Tesis. José Manuel Lizárraga López (Versión Final)

7/24/2019 Tesis. Jos Manuel Lizrraga Lpez (Versin Final)

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONMA DE MXICO

PROGRAMA DE MAESTRA Y DOCTORADO EN INGENIERA

INGENIERIA CIVIL-CONSTRUCCIN

Diseo y Construccin de Pavimentos Flexibles AplicandoGeomallas de Polipropileno como Sistema de ReforzamientoEstructural.

T E S I S

QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE:

MAESTRO EN INGENIERA

PRESENTA:

ING. JOS MANUEL LIZRRAGA LPEZ

TUTOR PRINCIPAL:

M.I. MARCO TULIO MENDOZA ROSAS

CD. UNIVERSITARIA, MXICO, DF. OCTUBRE DE 2013
http://www.google.com.mx/imgres?imgurl=http://sua.psicol.unam.mx/suap/imgs/temp/escudo-logo-unam.jpg&imgrefurl=http://sua.psicol.unam.mx/suap/sitiosinteres.html&h=346&w=297&sz=60&tbnid=l6AgRiekOxKqUM:&tbnh=90&tbnw=77&prev=/search?q=Logo+unam&tbm=isch&tbo=u&zoom=1&q=Logo+unam&usg=__U2edVC035KH9TMxYqMLm7Qlh_L4=&docid=jk4VmnUCUyW88M&hl=es-419&sa=X&ei=4CgtUY2vB4SC2wWv9YHQCQ&ved=0CDgQ9QEwBA&dur=1642


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JURADO ASIGNADO

Cargo Grado/Nombre Entidad deAdscripcin

Presidente Ing. Ernesto Ren Mendoza Snchez Facultad deIngeniera

Secretario M.I. Luis Candela Ramrez Facultad deIngeniera

Vocal M.I. Marco Tulio Mendoza Rosas Facultad deIngeniera

1 Suplente M.I. Jess Antonio Esteva Medina Facultad de

Ingeniera

2 Suplente M.I. Carlos Narcia Morales Facultad deIngeniera

CD. UNIVERSITARIA, MXICO, DF. OCTUBRE DE 2013

DIRECTOR DE TESIS

M.I. MARCO TULIO MENDOZA ROSAS

__________________________________________________________

FIRMA


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Agradecimientos

M.I. Marco Tulio Mendoza Rosas

Le agradezco plenamente por haberme brindado su amistad y su confianza pararealizar bajo su direccin este trabajo de tesis y de igual forma le expreso miagradecimiento por la disposicin, la entrega y el profesionalismo mostrado en cadasesin de tutora para llevar a cabo esta tesis de fin de mster.

A todos mis profesores de maestra

Gracias por compartir lo mejor de ustedes ya que son parte esencial de este logro yde la formacin acadmica, personal y profesional de cada capital humano que seforma en las aulas, asimismo le expreso mi pleno reconocimiento por su constante

apoyo, confianza y asesora que brindan a los futuros ingenieros del pas. Les reiteronuevamente mi agradecimiento y mi total respeto a cada uno de ellos quefuesen participes en mi formacin durante el mster.En hora buena les dejo un pensamiento que ciertamente me gustara compartir:Educar a un estudiante no es hacerle aprender algo que no saba, sino hacer de lalguien que no exista. John Ruskin

A la UNAM

Mi agradecimiento total a nuestra alma mater por recalcar valores ticos de identidad,respeto, tolerancia, superacin y de servicio a los estudiantes universitarios que seforjan en sus aulas de ciudad universitaria. As como tambin, mi plenoreconocimiento personal a la DICyG por aceptarme y brindarme la oportunidad derecibir educacin de posgrado en ingeniera civil en el rea de construccinrecibiendo siempre muestras de solidaridad, de constante apoyo y reconocimientodurante el mster.

Dr. Ing. Juan Gallego Medina

De antemano me gustara expresar mi total agradecimiento y mi respeto por confiaren mi proyecto de fin de mster, adems por las atenciones prestadas en todomomento, por compartir su tiempo, conocimiento y experiencia profesional paraconsolidar mi tesis durante mi estancia de investigacin llevada a cabo en ellaboratorio de caminos de la E.T.S de Ing. de Caminos, Canales y Puertos de laUniversidad Politcnica de Madrid.


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Agradecimiento a CONACYT

Yo Jos Manuel Lizrraga Lpez le expreso mi infinito agradecimiento al Consejo

Nacional de Ciencia y Tecnologa (CONACYT), por haberme otorgado una becanacional con nmero de registro: 420995, para mis estudios de Posgrado de Maestraen Ingeniera Civil en el rea de construccin.

De igual forma le expreso mi reconocimiento a este organismo por haber fungido elrol de un segundo padre durante mis estudios de posgrado debido a la manutencinque me brindaron para continuar con mi preparacin acadmica y profesional.

Asimismo, le reitero mi plena gratitud por creer y apostar en los jvenes que aspiran aseguir estudiando un programa de posgrado para los que no tenemos la posibilidadeconmica de continuar con nuestra formacin acadmica pero que gracias a la beca

otorgada hacen que ningn soador sea demasiado pequeo y ningn sueo seademasiado grande.Por eso y ms, les expreso mi pleno agradecimiento.

Muchas Gracias!
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Dedicatorias

A dios

Al terminar esta etapa de mi vida no menos importante, quiero agradecerte seor porla eterna paciencia y sabidura que me has transmitido para guiar mis pasos, mispensamientos y mis obras en el desarrollo de mis actividades personales yprofesionales, de igual forma te doy gracias por prestarme vida para experimentar lagracia de poder cristalizar uno de mis sueos profesionales ms anhelados y juntos dela mano seguir cosechando xitos durante mi vida venidera. No queda ms que decirtegracias por siempre padre, porque a tu lado nunca nada me faltar!

A mis PadresLes agradezco de corazn todo el esfuerzo, dedicacin, comprensin, paciencia, apoyoy sobre todo su amor incondicional e infinito para llegar hacia la cspide de mis

objetivos sabiendo de antemano que este triunfo no es solamente mo sino tambin devosotros por estar conmigo en esta meta.Saba que cada despedida, cada abrazo, cada hasta luego y todos los sacrificios deestar lejos de ustedes, se convertiran en un logro personal y profesional, queorgullosamente puedo decirles que este objetivo ha sido logrado gracias a su apoyoincondicional.Les reitero mi gratitud por ensearme que lo ms importante es la familia y queNingn soador es demasiado pequeo y ningn sueo es demasiado grande.

A mis FamiliaresLe agradezco en especial a mi ta Rosa Alicia Lpez Valenzuela y to Alejandro

Ochoa Reyes por abrirme las puertas de su casa con mucho cario sin esperar nada acambio, por sus consejos para impulsarme a seguir siendo mejor cada da, por susasesoras brindadas para la realizacin del trabajo de tesis y por las atencionesprestadas da a da durante mi estancia universitaria en su hogar.

A mis primos Ricardo, Alex y Vero OchoaLes expreso mi ms sincero agradecimiento por brindarme sus consejos de hermanos,su apoyo incondicional y comprensin en todo momento de mi estancia.

A mis hermanas Ilse y Miriam LizrragaEstimadas hermanas les agradezco con todo mi amor y cario por estar conmigo

apoyndome en todo momento de mi vida y no solamente les agradezco en esta partede agradecimiento sino les doy gracias por existir por estar conmigo y motivarme aemprender nuevos desafos.

A mis Abuelos Rigoberto Lizrraga y Salvador LpezPor su compartir sus experiencias y por transmitirme sus sabios consejos durante suvida.
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NDICEResumen ...................................................................................................................................................................XII

Introduccin .......................................................................................................................................................... XIII

Estado del Arte .................................................................................................................................................. XVIII

Objetivos ................................................................................................................................................................... XX

Alcances de la investigacin ........................................................................................................................... XXI

Justificacin .......................................................................................................................................................... XXII

1 Introduccin a los Geosintticos ......................................................................................................... 1

1.1 Caracterizacin del Polipropileno ...................................................................................................... 3

1.1.1 Invencin ............................................................................................................................................. 3

1.1.2 Estructura qumica .......................................................................................................................... 3

1.1.3 Peso molecular .................................................................................................................................. 41.1.4 Tipos ...................................................................................................................................................... 4

1.1.5 Propiedades ....................................................................................................................................... 5

1.2 Geomallas biaxiales .................................................................................................................................. 6

1.2.1 Proceso de Fabricacin .................................................................................................................. 8

1.2.2 Caracterzacin de geomallas biaxiales .................................................................................. 9

1.2.3 Instalacin de Geomallas Biaxiales ........................................................................................ 12

1.3 Geomallas Multiaxiales......................................................................................................................... 13

1.3.1 Caracterizacin de Geomallas Triaxiales ............................................................................ 14

1.3.2 Aplicaciones de Geomallas Triaxiales .................................................................................. 17

1.4 Empleo de geosinteticos como sistema antireflexin de fisuras ........................................ 18

1.4.1 Descripcin de aparicin de fisuras de reflexin ............................................................ 18

1.4.2 Mecanismo de Aparicin de Fisuras ..................................................................................... 20

1.4.3 Mtodos de Reduccin en la Aparicin de Fisuras Reflexivas .................................. 21

1.4.4 Empleo de geosinteticos como sistema antireflexin de fisuras .............................. 22

2 Mtodo Emprico AASHTO 93 ............................................................................................................ 24

2.1 Mtodo de diseo de pavimentos flexibles ................................................................................. 24

2.1.1 Caracterizacin de carga de vehculos pesados .............................................................. 25

2.1.2 Ecuacin emprica ........................................................................................................................ 26

