INTRODUCCIN

Los mtodos de diseo de pavimentos flexibles se clasifican en tres grupos:

Mtodos totalmente empricos:

Generalmente se emplean factores de seguridad muy altos, lo que significa espesores excesivos para las necesidades verdaderas de la va. Mtodos basados en la clasificacin de suelos como el I de G.

Mtodos Semi-empricos:

Basados en ensayos arbitrarios correlacionados con teoras ms o menos razonables. Mtodos basados en el CBR, Hveem y el de Texas.

Mtodos racionales:

Basados en consideraciones tericas sobre distribucin de esfuerzos y deformaciones.

El mtodo de Hveem tambin implica anlisis de densidad, estabilidad y laResistencia de la mezcla al hinchamiento por la presencia de agua.

MTODO DE HVEEMLos conceptos del Mtodo Hveem de diseo de mezclas de pavimentacin fueron desarrollados por Francis N. Hveem, anteriormente Ingeniero de Materiales e Investigacin con la Divisin de Carreteras de California.

El ensayo Hveem, en su forma actual, surgi de investigaciones indicadas por el Departamento de Carreteras de California en 1940. El mtodo abarca la determinacin de un contenido aproximado de asfalto por medio del ensayo Equivalente Centrifugo de Kerosene, y luego el sometimiento de probetas con este contenido de asfalto, y con contenidos mayores y menores, a un ensayo de estabilidad. Tambin se efectan un ensayo de expansin sobre una probeta que ha sido expuesta al agua.

Este procedimiento de diseo contina siendo el principal mtodo de diseo usando en California y en algunos otros estados de los Estados Unidos.

El propsito del Mtodo Hveem es el determinar el contenido ptimo de asfalto para una combinacin especfica de agregados. El mtodo tambin provee informacin sobre las propiedades de la mezcla asfltica final.El Mtodo de Hveem, slo se aplica a mezclas asflticas en caliente (HMA) de pavimentacin que usan cemento asfltico clasificado por viscosidad o penetracin, y que contienen agregados con tamaos mximos de 25 mm o menos. El mtodo puede ser usado para el diseo en laboratorio, como para control de campo de mezclas asflticas en caliente de pavimentacin.El mtodo Hveem utiliza una serie de pruebas para determinar el contenido ptimo de asfalto. Los procedimientos que el mtodo incluye son:1. Ensayo Equivalente Centrfugo de Kerosene (CKE) para determinar un contenido aproximado de asfalto.2. Preparacin de probetas de prueba con el contenido aproximado de asfalto, y con contenidos mayores y menores que el aproximado.3. Ensayo de estabilidad para evaluar la resistencia a la deformacin.4. Ensayo de expansin para determinar el efecto del agua en el cambio de volumen y en la permeabilidad de la briqueta.Como mencionamos anteriormente, el Mtodo Hveem fue desarrollado en el Departamento de Carreteras de California, ste es un mtodo de diseo de espesores de pavimentos flexibles que se fundamenta en un conjunto de pruebas de laboratorio. El mtodo de diseo es de requerimiento mltiple, en el sentido que se exige que el pavimento finalmente aceptado cumpla condiciones en relacin a la presin de expansin, presin de exudacin, valor de estabilidad, obtenido en el estabilmetro y a la resistencia a la tensin por flexin, medida en las capas superiores del pavimento, por medio del cohesimetro.

El espesor del pavimento que neutraliza la presin de expansin de la subrasante obtenida en el laboratorio Pe ser:et = (i)Donde:

t= espesor requerido para neutralizar la presin de expansin en la subrasante por el peso de las carpetas superiores del pavimento en cm.e= presin de expansin, determinada en la prueba de laboratorio en kg/cm2m= peso volumtrico medido de la estructura del pavimento en kg/cm2

En virtud de que la presin de expansin en la subrasante depende del contenido de agua de esta y como vare con el tiempo de dicho contenido de agua es a su vez funcin de la humedad de compactacin, se provee la formacin de tres especmenes, por lo menos fabricados con tres humedades diferentes, de manera que a fin de cuentas se tienen espesores, ligados a tres presiones de expansin, una para cada espcimen.

