Primera Clase 01 04 2016

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FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA ACADEMICO DE INGENIERIA CIVIL

CURSO DE PAVIMENTOS

Mag. Ing. Mariana Ferrer Sancarranco

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INTRODUCCIN AL CURSO DE PAVIMENTOS

La Ingeniera de Pavimentos en los

ltimos aos ha venido tomando especialimportancia en nuestro pas debido a la

sostenida inversin por parte del estado y

empresas particulares en la red vial. De

igual manera el conocimiento en

tecnologa de materiales y los mtodos de

diseo han evolucionado rpidamenteexistiendo ahora herramientas

sofisticadas para el anlisis y prediccin

del comportamiento; as mismo los plazos

para la elaboracin de estudios y la

construccin de las vas se han acortado

sustancialmente, planteando retos

importantes al ingeniero de pavimentos

para que combine de manera adecuada:

trabajo de campo, criterio, aspectos

normativos, anlisis, mtodos de diseo y

conceptos de conservacin vial.


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Por otra parte cada vez existe un

mayor nfasis en la conservacin

vial reforzada por la presencia de

concesionarios de carreteras que

demandan del ingeniero de

pavimentos un mejor pronstico

del comportamiento del pavimentoas como del efecto de su

conservacin en los costos totales

del proyecto. Tambin existe un

mayor reconocimiento a la

necesidad del mantenimiento vial

para lo cual se cuenta ya conmejores polticas del

mantenimiento.


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HISTORIA DE LOS PAVIMENTOS

Los caminos se originan cuando el hombre deja de ser nmade y requiere

conectarse con otros grupos humanos para intercambiar objetos oalimentos. Cuando estos senderos empiezan a ser muy transitados surge la

necesidad de mejorar algunas de sus caractersticas tales como el ancho,

la superficie, el paso para cursos de agua, etc. Sin embargo, es a partir de

la aparicin de los vehculos de arrastre y rodadura que se da la gran

transformacin de los caminos de simples senderos a vas con mejores

condiciones de superficie de rodadura, geometra y seguridad.

Se tienen evidencia de caminos de hace ms de seis mil aos en la zona

del Cucaso y el Golfo Prsico, que al ser caminos para vehculos con

ruedas fueron dotados de gradientes adecuadas, superficies ms lisas y

mayores anchos.


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En el Imperio Hitita, que

abarc gran parte del AsiaMenor y que se desarroll entre

los siglos XVII XII a.C.,

construy vas en las que por

primera vez se emplea el firme,

su finalidad fue inicialmente

militar y ms tarde para

intercambio comercial.

En Babilonia, durante el siglo XVIIIa.C. el servicio de comunicaciones fue

relativamente perfecto. De la capital

partan cuatro caminos, uno de ellos de

400 millas. Segn Herdoto, se

organizaron los primeros servicios de

postas. En Babilonia se emple por

primera vez el asfalto para rejuntar las

losas de la Va Sacra. Se logra el

sistema de comunicaciones ms

antiguo concebido bajo una necesidad

de explotacin.


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HISTORIA DE LOS PAVIMENTOSEn Egipto, 300 a.C., el faran Keops construyo la gran pirmide con grandes

bloques de piedra trados de Asun por el rio Nilo y para finalmentetransportarlos por tierra se construy un camino de gran resistencia ya que

haba bloques que pesaban 800 Tn, se movan sobre una especie de trineos

arrastrados por cuadrillas de esclavos, lo cual obligaba a que el camino

estuviese pavimentado para tener una superficie suficientemente lista no

deformable, con este fin la enlosaron con piedras toscamente labradas. La

superficie del pavimento se regaba con aceite y agua para que fuera ms

deslizante; el camino tena 18 metros de ancho y su construccin tard 10 aos.


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HISTORIA DE LOS PAVIMENTOSEn Grecia, donde la civilizacin alcanzo el mximo nivel, los caminos eran de

carcter local y religioso para el acceso a los templos. Estos caminos fueronpocos, pero fueron los griegos los primeros que establecieron un firme, en

lugares donde el terreno no era suficientemente resistente. Para soportar las

cargas construan verdaderos pavimentos de piedra sobre fuertes cimientos.