2.1.3 Correlaciones estructurales derivadas de tramos experimentales.......................... 27

2.1.4 Determinacin de los espesores de capa ............................................................................ 28


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2.2 Diseo Estructural de secciones de firmes flexibles .............................................................. 31

2.2.1 Alternativa 1 ................................................................................................................................... 32

2.2.2 Alternativa 2 ................................................................................................................................... 33

2.2.3 Alternativa 3 ................................................................................................................................... 34

2.2.4 Alternativa 4 ................................................................................................................................... 35

2.2.5 Comparativa de espesores de alternativas de construccin ....................................... 36

2.3 Anlisis de sensibilidad de la alternativa de construccin 1 ................................................ 37

2.3.1 Anlisis del nmero estructural respecto al Nivel de Confianza (R) ....................... 37

2.3.2 Anlisis del nmero estructural respecto al ISI de 4.0-4.99 ...................................... 38

2.3.3 Anlisis del nmero estructural respecto al ISR de 2.0-3.0 ....................................... 39

2.4 Mtodo AASHTO reforzado con geomallas de polipropileno ............................................... 40

2.4.1 Introduccin .................................................................................................................................... 40

2.4.2 Mtodo AASHTO modificado con Geomallas coextruidas de polipropileno ........ 41

3 Mtodos de dimensionamiento Analticos................................................................................. 44

3.1 Modelacin mecanicista de un pavimento flexible ................................................................... 44

3.2 Estado de esfuerzos, tensiones y deformaciones en un sistema elstico multicapa 46

3.3 Modelacin relogica de los materiales utilizados en pavimentos ................................... 48

3.4 Sistema Elstico de tres capas ........................................................................................................... 50

3.5 Respuesta de Materiales de la Gua de la AASHTO 93 ............................................................. 51

3.6 Aplicacin de modelos de respuesta analticos ......................................................................... 523.6.1 Alize III .............................................................................................................................................. 52

3.6.2 Bisar 3.0 ............................................................................................................................................ 54

3.6.3 Everstress Finit Elements .......................................................................................................... 57

4 Validacin de las secciones empricas AASHTO 93 por modelos de respuestaanalticos ............................................................................................................................................................... 61

4.1 Establecimiento de cuatro secciones tipo .................................................................................... 61

4.2 Alize III. ....................................................................................................................................................... 62

4.2.1 Seccin 1: base y subbase hidrulica ................................................................................... 624.2.2 Seccin 2: base hidrulica ......................................................................................................... 66

4.2.3 Seccin 3: base estabilizada con cemento portland ....................................................... 70

4.2.4 Seccin 4: base de gravaemulsin.......................................................................................... 73

4.3 Bisar 3.0 ...................................................................................................................................................... 77

4.3.1 Seccin 1: Validacin analtica ............................................................................................... 77


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4.3.2 Seccin 2: Validacin analtica ............................................................................................... 79

4.3.3 Seccin 4: Validacin analtica ................................................................................................ 81

4.4 Everstress Finit Element ..................................................................................................................... 83

4.4.1 Seccin 1: Clculo analtico ...................................................................................................... 83

4.4.2 Seccin 2: Clculo analtico ....................................................................................................... 88

4.4.3 Seccin 4: Clculo analtico ....................................................................................................... 91

5 Empleo de geomallas biaxiales de polipropileno como sistema de reforzamientoestructural ............................................................................................................................................................ 96

5.1 Las geomallas como refuerzo estructural de firmes ................................................................ 96

5.1.1 Reforzamiento de problemas estructurales .................................................................. 97

5.1.2 Caractersticas idneas del sistema de refuerzo de asfalto ......................................... 98

5.2 Clculo del mdulo de elasticidad de la geomalla biaxial ...................................................... 99

5.3 Parmetros de diseo Norma 6.1: IC ........................................................................................... 100

5.3.1 Seccin 121: Condiciones de Adherencia ........................................................................ 101

5.3.2 Seccin 121: Condiciones de deslizamiento ................................................................... 102

5.4 Parametros de diseo de la AASHTO 93 .................................................................................... 103

5.5 Seccin 1: Validacin analtica con geomalla biaxial ........................................................... 104

5.5.1 Condiciones de Adherencia ................................................................................................... 104

5.5.2 Condiciones de Deslizamiento.............................................................................................. 106

5.6 Seccin 2: Validacin Analtica con geomalla biaxial .......................................................... 108



5.7 Seccin 3: Validacin analtica con geomalla biaxial ............................................................ 112



5.8 Seccin 4: Validacin analtica con geomall biaxial .............................................................. 116


5.8.2 Condiciones de Deslizamiento.............................................................................................. 1186 Resumen de resultados de secciones de construccin..................................................... 121

6.1 Resultados de mtodos empricos ................................................................................................ 121

6.2 Mtodos Empricos con Geomallas Biaxiales ........................................................................... 122

6.3 Comparativa de mtodos Empricos ........................................................................................... 124

6.4 Analisis de mtodos analticos ....................................................................................................... 125


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6.4.1 Resumen de resultados por diversos modelos de respuesta analticos .............. 126

6.4.2 Conclusiones de Mtodos Analticos .................................................................................. 127

6.5 Mtodos analticos con geomallas biaxiales ............................................................................ 128

6.5.1 Empleo de Geomallas como sistema de reforzamiento estructural .................... 129

6.5.2 Geomallas biaxiales en condiciones de Adherencia y Deslizamiento .................. 132

6.5.3 Conclusiones de usos de geomallas .................................................................................... 133

6.6 Comportamiento de esfuerzos de tensin y deformaciones ............................................. 136

Conclusiones Generales............................................................................................................................. 138

Recomendaciones para investigacin futuras............................................................................... 144

Referencias Bibliogrficas ............................................................................................................................. 145

Anexo A: Adherencia ....................................................................................................................................... 151

Anexo B: Leyes de fatiga de materiales utilizados en pavimentos..................................... 153

Anexo C: Legislacin de Geomallas SCT .................................................................................................. 166

Anexo D: Norma N-CMT-6-01-004/13 .................................................................................................... 169

Anexo F: Construccin de tramos a escala real .................................................................................... 172

Apndice 1: Trfico acumulado .................................................................................................................. 174


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VIII | Diseo y construccin de pavimentos flexibles aplicando geomallas de polipropileno como sistema de reforzamiento

Lista de Figuras Pg.

Captulo 1: Introduccin a los Geosintticos

Figura 1.1 Proceso de fabricacin de las geomallas coextrudas. 8Figura 1.2 Mecanismo de reforzamiento de confinamiento lateral. 9

Figura 1.3 Mecanismo de reforzamiento de capacidad portante. 9Figura 1.4 rea y grosor de aberturas de geomallas biaxiales. 11Figura 1.5 Distribucin de esfuerzos con la geomalla biaxial y muliaxial. 14Figura 1.6 Uniones y Nodos de geomallas Multiaxiales. 15Figura 1.7 Desempeo de geomallas biaxiales y Triax. 16Figura 1.8 Reforzamiento de la subrasante con geomalla biaxial y Triax. 16Figura 1.9 Geomalla multiaxiales con piedra site-won, Scotland. 17Figura 1.10 Geomallas triaxiales en Estadio Town, Sudfrica. 17Figura 1.11. Metodologa de formacin de grietas en juntas de construccin. 19Figura 1.12 Tensiones desarrolladas en el pavimento fisurado. 20Figura 1.13 Formacin de grietas en la superficie no reforzada. 22Figura 1.14 Desviacin de grietas en la superficie reforzada. 22

Captulo 2: Mtodo de dimensionamiento Emprico AASHTO 93

Figura 2.1 Parmetros de caracterizacin de carga de la AASHTO. 25Figura 2.2 Esquema estructural de un sistema multicapa elstico. 28Figura 2.3 Determinacin de la seccin estructural de base y sub-base hidrulica. 32Figura 2.4 Determinacin de la seccin estructural de base hidrulica. 33Figura 2.5 Determinacin de la seccin estructural est. con cemento portland. 34Figura 2.6 Determinacin de la seccin estructural est. con grava-emulsin. 35Figura 2.7 Grfica de anlisis de las diferentes secciones de construccin. 36Figura 2.8 Anlisis del SN con respecto al nivel de confianza R. 37

Figura 2.9 Anlisis del SN respecto al ndice de servicio inicial ISI. 38Figura 2.10 Anlisis del SN con respecto al ndice de servicio de rechazo ISR. 39Figura 2.11 Esquema tpico de una seccin sin reforzamiento y otra con geomalla Tenax. 40Figura 2.12. Grfica de coeficiente de mejoramiento de capa vs CBR Subrasante. 42

Captulo 3: Mtodo de dimensionamiento analticos

Figura 3.1. Distribucin de carga caracterstica de un pavimento rgido-flexible. 45Figura 3.2. Sistema general del sistema multicapa elstico. 46Figura 3.3 Diagrama de direccin esfuerzos en un sistema de una capa. 47Figura 3.4 Diferencia entre una respuesta lineal y no lineal de un material. 48Figura 3.5 Efecto para un material viscoso y el no viscoso. 48

Figura 3.6 Distincin bsica entre un material elstico y un material plstico. 48Figura 3.7 Esfuerzos en un sistema multicapa de tres capas. 50Figura 3.9 Esquema de sistemas coordenados bisar. 58Figura 3.10 Discretizacin de capas del pavimento por elementos finitos. 60Figura 3.11. Vectores de distribucin de fuerzas. 60


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IX | Diseo y construccin de pavimentos flexibles aplicando geomallas de polipropileno como sistema de reforzamiento

