UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOFACULTAD DE INGENIERÍA

DECDFI

M. en I. MIGUEL ANGEL TAPIA GARCÍA

ÍNDICEPág.

OBJETIVO GENERAL 6INTRODUCCIÓN 7

UNIDAD 1. GENERALIDADES Y ASPECTOS CONCEPTUALES 8Objetivo 81.1. Definiciónyclasificacióndelospavimentos 81.1.1. Definicióndepavimentos 81.1.2. Tiposdepavimentos 91.1.3. Funcionesdelascapasymaterialesquecomponenlospavimentos 101.2. Factoresqueafectanelcomportamientodelospavimentos 141.2.1. Característicasypropiedadesdelosmaterialesdecimentación 161.2.2. Efectosdeltránsito. 171.2.3. Efectosdelmedioambiente 211.2.4. Factoreseconómicos 23

UNIDAD 2: DISEÑO Y PROYECTO DE PAVIMENTOS 25Objetivo 252.1. Consideracionesteóricasrelativasaladistribucióndeesfuerzosydeformacionesenpavimentosflexiblesyrígidos. 252.2. Métodosdediseño 312.3. PavimentosFlexibles 322.3.1. MétodoAASHTO 322.3.1.1. Índicedeservicio 342.3.1.2. Tránsito 352.3.1.3. MódulodeResilienciaefectivo 372.3.1.4. Medioambiente 392.3.1.5. Confiabilidad“R” 402.3.1.6. DesviaciónEstándarGlobal“SO” 412.3.1.7. Coeficientesdecapa 412.3.1.8. Diseñodeespesoresdelpavimento 462.3.2. MétododelInstitutodelAsfalto 482.3.2.1. Tránsito 492.3.2.2. Caracterizacióndemateriales 512.3.2.3. Procedimientodediseño 562.3.3. MétododelInstitutodeIngenieríadelaUNAM 612.3.3.1. Capasconsideradas 692.3.3.2. Valoresrelativosdesoportecríticos,VRSZ 702.3.3.3. Móduloselásticosdelascapasnoestabilizadas 71

2.3.3.4. Móduloderigidezdelacarpeta 712.3.3.5. RelacionesdePoisson 712.3.3.6. Niveldeconfianzadelproyecto 712.3.3.7. Diseñopordeformaciónpermanenteenlarodada 712.3.3.8. Revisióndeldiseñoporefectosdefatiga 722.4. PavimentosRígidos 742.4.1. MétodoAASHTO 742.4.1.1. Desviaciónnormalestándar“Zr” 752.4.1.2. Errorestándarcombinado“SO” 772.4.1.3. VariacióndelíndicedeserviciabilidadΔPSI. 772.4.1.4. Coeficientededrenaje“Cd” 772.4.1.5. Coeficientedetransmisióndecarga“J” 772.4.1.6. Módulodeelasticidaddelconcreto“EC” 792.4.1.7. Factordepérdidadesoporte“LS” 792.4.1.8. Módulodereacción“K” 812.4.2. MétodoPCA 832.4.2.1. Factoresdediseño 842.4.2.2. Procedimientodediseñodeespesores 872.4.2.3. Juntasenlospavimentosdeconcreto 922.5. Tendenciasdeldiseñodepavimentosanivelinternacional 1002.5.1. Modelosdeelementosfinitos 1012.5.2. Modelosdeelementosdiscretos 1022.5.3. Modelosdesistemasmulticapas 103

UNIDAD 3: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y DISEÑO DE MEZCLAS 104Objetivo 1043.1. Laconstructibilidadenlospavimentos 1043.2. Especificacionesdediseño,construcciónycontrol 1113.2.1. LaLeyFederalsobreMetrologíayNormalización 1123.3. Diseñodemezclasasfálticas 1173.3.1. MétodoMarshallparamezclasdegranulometríadensa 1173.3.2. MétodoHveemparamezclasdegranulometríadensa. 1233.3.3. MétodoCántabroparamezclasdegranulometríaabierta 1253.3.4. Tendenciasdeldiseñodemezclasanivelinternacional. 1293.4. Diseñodemezclasdeconcretohidráulico 135

UNIDAD 4. LOS PROCESOS CONSTRUCTIVOS Y SU CONTROL DE CALIDAD BAJO LA NORMATIVIDAD SCT 139Objetivo 1394.1.Tratamientosdelosmateriales. 1394.2.Terracerías 1414.3.Basesysub-bases 145

4.4.Carpetasasfálticas 1504.4.1.Carpetasasfálticasconmezclasencaliente 1504.4.2.Carpetasasfálticasconmezclasenfrio 1524.5.Carpetasdeconcretohidráulico 153

ANEXOTABLAS 160BIBLIOGRAFÍA 204REFERENCIASELECTRÓNICAS 207

OBJETIVO GENERAL

Alfinalizarelcurso,elparticipanteseráca-pazde:

• Identificarlosdiferentestiposydise-ñosdepavimentos, laestructuración,pro-piedades y características de cadaunodelosmaterialesquecomponensuscapas.Asímismo,identificarasusprocesosconstructi-vosysurespectivocontroldecalidad,conafinidadalanormatividadvigentedeMéxi-co,parapoderutilizardeformaracionallosmétodosdediseñoempleadosenMéxico.

• Aplicarlosprocedimientosadecuadospara los diseños de los distintos tipos demezclas,tantoasfálticascomodeconcretohidráulico, estableciendo las especificacio-nes técnicas ymanejando los parámetrosdecomportamiento.

INTRODUCCIÓN

Hoyendía,elcomportamientoylaoperacióndelossistemasdetransportedecadapaís,sonunapreocupacióndecaráctermundial,debido a la trascendencia que tales con-ceptoshanadquiridoenlosdiferentesren-glonesde laeconomía.Dichasituaciónhallegado a plantear importantes cuestiona-mientosacercadelosaspectosdeldiseño,proyectoyconstruccióndelossistemasdetransporteyenespecialdelainfraestructu-racarretera,debidoasugranflexibilidad,adaptacióny extensiónqueabarcadentrode los conceptosdel desarrollo económicoydelacomunicaciónenelcontextodeunaregión.El transporte por carretera constituye unelemento básico de calidad de vida en lamayoríadelassociedades.Actualmente,nosolosedemandanuevainfraestructuraca-rretera,sinotambiénqueésta,tengaundi-señoqueaseguresudurabilidad,indepen-dientementedeltráficoydelascondicionesclimatológicas yademás seexigeunaad-ministracióndelamismadelmásaltonivel.Deahílagranimportanciaquelainversiónen carreteras tiene, tanto en construccióncomoenconservación,debiendoexistirunequilibrioentreambas.Porotrolado,enlapráctica,laintegracióndeldiseñoyconstrucciónde losproyectosdepavimentosenlainfraestructuracarrete-ra,generalmentenosedadeformaefecti-va.Segúnestudiosrecientes,hastaun25%delosdesperdiciosenlaejecuciónsedebenaloserrores,alamalatomadedecisiones,entre otros, del proyecto ejecutivo. Todoelloplantealanecesidaddeplanearunpro-yectoconcriterioconstructivo,locualexigeingenio, previsión, conocimientos y expe-rienciaenlaconstrucciónyquenosllevaráaconsumirmás tiempoy recursosdeofi-

cina,peroreducirá losrecursos,el tiempoy el costo de las indefiniciones durante laejecución.Porlotanto,elproyectodecons-trucción será más constructivo si el pro-yectistaestádispuestoaentenderypreverlosproblemasdel constructory si éste seesfuerzaporentenderloqueleproponeelproyectista.En este sentido, el propósito del curso essatisfacerunaevidentenecesidaddelasen-tidades, tanto públicas como privadas, encuantoalacapacitaciónespecíficaeninge-nieríadepavimentos,consuscaracterísti-casynivelesdeaplicaciónparticulares,asícomoproveerlosconocimientos,lasherra-mientasylastécnicasactualesqueseutili-zanenlosprocesosdetomadedecisionesrelacionadasconeldiseño,elproyectoylaconstrucción de pavimentos en la infraes-tructuracarretera.

UNIDAD 1. GENERALIDADES Y ASPECTOS CONCEPTUALESObjetivoAlfinalizar launidadelparticipanteserácapazdeidentificar los diferentes tipos de pavimentos, lasfunciones y materiales que los conforman, paraanalizar e interpretar los factores que afectan sucomportamiento.

1.1. Definición y clasificación de los pavimentos 1.1.1.Definición de pavimentos

Lainfraestructuracarretera,resultademodifi-carelterrenonatural,construyendolasobrasnecesarias para procurar una superficie ade-cuadadondeapoyarelpavimento.Comprende,porlotanto,elmovimientodetierras,cortesyterraplenesylasobrasdedrenaje,necesariasparadarcontinuidada losescurrimientosna-turalesylasqueserequierenparaasegurarlaestabilidadgeneraldelaobrabásica.

