexin de la placa

El mdulo de ruptura se mide medianteensayos de vigas de concreto aplicndolescargas en los tercios de su claro de apoyo.Esta prueba esta normalizada por la ASTMC78. Existe una prueba similar con laaplicacin de la carga al centro del claro quegenera resultados diferentes de resistenciaa la flexin (aproximadamente 15% a20% mayores) pero que no son los queconsidera AA SHTO para el diseo.

Los valores recomendados para el Mdulo de Ruptura varan desde los 41 kg/cm2 (583psi) hasta los 50 kg/cm2 (711 psi) a 28 das dependiendo del uso que vayan a tener. Enseguida se muestran valores recomendados, sin embargo el diseador deber elegir deacuerdo a un buen criterio.

Mdulo de Ruptura Promedio.- La metodologa de diseo de AASHTO permite utilizarla resistencia a la flexin promedio, que se haya obtenido del resultado de ensayos a flexinde las mezclas diseadas para cumplir la resistencia especificada del proyecto. Estos

resultados dependen de las condiciones de control y calidad que tenga el fabricante delconcreto en sus procesos. En todos los casos se recomienda que sea Concreto PremezcladoProfesionalmente.

MR promedio = MR especificado + Zr x ( Desviacin Estndar* del MR )

Mdulo de Elasticidad.- El Mdulo de Elasticidad del concreto esta ntimamenterelacionado con su Mdulo de Ruptura y se determina mediante la norma ASTM C469.Existen varios criterios con los que se puede estimar el Mdulo de Elasticidad a partir delMdulo de Ruptura. Los dos ms utilizados son:Ec = 6,750 * MR / Ec = 26,454 * MR ^ 0.77.Estas formulas aplican con unidades inglesas.

6. Resistencia de la Subrasante

La resistencia de la subrasante es considerada dentro del mtodo por medio del Mdulode Reaccin del Suelo K que se puede obtener directamente mediante la prueba de placa.

El mdulo de reaccin de suelo corresponde a la capacidad portante que tiene el terrenonatural en donde se soportar el cuerpo del pavimento. El valor del mdulo de reaccin

(K) se puede obtener directamente del terreno mediante la prueba de placa ASTM D1195y D1196. El valor de K representa el soporte (terreno natural y terrapln si lo hay) y sepuede incrementar al tomar la contribucin de la sub-base.

Cuando se disea un pavimento es probable que se tengan diferentes valores de K a lolargo del tramo por disear, el mtodo AASHTO recomienda utilizar el valor promediode los mdulos K para el diseo estructural.

Esquema de la prueba de placa

Estimaciones y Correlaciones de K

En base a una gran nmero de muestras y estudios se han podido desarrollar algunosvalores estimativos del mdulo de reaccin del suelo en funcin a diferentes propiedades.Diferentes autores han publicado sus resultados y en general no difieren notablemente.


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Correlacin 1 con SUCS y VRS

Correla

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Manual de Asfalto y Pavimentos