Captulo 4: Validacin de las secciones empricas AASHTO 93 por modelosde respuesta analticos.Figura 4.1 Geometra y propiedades de las capas con Everstress FE. 85Figura 4.2 Modelacin de la rueda simple en el sistema multicapa. 86Figura 4.3 Mallado de interfaces de capas por elementos finitos. 86Figura 4.4 Diagrama de deformaciones tangenciales longitudinales de la MB. 87

Figura 4.5 Diagrama de deformaciones verticales de capas granulares. 88Figura 4.5 Grfica estndar de deformaciones unitarias seccin uno. 89Figura 4.6 Geometra y propiedades de las capas de Everstress FE seccin dos. 90Figura 4.7 Modelacin de la rueda simple en el sistema multicapa. 90Figura 4.8 Diagrama de deformaciones tangenciales de la MB. 91Figura 4.9 Grfica estndar de deformaciones unitarias. 92Figura 4.10Geometra y propiedades de las capas de seccin cuatro. 93Figura 4.11 Modelacin de la rueda simple en el sistema multicapa. 93Figura 4.12 Diagrama de deformaciones tangenciales de mezcla bituminosa. 94Figura 4.13 Grfica estndar de deformaciones unitarias. 96

Captulo 5: Empleo de geomallas biaxiales de polipropileno como sistemade reforzamiento estructural de firmes.Figura 5.1 Principales modos de falla por fatiga y deformacin permanente. 99

Captulo 6: Resumen de resultados de secciones de construccin.Figura 6.1 Espesores de diseo de capa bituminosa por mtodos analticos. 128Figura 6.2 Anlisis del espesor de la capa bituminosa con y sin geomalla. 133Figura 6.3 Anlisis comparativo del espesor del firme flexible global. 133Figura 6.4. Anlisis del espesor de la capa bituminosa con y sin Adherencia. 137Figura 6.5 Pautas para modificar el diseo de fallas en el concreto HMA. 139

Anexos.

Figura A.1 Prueba de adhesin de geomallas. 152Figura B.1 Grfica de modo de fallo de mezclas bituminosas por Shell. 162Figura B.2 Grfica de modo de fallo de mezclas bituminosas de alto mdulo. 163Figura B.3 Grfica comparativa de Leyes de fatiga de mezclas de alto mdulo. 166Figura C.1. Propiedades mecnicas de la geomalla de polipropileno con adhesivo. 170

Apndice

Tabla 1. Trfico acumulado de proyecto de la Norma 6.1 IC. 176Tabla 2. Trfico acumulado de proyecto de la AASHTO 93. 177Tabla 3. Estaciones permanentes de conteo en Autopistas y puentes 2003 . 178Tabla 4. Estaciones permanentes de conteo en autopistas y puentes 2010. 178


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XII | Diseo y construccin de pavimentos flexibles aplicando geomallas de polipropileno como sistema de reforzamiento

ResumenUno de los sistemas ms eficaces que ofrece la tecnologa moderna de carreteras es lainclusin de geosintticos, como son las geomallas de polipropileno y de fibra de vidrio, comosistema de reforzamiento estructural, es un mtodo efectivo, porque ayuda a mitigarproblemas de incapacidad estructural de la capa de mezcla bituminosa, en consecuencia logramejorar el rendimiento a fatiga, incrementar la flexibilidad de la capa, reducir espesores de

diseo, prolongar el ndice de propagacin de fisuras de reflexin, minimizar esfuerzos detensin a traccin, deformaciones unitarias y deflexiones superficiales, todos estos deteriorosse traducen en la superficie de rodamiento como fallas funcionales y estructurales comogrietas de fatiga, grietas de reflexin y deformaciones plsticas.Para demostrar la efectividad de las geomallas biaxiales de polipropileno en condiciones deadherencia con las capas del pavimento, se establecen cuatro secciones de construccin conmateriales de diversas propiedades mecnicas (base granular, estabilizada con CPO y conemulsin asfltica), corroborado a travs de mtodos de diseo empricos (AASHTO 93Modificado) y mtodos de diseo mecanicistas mediante programas de ordenador (Alize,Bisary Everstress Elemento Finito).La aplicacin de geomallas de polipropileno de alto modulo elstico secante de 46, 000 MPa,en condiciones de adherencia total con la interfaz de la capa bituminosa, permiti obtenerresultados muy significativos de reduccin del espesor de diseo de dicha capa asfltica, entreun 28 a un 37 % (dependiendo de cada seccin de construccin), debido principalmente a quela geomalla absorbe los esfuerzos de tensin a traccin y minimiza las deformacioneshorizontales que se presentan en la fibra inferior de dicha capa. En lo que respecta, a las capasgranulares se experiment una reduccin en el espesor aproximadamente del 30%, debido ala reduccin de la deformacin vertical por compresin en la fibra superior (base y subbase).De esta forma, con la inclusin de esta tecnologa se demuestra una reduccin sustancial delos espesores de diseo de las capas del firme flexible, por lo que, se puede conseguir unabaratamiento econmico en las obras de nueva construccin y de igual manera prolongar losperiodos de conservacin, rehabilitacin y mantenimiento de pavimentos existentes.Abstract

One of the most effective systems offering the technology road is the inclusion of geogrids ofpolypropylene and glass fiber as structural reinforcement system, is an effective method,which applies because the problems of inability of the bituminous layer to withstand tensionsof traction, deformations and deflections that they mean deterioration, premature fatiguecracks, reflective cracking and plastic deformations in the bituminous layer.To proof the effectiveness of the biaxial geogrids of polypropylene in conditions of adhesionwith the layers of pavement are established four sections of different conformationsmechanical construction (base granular, base stabilized with Portland cement and asphaltemulsion) corroborated by empirical methods (AASHTO 93) and mechanistic design methodsusing computer programs (Alize, Bisar y Everstress Finit Element).The application of high elastic modulus secant geogrids of 46,000 Mpa, that in conditions oftotal adherence with the interface of geogrid - asphalt mixture allow to reduce the thickness

of the layer of bituminous mixture approximately 28% to 37%, mainly due to the reduction oftensions and horizontal deformations of traction on the bottom fibre of the layer. In regards,to layers granular experienced a reduction in the thickness approximately by 30%, due to thereduction of the vertical deformation by compression in fibre top layer granular (base, andsubbase). In this way, with the inclusion of this technology is demonstrated a substantialreduction of the design thickness of flexible pavement layers, therefore, you can get a cheapereconomic in the new construction and similarly extend the periods of conservation,rehabilitation and maintenance of existing pavements.


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XIII | Diseo y construccin de pavimentos flexibles aplicando geomallas de polipropileno como sistema de reforzamiento

Introduccin

Un trfico cada vez ms intenso, con cargas axiales cada vez mayores y conpresupuestos reducidos para el mantenimiento de autopistas, dificulta cada da ms eldiseo de soluciones econmicas para construir y mantener vialidades, carreteras y

pistas de aeropuerto. Actualmente, la mayora de las carreteras soportan altas cargasde trfico, mayores incluso que las consideradas en su diseo. Esto implica undesgaste muy rpido de las capas asflticas, producindose agrietamientos ydeformaciones, siendo necesario realizar importantes y costosos trabajos dereconstruccin.

Con el importante desarrollo de los geosintticos la solucin tradicional ha sidoaplicar geomallas como sistema de refuerzo de los pavimentos asflticos de nuevaconstruccin y existentes. Principalmente, las geomallas proporcionan una altaresistencia a la traccin en la mezcla bituminosa absorbiendo los esfuerzos de tensina flexin cclicos inducidos por la carga de trfico, de igual manera complementa las

propiedades mecnicas de la mezcla asfltica. El control y disipacin de reflexingrietas, es otra caracterstica fundamental, que aporta la geomalla como sistemaantireflexin de fisuras, con la inclusin de stas, permite mitigar deteriorosfuncionales y estructurales de firmes, en consecuencia logra un abaratamientoeconmico en la rehabilitacin de pavimentos flexibles1. Dentro de este contexto, laaceptacin del sistema de refuerzo con geomallas ha aumentado en los ltimos aos yse estima que contine creciendo en el futuro. La incorporacin de geomallas de fibrade vidrio y de polipropileno en el concreto asfltico, han trado beneficiosestructurales en obras de pavimentacin, especialmente en situaciones donde lastcnicas convencionales no tienen condiciones de ofrecer garantas, al menos queenvuelvan grandes costos econmicos.

Anlisis de laboratorio han demostrado que incorporar geomallas mejora laspropiedades de resistencia e incrementa la flexibilidad de la capa, lo que conlleva auna reduccin significativa de tensiones a traccin y deformaciones tangenciales en lamezcla bituminosa, asimismo incrementa el rendimiento a fatiga y reduce el ndice depropagacin de fisuras. Adems, existe la evidencia que los geosintticos no producenproblemas de deslizamiento al colocarse como sistema de reforzamiento en la mezclaasfltica2 3. El empleo de estos sistemas de reforzamiento posibilitar mejorar losresultados obtenidos con los materiales existentes, siempre que se instalencorrectamente y se seleccionen atendiendo a criterios de idoneidad de empleo ycriterios de calidad del producto.

1 Andrs Marn de la Plaza. Empleo de geosintticos en el refuerzo e impermeabilizacin de firmes. CongresoNacional de Firmes. Junta de castilla y de Len. Pp. 449-456.2Kennepohl, G. J.A. and N. Karmel. Geogrid Reinforcement of flexible pavements: Design Basis and Field Trials. Inproceedings, Association of Asphalt Paving Technologists, Volume. 54, 1985.3Aumento de la vida til del asfalto mediante el empleo de geomallas antireflexin de fisuras. Javier Santalla.Huesker Geosintticos S.A. Pp. 1-13.