Deacuerdoalaconcepciónactualdelospavi-mentos, estos puedendefinirse comoun sis-temaquefuncionaobedeciendodeterminadasleyes físicas reaccionando en forma de res-puestas cuando es activado por funciones deexcitación.Las leyesfísicasconsideradas,de-terminaranlaformaenqueinteractúanloses-fuerzos,lasdeformacionesunitarias,eltiempoylatemperatura.Esdecir,elpavimento,esunsistemaqueestacaracterizadoporlaspropie-dades, espesores y acomodo de los distintosmaterialesqueconformanunconjuntodeca-pascolocadasyapoyadassobreotra,denomi-nada"subrasante",conelpropósitoderecibirenformadirectalascargasdeltránsitoytrans-mitirlasalosestratosinferioresenformadisi-padaydistribuyéndolasconuniformidadcomosemuestraenlaFigura1. Este conjunto de capas proporciona tambiénla superficiede rodamientoypermiteporunperiododeterminado lacirculacióndevehícu-losencondicionesdecomodidadyseguridad

aceptables bajo las diversas condiciones am-bientalesquesepresenten.Bajoestaconcep-ción,nilasterracerías,nilacapasubrasante,nielterrenonaturalformanpartedelmismo.

La experiencia ha demostrado que se puedetenerunpavimentomuybien formadodesdelacapasubrasante,conlosmejoresmaterialesyconunexcelentecontroldecalidadalcons-truirseyporelhechodetenerterraceríasines-tablespuede fallar. La secciónestructuraldelpavimento,lacualestáformadaporelterrenonatural,elcuerpodelterraplén,lacapasubra-santeylasdiferentescapas,constituyenloquese conoce comopavimento: subbase, base ycarpeta.

Alactuarsobrelospavimentoslascargasapli-cadasporlosvehículos,elsistemagenerares-puestas mecánicas inmediatas, derivadas delas leyes físicas involucradasyquese identi-ficancomoestadosdeesfuerzos,dedeforma-cionesunitariasydedeflexiones,aloscuales

estánasociadosdeterminadosefectos,conoci-doscomodeterioros,queestánenfuncióndeltiempoyquesecaracterizanporseracumu-lativos, permanentes e interactuante, identi-ficados como agrietamientos deformaciones,desintegraciónyreduccióndelaresistenciaalderrapamiento,ademásdelfenómenodebom-beoyescalonamientoentrejuntas,enelcasodelospavimentosrígidos.

1.1.2. Tipos de pavimentos

Actualmentesecuentaconunagranvariedadde pavimentos que, atendiendo los criteriostradicionales,básicamentepuedenclasificarseen: rígidos y flexibles,mixtos o compuestos.Acontinuaciónveremosenquéconsistecadaunodeellos.

PavimentosFlexiblesEstospavimentoscuentanconunacapadero-damientoconstituidapormezclaasfáltica,porloquetambiénselesconocencomopavimen-tosasfálticos.Resultanmáseconómicosensuconstrucción inicial, pero tienen la desventa-ja de requerirmantenimiento constante paracumplirconsuvidaútil.

Elincremento,tantoenintensidadcomoennú-merodelasaplicacionesdecargas,llevoensu

momento a la realización de pavimentos conmayorcapacidadestructural,recurriendoaca-pastratadasoestabilizadasconcementooconunespesorconsiderabledemezclasasfálticas,comolasdenominadas“fulldepth”,conespe-sores del orden de 30 cm. Estos pavimentossuelen incluirsetambiénenel tipode lospa-vimentosflexibles,debidoaquetienesuperfi-cialmentecapasasfálticas,perosucomporta-mientoestructuralesmuydiferente,concapasinferioresdeigualomayorrigidezquelassu-periores.

PavimentosRígidosEnlospavimentosrígidos,lasuperficiederoda-mientoesproporcionadaporlosasdeconcretohidráulicoqueenalgunasocasionespresentanunarmadodeacero.Porsumayorrigidezdis-tribuyen lascargasde losvehículoshacia lascapasinferiorespormediodetodalasuperficiedelalosaydelaslosasadyacentesquetraba-janenconjuntoconlaquerecibedirectamentelacarga.

A excepción de los bordes de las losas y lasjuntas, sin pasajuntas, las deflexiones y de-formacioneselásticassoncasinulas.Estetipodepavimentosnopuedeplegarsealasdefor-maciones de las capas inferiores sin que sepresentelafallaestructural.Generalmente,elmantenimientoque requiereesmínimoyco-múnmentesoloseefectúaenlasjuntasdelaslosas.

PavimentosMixtosoCompuestosLos pavimentos mixtos o compuestos, estánconformadosporunacapadeconcretohidráu-lico,cubiertaporunacarpetaasfáltica,seem-pleanencallesysujustificaciónsebasa,enlapresenciaderedesyserviciosbajolavialidad,quedebenprotegersedelaaccióndeltránsito.Su posición impide efectuar excavaciones amayorprofundidadparaalojarunaestructuradel pavimento flexible convencional. Asímis-mo,puedentenerunamayorcapacidadestruc-turalyporconsiguienteunmejordesempeño.

1.1.3. Funciones de las capas y materiales que componen los pavimentos

El pavimento tiene diversas funciones comoson:

▪Proporcionarunasuperficiederodamien-toseguro,cómodoydecaracterísticasperma-nentes,bajolascargasrepetidasdeltránsitoalolargodelperiododediseñoconsiderado.

▪Resistireltránsitoprevistoparaelperiododediseñoydistribuir las presionesverticalesproducidaspor las cargasdel tránsito, de talformaquesolo llegueunamínimaporcióndeestas cargas a la capa subrasante, para queestaseacapazdesoportarlas.

▪Constituirunaestructuraqueseacapazderesistirlosfactoresclimatológicosdellugaren

elqueesconstruido;enespecialfactorescomoelaguaylatemperatura,yaquesonestoslosqueproducenefectosmásadversosenelcom-portamientodelosmaterialesqueconstituyenelpavimento.

Lospavimentostambiéndebencontarconunaseriedecaracterísticasfuncionalesyestructu-rales;lasfuncionalescorrespondenalasuper-ficiederodamientoysonlasquemásafectanalosusuarios,ylasestructurales,quesonmásbiendelinterésdelaspersonasencargadasdeoperaryconservarlospavimentos.

Respecto a las características funcionales sepuedemencionar:

▪Resistenciaalderrapamiento:Éstaesob-tenidaatravésdeunaadecuadatexturaenlasuperficie de rodamiento, esta textura debeestaradaptadaparalasvelocidadesdecircula-ciónprevistaseneldiseño.

▪Regularidad transversal y longitudinal enlasuperficiederodamiento:Éstacaracterísticaafectadirectamente lacomodidaddelusuarioy en lamedidade la severidadde lasdefor-macionespresentesenelpavimento,sepodráo no alcanzar la velocidad considerada en elproyecto.

▪Propiedadesdereflexiónluminosa:Estaspropiedades son importantespara la conduc-ciónnocturnayparaeldiseñoapropiadodelasinstalacionesdeiluminación.

▪Drenajesuperficialrápido:Éstacaracterís-ticaevitaqueelespesordelapelículadeaguaqueescurresobrelasuperficiederodamientoseaconsiderable,yconesto impideelefectoconocidocomoacuaplaneo.

Por su parte, las características estructura-les están relacionadas con las característicasmecánicasdelosmaterialesutilizadosparalaconstruccióndelasdiferentescapasquecon-formanelpavimento.Estascaracterísticasme-cánicas definen el espesor de cada capa. Enestesentido,elanálisismecánicodaunaidea

de los efectos producidos por las cargas deltránsito,encuantoaestadosdeesfuerzoyde-formaciones.

Es decir, la vida útil de los pavimentos, de-pende en granmedida, de las característicasestructurales. Además de las consideracionesfuncionalesyestructurales,enlospavimentosserequierenqueseanconsideradoslosaspec-tosconstructivos,parapoderrealizarunanáli-sisdecostosyesteanálisisdecostosdebesersustentadoconlaprevisióndelcomportamien-todelospavimentosduranteelperiododedi-seño,laconservaciónnecesariaylaestimaciónderefuerzosestructuralesdespuésdelperiododediseño.

Los pavimentos están constituidos por variascapasdenominadasdearribahaciaabajocar-peta,baseysubbase,respectivamente,comosemuestranenlaFigura2.

Características del pavimento

Elpavimentoesunaestructuraqueproporcionaunasuperficiederodamientodecolorytexturaapropiados,resistentealaaccióndeltránsito,intemperismoyotrosagenteserosivos.Trans-misoralasterraceríasyalterrenonatural,losesfuerzosproducidosporlascargasimpuestasporeltránsito,detalformaquenosobrepasenlosesfuerzosqueresistenlasdiferentescapas.