En lo se refiere al valor de estabilidad obtenida en el estabilmetro de Hveem, el espesor de pavimento correspondiente resulta de la frmula:

eg = 0.098(IT)(100 R) (ii)

Donde:

eg = Espesor del pavimento necesario de acuerdo con la resistencia del suelo segn la prueba del estabilmetro, en cm. IT = ndice de trnsito, referido a cargas equivalentes a 5000 lb por rueda para un periodo de 10 aos. R = Es el nmero de estabilidad de Hveem, calculado en laboratorio en estabilmetro de Hveem.

Para asegurar que no se transmitan al suelo presiones que le hagan generar presiones de poro inconvenientes, no debe utilizarse un valor de R mayor que el que corresponde a una presin de exudacin de 21 kg/cm2.

Procedimiento de Diseo con el Mtodo Hveem

Para disear el espesor del pavimento se procede:

a. Elaborar 3 probetas con contenidos de agua diferente, a fin de que 2 de ellas tengan una presin de exudacin por debajo de 21 kg/cm2 en tanto que la tercera la tenga mayor o que uno la tenga mayor y los otros 2 menores .La presin de exudacin de las 3 probetas debern estar comprendidas entre 7 y 56 kg/cm2.

b. Determinar los valores de presin de exudacin de cada de las 3 probetas para despus saturarse con absorcin de agua libre al ser sometidas a la prueba de presin de expansin.

c. Las mismas probetas debern colocarse en el estabilmetro de Hveem para obtener el valor de R.

d. Como consecuencia para cada humedad de moldeo se tiene una probeta de la que se conoce la presin de exudacin la presin de expansin y el valor de estabilidad.

e. Aplicando la expresin (i) se calcula el espesor del pavimento por expansin para las condiciones representadas por cada una de las probetas.

f. Aplicando la formula (ii) ser posible conocer el espesor de cubrimiento necesario en cada caso atendiendo la condicin de estabilidad en la figura, la cual es el nomograma que evita el uso reiterado de la expresin (ii).

g. Se dibuja un grfico en que se puede comparar los espesores de cubrimientos requeridos por expansin y por estabilidad donde la interseccin de esta grafica con una recta de 45 grados marca el espesor que satisface a la vez ambas condiciones.

h. Se dibuja un grfico en lo que se anota los valores de R contra las correspondientes presiones de exudacin. Como la presin de mxima permisible es de 21Kg/cm2, se tiene un valor de R lmite por ese concepto. Con tal valor de R y la frmula (ii), conocido el ndice de trnsito se tendr otro espesor necesario de recubrimiento, atendiendo la presin de exudacin.

i. Comparar la expresin de equilibrio obtenido en el paso 7, con el espesor por presin de exudacin obtenido en el paso 8. El mayor ser el espesor de recubrimiento que requiere el material que se est estudiando.

j. Se comienza aplicndose al terreno de fundacin manejando probetas de este y permitir obtener el espesor con que tal material a de cubrirse para tener un comportamiento satisfactorio. Hveem llam a ese material de cubrimiento grava equivalente un material con las caractersticas de una base comn. k. El mtodo se repetir para la sub rasante fabricando probetas con el material podr encontrarse el espesor de grava equivalente necesario para protegerlo. De esta manera se procede en direccin accedente hasta completar la estructura deseada del pavimento.

Tipo de cargandice de trficoFactores de carga equivalente

52.5

62.3

72.2

82

Carpeta de concreto asfltico91.9

101.8

111.7

121.6

131.6

141.5

Base estabilizada con asfalto1.3

Bases tratadas con cementoA1.7

B1.5

C1.2

Bases granulares de material triturado1.1

Subbases y bases granulares naturales1.0

Procedimiento del Ensayo Hveem

1. Ensayo de Estabilmetro

Este ensayo est diseado para medir la estabilidad de una mezcla de prueba bajo esfuerzos especficos. La probeta compactada es colocada dentro del estabilmetro, en donde est rodeada por una membrana de caucho. Una carga vertical es impuesta sobre la probeta y la presin lateral (horizontal) resultante es medida. Los resultados del estabilmetro dependen, en gran parte, de la friccin interna (resistencia) de los agregados, y es un menor grado, de la consistencia del asfalto.

