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Curso: DISEO ESTRUCTURAL Y CONSTRUCCIN DE PAVIMENTOS(PAVEMENT STRUCTURAL DESIGN AND CONSTRUCTION)

Profesor:

Guillermo Thenoux Z

Pontificia Universidad Catlica de Chile Facultad de IngenieraDepartamento de Ingeniera y Gestin de la Construccin

Captulo 3PATOLOGAS PAVIMENTOS ASFLTICOS

Agrietamiento por fatiga

Deformacin de la subrasante

rr

z

La patologa de falla estructural se relaciona directamente

con los criterios de falla adoptados en el diseo:

Patologa de Falla Estructural

PATOLOGAS ESTRUCTURALES PAVIMENTOS DE ASFALTO

51

4

3

2

Umbral de Serviciabilidad

PSI

Ejes Equivalentes

Patologa Estructural 1: Evolucin del Agrietamiento por Fatiga

Evolucin del agrietamiento y deformacinCuando el pavimento se agrieta pierde parte de su resistencia

por lo cual las tensiones de trabajo sobre las capas

granulares inferiores aumenta producindose una progresin

ms acelerada de a deformacin.

Adems de aumentar las tensiones se produce bombeo de

finos lo cual tambin colabora con el incremento de la

deformacin, eventualmente produciendo el colapso de la

estructura.

Por otra parte si la estructura presenta problemas de drenaje

superficial la penetracin del agua debilitar

significativamente la capacidad soporte de las capas

inferiores no cementadas.

Agrietamiento por fatiga

Deformacin de la subrasante

Fatiga prematura:Un pavimento podr presentar fatiga prematura si se presenta una o la combinacin de las siguientes

condiciones:

Problemas constructivos: material de baja calidad, espesores insuficiente, calidad construccin

(compactacin, homogeneidad, diseo y calidad de mezcla construida, etc).

Sobrecargas de uso

Condiciones de drenaje mal resuelto

Foto para ser discutida.

1. Deformacin por fatiga sub-rasante

Explicacin:

Patologa Estructural 2: Deformacin Subrasante

DEFORMACIN

Mdulo Resilientea. Explicacin Conceptual:

Las cargas de trnsito se transmiten al suelo a travs de la estructura del pavimentoejerciendo una presin dinmica y repetitiva. Eventualmente la suma de estas presionesproduce fatiga por deformacin de la sub-rasante.

Distribucin de

Tensiones

Subrasante

Base

c

v = c + d

c c

Carpeta

Un buen pavimento no debe deformarse ms de 20 a 30 mm en 20 aos. Si la base y subbasetoman parte de la deformacin, se estima que la subrasante no debera deformarse ms de 10mm. Por lo tanto, en dicho rango de deformaciones, el suelo no estar sometido a esfuerzos decorte y ms bien estar trabajando en el rango elstico. Esto permite aplicar la teora clsica detensin deformacin en el diseo de pavimentos y emplear el Mdulo Elstico (Mr) en lasecuaciones de diseo.

d

1

1

R

P R

Deformacin Resiliente

Mr = d

r

p r

T

d

Mr = d

rMr =

d

r

p r

T

d

d

1

1

R

P R

El Mr representa elcomportamiento elstico de unsuelo compactado al 95% de sudensidad.

1. Deformacin por fatiga sub-rasante

Explicacin:

Nota: Colapso sub-rasante

Explicacin: Caso extremo de falla por deformacin.

Deformacin Subrasante

p

d

M r r

r= d r

r

d

p

PATOLOGAS NO ESTRUCTURALES DE PAVIMENTOS DE

ASFALTO

Calidad mezcla asfltica Sub-rasante o capas subyacentes Constructivas Superficiales

No Estructurales

Agrietamiento por fatiga Deformacin de la subrasante

Patologa Estructural

Afecta Integridad de la Estructura

(Condicin Estructural)

Afecta la Superficie

(Condicin Funcional)

Patologas No Asociadas al Diseo Estructurales

4. Falla SuperficialErosin por aguaErosin por envejecimientoErosin por solventesExudacin






1. Mezclas AsflticasGrietas 3 tiposAhuellamiento y CorrugamientoSegregacin agregadoSegregacin trmica

2. Capas subyacentes Deformaciones SubrasanteDeformaciones bases y subbasesGrietas bases cementadasGrietas recapado pavimento hormign

3. ConstructivosJuntas longitudes (y transversales)AdherenciaConfinamiento lateral

2 Grietas No Estructurales: Mezcla Asfltica

1.1a Grietas en bloque por envejecimiento

Explicacin:..

Grietas No Estructurales: Mezcla Asfltica

1.1b Grietas transversal por muy baja temperatura

Explicacin:

Grietas No Estructurales: Mezcla Asfltica

1.1c Grietas transversal por envejecimiento

Explicacin:

La Durabilidad del asfalto se ve afectada principalmente por el efecto de envejecimiento. Elenvejecimiento es un proceso fsico y/o qumico a travs del cual el asfalto se transforma en unmaterial frgil. Sin embargo, el asfalto tambin se comporta de forma frgil a bajas temperaturaspor lo cual, el efecto de envejecimiento del asfalto (fragilidad) se debe estudiar considerandoambas causas.

Envejecimiento y Bajas temperaturas

Tiempo

Construccin

Servicio Ri

g

i

d

e

z

Temperatura

R

i

g

i

d

e

z

Deformaciones No Estructurales: Mezcla Asfltica

1.2 Ahuellamiento

1.2 Ahuellamiento


1.2 Corrugamiento


2.3 Segregacin de agregados

Explicacin:..

1. Segregacin Trmica

Explicacin:

Ejemplo: Segregacin Trmica

G. Thenoux Z.

1 2

Deformaciones y Grietas no Estructurales: Subrasante o terraplenes

a. Grietas por suelos expansivos

Explicacin:

b. Grietas por deformacin de terraplenes

Explicacin:..

c. Asentamiento terraplenes

Explicacin:..

Deformacin No Estructurales: Capa Subyacente

1. Deformacin base

Deformacin No Estructurales: Capa Subyacente

1. Grietas en bloque por uso de base cementada:

Grietas No Estructurales: Capa Subyacente

1. Grietas transversales por reflejo

Grietas No Estructurales: Construccin

1. Grietas Longitudinales de construccin

Escurrimiento por falta de Adherencia: Construccin

1. Recapado

Explicacin:

2. Doble Capa Asfalto

Explicacin:..

1

2

Confinamiento lateral

1. Confinamiento lateral

1. Confinamiento lateral

12

Erosin Superficial

1. Erosin por Agua

2. Erosin por Envejecimiento

23

3. Erosin por Solvente

Exudacin (y Deformacin): Mezcla Asfltica

1. Exudacin

Explicacin:

2. Exudacin y Deformacin

Explicacin:..










5. OtrasMezcla pobre en asfalt

1. Bajo porcentaje de asfalto

51

4

3

2

Umbral de Serviciabilidad

PSI

Ejes Equivalentes

Cul falla es entonces la que controla el umbral de diseo?

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