CarpetaEslapartequesoportadirectamentelassoli-citacionesdeltránsitoyaportalascaracterísti-casfuncionalesyestructuralmenteabsorbelosesfuerzoshorizontalesypartedelosverticales.Encondicionesdealta intensidaddel tránsitopuede llegar a alcanzar espesores considera-bles.

Las carpetas se construyenconconcretoshi-dráulicosoconmezclasasfálticasenfríoenca-liente,denominándoseenestecasoconcretosasfálticos, los cuales pueden contener algúnagentemodificadorparamejoraralgunadesuscaracterísticas.Enelcasodepavimentosrígi-dos,laslosaspuedenlleganatenerespesoresdelordende40cm.,especialmenteenlasae-ropistas.

BaseLabasees lacapasituadabajo lacarpeta,ysu funciónesevidentemente resistente,puesabsorbe lamayorpartede losesfuerzosver-ticales y su rigidez o su resistencia a la de-formaciónbajolassolicitacionesrepetidasdeltránsitosuelecorresponderalaintensidaddeltránsitopesado.Paratránsitomedioyligeroseemplean las tradicionales bases granulares,pero para tránsito pesado se empleanmate-rialesgranularestratadosconuncementante,denominadasbasesasfálticasobasesdegra-va-cemento.

SubbaseLasubbaseeslacapaquevadebajodelabaseyasuvezseconstruyesobre lacapasubra-sante.Estacapapuedenosernecesariacuan-do la subrasanteesdeelevada capacidaddesoporte.Sufunciónesproporcionaralabaseuncimientouniformeyconstituirunaadecua-daplataformadetrabajoparasucolocaciónycompactación.

Esdeseablequecumpla tambiénuna funcióndrenante, para lo cual es imprescindible quelos materiales utilizados carezcan de finos yentodocasosueleserunacapadetransiciónnecesaria.Seempleannormalmentesubbasesgranularesconstituidaspormaterialescribadoso de trituración parcial, suelos estabilizadosconcemento,etc.

SubrasanteLacapasubrasante,deberecibirysoportarlascargas producidas por el tránsito, que le sontransmitidas por el pavimento, dentro de unperiodo de tiempo determinado (que corres-pondealperiododelproyecto),sinsufrirdete-riorosodeformacionesqueafectenlaintegri-daddelpavimento.

Lasfuncionesdelacapasubrasantedebenser:• Transmitirydistribuirdemodoadecuadolascargasdeltránsitoalcuerpodelterraplén.• Evitarquelosmaterialesfinosplásticosqueformenelcuerpodelterrapléncontaminenelpavimento.

• Evitarquelasterracerías,cuandoesténformadas principalmente por fragmentos deroca(piedraplen),absorbanelpavimento.• Evitarquelasimperfeccionesdelacamadeloscortessereflejenenlasuperficiedero-damiento.• Uniformizarlosespesoresdepavimento,sobretodocuandovaríanmucholosmaterialesdeterraceríasalolargodelcamino.• Economizar espesores de pavimentos,enespecialcuandolosmaterialesdelasterra-ceríasrequierenunespesorimportante.

Esta capa es considerada como la cimenta-cióndelpavimentoyenocasionespuedeestarconstituidaporelterrenonatural,cuandoestees debuena calidad, o bien, por unmaterialseleccionado.

La principales funciones, tanto de las basescomo de las subbases, son: recibir y resistirlascargasdeltránsitoatravésdelacapaqueconstituyelasuperficiederodamiento(carpetaasfálticaolosasdeconcreto);transmitirestascargas, adecuadamente distribuidas a las te-rracerías; impedirque lahumedadde las te-rraceríasasciendaporcapilaridad,yencasodeintroducirseaguaporlapartesuperior,permitirqueel liquidodesciendahasta lacapasubra-sante,dondesedesalojaalexteriorporelefec-todebobeoolasobreelevación.

Enelcasodelospavimentosrígidos,lassubba-sestienencomoprincipalesfuncionescontrolarloscambiosvolumétricosdelasubrasanteein-crementarsumodulodereacción.Setratadeunelementoimportanteparagarantizarlauni-formidaddesoportedelaslosasyseconstruyeconmaterialesgranulares, loscuales,cuandoel tránsito llegaasermuypesadoe intenso,se hace necesario estabilizar, por lo general,concementoportlandparaevitarquebajosuacciónsufranerosionesindeseables.

Otro aspecto importante quedebe cumplir lasubbaseesevitarlaeyeccióndematerialfinoatravésdejuntasygrietas,alpasodeltránsitopesado.Asimismo,cabemencionarqueeven-tualmente a esta capa se le denomina base,por su posición inmediatamente a bajo de lalosa.

Sinembargo,loscorrectoesdenominarlasub-base,debidoaquelosrequerimientosdecali-daddelosmaterialesnosontanestrictoscomolosdeunabaseenunpavimentoflexible,con-siderando que la losa de concreto reduce losesfuerzosimpuestosaestacapaporlascargasaplicadas.

La subestructura del pavimento está confor-mada por el terreno natural y las terraceríascompuestasporcortesoterraplenesylacapasubrasante.Elterrenonaturalsedefinecomolafranjadeterrenoincluidaenelderechodevía, cuyo estado de esfuerzo original resultaafectadoporlaconstruccióndelainfraestruc-

turacarreterayquerecibelascargasdeltrán-sitodistribuidasatravésdelaestructuradelospavimentos. Las terracerías pueden definirsecomolosvolúmenesdematerialesqueseex-traenoquesirvenderellenoenlaconstrucciónde la infraestructuracarretera.Esdecir,eselconjuntodeobrascompuestasdecortesyte-rraplenes,respectivamente.Lasterraceríasenterraplénsedividenenelcuerpodelterraplén,quees laparte inferior,y lacapasubrasantequeeslaquesecolocasobrelaanterior,comosemuestraenlaFigura3. Lafinalidaddelcuerpodelterraplén,esalcan-zar la altura necesaria para satisfacer princi-palmentelasespecificacionesgeométricas,re-sistir las cargas del tránsito transmitidas porlascapassuperioresydistribuir losesfuerzosatravésdesuespesorparatransportarlasenformaadecuadaalterrenonatural.

Lacapasubrasante,deberecibirysoportarlascargas producidas por el tránsito, que le sontransmitidas por el pavimento, dentro de unperiodo de tiempo determinado (periodo deproyecto), sin sufrir deterioros o deformacio-nesqueafectenlaintegridaddelpavimento. Cuandosevaaconstruiruncaminoquepre-senteunTPDA(TránsitoPromedioDiarioAnual)mayora5,000vehículos,esnecesarioqueseconstruyabajolasub-rasanteunacapaconoci-dacomosub-yacente;lacualdeberátenerunespesormínimode50cm.Tambiénesimpor-tantemencionar,queenalgunasseccioneses-tructuralesdelpavimento,puedenorequerirsedealgunadelascapasantesmencionadas.

1.2. Factores que afectan el compor-tamiento de los pavimentos

Eldiseñoyproyectodelospavimentos,debentenercomoobjetivoprincipalelconseguirunaoptimizacióndesdeelpuntodevistadelare-sistenciayfuncionalidaddelaestructura,conuncostoglobalmínimo,quedeberáincluirloscostosdeconstrucción,conservaciónyopera-ciónenunperiodogeneralde15a40años.Paraeldimensionamientodelasdiferentesca-pasqueconformanlospavimentos,existenva-riosmétodosdesarrolladospordiferentesins-titucionesoentidades,cuyaaplicaciónsebasaprincipalmente en los siguientes factoresquesepresentanacontinuación: EfectosdelmedioambienteLosefectosdelmedioambienteconstituyenunfactorqueaúnnoessuficientementeconside-radoeneldiseño.Normalmentedebentomar-

seencuentacuandoseseleccionanlosmate-riales y deben considerarse en determinadoselementoscolaterales,comoloeseldrenaje.

Eneldiseñodelapropiaestructuradelospa-vimentosnosdebeinteresarsucomportamien-tobajoefectosdetemperaturayhumedad.Enestesentido,debenserobjetodeconsideraciónlastemperaturasextremasdiariasyestaciona-les, así como el régimen e intensidad de lasprecipitacionespluviales,aspectosqueademásinfluyenduranteelprocesoconstructivo.

El aguaafecta a losmateriales que constitu-yenlospavimentosendistintasformas,modi-ficandooalterandoalgunasde suspropieda-des:resistenciaalesfuerzocortante,cohesión,expansión-contracción,erosión,gradodecom-pactación,corrosión,envejecimientodelosas-faltos, adherencia entre agregadoy asfalto yefectodecongelamiento-deshielo.