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Es en el Imperio Romanodonde se encuentra el sistema

de comunicaciones ms

importante de la Edad Antigua,

los romanos realizaron unainmensa red de calzadas que

unan la Metrpoli con los

extremos ms apartados del

mundo entonces conocido. La

existencia de un inmenso

Imperio Unido exiga,

inexorablemente, una red deComunicaciones rpida y

segura.


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En su concepcin de

conjunto y en los detallestcnicos de construccin,

los romanos llegaron a la

perfeccin que slo fue

igualada por la humanidad

en el siglo pasado. Para su

poca lograron construirtneles de hasta 800 m de

longitud. En los Alpes se

lleg a obtener caminos con

radios de 7 a 8 m y

pendientes de 15 a 20%.

El ancho de las calzadasera de 5 a 6 m, llegndose

hasta 12 m, unos 4.50 m de

firme central para el cruce

de vehculos y el resto para

dos paseos laterales.


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Las vas principales partan de Roma, se

construan sobre cimientos de piedra de granespesor; adems existi una clasificacin de sus

caminos segn el siguiente detalle:

Stratis Lapidibus, vas principales empedradas

Inieta Glarea, calzadas afirmadas

Terrenea, calzadas de tierra


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LOS CAMINOS EN EL PERU

El sistema de caminos en el Imperio Incaico, constituyo una red vial de vital

importancia para el desarrollo e integracin del Tahuantinsuyo. A la llegada

de los espaoles los caminos incaicos estaban construidos y con

infraestructura de servicios a lo largo de ellos con el establecimiento de

tambos, pueblos, puentes y se encontraban bien administrados.


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Dada la conformacin fsica

del territorio, la comunicacin

entre puna y puna y entre

valles, tiene que hacersesiempre por el mismo

itinerario y de all que los

caminos incaicos tuvieron

que seguir la ruta de los

pobladores primitivos que los

incas conquistaron y que ms

tarde se convirtieron en

caminos de herradura y aun

hoy en carreteras.


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Los caminos incaicos estaban

destinados a satisfacer tres

necesidades:

Servir a la marcha de latropa as como de los

viajeros de carcter oficial

Conectar por medio de

chasquis a todo el territorio

con la capital o con el lugar

donde se encontrara el

Inca

Facilitar el transporte de

productos para abastecer

los tambos


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HISTORIA DE LOS PAVIMENTOSLOS CAMINOS EN EL PERU

El imperio de los Incas logr efectuar una red de caminos que se componan de

dos rutas longitudinales, una en la costa y otra en la sierra paralelamente a la

Cordillera de los Andes; otros caminos transversales enlazaban las vas

anteriores que completaban la red vial del Tahuantinsuyo. (1)Esta red alcanzo a

tener una longitud de 25,000 km compuestos por dos grandes caminos

longitudinales de norte a sur uno en la costa y otro en la sierra y varios caminos

transversales de este a oeste que conectaban los valles costeros con la sierra.


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LOS CAMINOS EN EL PERULa red vial del Per en la poca de la Colonia no mejor sensiblemente y se

mantuvieron muchos de los caminos incas y pre incas. Los primeros aos de la

republica la red de caminos empeor notablemente, situacin que cambio

durante el oncenio de Legua (1919-1930).


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HISTORIA DE LOS PAVIMENTOSLOS CAMINOS EN EL PERUDurante el oncenio de Leguia se produce la llegada de los vehculos a motor la red

carretera se constituy en una prioridad, esta fue atendida travs de una ley de

Conscripcin Vial (1920) que obligaba a todos los hombres de 18 a 60 aos de

edad a trabajar gratuitamente por espacio de 6 a 12 das al ao, en la

construccin y apertura de carreteras. La misma afect bsicamente a la

poblacin indgena, pues fue ella la que, al no poder pagar en dinero la

exoneracin del servicio, tuvo que cumplir el servicio obligatorio. Se construyeron

ms de 18.000 km de carreteras y se invirtieron ms de cien millones de soles.


