INTRODUCCION

P A V I M E N T O S

I) DEFINICION:

Se llama pavimento al conjunto de capas de material seleccionado que reciben en forma directa las cargas del transito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada, proporcionando una superficie de rodamiento, la cual debe funcionar eficientemente. Las condiciones necesarias para un adecuado funcionamiento son las siguientes: anchura, trazo horizontal y vertical, resistencia adecuada a las cargas para evitar las fallas y los agrietamientos, edemas de una adherencia adecuada entre el vehculo y el pavimento aun en condiciones hmedas. Deber presentar una resistencia adecuada a los esfuerzos destructivos del transito, de la intemperie y del agua. Debe tener una adecuada visibilidad y contar con un paisaje agradable para no provocar fatigas.

Puesto que los esfuerzos en un pavimento decrecen con la profundidad, se debern colocar los materiales de, mayor capacidad de carga en las capas superiores, siendo de menor calidad los que se colocan en las terraceras adems de que son los materiales que ms comnmente se encuentran en la naturaleza, y por consecuencia resultan los ms econmicos.

La divisin en capas que se hace en un pavimento obedece a un factor econmico, ya que cuando determinamos el espesor de una capa el objetivo es darle el grosor mnimo que reduzca los esfuerzos sobre la capa inmediata inferior. La resistencia de las diferentes capas no solo depender del material que la constituye, tambin resulta de gran influencia el procedimiento constructivo; siendo dos factores importantes la compactacin y la humedad, ya que cuando un material no se acomoda adecuadamente, ste se consolida por efecto de las cargas y es cuando se producen deformaciones permanentes.

II) TIPOS DE PAVIMENTOS:Bsicamente existen dos tipos de pavimentos: rgidos y flexibles.El pavimento rgido.- Se compone de losas de concreto hidrulico que en algunas ocasiones presenta un armado de acero, tiene un costo inicial ms elevado que el flexible, su periodo de vida varia entre 20 y 40 aos; el mantenimiento que requiere es mnimo y solo se efecta (comnmente) en las juntas de las losas.

El pavimento flexible.- Resulta ms econmico en su construccin inicial, tiene un periodo de vida de entre 10 y 15 aos, pero tienen la desventaja de requerir mantenimiento constante para cumplir con su vida til. Este tipo de pavimento esta compuesto principalmente de una carpeta asfltica, de la base y de la sub-base.

Terracera.- Se llama terracera al conjunto de obras compuestas de cortes y terraplenes, formadas principalmente por la sub-rasante y el cuerpo del terrapln, constituida generalmente por materiales no seleccionados y se dice que es la subestructura del pavimento. Cuando se va a construir un camino que presente un TPDA (Trnsito Promedio Diario Anual) mayor a 5000 vehculos, es necesario que se construya bajo la sub-rasante una capa conocida como sub-yacente; la cual deber tener un espesor mnimo de 50 cm.

III) PAVIMENTO RGIDOLos Pavimentos rgidos constan de un pavimento formado por una losa de hormign, apoyada sobre diversas capas, algunas de ellas estabilizadas. Se distinguen diversos tipos en funcin de la clase de pavimento empleado:

1. Pavimento de hormign en masa vibrado: Es el ms empleado, dada su gran versatilidad. Est dividido en losas mediante juntas para evitar la aparicin de fisuras debido a la retraccin del hormign. Las juntas transversales se disponen a distancias aleatorias comprendidas dentro de un rango de valores (4-7 m) para evitar fenmenos de resonancia. Tambin pueden emplearse pasadores de acero para asegurar la transmisin de cargas entre losas. En el caso de no hacerlo, deben inclinarse las juntas.

2. Pavimento continuo de hormign armado: Muy resistente, aunque tambin excesivamente caro, por lo que slo es idneo para trfico pesado. Emplea una cuanta geomtrica longitudinal del 0.6%, suprimindose las juntas transversales e incluyendo en ocasiones fibras de acero distribuidas aleatoriamente para reforzar su estructura. Plantea pocos problemas de conservacin y mantenimiento; este tipo de pavimentos se emplea sobre todo en Estados Unidos, y no tanto en nuestro pas.

3. Pavimento de hormign compactado: Su puesta en obra se realiza mediante extendedoras y compactadoras dada su baja relacin agua/cemento entre 0.35 y 0.40-, por lo que el cemento suele contener un alto porcentaje de cenizas volantes para facilitar su trabajabilidad. Suelen acabarse con una capa de rodadura bituminosa, por lo que se les considera Pavimentos mixtos. Tienen la ventaja de poder abrirse al trfico rpidamente. 4. Pavimentos de hormign pretensado: La introduccin de tendones de acero que sometan a compresin a la losa permite reducir considerablemente su espesor y aumentar su longitud. Este tipo de Pavimentos son capaces de soportar grandes solicitaciones.IV) DISEO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS RIGIDOSA) METODO AASHTO.El mtodo de diseo AASHTO, originalmente conocido como AASHO, fue desarrollado en los Estados Unidos en la dcada de los 60, basndose en un ensayo a escala real realizado durante 2 aos en el Estado de Illinois. A partir de los deterioros que experimentan representar las relaciones deterioro - solicitacin para todas las condiciones ensayadas.