Característicasypropiedadesdelosma-terialesComo parámetro fundamental, dentro de lascaracterísticasypropiedadesdelosmaterialesdecimentacióndelospavimentos,seemplealacapacidaddesoporteoresistenciaalade-formaciónporesfuerzocortantebajo lascar-gasdeltránsito. Deigualmanera,debeconsiderarselasensibi-lidaddelsueloalahumedad,tantoenloqueserefieraasuresistencia,comoalaseventualesvariacionesdevolumen,esdeciralosfenóme-nosdeexpansiónycontracción.

Porlogeneral,elparámetroderesistenciautili-zadoparacaracterizarlaresistenciadelosma-teriales,eselvalorrelativodesoporte,aunqueactualmentealgunosmétodosempleanelMo-dulodeResiliencia(MR),siendocomún,mane-jarcorrelacionesentreestosdosparámetros.

EfectosdeltránsitoElefectoqueprovocaeltránsitosobrelospa-vimentos,constituyesindudaunodelosprin-cipalesfactoresparaeldiseño.

Enestesentido,nosdebeninteresarlascargasmáspesadasporeje,esperadasenelcarrildeproyectoyquegeneralmenteeselmássolici-tado;dadoqueéstedeterminarálaestructuradelpavimento,duranteelperiododelproyectoadoptado.Sinembargo,enloscasosdeviali-dades con carrilesmúltiples, podrá realizarseundiseñoconestructurasyespesoresdiferen-ciados,enfuncióndeltránsitoasignadoacadacarril.

Larepeticióndecargasylaacumulacióndesusefectossobrelospavimentos,comolafatigaoladeformaciónpermanente,sonfundamenta-lesparaelcálculodeldimensionamientodesuscapas.Porotrolado,sedebentomarencuen-talasmáximaspresionesdecontacto,lasso-licitacionestangencialesentramosespeciales,comosoncurvas,zonasdefrenadoyacelera-ción,entreotros;lasvelocidadesdeaplicacio-

nes,enparticular,laslentasenrampasyzonasdeestacionamientodevehículospesados,en-treotros.

FactoreseconómicosEsclaroqueningunaentidadespartidariadegastar su presupuesto en números mayoresque lonecesarioen cada caso,peroel gastonecesario difícilmente coincide con lamínimainversióninicialyenocasionessueleserma-yor,portenerquetomarencuentaotrosfac-tores.

Deestamanera,elcriteriodelcostoinicialmí-nimoha llevadoa infraestructurasdeficientesenmuchoscasos;nopreparadasparaunfutu-rousoycrecimientoyaveces,conunfuncio-namientodefectuoso.

Enestesentido,elcriteriodelingenieronopue-dedesarrollarse,obviamente,sinunaconside-racióndelosfactoreseconómicosinvolucrados,peroéstosresultansiempredeunaamplitudybalancequetrasciendeenormementelascon-sideraciones preponderantes del costo inicialdelaconstrucción.

Porotro lado,construidos lospavimentosyamedidaque transcurreel tiempo,debencon-servarse y operar para cumplir sus fines de

propiciarunóptimotransporte,esdecir,setie-nenqueconsiderarloscostosprovocadosporla conservación normal y aquellos originadosporlasreconstruccionesperiódicas.

Así,conservarse,noquieredecirtenerlossiem-pre flamantes como el día de su estreno. Laregionescrecenyprogresanyloquesehaceparacubrirunservicioquevaadurarmuchomásdeloquesueleconsiderarseelperiododevida útil de una obra, deberá cubrir en cual-quierfuturofinescadavezmásampliosenlocualitativoyen lo cuantitativo.Porello, con-servarunacarretera,quieredecirmantenerlatodosesosañosenunasimilarcalidaddeser-vicio,haciendofrenteaunademandasindudacreciente.Estehecho,puedeydebeserprevis-todesdeelproyectoinicial.

1.2.1.Características y propiedades de los materiales de cimentación

El tránsitode losvehículos,bajo lasaccionesdelmedioambientecomola lluvia,elcambiodeniveldeaguasfreáticasylaaccióndelin-temperismoporcambiosdelclima,propicianlavariación de las características de resistenciaydeformaciónenlosmaterialesqueformanlacimentacióndelospavimentos.

En México, hasta los años 80´s, se permitíaemplear,para formarel cuerpodel terraplén,desde los limos y arcillas de alta plasticidad,hastalossuelosorgánicos,conlaúnicalimita-cióndequesulímitelíquidonofuerasuperiora100ynose limitabanotrascaracterísticas,comosuresistenciaosudeformación.

Altenerlibertadparaempleararcillasylimosdealtaplasticidadenelcuerpodelterraplén,se podían usar las arcillas activas, las cualessujetas a variaciones de la humedad, cam-bian tanto de volumen, como su resistencia.Loanteriorpropicioquesetuvieranseccionesestructuralesdelospavimentos,enlasqueelcuerpodel terraplénestaba formadoporma-terialesque,sujetosaincrementosensucon-

tenidodeagua,disminuíansuresistenciaein-crementabansudeformabilidad.

Porotrolado,sedebeconsiderar,quelatopo-grafía de laRepublicaMexicana, está confor-mada por zonasmontañosas y planas, estasúltimas,productodeladesecacióndelosanti-guoslagos,endondeporlogeneral,aparecensuelosblandosoactivos(arcillasexpansivas).Aunadoaloanterior,engranpartedelpaíssepresentan lluvias abundantes, que incremen-tan los contenidos de agua de los diferentesmaterialesqueconformanlasecciónestructu-ral de los pavimentos, tanto en las zonas demontañascomoenlasplanas.

Yaseaquesetratedeunazonaplanaodelamontaña,enlamayorpartedelasuperficiedelaRepublicaMexicana,noesposiblegaranti-zarquenoexistacambiosenloscontenidosdeaguaproducidosporalgunade lassiguientescausas: infiltraciones propiciadas por el aguade lluvia,ascensióncapilardeniveldeaguasfreáticas,flujo internoen lamasadesueloorocaporundrenajeosubdrenajeinadecuadoy saturaciónde losmateriales que formen lasecciónestructuralpropiciadapor llanurasdeinundaciónenzonasplanas.

Como parámetro fundamental, dentro de lascaracterísticasypropiedadesdelosmaterialesdecimentacióndelospavimentos,seemplealacapacidaddesoporteoresistenciaalade-formaciónporesfuerzocortantebajolascargasdeltránsito.Deigualmanera,debeconsiderar-selasensibilidaddelsueloalahumedad,tantoenloqueserefieraasuresistencia,comoalaseventuales variaciones de volumen, es decira los fenómenosde expansión y contracción,comosemuestraenlaFigura4.

1.2.2. Efectos del tránsito.

Para1950,elvehículomáspesadoquereco-rría lascarreterasnacionalespodía llegara8toneladas,yenlaactualidadesusualvercir-cularunidadescuyopesobrutosuperalas60toneladas.

Alavez,estamultiplicaciónocurriónosóloenpeso,sinotambiénennúmero;en1950laca-rreteramásimportantedeMéxicopodíatenerentre5,000y6,000vehículosdiarios, de loscuales,un10%erancamionesdecarga;hoyesposiblecontemplarenlaredbásicamexica-nacarreterascon3ó4vecesmayornúmerodevehículos,ademásdequelaproporcióndevehículosdecargaaumentóconsiderablemen-te,hastanivelesde30ó40%deltránsitodia-rio,enestesentido,Méxicoesunodelospaí-sesdemayorproporcióndevehículosdecargadentrodelflujogeneralcomosemuestraenlaFigura5.

Esta situaciones, nos conducena condicionesradicalmentenuevasymuchomásonerosasenloqueserefierealcomportamientodelospa-vimentos;condicionesquedebenconsiderarseenlosdiseñosyenlaconstruccióndelassec-ciones estructurales de las carreteras que se

construyan en el futuro, en los proyectos derefuerzoquesehacenparaadaptarlascarre-terasexistentesalasnuevascondicionesyenlastareasdeconservación.

Larepeticióndecargasylaacumulacióndesusefectossobrelospavimentos,comolafatigaoladeformaciónpermanente,sonfundamenta-lesparaelcálculodeldimensionamientodesuscapas.

Por otro lado, se deben tomar en cuenta lasmáximaspresionesdecontacto,lassolicitacio-nes tangenciales en tramos especiales, comoson curvas, zonas de frenado y aceleración,etc.,lasvelocidadesdeaplicaciones,enparti-cular,laslentasenrampasyzonasdeestacio-namientodevehículospesados,etcétera.

Parapoderhacerunaclasificacióndelosvehí-culos,seharáusodeltérmino:“TDPA”,Tran-sito Diario Promedio Anual, el cual se definecomoelnúmerodevehículosquepasanenunlugarespecifico,duranteunaño,divididoentreelnúmerodedíasdelaño(365).