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XV | Diseo y construccin de pavimentos flexibles aplicando geomallas de polipropileno como sistema de reforzamiento

Primer captulo. Introduccin a los Geosintticos

Uno de los campos de aplicacin que ha tenido un mayor grado de desarrollo en laingeniera vial, es la utilizacin de los geosintticos en obras tales como construccin yla rehabilitacin de pavimentos. Del correcto entendimiento sobre las propiedades de

este tipo de materiales, de su aplicacin, instalacin, funciones a desempear,beneficios e incluso las mismas limitaciones que poseen, en buena parte depender elxito que estos puedan tener, brindando de esta forma ahorros sustanciales en elmantenimiento de las obras viales que se ejecuten en nuestro pasEn resumen, los geosintticos entre las capas asflticas (geomallas de fibra de vidrio ygeotextiles de repavimentacin), son usados dependiendo de la funcin del mismo, yasea como una barrera impermeable, como una provisin de refuerzo a la tensin y almismo tiempo para reducir los efectos de la reflexin de fisuras.

Segundo captulo. Mtodos de dimensionamiento Emprico AASHTO 93.

En este captulo se resume la metodologa de dimensionamiento de pavimentosflexibles de carcter emprico donde se correlaciona el comportamiento de lospavimentos in situ, a travs de observaciones derivados de tramos experimentales.Adoptando variables de entrada como el CBR de subrasante, ndices de servicio (ISI,ISR), confiabilidad4, coeficiente de drenaje y caracterizacin de materiales.

Para el desarrollo de este captulo se realiza el dimensionamiento de cuatro seccionesempricas conformadas por capa de base de materiales granulares de comportamientoelstico lineal, base estabilizada con cemento portland ordinario y base de grava-emulsin (una solamente con base hidrulica) con sus correspondientes parmetrosbsicos de diseo con el objeto de determinar los espesores empricos de las secciones

del firme flexible, para posteriormente ser evaluados por mtodos analticos.

De igual forma se pretende tambin mostrar la metodologa de la AASHTO versin 93como punto de partida para el desarrollo de la incorporacin de geomallas biaxialescoextruidas como refuerzo de materiales granulares y de la mezcla bituminosa, con elobjetivo de determinar el aporte estructural de las geomallas de polipropileno comosistema de reforzamiento estructural de firmes. En el captulo seis denominadoresumen de resultados, se muestran los resultados abstractos de la comparacin delos espesores de las secciones del pavimento flexible incorporando geomalla biaxialBX1200 y sin colocar reforzamiento por mtodos empricos, y adems otro escenariodonde se consigue total adherencia frente a condiciones de deslizamiento del sistema

geomalla-mezcla asfltica.

4 Servicialidad: Probabilidad que el pavimento sobreviva el periodo de diseo con una serviciabilidad mayor oigual al terminal.


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XIX | Diseo y construccin de pavimentos flexibles aplicando geomallas de polipropileno como sistema de reforzamiento

En Latinoamrica, desde hace varios aos, la utilizacin de los geosintticos(geomallas de fibra de vidrio y geotextiles) en repavimentacin, se ha convertidoen otra de las alternativas a los sistemas habituales constructivos utilizados eneste tipo de obras, los cuales por lo general no contemplan ms que la utilizacinde un ligante asfltico, colocado sobre la superficie de la carpeta asfltica

envejecida, para posteriormente colocar la nueva capa de rodadura, que enalgunos casos no contempla tan siquiera el uso de modificadores elastomricospara mejorar sus propiedades. En la rehabilitacin de la Calle 170, llevada a cabo enel ao de 2008, en Bogot, Colombia, se hace necesario estabilizar la estructura depavimento que se va a rehabilitar ya que debido a los suelos blandos de la zona, lasdeformaciones en la estructura antigua eran evidentes. Asimismo, era necesario tenerun drenaje adecuado en la va para evitar saturacin de los materiales granulares de lanueva estructura y garantizar la vida til para la cual fue diseada. Para evitar lasdeformaciones laterales en los materiales granulares se emple una Geomalla Biaxialde 20 kN/m de resistencia a la tensin de traccin.

En Mxico, la aplicacin de geosintticos ha sido particularmente importante en elcaso de rehabilitacin y refuerzo de pavimentos de aeropuertos. Su aplicacin ha sidoparticularmente para impedir o retardar la reflexin de las grietas existentes encarpetas antiguas o soporte, cuando se colocan sobrecarpetas como refuerzo. Se tieneconocimiento de que los geotextiles han sido colocados en una franja central de 20 mde ancho en las pistas y en ocasiones en plataformas y rodajes de los aeropuertos deChihuahua, Chih. Len, Gto. Guaymas, Sonora y Cancn, Q. Roo. Un caso especial loconstituye el Aeropuerto Internacional de la Cd. De Mxico, en el cual se han aplicadogeotextiles y geomallas en la pista 05D-23I8, para resolver problemas de refuerzo9,como se sabe, debido a las condiciones del suelo de la ciudad de Mxico, las pistas delAICM, han experimentado asentamientos diferenciales y totales de consideracin,siendo los primeros de motivos de preocupacin. Adicionalmente, la pista presentagrietas de contraccin por la humedad del subsuelo. Con el objeto de solucionarambos problemas, se propusieron medidas geotcnicas y la utilizacin de geomallas,con el objeto de reforzar el pavimento y controlar las grietas, se colocaron dosgeomallas, una de ellas dentro de las capas de tezontle y otra en la capa de base.Adems, se colocaron dos geomallas adicionales dentro de las capas asflticas.

En carreteras, existen antecedentes de incorporacin de geomallas uniaxiales ygeotextiles para la estabilizacin de suelos blandos y retencin de corte de taludesmuy escarpados, en la Carretera Nuevo Necaxa-Tihuatlan, 2011. En la actualidad, losgeosintticos, son usados dependiendo de la funcin, como una barrera impermeable,como una provisin de refuerzo a la tensin, reduccin de espesores de firmes encarreteras de nueva construccin y rehabilitaciones, al mismo tiempo para reducir losefectos de la reflexin de fisuras.

8 Geosol. Estudio del comportamiento de la pista 05D-23I del AICM, y recomendaciones para su rehabilitacin .Informe N 101-01-84 para ASA, Mxico, 1984.9ASA Rehabilitacin de la pista 05D-231 del AICM. Reporte Interno. Mxico.


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1 | Captulo 1:Introduccin a los geosintticos

CAPTULO 1

INTRODUCCIN A LOS GEOSINTTICOS
http://www.google.com.mx/imgres?imgurl=http://sua.psicol.unam.mx/suap/imgs/temp/escudo-logo-unam.jpg&imgrefurl=http://sua.psicol.unam.mx/suap/sitiosinteres.html&h=346&w=297&sz=60&tbnid=l6AgRiekOxKqUM:&tbnh=90&tbnw=77&prev=/search?q=Logo+unam&tbm=isch&tbo=u&zoom=1&q=Logo+unam&usg=__U2edVC035KH9TMxYqMLm7Qlh_L4=&docid=jk4VmnUCUyW88M&hl=es-419&sa=X&ei=4CgtUY2vB4SC2wWv9YHQCQ&ved=0CDgQ9QEwBA&dur=1642


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1.1 Caracterizacin del Polipropileno

El polipropileno (PP) es el polmero termoplstico,parcialmentecristalino,quese obtiene de la polimerizacin del propileno (o propeno). Pertenece al grupo de laspoliolefinas y es utilizado en una amplia variedad de aplicaciones que incluyen

empaques para alimentos, tejidos, equipo de laboratorio, componentes automotrices ypelculas transparentes. Tiene gran resistencia contra diversos solventes qumicos, ascomo contralcalis ycidos15. Las molculas de PP se componen de una cadena principalde tomos de carbono enlazados entre s, de la cual cuelgan gruposmetilo (CH3-) a uno uotro lado de la cadena. Cuando todos los grupos metilo estn del mismo lado se habla de"polipropileno isotctico"; cuando estn alternados a uno u otro lado, de "polipropilenosindiotctico"; cuando no tienen un orden aparente, de "polipropileno atctico". Laspropiedades del PP dependen enormemente del tipo de tacticidad que presenten susmolculas.

1.1.1 Invencin

A principios de la dcada de 1950, numerosos grupos de investigacin en todo el mundoestaban trabajando en la polimerizacin de las olefinas, principalmente el etileno y elpropileno. Varios de ellos lograron, casi simultneamente, sintetizar PP slido enlaboratorio:

El italianoGiulio Natta,delInstituto Politcnico de Miln (Italia) obtuvo PP isotcticoslido en laboratorio, en1954,utilizando los catalizadores desarrollados por Ziegler.Poco despus, en 1957, la empresa italiana Montecatini, patrocinadora delPolitcnico, inici la comercializacin del PP.

W.N. Baxter, de la estadounidenseDuPont,tambin obtuvo PP en 1954, pero slo encantidades nfimas y sin encontrarle utilidad al producto obtenido. DuPont nunca

lleg a comercializar industrialmente polipropileno.

1.1.2 Estructura qumicaPor su mecanismo de polimerizacin, el PP es un polmero de reaccin en cadena ("deadicin" segn la antigua nomenclatura de Carothers). Por su composicin qumica es unpolmero vinlico (cadena principal formada exclusivamente por tomos de carbono) yen particular unapoliolefina.

1.1.2.1 TacticidadLas molculas de PP se componen de una cadena principal de tomos de carbonoenlazados entre s, de la cual cuelgan grupos metilo (CH3-) a uno u otro lado de la

cadena. Cuando todos los grupos metilo estn del mismo lado se habla de "polipropilenoisotctico"; cuando estn alternados a uno u otro lado, de "polipropileno sindiotctico";cuando no tienen un orden aparente, de "polipropileno atctico". Las propiedades del PPdependen enormemente del tipo de tacticidad que presenten sus molculas.