A partir de la versin del ao 1986, el mtodo AASHTO comenz a introducir conceptos mecanicistas para adecuar algunos parmetros a condiciones diferentes a las que imperaron en el lugar del ensayo original. Los modelos matemticos respectivos tambin requieren de una calibracin para las condiciones locales del rea donde se pretenden aplicar. La primera versin de la gua AASHTO de 1972, fue adaptada en Chile por la Direccin de Vialidad del Ministerio de Obras Pblicas para los efectos de utilizarlas en el diseo de pavimentos. Con posterioridad, una vez que se public la nueva gua para el diseo estructural de pavimentos en 1986 y su correspondiente versin mejorada de 1993, esta fue adaptada para el diseo de pavimentos en Chile. Un pavimento de hormign o pavimento rgido consiste bsicamente en losas de hormign simple o armado, apoyadas directamente sobre una base o sub-base. La frmula general de diseo, relaciona el nmero de ejes equivalentes de 8,16 Ton con el espesor de la losa de hormign, para diferentes valores de los parmetros de clculo. Ecuacin de diseo:

En donde:

EE = Ejes equivalentes de 8.16 Ton. totales para la vida de diseo.H = Espesor de las losas en cm.Rd = Resistencia media a la flexotraccin a los 28 das del hormign.Cd = Coeficiente de drenaje.J = Coeficiente de transferencia de carga.Kd = Mdulo de reaccin de diseo en Kg/cm3.E = Mdulo de elasticidad del hormign en Kg/cm2.P = Prdida de serviciabilidad = Pi - PfPi = Indice de serviciabilidad inicial. Normalmente se utiliza el valor Pi = 4.5Pf = Indice de serviciabilidad final. Normalmente se utiliza el valor Pf = 2.0 2.51. MODULO DE REACCION DE DISEO.

Un factor de relativa importancia en el diseo de espesores de un pavimento de hormign es la calidad del suelo que conforma la subrasante. Esta, usualmente se refiere al mdulo de reaccin de la subrasante k, que representa la presin de una placa circular rgida de 76 cm. de dimetro dividida por la deformacin que dicha presin genera. Su unidad de medida es el Kg./cm2/cm. (Kg./cm3).

Debido a que el ensayo correspondiente (Norma AASHTO T222-78) es lento y caro de realizar, habitualmente se calcula correlacionndolo con otro tipo de ensayos ms rpidos de ejecutar, tales como la clasificacin de suelos o el ensayo CBR.

Sub-rasante: ------------------------ (kg /cm3 )C.B.R.< 10 %

Sub-base granular:---------------------- (kg /cm3 ) C.B.R. >10 %

Kc = Mdulo de reaccin corregido. Kb = Mdulo de la base. h = Espesor de la sub-base.Sub-base rgida: (base tratada) :

Las caractersticas de drenabilidad se expresan a travs de un coeficiente de drenaje de la sub-base (Cd), cuyo valor depende del tiempo en que sta se encuentra expuesta a niveles de humedad cercana a la saturacin y del tiempo en que drena el agua. El primer factor indicado depende, a su vez, del nivel de precipitaciones de la zona, altura de la rasante, bombeo o inclinacin transversal, sistema de saneamiento superficial, etc. El segundo factor depende de la calidad de los materiales de sub-base, existencia de drenaje y propiedades de permeabilidad de la subrasante.

2. CAPACIDAD DE SOPORTE DEL SUELO.Mdulo de Reaccin de la Subrasante.K = 5,3 [Kg/cm]3. CONFIABILIDAD EN EL DISEO.Nivel de Confiabilidad: R = 75%Desviacin Normal: So = 0,44. SERVIACIBILIDAD.ndice de Serviciabilidad inicial: Pi = 4,5ndice de Serviciabilidad final: Pf = 2,05. CONDICIONES CLIMATICAS Y DE DRENAJESe considera que un 5% del tiempo anual en que la estructura estar expuesta a niveles de humedad cercanos a la saturacin, con un tiempo de remocin de agua no superior a un da.

Condicin climtica benigna, suave.

6. MODULA DE ELASTICIDAD DEL HORMIGON.E = 300.000 [Kg/cm]

7. TRANSFERENCIA DE CARGA.Las losas de hormign tendrn un largo de 4,5 metros, con barras de traspaso de cargas y bermas pavimentadas.

8. RESISTENCIA DEL HORMIGN.Rd = 43 [Kg/cm] a la flexotraccin a los 28 das

9. MATERIALES A EMPLEAR.CAPAS ESTRUCTURALESESPESOR MINIMO

HORMIGON:

- R28 = 43 [Kg/cm] a la flexotraccin a los 28 das.0,15

BASA TRATADA CON CEMNETO:

Con 2,5% cemento en peso resistente a compresin a los 28 das de 30 [Kg/cm] y - Mdulo de elasticidad: 7.000 [Kg/cm]0,18

BASE GRANULAR: -

Con un Kb:15 - C.B.R = 60%0,20

SUBRASANTE: - C.B.R = 10%

B) TIPOS DE FALLAS EN PAVIMENTOS RGIDOS Se pueden presentar los siguientes tipos de fallas:

FALLAS EN PAVIMENTOS RGIDOS

Levantamiento de Losas

Fisuras de esquina

Figuracin en D

Desplazamientos verticales diferenciales (escalonamiento)

Daos en el sellado de juntas

Fisura longitudinal

Bombeo de Finos

Punzonamiento

Reactividad lcali-rido

Fisuras en forma de mapa

Desportilladuras en juntas y fisuras

Fisuras transversales y diagonales

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