ParadeterminarelTDPAdeuncaminoenope-ración, se cuenta en forma directa el tránsi-tomedianteunaoperaciónllamada“aforo”,lacuallapuedenrealizaroperariosocontadores

mecánicos;elconteopuederealizarsedurantetodooelañoosoloenciertastemporadasyluegoproyectarloaunaño.AlcalcularelTDPAdevariosaños,mediantetécnicasestadísticas,sepue-deconocerlatendenciadelincremento.ParadeterminarelTDPAdeuncaminoquesehabrádeconstruir,seestimaconbasealtránsitoinducidoyaltránsitogenerado.

Elprimero,esaquelqueenlaactualidadutilizaotroscaminos,peroqueusaraelnuevoparallegaralmismodestino,esdecir,eseltránsitoqueahorahaceunrodeo,peroquealconstruirseelnuevocamino,loutilizaráporsermásdirectoparallegarallugardeseado.

Paraconocerestetipodetránsitoserealizanestudiosdeorigen-destinoenloscaminosqueoperanenlaactualidad,endondesehacenentrevistas,tantoalosconductorescomoalospasajeros.Eltránsitogeneradoseconocecomounacuantificacióndelosproductosagrícolas,ganaderoseindustriales,quesegeneraranyalcalcularelnúmerodevehículosqueseránnecesariosparasutraslado,ademásdelosqueserequeriránparaefectuaractividadescomercialesturísticas,etcé-tera.

Porlotanto,elTDPAdecaminosfuturos,serálasumadeltránsitoinducidoyelgenerado,asímismoesfactiblededucir latendenciadeincrementoaltomarencuentalaquecorrespondeacaminosyaconstruidosenlazona.Atendiendoasuclase,lostiposdevehículosquecirculanporlainfraestructuracarretera,seclasificandeacuerdoalaTabla1.

Alanalizarlosdatosdevialidadanivelnacional,sepuedeobservarquemásdel50%delosve-hículosquetransitanporundeterminadolugar,correspondenaltipoA,estoes,másdel50%sonautomóvilesocamionetasconcapacidaddehasta3toneladas.Lascaracterísticasdeltránsito,seaplicandedosformasdiferentes;laprimerasedenomina“tránsitoaunnivelfijo”,yenellaseeligeelvehículoquedañamaslaestructura,tomandoencuenta,tantoelnúmerodepasadas,comoelpeso;estemétodofueelprimeroenutilizarse,peroahorasoloseaplicaenaeropuertos.

Enlasegundaforma,seconsideratodoeltránsitoqueutilizalainfraestructuracarreteraysede-nomina“tránsitomezclado”.Enestemétodo,conobjetodetrabajarconunidadeshomogéneas,oseaconunmismotipodevehículo,utilizaelcriteriodeejesequivalentesyelfactordedaño.

Elfactordedañoeslarelacióndeldeterioroqueunvehículodado,causaalaestructuradelospavimentos,coneldañoqueprovocaunvehículoestándar.EnMéxico,comoenotrospaíses,seutilizacomoestándarunejesencilloconruedassimples,quesoportaunacargatotalde8.2tone-ladas(18,000lb).

Enlaactualidad,conlosmétodosqueutilizanelcriteriodetránsitomezcladosecalculaeltotaldeejesestándarqueusaránlavíadurantelos“n”añosdevidaútil.Estevolumendetránsitosecalculamediantelasiguienteecuación:

Te = TDPAet x C 1

Endonde:

• Te=Volumendeejesestándarenlavidaútildelproyecto.• TDPAet=Tránsitodiariopromedioanualequivalentetotalenelcarrildediseño.• C=Factordeproyeccióndetransitoafuturo.

o C=((1+r)n–1)365/r.

•r=Factordeincrementoanualdeltránsito,queenformaaproximadapuedeser:

• r=12%encaminosnuevos;r=4%encaminosconmásde10años construidos;r=8%enpromedio. • n=añosdevidaútildelproyecto.

Acontinuaciónseobservanlosefectosdeltránsitodeacuerdoaltipodevehículo.

1.2.3. Efectos del medio ambiente

Elaguaesunodelosfactoresquemáscontri-buyeeneldeteriorodelospavimentos,porloque deberá considerarse de vital importanciasu rápido desalojo, para evitar su concentra-ción,tantoenlasuperficiecomoenalgunadelascapasqueconformanlospavimentos,inclu-yendolasubrasante.

Paraobtenerunmejorcomportamientodelospavimentos,elproyectistadebereconocerqueel agua puede entrar en la estructura de lospavimentos,ya lacapasubrasante,porme-diodegrietas,baches,juntas,jardineras,ca-mellones, fugasen lossistemasdedrenajeyaguapotable,ascensocapilar,posicióndelni-velfreático,etcétera.

Por talmotivo, se debe tomar en cuenta lasmedidasadecuadasparaproponersistemasdedrenajeysubdrenajequeactúenconefectivi-dad, captando, conduciendo y desalojando elagua,sinafectarlospavimentosolacapasu-brasante.

Encuantoaldrenajesuperficial,debenconsi-derarselossiguientesaspectos:

Lapendientetrasversaldebeserdeporlomenosdel1%. No se debe admitir depresiones en lasuperficiequepuedanprovocarestancamientodeagua. Latexturasuperficialdebefacilitarlaex-pulsiónrápidadelaguademaneratransversal. Nodebenexistirobstáculosquefacilitenlaacumulacióndelaguaen lasbocasde tor-mentasorejillas,lavaderos,cunetasyalcanta-rillas. Lasjuntasdeconstrucciónen lospavi-mentos,debentratarseenformaadecuada. No deberán permitirse agrietamientosenlospavimentos,yaquefacilitanlafiltracióndelaguaalascapasinferiores.

Un factor importante que debe considerarse,eslatexturasuperficial,yaqueéstadetermina

lavelocidadconqueelaguapuedeescapardeentrelallantayelpavimentoytambiénlara-pidezconqueescurreporlasuperficiedurantelalluvia.

Elaguasobrelospavimentospuedeocasionaruna pérdida de contacto entre la llanta y susuperficie,yprovocarlapérdidadelcontroldeladireccióndelvehículoysudeslizamiento,fe-nómenoquesedenominahidroplaneooacua-planeocomosemuestraenlaFigura6.

Generalmente ocurre cuando se conduce unvehículobajolalluviaagranvelocidadysefor-maunaláminadeaguasobrelasuperficiederodamientoquealcanzaunnivelcríticoenfun-cióndelavelocidaddelvehículo,conelfindeevitarominimizarqueocurraestafenómeno,alospavimentosselesdebeproporcionarunatexturasuperficialcompatibleconelambiente,velocidaddecirculación,intensidaddetransito,topografíay característicasgeométricasde lainfraestructuracarretera.

Otro factor relevante que debe tomarse encuenta para la correcta estructuración de lospavimentoseselclima,porejemploesdevitalimportancia considerar las temperaturasmuyaltas y de congelamiento. Las temperaturasaltaspuedenafectarlaestabilidaddelascar-petasasfálticas,puescuandoestanoessufi-ciente,lasuperficiederodamientosufredefor-macionesporelcorrimientodelacarpeta.

Estedefectosecorrigeutilizandoasfaltosdemayordureza,quesonmenossensiblesalasvaria-cionesdetemperatura,perotambiénsedebecuidarquelosmódulosdeelasticidaddelacarpetaydelabaseseanlomásaproximadosposiblescomosemuestraenlaFigura7. Lasbajastemperaturasafectanlaestructuradelospavimentos,alcongelarseelaguaqueseen-cuentraentrelaspartículas,locualprovocaquesepierdalacompactacióndelosmateriales,puesestefenómenoaumentaelvolumendelagua.Elproblemaseagudizaenprimavera,cuandosepresentaeldeshielo,yaquelossuelosmenoscompactosabsorbenconsiderablementeelaguayestohacequesucapacidaddecargadisminuya.Enlaszonasdondesepresentantemperaturasdecongelamiento,comosemuestraenlaFigura8,sedebeevitarelaguacapilarenlascapassuperioresdelaestructuradelospavimentos.Paraelloesnecesarioqueenlaregiónafectadaporestefenómenosediseñeunacaparompedoradecapilaridad,esdecirunacapadematerialgranularsinfinos.

Cuandoenunaregión,sinproblemasdeconge-lamientoserequieraadoptarunmétodoparala estructuración de los pavimentos, creadoparaotraregiónquesipresenteeseproblema,sedeberánhacerlosestudiosnecesariosparacorregir losmodelosmatemáticosdeldiseño,yaquedeotramanerasecorreráelriesgodesobrediseñarestructurasenmásdel30%.Loanterior no es conveniente, ya que las obrasdebenproyectarseconlamayoreconomíapo-sible.

1.2.4. Factores económicos

Puedeafirmarsequeenlafilosofíadelingenie-rodepavimentosyaúnenladelaingenieríanacional, ha llegado a establecerse explícita-mentelaideadequeelcostomínimodecons-trucción, es decir, la inversión inicial, es unametaidealdetodoproyecto.Esclaroqueningunaentidadespartidariadegastar su presupuesto en números mayoresque lonecesarioen cadacaso,peroel gastonecesario difícilmente coincide con lamínimainversióninicialyenocasionessueleserma-yor,portenerquetomarencuentaotrosfac-tores.