15http://es.wikipedia.org/wiki/Polipropileno
http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Termopl%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cristalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Propilenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Polioleofinahttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81lcalihttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Metilohttp://es.wikipedia.org/wiki/Giulio_Nattahttp://es.wikipedia.org/wiki/Instituto_Polit%C3%A9cnico_de_Mil%C3%A1nhttp://es.wikipedia.org/wiki/1954http://es.wikipedia.org/wiki/1957http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Montecatini&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/DuPonthttp://es.wikipedia.org/wiki/Poliolefinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tacticidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Metilohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metilohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tacticidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Poliolefinahttp://es.wikipedia.org/wiki/DuPonthttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Montecatini&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/1957http://es.wikipedia.org/wiki/1954http://es.wikipedia.org/wiki/Instituto_Polit%C3%A9cnico_de_Mil%C3%A1nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Giulio_Nattahttp://es.wikipedia.org/wiki/Metilohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81lcalihttp://es.wikipedia.org/wiki/Polioleofinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Propilenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cristalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Termopl%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero


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Las Geomallas Biaxiales funcionan mediante mecanismos de interaccin con el suelo ylos agregados, que les permiten tomar parte de los esfuerzos inducidos durante laconstruccin, mediante fuerzas de tensin que se desarrollan en el plano del material.Por ello, las propiedades principales de las geomallas biaxiales, directamenterelacionadas con sus diversas aplicaciones, son las siguientes:

Tamao de aberturas Rigidez a la flexin Estabilidad de Aberturas Mdulo de Tensin Resistencia a la Tensin

Las geomallas en carreteras y aeropuertos

El geocompuesto reduce la resistencia al movimiento, el uso de las geomallas produceuna condicin de cohesin, inclusive en materiales granulares. El compuesto combina la

resistencia a la compresin del suelo con la tensin de la geomalla, para crear un sistemaque presenta una mayor rigidez y estabilidad que un suelo sin ningn elemento quesoporte estos esfuerzos. La capacidad que tiene la geomalla para distribuir las fuerzassobre su superficie incrementan las caractersticas de resistencia contra losdesplazamientos de la estructura durante el sometimiento de sta, a cargas tantoestticas como dinmicas. La abertura de la malla permite una alta adherencia entre lasdiferentes capas granulares de la estructura del pavimento. La geomalla adicionalmente,aumenta la resistencia a la tensin de las capas de base, tanto en vas no pavimentadascomo en estructuras de pavimentos flexibles y rgidos, por lo tanto, son ideales para elrefuerzo de suelos18.

Ventajas1. Aumentar la vida til de la estructura inicial.2. Disminuir espesores de granulares al reemplazar parte de estos por el aporte que

genera la geomalla.3. Disminucin del impacto ambiental cuando se disminuye el espesor de granulares

ya que ste es un recurso natural no renovable.

Campos de aplicacin Para estabilizacin de suelos blandos Como refuerzo de capas granulares en terraplenes y pavimentos Terraplenes para vas Refuerzo de suelos blandos

Refuerzo de materiales granulares Terraplenes para vas frreas Refuerzo de pistas en aeropuertos Permite disminuir espesores en las capas granulares

18 TENAX, TDS006: Design of Flexible Road Pavements with Tenax Geogrids.


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3. Membrana Tensionada

Este efecto se origina en la propiedad por la cual un material flexible elongado, aladoptar una forma curva por efecto de la carga, el esfuerzo normal sobre su caracncava es mayor que el esfuerzo sobre la cara convexa, lo cual se traduce en que bajo la

aplicacin de carga el esfuerzo vertical transmitido por la geomalla hacia la sub-rasantees menor que el esfuerzo vertical transmitido hacia la geomalla. Sin embargo, estemecanismo solo ocurre a niveles de deformacin demasiados altos como los que ocurrenen vas sin pavimentar despus de un nmero de repeticiones de carga elevado. Deacuerdo con lo anterior, el mecanismo de mayor importancia para las estructuras vialeses el confinamiento lateral, mediante el cual se alcanzaran cuatro beneficios principales:

Restriccin del desplazamiento lateral de los agregados de la base o sub-base.La colocacin de una o varias capas de la geomalla dentro o en el fondo de la capa debase permite la interaccin por cortante entre el agregado y la geomalla a medida que labase trata de desplazarse lateralmente. La carga por cortante es transmitida desde el

agregado de la capa granular hacia la geomalla y la coloca en tensin. La alta rigidez desta acta para retardar el desarrollo de la deformacin por tensin en el materialadyacente a sta, situacin que se generara constantemente en la zona donde seencuentra un diferencial de tipos de estructura. Una deformacin lateral ms pequeade la base o sub-base se traduce en menor deformacin vertical de superficie de la va.

Aumento del confinamiento y de la resistencia de la base o sub-base en lavecindad del refuerzo.

Se espera un incremento en la rigidez de la capa granular cuando se desarrolla unaadecuada interaccin entre esta y la geomalla. Un aumento en el mdulo de la baseresultara tambin en menores deformaciones verticales (50 dinmicas recuperables de

la superficie de la va) implicando una reduccin en la fatiga del pavimento.

Mejoramiento en la distribucin de esfuerzos sobre la subrasante.En sistemas estratificados, cuando existe un material menos rgido por debajo de la baseo sub-base, un aumento en el mdulo de la capa de base o subbase resulta en unadistribucin de los esfuerzos verticales ms amplia sobre la sub-rasante. En trminosgenerales, el esfuerzo vertical en la sub-base o sub-rasante directamente por debajo dela geomalla y de la carga aplicada debe disminuir a medida que aumenta la rigidez de labase. Esto se refleja en una deformacin superficial menor y ms uniforme.

Reduccin del esfuerzo y deformacin por corte sobre la subrasante.

La disminucin de la deformacin por corte transmitida desde la base o sub-base haciala sub-rasante a medida que el cortante de la base transmite las cargas tensionales haciael refuerzo, sumado a los menores esfuerzos verticales genera un estado de esfuerzosmenos severo que lleva a una menor deformacin vertical de la sub-rasante.


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4. Caractersticas fsicas de las geomallas biaxiales

Tamao de la aberturaLas aberturas de las geomallas deben ser lo suficientemente grandes como para

permitir que los agregados y el suelo penetren a travs de ellas, pero lo suficientementepequeas para proporcionar una trabazn eficaz. Se ha demostrada que una aberturaentre 0.9 y 1.5 pulgadas tiene el mejor desempeo con la mayor parte de lascombinaciones de agregados y suelos de las bases para carreteras.

rea de la aberturaEl rea de abertura es un porcentaje del rea totalde la geomalla medida en sentido horizontal. Paratodos los tipos de geomalla este porcentaje debede ser entre el cincuenta y ochenta por ciento delrea total. Las geomallas con mayor estabilidad

de apertura tienen un mejor desempeo encampo.

Resistencia a la flexinPara actar como una membrana de reforzamiento, una geomalla debe estar bienestirada o ligeramente pretensada, y para aumentar su mdulo elstico debe tener larigidez suficiente. Las geomallas utilizadas como sobrecapa de refuerzo varan de 80 a> 1000 lbs/plg (14 > 180kg/cm). Para el caso de la geomallas bi-axiales esta resistenciase presenta en ambos sentidos, sin embargo presentan mayor capacidad a la tensin enel sentido longitudinal, o bien el sentido del rollo como se est instalando.

Resistencia a la torsinTambin es conocido como mdulo de estabilidad de la abertura, es la resistencia almovimiento de rotacin en el plano de una carga aplicada a la unin central de unamuestra.

Resistencia de las juntasTodas las geomallas deben tener una resistencia mnima en las uniones o costillas decuarenta libras, con el fin de transmitir eficazmente las cargas de costilla a costilla, a lolargo y ancho de toda la geomalla.

Grosor de las costillas y unionesLas costillas cuadradas o rectangulares y gruesas proporcionan mejor interaccin conlos suelos al momento de confinar las partculas, en comparacin a las costillasredondeadas y angostas.

Fig.1.4. rea y grosor de aberturasde geomallas biaxiales.


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1.2.3 Instalacin de Geomallas Biaxiales

Las recomendaciones que a continuacin se citan son diseadas para asegurar que losgeosintticos y la nivelacin de las capas subyacentes tendrn un soporte firme, el cualrecibir una compactacin sobre la base granular y posteriormente poder aplicar un

riego de liga continuo para saturar e impregnar uniformemente la geomalla y recibir eltendido de la carpeta asfltica.

1. Preparacin de la superficie

1.1 Segn lo indicado por los ingenieros, la reparacin de baches, grietas mayores a6 mm ( plg. de ancho) y el pavimento daado o spero que pueda requerir deun fresado o de la colocacin de una capa de nivelacin.

1.2 El pavimento debe estar libre de suciedad, agua, aceite y otros materialesextraos.

2. Colocacin del Riego de Liga de Cemento Asfltico

2.1 Aplicar uniformemente un riego de 0.9-1.36 litros/m2 (0.20.3 gal/yd) usandouna petrolizadora calibrada y asegurarse que esta no roci mayor o menorcantidad de la proporcin de diseo.