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APARICION DE LOS CAMINOS PAVIMENTADOS

En 1858 el asfalto fue utilizado por primera vez como un material para proteger

la superficie de rodadura, en EEUU. En 1870 se construye la primera va con

asfalto y en 1876 se coloca la primera carpeta asfltica. Los primeros tramos

de pavimentos de concreto se construyeron en Escocia en 1865, Segn

Croney (1998) en EEUU, el primer tramo de concreto fue construido en 1908.


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APARICION DE LOS CAMINOS

PAVIMENTADOSLos mtodos de diseo del pavimento

evolucionaron con la ejecucin de

pistas de prueba, siendo la primera la

construida en 1952 en Maryland donde

se ensayaron pavimentos de concreto.

Posteriormente WASHO, ensayo en1955 una pista conformada por

secciones de pavimento flexible. Entre

1956 y 1960 AASHTO construyo y

ensayo varias pistas de pruebas

conformadas por secciones tanto de

pavimentos rgidos como flexiblesdando lugar en su momento a la mayor

base de datos experimentales que

permitieron el desarrollo del mtodo de

diseo AASHTO y las primeras

versiones del mtodo de diseo del

Instituto del Asfalto.


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CONCEPTOS GENERALES

QUE ES UN PAVIMENTO?

Desde el punto de vista de la Ingeniera Civil, el pavimento es una estructura

vial multicapa conformada por una composicin de capas superpuestas de

ms un material seleccionado, que se colocan sobre el terreno natural o

nivelado, para aumentar su resistencia y servir para la circulacin de los

vehculos. Entre los materiales utilizados en la pavimentacin urbana, industrialo vial estn los suelos con mayor capacidad de soporte, los materiales

rocosos, el concreto y las mezclas asflticas. Estas estructuras son diseadas

para soportar las cargas impuestas por el trnsito y por las condiciones

ambientales (funcin estructural). En la actualidad se encuentra en

investigacin pavimentos que ayudan al medio ambiente como el formado por

noxer.


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CONCEPTOS GENERALESQUE ES EL DISEO DE PAVIMENTOS?

Es el proceso por el cual se determinan los componentes estructurales de un

segmento de carretera o va para darle un comportamiento adecuado frente a

las solicitaciones de carga, del ambiente y de los usuarios. Para llevar a cabo

este proceso, se toman en consideracin la naturaleza del suelo de fundacin,

las consideraciones ambientales, densidad y composicin del trfico y las

condiciones de mantenimiento y construccin.

En forma resumida el diseo de la estructura del pavimento consiste en

establecer espesores y rigideces de los materiales de las diferentes capas

para mantener la va bajo un cierto nivel de deterioro, confort, transitabilidad y

seguridad.


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CONCEPTOS GENERALESETAPAS DEL DISEO DE PAVIMENTOS

Las etapas del diseo del pavimento dependen en gran medida si se trata de

una estructura nueva o si es ms bien un mejoramiento o rehabilitacin de una

va ya existente. A continuacin se presenta la secuencia de diseo de

pavimento de una va nueva.

Estudio de Subrasante

Estudio de Trafico

Definicin del tipo de superficie de rodadura y los componentes

estructurales

Seleccin de los materialesEstudio de las condiciones ambientales y de drenaje

Sectorizacin de tramos homogneos

Anlisis del ciclo de vida incluido mantenimiento y construccin

Determinacin del tipo de pavimento y de los espesores finales


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CONCEPTOS GENERALESCOMPONENTES DE LA ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO

La estructura de un pavimento por lo general est conformada por las

siguientes capas: Capa de Rodadura, base y subbase.


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CONCEPTOS GENERALESCapa de Rodadura: Es la parte superior de un pavimento, que puede ser de tipo

bituminoso (flexible) o de concreto de cemento Portland (rgido) o de adoquines,

cuya funcin es sostener directamente el trnsito.

Base: Es la capa inferior a la capa de rodadura, que tiene como principal

funcin de sostener, distribuir y transmitir las cargas ocasionadas por el trnsito.

Esta capa ser de material granular (CBR80%) o tratada con asfalto, cal o

cemento.