Deestamanera,elcriteriodelcostoinicialmí-nimoha llevadoa infraestructurasdeficientesenmuchoscasos;nopreparadasparaun fu-turousoycrecimientoy,aveces,conunfun-cionamiento defectuoso. En este sentido, elcriterio del ingeniero no puede desarrollarse,obviamente,sinunaconsideracióndelosfac-toreseconómicosinvolucrados,peroéstosre-sultansiempredeunaamplitudybalancequetrasciende enormemente las consideracionespreponderantesdelcostoinicialdelaconstruc-ción.

Enlaplaneación,diseño,construcciónyadmi-nistracióndelospavimentos,sedebenconsi-derarlossiguientescostos:costosdeconstruc-ciónoinversióninicial,costosdeconservación,costosdeoperación,costosdeaccidentes,en-treotros.

Enrelaciónalademandadetránsito,lasobrasde infraestructura carretera se deben clasi-ficar conforme las especificaciones para quelascaracterísticasgeométricasydecalidaddelosmaterialesqueconformanlospavimentos,seanacordealasnecesidadesyaloscostosdeoperación.

Ladivisiónencapasquesehaceenunpavi-mentoobedeceaunfactoreconómico,yaquecuandodeterminamoselespesordeunacapa,elobjetivoesdarleelgrosormínimoquere-duzcalosesfuerzossobrelacapainmediatain-ferior.Laresistenciadelasdiferentescapasnosolodependerádelmaterialquelaconstituye,tambiénresultadegraninfluenciaelprocedi-miento constructivo; siendo dos factores im-portantes la compactación y la humedad, yaque cuandounmaterial no seacomodaade-cuadamente, éste se consolida por efecto delascargasyescuandoseproducendeforma-cionespermanentes.

En ocasiones, y dada la escases de recursosfinancieros,es frecuentepensarenabatir loscostosdeconstrucción,sacrificandolacalidaddelosmaterialesqueconformanlasecciónes-tructuraldelospavimentos.Loanterioresungranerror,puesafuturo,losgastosdeconser-vaciónyoperaciónseincrementanenexceso.En consecuencia, los deterioros que presen-te la superficie de rodamiento, propiciara uncostomayorde losbienesy serviciosquesetransportanporesa infraestructura carretera.Por lotanto,en lasecciónestructural,sede-ben seleccionar los materiales que ofrezcanunaadecuadaresistenciaalesfuerzocortanteyquesufran losmenorescambiosvolumétri-cosydeformaciones,conlasvariacionesenloscontenidosnaturalesdeagua.

Atravésdelaexperiencia,sehapodidocon-cluirqueahorrarenlosmaterialesdeconstruc-ción de las terracerías empleandomaterialesplásticos, en aras de tener una inversión ini-cial reducida, es una idea errónea, pues aúnparalainversióninicial,losespesoresdepavi-mentosresultanmayoresyporconsiguientese

propiciaunmayorcosto,singarantizarelcom-portamientoadecuadodelaestructuraatravésdesuvidaútil,puesunmaterialplásticoesde-formableypresentavariacionesvolumétricas.

Enlasvíasterrestresesfundamentalestudiarlosacarreosdelosmaterialesdeconstrucción,detalmaneraqueelcostodelasterraceríaseareducido,paraestoseutilizará lacurvamasaysedeberáconsiderarelequiponecesariodeacuerdoconladistanciadeacarreo,asícomolos tratamientos que se debeno se dejendeejecutaralmoverlascompensadoras,loscos-tosdetratamientos,etcétera.

Enestesentido,yunavezquesetienenubica-dos losbancosdematerialesquepuedenuti-lizarseparaconstruirlacapasubrasanteylascapasdelasuperestructuradelospavimentos,esprecisoseleccionarlosmaterialescuyostra-tamientos necesarios y acarreos, reporte losmenorescostos.Cuandoseautorizaunincre-mentodelascargas,lospavimentossufrenunenvejecimientoprematuro,llegandoalnivelderechazoantesdelocalculadoeneldiseñoori-ginal,produciéndoseunrápidodesgasteenlasuperficiederodamiento,elcualsemanifiestaendeteriorosyfallas,loqueobligaráarealizaruna fuerte inversión en el refuerzo de la es-tructura,quepuederesolverseconunasobrecarpeta,oencasoderequerirse,conlarecons-truccióntotaldelasecciónestructural.

Sielprocedimientoderefuerzoresultacorrec-to,loscostosdeconservaciónseránreducidos,siempreycuandonosevuelvanaincrementarlascargas;perosielrefuerzocolocadonoeselrequerido,onosehizoconmaterialesdecali-dadadecuada, loscostosdeconservaciónse-guiránincrementándosemásalládelonormal.Elpavimentotienequesostenerunaoperaciónyésta representa, si se tomanen cuenta to-dos loscostos involucrados,valoreseconómi-cosmuysuperioresaloquecostóconstruiryconservar la infraestructura; considerando unperiododeutilizacióndecuarentaocincuentaaños,aunqueenocasionesesmuchomayor,laconservacióndeunacarreterapuedecostarde

diezodoceveceselcostodesuconstrucción,perolaoperación,esdecir, loscostosvehicu-laresdirectosenque incurreel transportedecargaymercancíasquecirculansobrelospa-vimentos,puedenrepresentarenelmismope-riodoentre200,400oaúnmásvecessucostoinicial,dependiendodelniveldeocupación.

Estudios realizados por el Instituto MexicanodelTransporte,handemostradoquesielesta-dosuperficialdeunpavimentopasadeloqueseconsideraraunestado “óptimo”aotroca-lificadode“bueno”,elcostodeoperaciónporkilómetrorecorrido,puedeaumentardeun15aun20%y,sielestadosuperficial llegaraa“malo”,estefactordeincrementopodríaserde35ó40%.

Actualmente,estetipodeincrementosafectanel tránsito,queennúmerodevehículosyenvaloreconómicodelacargatransportada,sonincomparablescon losdeunpasadorelativa-mentereciente.Paradarunaideadelaactivi-dadeconómicaquemantienehoyeltransportenacional, puede decirse que por la AutopistaMéxico - Querétaro, pasa cada año un valortransportadodelordendel25%delProductoInternoBruto(PIB)deMéxico.

Esta enorme desproporción entre los costosy los beneficios de operar la infraestructuracarretera, en comparación con los costos deconstruirla,aumentanlosriesgosalestablecerelcriteriodequeseaelcostodeconstrucciónmínimoelparadigmadeunproyectocarretero.Dichasituaciónevidencia,elpapeltanimpor-tantedequeunpavimentoesteenbuenesta-do,juegaenlosahorrosposibles.

UNIDAD 2: DISEÑO Y PROYECTO DE PAVIMENTOSObjetivoAlterminarlaunidad,elparticipanteserácapazdeidentificaryanalizarlasconsideracionesrelativasalosesfuerzosydeformacionesen lospavimentos,parapodermanejareinterpretarlosdiferentesmé-todosqueseaplicaneneldiseñodepavimentos,tantoflexiblescomorígidosyasíconocer lasten-denciasdeestosanivelinternacional.

2.1. Consideraciones teóricas relativas a la distribución de esfuerzos y deformacio-nes en pavimentos flexibles y rígidos. Actualmente,debereconocersequelosfactoresmásimportantesqueinfluyenenlaIngenieríadepavimentoshancambiado;sianteriormen-te,erael aguay susefectosmásdirectos lacausadelosmásevidentesdeterioros,hoysonotros loselementosmásactivos.En lospavi-mentosactuales,laaccióndelascargasrepeti-daseslamásnotablecausadedeterioro;estascargas han aumentado en demasía, tanto enmagnitudcomoennúmeroderepeticiones,loqueinducealaposibilidaddefallasporfatigayporelefectodeladeformaciónacumulativa.Engeneral,lasobrasdeIngenieríasepuedenanalizardesdedosperspectivas:

a) Criterioderesistencia,enelcualsebus-caquelosesfuerzosactuantesseanmenoresalosesfuerzosresistentesdelmaterial.b) Criterio de deformación, en este casosebuscaquelasdeformacionesquesufreunaestructura no sean excesivas, ya que si estoocurre, la estructura se vería afectada en sufuncionamiento.

En un pavimento, debe revisarse que no sepresentelafalladelmismobajolaaccióndelamáximacargaque soportaradurante suvidaútil.