2.2 El rea de riego de liga debe tener un mnimo de 7.5 cm (3 in) ms ancho que elsistema Glasgrid en su instalacin.

3. Instalacin del sistema de reforzamiento

3.1 Colocar el material polimrico mientras que el riego de liga est en funciones de

adhesin o pegajoso.3.2 Su colocacin puede ser mecnica (con un tractor) o por medios manuales.3.3 Mantenga el material plano y sin arrugas para evitar discontinuidades de la

geomalla. El sistema de instalacin puede requerir escoba. Para curvaspronunciadas, corte los bordes del geocompuesto y dblelas en la direccin dela colocacin de la sobrecarpeta de asfalto.

3.4 Las sobrecarpetas deben tener un mnimo de 25 mm (1 plg.) para asegurar laImpermeabilidad contra la humedad contina.

4. Sobrecarpetas de Mezcla Asfltica en Caliente

4.1 El espesor de la sobrecarpeta de asfalto debe tener un mnimo de 5 cm (2 in).4.2 Debe quedar con este espesor una vez compactado.4.3 El sistema de refuerzo debe colocarse e inmediatamente debe pavimentarse o

mientras conserve las propiedades de adhesin el riego de liga21.

21http://www.tensarcorp.com/Systems-and-Products/Tag/GlasGrid-Pavement-Reinforcement-System


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1.3 Geomallas Multiaxiales

Son geomallas estructurales de polipropileno formadas ntegramente y sirven comorefuerzo primario a tensin de carpetas asflticas y bases. Esta geomalla co-extruidatriaxial representa un avance considerable con respecto a los otros tipos de geomallas.

Este geocompuesto proporciona un desempeo sobresaliente en estabilizacin desuelos, involucrando altos niveles de agua fretica y suelos saturados de la subrasante.La geomalla triaxial logra mejorar el confinamiento de las partculas del agregado einteraccin, representa la nueva generacin de geomallas de alto desempeo de capaestabilizadas mecnicamente en aplicaciones de trfico, mejor que cualquier otrageomalla axial y biaxial. La seccin de la nervadura, el espesor, la eficiencia de launiones, el tamao de la abertura y particularmente importante la rigidez en el plano de360, involucra un cambio de la forma rectangular a la geometra triangular.

Las geomallas triaxiales al tener una configuracin triangular, permiten que ladistribucin de los esfuerzos en el plano de la geomalla sea de forma radial y que los

esfuerzos se contrarresten en todas las direcciones. Su comportamiento es superior a lasgeomallas biaxiales, redistribuye mejor los esfuerzos y por tanto permite reducir anms las presiones sobre la subrasante y permite menores espesores de base. Laestructura triangular de las geomallas triaxiales, junto con el mayor espesor de la costillay la eficiencia de la unin, mejora en gran medida la trabazn y el confinamiento queconduce a un rendimiento ptimo estructural de la capa estabilizada mecnicamente.Adems mejoran el confinamiento y la interaccin del agregado, lo que lleva a un mejordesempeo estructural de la capa estabilizada. Una amplia investigacin sobre lageomalla biaxial ha permitido identificar las principales caractersticas que afectan elrendimiento:

1.

El perfil de la seccin de la costilla.2. El espesor de la costilla.3. La eficiencia de unin y nodo.4. El tamao de la abertura en el plano de rigidez.

Sus ventajas de desempeo estructural, demuestran que hay una oportunidad parahacer considerables ahorros sobre carreteras sin pavimentar y construccin decarreteras. Est probado que se requiere menos agregado con las geomallas triaxiales, locual puede reducir el tiempo de instalacin, adems ayuda a reducir los costos porestabilizacin del suelo, reduce los agregados y acarreos al sitio, proporcionando unreforzamiento a las capas subyacentes del pavimento. Las geomallas ayudan a controlar

los asentamientos y ofrecen costos de ahorro por arriba del 75% comparado consoluciones convencionales. Para pavimentos de superficie delgadas, estas puedenproporcionar beneficios de larga duracin, con un incremento en la vida til delpavimento y reducir los costos de mantenimiento22.

22http://www.tensar.co.uk/sitees/advantages.aspx/


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1.3.1 Caracterizacin de Geomallas Triaxiales

Las geomallas triaxiales, representan un avance revolucionario en la tecnologa de lasgeomallas. Sus propiedades multidireccionales aprovechan la geometra triangular, unade las formas ms estables de la construccin para brindar un nuevo nivel de rigidez

planar (in-plane stiffness). La transicin de una apertura de malla rectangular atriangular, junto con el aumento del espesor de las costillas y eficiencia de la junta,ofrece al sector de la construccin una mejor alternativa de materiales y elmejoramiento de las prcticas convencionales. Esta tecnologa ha permitido optimizar elespesor de los componentes del pavimento, incremento de la vida til del pavimento yestabilizacin en condiciones de suelos blandos.

Distribucin de Cargas

La distribucin de la carga se lleva a cabo en tres dimensiones en la naturaleza y actaradialmente a todos los niveles en el agregado. Para que sea efectiva la estabilizacin deuna capa, esta debe tener la capacidad para distribuir la carga a travs de 360 grados.Para garantizar un rendimiento ptimo, el reforzamiento de la geomalla en una capaestabilizada mecnicamente debe tener una alta rigidez radial a travs de los 360grados, la distribucin de la carga se lleva a cabo a travs del neumtico en la capaestabilizada mecnicamente como se muestra en la figura 1.5.

Propiedades Multi-Direccionales

Las geomallas triaxiales tienen tres principales direcciones de rigidez en el plano quemejora su reforzamiento por su geometra triangular rgida. Esto produce unaestructura significativamente diferente que cualquier otra y proporciona una de rigidezuniforme a travs de los 360.Un producto de reforzamiento multi-direccional de

propiedades isotrpicas homogneas. La rigidez mnima radial para cada tipo degeomalla puede ser obtenida de notas tcnicas de los fabricantes de estos productos.

Figura 1.5 Distribucin de esfuerzos con la geomalla biaxial y Multiaxial 23.

23http://www.tensar.co.uk/sitees/advantages/Interlock-and-Confinement-Rip-profile.aspx


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Integridad de las unionesEs producida de una lmina extruida de polipropileno, se perfora con una matriz deagujeros y se estira para crear la estructura. Este proceso junto con el diseo de lasuniones, da como resultado un producto con alta fuerza de unin y rigidez.

Uniones monolticasLas geomallas Triaxiales se fabrican a partir de una plancha de polipropileno extruido ala que se le practican unos agujeros y se estira para crear la estructura nica einconfundible de TriAx. Este proceso de fabricacin desarrollado por Tensar, junto conel diseo de las uniones, da como resultado un producto con una gran rigidez yresistencia en las uniones monolticas.

Figura 1.6. Uniones y Nodos de geomallas Multiaxiales.

Eficiencia de la juntasRigurosas pruebas se han realizado de acuerdo con cada una de las tres direcciones delas nervaduras. En cada direccin se prob que la geomalla tiene uniones de altaresistencia y nervaduras rgidas que proporcionan el fenmeno de interlock otrabazn mecnico de partculas de agregado grueso que quedan atrapadas en la

abertura. Las nervaduras de perfil grueso son ms eficaces que las costillas de perfildelgado y de perfil rectangular, adems de ser ms eficaces que un perfil redondeado.Las nervaduras o costillas tienen un optimizado, alta anchura y un perfil rectangular, conel borde ligeramente cncavo.

Mejor Interlock y ConfinamientoEn una capa estabilizada mecnicamente, la trabazn de las partculas del agregadogrueso dentro de la geomalla y el confinamiento dentro de las aberturas, logran lacreacin de un material compuesto con caractersticas de rendimiento mejoradas. Laspropiedades estructurales de la capa estabilizada mecnicamente estn influenciadaspor la magnitud y la profundidad de las zonas confinadas. La forma y el espesor de las

nervaduras de la geomalla triaxial y la estructura general tienen una influencia directasobre el grado de confinamiento y la eficiencia de la capa estabilizada.

Mejoramiento de la capacidad de cargaUna serie de pruebas y ensayos se han realizado para demostrar las ventajas dedesempeo de la geomalla TriAx comparado con geomallas biaxiales. Las pruebasincluyeron ensayos trfico en la Universidad de Nottingham y, a gran escala, en elLaboratorio de Investigacin del Transporte (TRL). Las pruebas llevadas a cabo fueron


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1.3.2 Aplicaciones de Geomallas Triaxiales

Caso 1Arecleoch Wind Farm, Scotland.La Geomalla Multiaxial fue la respuesta para un nuevo parque elico escocs construidoen una zona rural. Pistas existentes tuvieron que ser ampliadas y los nuevos caminos de

acceso construidos sobre el sitio que tenan una resistencia baja del suelo con valores deCBR entre 0.5% y 1%. Una opcin era recurrir a usar espesores de capas de piedragruesa para estabilizar el acceso pero que habra implicado un gran nmero demovimientos de vehculos y acarreos excesivos en carretera. En lugar, de realizar esteproceso se instalaron mltiples geomallas multiaxiales y se combinaron con la piedra desitio (site-won). Aunque la calidad de la piedra era menor de lo esperado, esta solucindesarrollo un excelente rendimiento y logr un 15% de ahorro de emisiones de carbonoa travs de una solucin de refuerzo.

Figura 1.9. Geomalla multiaxiales con piedra site-won, Scotland.

Caso 2Green Point Stadium, Cape Town, South Africa.La geomalla Triaxial permiti minimizar tiempos y costos para el nuevo estadiomundialista en Ciudad del Cabo, Sudfrica. Donde grandes movimientos de tierrageneraron diferentes variables en la calidad del relleno suelto, la cual un rea de esterelleno se utiliz como un camino de acceso temporal. Este necesitaba convertirse en unmecanismo permanente de trabajo pesado, pero estaba mostrando signos dedeformacin. Sin tiempo para excavar y volver a compactar el material de relleno, secolocaron dos geomallas triaxiales a diferentes profundidades en la sub-base. Estoestabiliz el camino y redujo al mnimo cualquier asentamiento diferencial.