Dicho ensayo se efecta de la siguiente manera:

a. La probeta es calentada a 60Cb. La probeta es colocada en el estabilmetroc. La presin en el estabilmetro es elevada a 34KPa.d. Una carga vertical es aplicada a una velocidad de 0.02 mm/s hasta lograr una carga de 26.7KN.e. Las lecturas de presin lateral son medidas y registradas bajo cargas verticales especficas.f. La carga vertical es disminuida a 4.45KN y se mide el desplazamiento usando una bomba de desplazamiento.g. El valor HVEEM de estabilidad para la probeta se calcula usando la informacin obtenida del ensayo de estabilmetro. El valor resultante del estabilmetro est basado en la idea de que una mezcla asfltica tiene propiedades que oscilan entre un lquido y un slidorgido. El valor de estabilidad se obtiene de una escala arbitraria que va de 0 a 100, el 0 corresponde a un lquido que no presenta resistencia interna a cargas lentamente aplicadas, el 100 corresponde a un slido hipottico que trasmite, bajo cierta carga vertical, una presin lateral que no puede registrarse.

R = Nmero de estabilidad de Hveem, es adimensional.Pc = Presin vertical aplicada. El valor de R se mide generalmente para 11.2 kg//cm2Ph = presin horizontal en las paredes del espcimen medida en el manmetroD = desplazamiento horizontal del espcimen, correspondiente a una presin horizontal de 7 kg//cm2.

2. Ensayo de Cohesimetro

La prueba del cohesimetro proporciona una medida de la resistencia a la tensin de una mezcla asfltica compactada, un suelo cementado o cualquier mezcla de agregados, generalmente en el caso de materiales con poca cementacin no se efecta la prueba, sino que se asignan valores de cohesimetro atendiendo la experiencia que exista al respecto.

Equipo de prueba.

a. Cohesimetro con equipo completo.b. Termmetro.c. Balanza de 10 kg de capacidad y un gramo de aproximacin.

3. Ensayo de Expansin

El agua es el enemigo de todas las estructuras de pavimento. En consecuencia un diseo de mezcla de pavimentacin debe estar rgido a proporcionarle al pavimento una adecuada resistencia al agua para garantizar su durabilidad. El ensayo de expansin mide la cantidad de agua que se filtra dentro o a travs de una probeta, y la cantidad de expansin que el agua causa. Tambin mide la permeabilidad de la mezcla su capacidad de permitir que el agua pase a travs de ella.

Procedimiento del Ensayo de Expansin

El procedimiento consiste en lo siguiente:

a. La probeta, en su molde de compactacin, se coloca en una bandeja de aluminio y se cubre con una placa de bronce.b. Un medidor de cuadrante se monta sobre la probeta de tal manera que su gua toque la placa de bronce.c. Una cantidad especfica de agua es vertida dentro del molde directamente sobre la placa de bronce.d. La distancia entre el labio superior y del molde y la superficie del agua es medida y su valor es registrado.e. La probeta se deja reposar sumergida por 24 horas.f. Se toma una lectura del medidor de cuadrante. Esta lectura indica cunto se ha elevado la superficie de la probeta debido a la expansin.g. La distancia entre el labio superior del molde y la superficie del agua es medida nuevamente. La diferencia entre esta medida y la medida tomada inicialmente (24horas antes) indica la cantidad de agua que se ha filtrado en la briqueta. Por lo tanto, esta diferencia es una medida de la permeabilidad de la briqueta.

LINKOGRAFA

http://www.cuevadelcivil.com/2010/04/metodo-hveem-de-diseno-de-mezclas.html http://libro-pavimentos.blogspot.com/2010/12/valor-de-resistencia-r-de-hveem.html http://dc704.4shared.com/doc/0a4UjRcF/preview.html http://www.ingenieracivil.com/2007/08/metodo-de-hveem.html http://www.slideshare.net/WilsonMolinax/pavimentos-13657324