Subbase: Es una capa de material especificado y con un espesor de diseo, el

cual soporta a la base y a la carpeta. Adems se utiliza como capa de drenaje y

controlador de la capilaridad del agua, Dependiendo del tipo, diseo y

dimensionamiento del pavimento, esta capa puede obviarse. Esta capa puede

ser de material granular(CBR40%) o tratada con asfalto, cal o cemento.


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CONCEPTOS GENERALES

FUNCIONES DE LA ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTOLas principales funciones que cumple una estructura de un pavimento son las

siguientes:

Proporcionar a los usuarios circulacin segura, cmoda y confortable, con adecuada

rugosidad y suficiente resistencia a la friccin

Proporcionar a los vehculos acceso bajo cualquier condicin de clima

Capacidad de carga suficiente de los materiales que componen la estructura


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CONCEPTOS GENERALESFUNCIONES DE LA ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO

Reducir y distribuir la carga de trfico para que esta no dae la subrasante y/o el suelo

de fundacin.

Proteger la subrasante y el suelo de fundacin del clima (agua, congelamiento)

Cumplir requerimientos medioambientales y estticos

Limitar el ruido y la contaminacin del aire

Reducir los costos de operacin vehicular, reducir el tiempo de viaje y reducir los

accidentesTener suficiente durabilidad para no deteriorarse antes de tiempo debido a las

variables ambientales (agua, oxidacin, efectos de la temperatura)


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CONCEPTOS GENERALES

TIPOS DE PAVIMENTOS

AfirmadosPavimentos Flexibles

Pavimentos Rgidos

Pavimentos Semi Rgidos


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CONCEPTOS GENERALES

TIPOS DE PAVIMENTOS

AFIRMADOS: son estructuras compuestas por capas compactadas delmaterial granular natural o procesadas con gradacin especifica que soporta

directamente las cargas y esfuerzos del transito


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CONCEPTOS GENERALESTIPOS DE PAVIMENTOS

PAVIMENTOS FLEXIBLES:son estructuras compuestas por capas granularesdenominadas base y subbase y como capa de rodadura una carpeta constituida

con materiales bituminosos como aglomerantes, agregados y de ser el caso

aditivos. Principalmente se considera como capa de rodadura asfltica sobre

capas granulares: slurry seal (lechada asfltica), tratamientos superficiales

(Monocapas, Bicapas, Tricapas), micropavimentos, mezclas asflticas en frio,

mezclas asflticas en caliente, cape seals.


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PAVIMENTOS SEMI RGIDOS:Es una estructura de pavimento compuestabsicamente por capas asflticas con un espesor total bituminoso (carpeta

asfltica en caliente sobre base tratada con asfalto); tambin se considera

en este grupo la estructura compuesta por carpeta asfltica sobre base

tratada con cemento o base tratada con cal. Dentro del tipo de pavimento

semirrgido, se ha incluido a los pavimentos adoquinados.


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PAVIMENTOS RGIDOS: Es una estructura de pavimento compuestaespecficamente por una capa de subbase granular, no obstante esta capapuede ser de base granular, o puede ser estabilizada con cal o cemento, y

una capa de rodadura de losa de concreto de cemento Portland como

aglomerante, agregados y de ser el caso aditivos, cuya resistencia a la

compresin debe ser mayor o igual a 280 kg/cm2. Dentro de los pavimentos

rgidos existen tres categoras


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PAVIMENTOS RGIDOS:CATEGORIAS Pavimento de concreto simple con juntas


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PAVIMENTOS RGIDOS:CATEGORIAS Pavimento de concreto con juntas y barras transversales


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PAVIMENTOS RGIDOS:CATEGORIAS Pavimento de concreto continuo reforzado


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ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE

Control de Lectura: Respecto al suelo de fundacin de una va, en unahoja de papel responda las siguientes preguntas:

1. Cul es el paso inicial para el diseo de un pavimento?

2. Se tiene una seccin en corte, Qu se debe observar principalmente?

3. Se tiene una seccin de relleno, Qu factores debo considerar en el

proyecto?

4. Comente el potencial de hinchamiento de tres tipos diferentes de

arcillas.

5. Cmo se denominan los suelos de falla sbita?. Mencione dos tipos.

6. Mencione 7 ensayos a realizar para una va en una investigacin

geotcnica durante la etapa de laboratorio

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