Figura 1.10. Geomallas triaxiales en Estadio Town, Sudfrica.


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1.4 Empleo de geosinteticos como sistema antireflexin de fisuras

1.4.1 Descripcin de aparicin de fisuras de reflexin

Las carreteras estn sometidas a importantes cargas cclicas debidas a la circulacin quesoportan. Estas cargas provocarn a lo largo de la vida til del asfalto distintaspatologas en el mismo. Una de las ms habituales es la fisuracin del pavimento,fenmeno que acelerar el deterioro de todo el conjunto asfltico. Puede incluso llegar aproducirse una prdida progresiva y acelerada de las propiedades, debido a que el aguade lluvia puede penetrar por las fisuras existentes. La existencia de grietas origina zonasaisladas del firme, interrumpindose la transmisin de las fuerzas transversalesinducidas por la accin del trfico o de la temperatura. Para llevar a cabo la solucin msadecuada de esta patologa es fundamental conocer las causas que la originan. No sepuede hablar de una solucin apropiada para cada tipo de patologa.

El procedimiento que se suele emplear como solucin a la aparicin de stas fisuras, es

el extendido de una nueva capa de asfalto sobre la ya existente. Esta solucin seconsidera como temporal. La experiencia ha demostrado que las fisuras existentes con elpaso del tiempo, si no se modifican las condiciones del trfico, aparecen como fisurasdiferidas en la nueva capa de firme. El agrietamiento prematuro de esta nueva capa deasfalto es debido a la incapacidad de la misma de resistir los movimientos de las capassubyacentes. Este tipo de grietas se conoce como grietas de reflexin, debido a que suorigen se encuentra en las fisuras pre-existentes en la capa antigua de asfalto.

Estos movimientos pueden ser debidos a la carga del trfico, que generan deflexionesdiferenciales, a procesos de dilatacin- contraccin de la base granular o de la propiacapa asfltica, debido a cambios de temperatura. Estos movimientos originan tensiones

a corte y a flexin en la capa de refuerzo, que pueden ser mayores que las tensiones deambos tipos admisibles por el asfalto. Por este motivo, se podra originar el surgimientode una grieta en la capa de refuerzo debido a que se genera un esfuerzo que en las zonaslocalizadas encima de las grietas preexistentes, dar lugar a la reflexin de las mismas,por la reduccin de la resistencia. Estos esfuerzos cclicos a los que se ve sometido elasfalto son el origen de la reflexin de las fisuras frente a tensiones de corta duracin, elasfalto presenta una elevada resistencia gracias a la viscosidad del aglomerante, a lafriccin de la estructura mineral y a la cohesin de todo el conjunto. Es precisamenteesta caracterstica, la que hace que el asfalto sea un material muy adecuado para laconstruccin de carreteras25.

25Javier Santalla, Aumento de la vida til del asfalto mediante el empleo de geocompuestos antireflexin de fisuras,Huesker Geosinttiticos, S.A. Espaa. Pg. 4.


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1.4.4 Empleo de geosinteticos como sistema antireflexin de fisuras

Para minimizar el espesor de la nueva capa de firme y retrasar la aparicin de las grietasde reflexin, se han desarrollado distintos sistemas empleando geosintticos. En laactualidad los ms importantes y ms empleados son los sistemas de refuerzo de asfalto.

En un inicio se utilizaban Sistemas de Disipacin de Tensiones o Sistemas (SAMI). Estesistema est formado por un contenido alto de emulsin bituminosa en la interfaceexistente entre dos capas de asfalto existentes. Mediante este sistema no se buscaaumentar la resistencia del conjunto, sino la reduccin de las tensiones que setransmiten entre las dos capas de firme y la creacin de una barrera impermeable.

Uno de los mayores inconvenientes de estos sistemas es la posibilidad de que se origineuna discontinuidad entre capas, que en algunos casos puede provocar hastadeslizamientos de la capa superior con las capas subyacentes. Cuando se utilizanprocedimientos de rehabilitacin convencionales, se coloca una sobrecarpeta de asfaltosobre el pavimento rgido o flexible existente. Esto proporciona ms vida til a la

carretera, pero las grietas existentes se propagarn por reflexin prematuramente haciala superficie, como se muestra en la figura 1.13. Cuando se usa para reforzar el asfalto, elsistema de reforzamiento ayuda a crear un material compuesto que combina laresistencia a la compresin de la mezcla de asfalto con la resistencia a la tensin de lageomalla de fibra de vidrio. Mediante la introduccin de un elemento rgido con altaresistencia a la tensin en la base de una sobrecarpeta, las grietas que se propagan haciala superficie son interceptadas y se evita inmediatamente que sigan migrando, la grietase reorienta horizontalmente, como se muestra en la figura 1.14.

Este proceso funciona de la mejor forma cuando tiene lugar la adhesin a travs deaperturas entre las capas de asfalto. Esto slo se puede lograr cuando se utiliza como

refuerzo una estructura de malla con aperturas. Con el tiempo, la sobrecarpeta reforzadatambin se empezar a agrietar, pero a una velocidad mucho menor, extendiendo as lavida til de la carretera de forma significativa.

Figura 1.13 Las grietas migran hacia la Figura 1.14 Las grietas se reorientan con lasuperficie en la sobrecarpeta no reforzada31. sobrecarpeta reforzada con Glassgrid.

31http://www.tensarcorp.com/


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25 | Captulo 2:Mtodo Emprico AASHTO 93

2.1.1 Caracterizacin de carga de vehculos pesados

El eje estndar, conforme a la concepcin de la AASHTO, se define como aquelconstituido por un arreglo de ruedas sencillo (dos llantas adosadas en cada extremo),que transmite a la superficie del pavimento una descarga total de 8.2 ton (18,000lb)

cuando la presin de inflado de sus neumticos es de aprox. 5.8kg/cm (577 kpa). Elfactor de equivalencia de carga (FEC), se define como el dao ocasionado sobre elpavimento, en cuestin de relacin a los daos causados por la carga de eje estndar,por lo general se considera 18,000 lbs. (8.2 ton) de carga por eje sencillo.

Figura 2.1 Parmetros de caracterizacin de carga de la AASHTO. Fuente propia.

Asimismo, con el propsito de homologar las cargas y presiones de inflado reales deltrnsito real en una determinada carretera, constituido por diversos tipos devehculos con diferentes arreglos en sus ruedas. La AASHTO introdujo el concepto deTrnsito Equivalente (L) como el nmero de aplicaciones acumuladas de un ejeestndar, que produce el mismo dao que el transito real de esa carretera, para uncierto periodo de anlisis. El mtodo se basa en la sumatoria total de pasadas de carga

por eje estndar durante el perodo de diseo al cual se le conoce como sumatoria deejes equivalentes de carga (ESAL) y se calcula con la siguiente ecuacin.

m= Es el nmero de grupos de la carga por ejeFi= Es el factor equivalente de carga por eje, para cada grupo de carga clasificado por eje (EALF).Ni= Es el nmero de pasadas por grupo de carga clasificado por eje durante el perodo de diseo.

El factor de equivalencia de carga por eje depende del tipo de pavimento, el espesor ola capacidad estructural del pavimento y las condiciones en las que se considera que el

pavimento puede fallar. La mayora de los factores de carga por eje equivalentetambin se puede determinar tericamente basada en esfuerzos y deformacionescrticas en las que pudiera fallar el pavimento.El nmero de ejes equivalentes se determina a partir del TDPA y la distribucinvehicular, obtenidos, del estudio de trnsito. El mtodo no considera daos alpavimento debido a vehculos ligeros. Para saber cuntas veces tendra que pasar unvehculo para acumular una carga equivalente de 8.2 ton por eje, se determina elnmero de repeticiones con el producto del TDPA total y la clasificacin vehicular.


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2.1.4 Determinacin de los espesores de capa

Determinando el nmero estructural, el paso siguiente consiste en identificar unconjunto de capas cuyos espesores, respetando los espesores mnimos que deberncumplirse para que cada capa del pavimento pueda lograr la estabilidad y capacidad

portante correspondiente a dicho SN.

Siendo el pavimento un sistema multicapa, la distribucin de los espesores debehacerse de acuerdo con los principios que muestra la figura 2.2. Primero se calcula elSN de la subrasante. Del mismo modo, se hallan los SN necesarios sobre las capas desubbase y base, usando los valores aplicables de resistencia en cada caso. Trabajandocon las diferencias entre los SN calculados como necesarios sobre cada capa, sedetermina el espesor mximo permisible de cada uno. Por citar un ejemplo el SNadmisible para el material de base debe ser igual a la diferencia entre el SN Total y elque se requiere sobre dicha capa.

SN1 c

b

sb

sr

SN3SN2

a3

a1

a2

Figura 2.2. Esquema estructural de un sistema multicapa elstico.

La siguiente ecuacin puede utilizarse para determinar los espesores de cada capa dela estructura del pavimento, es decir, la superficie de rodamiento o carpeta deconcreto asfaltico, base, subbase hidrulica y los coeficientes de drenaje.

SN3= a1 c+ a2 b m2 + a1 sb m3

an = Coeficientes estructurales experimentales, de cada capa (1/cm)C, b, sb= Espesores mnimos de carpeta, base y sub-base, respectivamente (cm)mn= Coeficientes de drenaje para cada capa de agregados sin estabilizar.

Esta expresin no conduce a una solucin nica, sino que se presenta muchas

combinaciones tcnicamente posibles. Al elegir los espesores de las diferentes capas,debe tenerse presente que desde el punto de vista de costos, si la relacin de costoentre las capas 1 y 2, es menor que la relacin correspondiente del producto ai mi, eldiseo ptimo econmico es aquel que considera un espesor mnimo de base35.