La rupturadeunpavimentoflexible o rígido,puedeocurrirdebidoalosesfuerzosdetensiónocasionadosporlacargadeunarueda,obien,

sepuedepresentarunafallaporresistenciaalcortedelasdiferentescapasdeunpavimento.Lafallaporfatigaeslaqueocurreporlaacciónreiteradadeunesfuerzoque,aplicadounasolavez,noprovocaríaningúnproblema.Enelcasodelospavimentos,estafallalaproduceelefec-toreiterativoquetieneeltránsitoalpasarunayotravezsobreunacarpetaasfáltica.Obvia-mente,esteefectoreiterativodependededoscondiciones.

Primero,delaintensidaddelaacciónreitera-da,esdecir,delesfuerzoaplicadocadavezqueestoocurrey,segundo,de lamagnitudde ladeformacióninducidaencadaaplicacióndelacarga;tambiéninfluyepoderosamentelaflexi-bilidadorigidezdelacapadelpavimentoquesoportalarepetición.

La intensidad de dicho efecto esmedida porlamagnituddelacargaqueseaplicaatravésdelasllantasdeunvehículoylareiteraciónesmedidapor las repeticionesdeesacargaso-bre unamisma zona de dicho pavimento. Laaccióndelas llantasdelosvehículosproducedeformacioneselásticasydeformacionesper-manentesoplásticas,presentandoestasúlti-maslacaracterísticadequesevanacumulan-do durante la vida útil de los pavimentos. Elefectodedeformaciónacumulativaresultadeladeformaciónqueelpavimentosufrebajolaaccióndelallantaquepasa.

Dicha deformación se recupera parcialmentecuando la llantadejadeoprimir, pero tal re-cuperaciónnuncaes total; siemprequedaunremanente, que conduce a una deformaciónpermanente,lacualdificultalamarchadelosvehículos, aumentando su costo operativo y,eventualmente,contribuyealarupturayagrie-tamientodelacarpeta.

Alagrietarselacarpetaelaguapuedepenetrarenelinteriordelasecciónestructural,forma-dapormaterialespétreosquedisminuiránsuresistencia, lo cual, tendría como consecuen-cia, una falla generalizada de dicha secciónestructural. Debe tenerse en cuenta que en

unpavimentolacapasuperior(carpeta)eslamás rígidadel conjuntode la secciónestruc-tural. Evidentemente, una manera de prote-gerlacarpetadelagrietamientoproducidoporelefectoreiteradodeltránsitoeshacerlaconunespesortalqueelesfuerzoaplicadoresultemuyreducidoencomparaciónconlaresisten-ciadelacapa,estoes,construirlaporarribadeloquesellamaelumbraldefatiga,peroestollevaríaalaconstruccióninicialdecarpetasdegranespesor.

Porloque,lafallaporfatigaenlacarpeta,pue-decombatirsededosmaneras:primerodan-doa lacarpetaunespesor talqueelesfuer-zoaplicadoporel tránsito lepermitaaceptartodas las repeticiones con deformaciones tanreducidas que no produzcan posibilidades deagrietamiento o de deformación acumulativay, segundo, apoyandodicha carpeta en otrascapas suficientemente resistentes y poco de-formablescomoparalograrelmismoefecto.

Estascapasdeapoyodelacarpetaestánfor-madaspormaterialespétreos,queparacum-plir consucometido,debenser resistentesypocodeformables,enrelaciónalosnivelesdeesfuerzos correspondientes a la profundidadrelativadelacapa.

Naturalmente,estosmaterialespétreosresul-tanmáseconómicosquelascarpetas,dema-neraquesueleresultarmásconvenientequelasecciónestructuraldelospavimentostengalasuficienteresistenciaydeformabilidadrelativacomoparapoderfuncionarsatisfactoriamenteaúnconcarpetasmásdelgadas.

Deestamanera se logrará tambiénuna sec-ciónestructuralquepuedacrecerhaciaarribaenformaeconómicayracional,sielcaminoveacrecentadoel tránsitocirculante, lográndoseseccionesestructuralesenlasquetodoloan-teshechoseatodoaprovechableyelrefuerzonecesariopor el crecimientodel tránsito, seaun complemento sencillo (sobrecarpeta), quenoexijaaccionesenprofundidad,siempremu-chomáscostosas.

Porotrolado,ydebidoalcomplejocomporta-mientode los suelos y aque lospavimentosestánconstituidosporunsistemadecapas,losesfuerzos reales en dichos pavimentos, solopueden ser calculados en forma aproximada,faltandoaúnunateoríaadecuadaparalaesti-maciónrealdelosesfuerzos.

Sinembargo,lacomprensióndelanálisisteó-rico, facilitareconocer los factoresquedeter-minanlosesfuerzosenelcomportamientodelospavimentosflexibles.Paraello,seempleanlos conceptos de la distribución de esfuerzosverticalesdeBoussinesq, planteadaparaunaplacaestáticacircularyflexible,apoyadauni-formementeenunmedioelástico,homogéneoeisótropo.

Ladistribuciónverticaldeesfuerzosbajounacargaconcentradaaplicadaenlasuperficieho-rizontal,tomalaformadeunasuperficieacam-panada,endondelosesfuerzosmáximostie-nenlugarenelplanoverticalquepasaatravésdelpuntodeaplicacióndelacarga.

Paraelcasodelospavimentosflexibles,lacar-ga en la superficie no es una carga puntual,sino que se transmite en forma de una car-gadistribuidasobreunáreaaproximadamenteelíptica,correspondienteconlahuelladecon-tactodelarueda.Sinembargo,parafinesdecálculo,seconsideraqueeláreadecontactoesdeformacircular,cubriendounáreacuyovaloresigualaldelaelipsedecontactodelarueda,comosemuestraenlaFigura1.

Porlotantoparaestudiarladistribucióndees-fuerzosenunpavimentoflexiblesedebetomarencuentaqueésteesunaestructuradevariascapas con diferentes propiedadesmecánicas,comosemuestraenlaFigura2.

Paracomprenderelfenómeno,primerosecon-siderarálaestructuradelpavimentocomosisetrataradeunaestructuradeunasolacapadematerialelástico, isotrópico,homogéneoydeextensiónsemiinfinita.

Bajo estas consideraciones, Boussinesq obtu-voelesfuerzoverticalacualquierprofundidad,debajodeunasuperficiecirculardelsuelo,de-bidoa laaccióndeunacargauniformementedistribuida,aplicadasobrelasuperficie.Losesfuerzoshorizontalesradialesquesedanenunmediosemiinfinitoyhomogéneo,estándadosporlateoríadelaelasticidaddeacuerdoalasconstanteselásticas:ModulodeElastici-dad(E),RelacióndePoisson(μ)yModulodeRigidezalCorte(G).

De loanterior se logroconcluirque losplan-teamientosdeBoussinesqpermitencalcularelespesordelpavimento,paralaaplicaciónensusuperficiedeunacargadada,sisefijaladefor-maciónpermisibleyseconocenlasconstanteselásticas.Sinembargo,laestructuradelpavi-mentoesdevariascapas, loqueimplicaquelahipótesisdeunmediosemiinfinitoyhomo-géneo,yanosecumplenylosresultadosqueseobtienenconlasecuacionesdeBoussinesqdistanmuchodelarealidad.

Ladistribucióndeesfuerzosenunsistemadevarias capas, las cuales presentan diferentesrigideces que decrecen con la profundidad,estoes,lacapamásrígidaeslabase,lesiguelasubbase,posteriormentelasubrasanteyporúltimolaterracería,provocaqueexistalaten-denciadequelosesfuerzosnormalesverticalesseanbastantemayoresenlascapassuperioresqueenlasinferiores.

Otroaspectoimportante,eselhechodequelascapasdelabaseylasubbaseyconfrecuenciala capa subrasante, están formadas porma-teriales de tipo granular, los cuales tienen lacaracterística de que su deformabilidad de-pendedelapresióndeconfinamientoalaqueestánsometidos.Enestascondicionesevaluarsudeformabilidadconsiderandoúnicamenteelincrementodeesfuerzovertical,conduceare-sultadosquesealejandelarealidad.

Por lo tanto, hay que determinar el esfuerzohorizontal radial, el cual sirve para tomar encuentaelincrementoenlapresióndeconfina-

miento,comosemuestraenlaFigura3.

Porotrolado,ycomoyasemenciono,unpa-vimentorígidoconsisteenunalosadeconcre-tohidráulicorelativamentedelgada,lacualseapoyasobre labaseo lasubbaseyqueasuvezestadescansasobreunacapasubrasanteoelterrenonatural,ensucaso.Larigidezdelalosadeconcretohidráulicoesmuchomayorqueladelascapasinferioresyesusualutilizarjuntasdecontracciónydedilatación,comosemuestraenlaFigura4. Los esfuerzos que se presentan en los pavi-mentos rígidos sondebidosa cargasexterio-res,cambioscíclicosdetemperatura,cambiosdehumedadycambiosvolumétricosenlasu-brasanteo en la base.Dichosesfuerzospro-vocan deformaciones en la losa de concreto,causandomayoresesfuerzosdetensiónenelconcreto,comosemuestraenlaFigura5.