35Ibid. Pg. 27.


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Ecuaciones propuestas AASHTO

n*, SN*n espesor de capa o nmero estructural real, el cual debe ser igual o mayor al valor requerido.

La solucin de las ecuaciones se presenta a continuacin:

Para esta ecuacin, tanto para el nmero estructural como para el coeficiente de capa,son valores que ya se tienen; por tanto se puede sustituir directamente. Este valorrepresenta el espesor terico final de la carpeta asfltica. Se tendr que calcular unnuevo nmero estructural de acuerdo al espesor terico de la carpeta, calculando conla ecuacin anterior:

Este valor es el nmero estructural que le corresponde a la carpeta asfltica y servirpara calcular los dems espesores. Para el espesor de la base se utiliza la ecuacinsiguiente:

Lo anterior representa el espesor terico de la base. El nmero estructural para labase se obtiene de despejar SN2* de la siguiente expresin:

Finalmente para el espesor de la sub-base se utiliza la siguiente expresin:


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2.2.1 Alternativa 1

Carpeta asfltica con aditivos, Base y Sub-base hidrulica

Figura 2.3. Determinacin de la seccin estructural de base y sub-base hidrulica.Fuente: diseo propio.

Datos ISA IRITrnsito 4.5 0.58 CBR= 8 %

Qu= 3.0 2.81 CBR= 50 %

So= 2.5 3.81 CBR= 100 %

t QU=

r =

Coeficientes de drenajem2 1.00

m3 1.00

MRbg=

Sr=

Sr=

Capa MR d (cm) an SNn L(miles)4.08 ca+p 857,015 19 0.215 4.08 6.25E+07

4.90 bg 30,490 15 0.055 4.90 6.20E+07

sr 8,151 V.U 5.07E+07

capa aos

ca+p 22.83bg 22.71sb 21.55

Subrasante5.07E+07 Inicial (ISI) =

Umbral de rehabilitacin (ISUR)=

-1.645

4.50%

6.136

Solucin

Nmeros Estructurales (SNr) requeridosal nivel de cada capa estructural

2.0ISpt =

Subbase

Terminal (ISR) =

0.95

0.45

MRbg= 30,490

Carpeta con

Polmeros (ca+p)

Mrigidez = 477.74 (Emrs) -2916.8

Base hidrulica

Emr s(kg)= 1800

MTODO DE DISEO ESTRUCTURAL DE LA AASHTO (1993)PARA PAVIMENTOS ASFLTICOS DE CARRETERAS

ALTERNATIVA CON BASE Y SUB-BASE HIDRULICA

Ldiseo CONDICIONES DE SERVICIO CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES

22.71

8,151

Base tipo bg

kg

aos

MRsb= -1.3125(CBR)+244.43(CBR)+8546.7

MRsb= 17,487

-15.673(CBR)+1011.8(CBR)+1059.6

Mrca+p = 857,015

22.83

- 0.9696(CBR) +272.39 (CBR)+12947

20.00

sb 17,487 25 0.049 6.14 5.71E+07 21.55

repeticiones

62,500,41661,963,62857,075,048


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2.2.2 Alternativa 2

Carpeta asfltica con polmeros base hidrulica

Figura 2.4. Determinacin de la seccin estructural de base hidrulica. Fuente: diseo propio.

Datos ISA IRITrnsito 4.5 0.58 CBR= 8 %

Qu= 3.0 2.81 CBR= 100 %

So= 2.5 3.81

t QU= 2.0r=

m2 1.00

MRbg=

Sr=

Sr=


bg 30,490 33 0.055 6.10 5.44E+07

sr 8,151 V.U 5.07E+07

capa aos

ca+p 28.16bg 20.89

-15.673(CBR)+1011.8(CBR)+1059.6

8,151

repeticiones

88,780,99754,391,191

20.00

Mrigidez = 477.74 (Emrs) -2916.8

Emrs(kg)= 1800 kg

Base Hidrulica

Carpeta con

Polmeros (ca+p)

28.16

20.89

Mrca+p = 857,015- 0.9696(CBR) +272.39 (CBR)+12947

MRbg= 30,490

aos

IS =-1.6454.50%

Solucin

Coeficientes de drenaje

Nmeros Estructurales (SNr) requeridosal nivel de cada capa estructural

6.098


ALTERNATIVA CON BASE HIDRULICA

Ldiseo CONDICIONES DE SERVICIO CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES

5.07E+07 Inicial (ISI) =

Umbral de rehabilitacin (ISUR)= Base tipo bg

Terminal (ISR) =

0.95

0.45

Subrasante


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2.2.3 Alternativa 3

Carpeta asfltica con polmeros base estabilizada con cemento portland sub-base hidrulica

Figura 2.5. Determinacin de la seccin estructural tratada con cemento portland.Fuente: diseo propio.


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2.2.4 Alternativa 4

Carpeta asfltica con polmeros Base de concreto asfltico Sub-base hidrulica

Figura 2.6. Determinacin de la seccin estructural tratada con emulsin asfltica.Fuente: diseo propio.

Datos ISA IRITrnsito 4.5 0.58 Sub-rasante CBR= 8 %

Qu= 3.0 2.81 CBR= 50 %

So= 2.5 3.81 f'c= 100 kg/cm

t QU= 2.0r=

m3

MRbtc=

Sr=

Sr=


4.90 btc 1,152,172 30 0.127 4.90 6.17E+07

sr 8,151 60 V .U 5.07E+07

capa aos

ca+p 30.58btc 22.64sb 20.43

-1.6454.50%

Umbral de rehabilitacin (ISUR)=

CONDICIONES DE SE RVICIOLdiseo


5.07E+07

Sub-base

Base tipo btc

ALTERNATIVA C ON BASE TRA TADA C ON CEMENTO PORT LAND Y SUB-BASE HIDRULICA

0.95

0.45

Inicial (ISI) =

CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES

Terminal (ISR) =

Carpeta conPolmeros (ca+p)

7448 .4 (f'c) +403,682

1800 kg

Mrigidez =

Base tratada con cemento (btc)

IS = Emrs(kg)=

857,015

477.74 (Emrs) -2916.8

sb 17,487 25

aos

repeticiones

102,883,26861,688,365

52,561,973

30.58

22.64

20.436.071

20.00

Mrca+p =

MRbtc=

MRsb= 17,487

-15.673(CBR)+1011.8(CBR)+1059.6

0.049 6.07 5.26E+07

8,151

1,152,172

MRsb= -1.3125(CBR)+244.43(CBR)+8546.7

Solucin

Nmeros Estructurales (SNr) requeridosal nivel de cada capa estructural.

0.95

Coeficiente de drenaje


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2.3 Anlisis de sensibilidad de la alternativa de construccin 1

2.3.1 Anlisis del nmero estructural respecto al Nivel de Confianza (R)

Es importante realizar un anlisis de sensibilidad que nos permita predecir cmo se

comportan las variables en las ecuaciones de diseo de pavimentos flexibles por elMtodo emprico AASHTO 93, realizando un anlisis de sensibilidad y manteniendoconstantes los factores de la ecuacin, se puede observar el comportamiento que tieneel nmero estructural frente al factor variable. Los resultados de este anlisis desensibilidad es el siguiente con un ISI de 4.5, haciendo variar gradualmente el nivel deconfianza dentro del rango de 50% hasta el 99.9%, el nmero estructural seincrementa describiendo una curva creciente cncava hacia arriba.

So= 0.45 ISI= 4.5 ISR= 2.5MRsr= 8151 PSI (571 kg/cm)W18= 5.10E+07

Figura 2.8. Anlisis del nmero estructural (SN) con respecto al nivel de confianza con un ISI= 4.5.Fuente: Elaboracin propia.

El mtodo recomienda otorgar mayores niveles de confianza en los pavimentos decarreteras de mayor jerarqua, por ejemplo una carretera de altas especificaciones anivel federal, por lo que, se entiende que a medida que se incrementa el nivel deconfianza, es congruente que se busquen mayores garantas de operacin con laasignacin de valores mayores de nmeros estructurales (SN).

4.8105.255 5.375

5.5055.755

6.0806.585

7.215y = 0.0006x5 -0.0169x4 + 0.177x3 - 0.8494x2 + 1.981x + 3.5188R = 0.9998

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

50% 75% 80% 85% 90% 95% 99% 99.9%

NmeroEstructural(SN)

Nivel de Confianza

SN-R


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2.3.3 Anlisis del nmero estructural respecto al ISR de 2.0-3.0

Si se hace variar gradualmente el ndice de servicio final (ISR) de 2 a 3, el nmeroestructural crece en la medida que el ndice de servicio final crece de maneraexponencial. Manteniendo los siguientes factores:

So= 0.45ISI= 4.5ISR= 2.5MR sr= 8151 PSI (571 kg/cm)W18= 5.07E+07

Figura 2.10. Anlisis del nmero estructural respecto al ndice de servicio de rechazo.Fuente: Elaboracin propia.

Cuando una carretera es importante se recomienda establecer ndices de servicio finalaltos. De acuerdo al anlisis de sensibilidad, este criterio lleva a mayores valores delnmero estructural (SN). Esto tiene sentido dado que se debe garantizar que elpavimento ofrezca un nivel de servicio excelente y para ello es necesario dotar depavimentos de mayor capacidad estructural, evitando con ellos deterioros o fallassuperficiales prematuras, costos de mantenimiento y altos costos de operacin.

5.625

5.7555.8205.855

5.950

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Tesis. José Manuel Lizárraga López (Versión Final)