Lamagnitud de los esfuerzos depende de lacontinuidad del soporte de la subrasante, lacualpuedeserdestruidaporelefectodelbom-beoyporsupropiadeformaciónplástica.

Elefectodelbombeo,comosemuestraenlaFigura 6, consiste en la expulsión de agua ysuelodelasuperficiedesoportedelaslosasatravésdelasjuntas.Existentresfactoresque

provocan dicho fenómeno: Cargas pesadas yfrecuentes,presenciadeaguaenlasuperficiedesoportedelalosaypresenciadesuelosfi-nos. Los factores que influyen en los esfuerzos ydeformacionessoncomplejosyenmuchosca-sosnohayunateoríaparapodercalcularlos.Westergaardestudio losesfuerzosde tensiónque se presentan en los pavimentos rígidos,debidos a la acción de las cargas exterioresproducidasporuna llanta,dependiendode laposicióndeestaeneltablerodelalosa,yaseaenlaesquina,enelinterioroenelborde,paraellohizousodelateoríadelaelasticidad.

Silacargaseencuentraenlaesquina,seasu-mequeelpavimento,actúacomounvoladizoconlacargaconcentradaenlaesquina.Porlotanto, losesfuerzosdetensiónmáximosocu-rrenen lacarasuperiorde la losa,perosi lacargaseencuentraenelinterior,éstaprovocaesfuerzosde tensiónen la cara inferiorde lalosa, loscualessonde igualmagnitudento-daslasdirecciones.Silacargaestaenelbor-de, tambiénprovocaesfuerzosde tensiónenlacarainferiordelalosa,peroestossonmáxi-mosenladireccióndelborde.

Cuandoelcambiodetemperaturaesigualenlapartesuperioreinferiordelalosa,sepre-sentanlosfenómenosdedilataciónycontrac-ción,perosiseencuentraenformasimultáneaa diferentes temperaturas, hay un gradientequeprovocalapresenciadealabeos,esdecir,lasuperficiede la losa tiendeacombarse.Sila temperaturade lasuperficieesmenorqueenlaparteinferior,elalabeoeshaciaarriba,osea,lasuperficiederodamientosetornacón-cava.

Enelcasocontrario,elalabeoeshaciaabajoypor lo tanto la superficiede rodamientoesconvexa.Alproducirseestefenómenoelpesodel concreto tiendeamantener la losaensuposiciónoriginal,provocandoqueseinduzcanesfuerzos de tensión en la losa. Asímismo,losesfuerzosdebidosaltránsitosemodifican,

pueslalosanoestáapoyadaenformacontinuayaparecen,enelprimercaso,losesfuerzosdetensiónenlapartesuperiory,enelsegundocaso,enlaparteinferior,comosemuestraenlaFi-gura7. Finalmente,tambiénsepuedenpresentaresfuerzosenlaslosascuandoexistenexpansionesdi-ferencialesenlascapasinferiores.Porloqueesrecomendableevitarestetipodeesfuerzosconmaterialesdebajaplasticidadylomáshomogéneosposibles.

2.2. Métodos de diseño

Los distintosmétodos de diseño de los pavi-mentos, en general han sufrido cambios a lolargo de la historia. Desde aquellos primerosmétodosdetipoempíricodeprincipiosdelsiglopasado,quesebasabanenunsistemadecla-sificacióndesuelos,oseapoyabanenpruebasde resistencia igualmente empíricas, hasta laépocaactualenqueestossistemassehanvis-to fuertementeenriquecidosporaportacionesde importantes investigaciones,entre lasquedestacalarealizadaentramosexperimentales,llevadaacabobajoladireccióndelaAASHTO,enEstadosUnidos.

Conlaintroduccióndelossistemasinformáti-cos,lautilizacióndesofisticadosinstrumentos,equiposdeensayeyprocedimientosdeanálisiscomoelmétododelelementofinito,sehande-sarrolladométodosmásavanzados,como losdenominados empírico-mecanicistas, los cua-lestienenuncomponenteempírico,basadoenresultados de laboratorio y observaciones decampoyuncomponenteteórico,basadoenunmodeloestructural,conloscualesseconfiguraunmodelodecomportamiento.

Losmodelos estructurales de la partemeca-nicista,estánmásavanzadosquelosmodelosdecomportamientode tipoempírico.Lospri-meros,sebasanenunateoríamecánica,comoladelaelasticidad,mientrasquelossegundossonproductodeecuacionesderegresión,quepuedendar lugaradispersiones importantes,porloquerequierendecuidadosascalibracio-nesyrevisionesqueasegurenunaconcordan-ciaentrelapredicciónylarealidad.

Losmodelosasídesarrolladospermitenevaluarlainfluenciadelavariacióndelosespesoresdelascapas,delascargasaplicadas,delaintro-duccióndenuevosmateriales,lainfluenciadelmedioambiente, laaplicacióndemedidasderehabilitación,laprediccióndecomportamien-todelpavimentoatravésdeltiempo,asícomosuvidaremanente,ypermite,entreotrosbe-neficios,obtenerunmayorniveldeconfianza

en el diseño. Estosmétodos parecen ser losprocedimientos de análisis más promisoriosparaeldiseñodepavimentos.

Por otro lado, e independientementedelmé-tododediseñoqueseemplee,debeconside-rarseuncriteriodediseño,enelcualelriesgomínimoseproduzcaen lascapas inferioresalasquelosvehículosactualesalcanzanaenviaresfuerzosque,aunquedecrecientesconlapro-fundidad, aún son claramente notables hastaprofundidades que pueden llegar al ordendeunmetro.

Sisobreunaterraceríarazonablementebuenasevancolocandounacapadesubrasanteapro-piadaysobreellaunasubbaseyunabasedecalidadescrecientesyfrancamentecapacesdesoportarlosesfuerzosqueleslleguen,tantoenresistenciacomoenposibilidadesdedeforma-ción,unacarpeta,deespesorrazonable,podrásoportarlosembatesdeltránsitodelmomen-to,conciertomargendeprevisión.

Deestamanera,unapolíticaracionaldediseñodebe llevara seccionesestructuralesde sufi-cientecalidadcomoparaque lasaccionesdeconservaciónasociadasalcrecimientodeltrán-sitoconsistanensimplesymuchomáseconó-micosrefuerzosenlasuperficie,sinnecesidadderealizarauténticasreconstruccionesde lasseccionesestructuralesycontinuamentesees-ténrealizandoreencarpetados,consuconse-cuenterepercusióndesfavorableenloscostosdeoperaciónvehicular.

Debemencionarsequealgunasdelasentida-desencargadasdelaoperaciónyadministra-ción de pavimentos han implementado siste-masdeanálisisquecomprendenlaevaluacióneconómica de las diferentes alternativas deestructurasdelospavimentospropuestasparacada caso, con sus correspondientes estrate-giasdeconservación,paraundeterminadope-riododeanálisis;conloanteriorsedesarrolloel concepto del análisis de costo de ciclo devida,quedebeutilizarsecomoelemento fun-damentalparalatomadedecisiones.

Endichoanálisisdebeintervenirelcomporta-mientodecadaunadelasalternativasplantea-dasysedebenconsiderarlosefectosdesucon-servación,lascaracterísticasdeltránsitoyloscostosgeneradosduranteelciclodevidaanali-zado,como:costoinicialdeconstrucción,cos-tosdeconservaciónyrehabilitación,asícomolosinherentesalusuario,comoson:costosdeoperaciónenfuncióndelestadossuperficialdelpavimento y la influencia de las acciones derehabilitaciónenloscostosdeoperación.Paralaseleccióndelamejoralternativa,sede-beráelegiraquellaqueresultedelacombina-cióndelosmaterialesyfondosquegenerenlasituacióneconómicamásventajosa.Estostiposdeanálisisconducealosllamadossistemasdeadministracióndepavimentos,enloscualesesdeprimordialimportanciacontarcontresmo-delosadecuados:estructural,deprediccióndecomportamientoyeconómico.

2.3. Pavimentos Flexibles

Losmétodosdediseñodepavimentosflexiblesutilizadosfrecuentementeson:elmétodoAAS-HTO,eldelInstitutodelAsfaltoyeldelInstitu-todeIngenieríadelaUNAM.

2.3.1. Método AASHTO

Estemétodoesdeampliaaceptaciónparaeldiseño de pavimentos flexibles y fue emitidopor laAmericanAssociationofStateHighwayandTransportationOfficials.Elmétodosepu-blicó por primera vez en 1972, existen revi-sioneshasta1993yenlaactualidadcomienzaadistribuirse laversión2002.La informacióndepruebasincluidaeneldesarrollodelméto-dofuerecolectadaenelensayovialAASHOde1958a1960.

Estemétodoseclasificadentrodelosprocedi-mientosdediseñobasadosenecuacionesderegresióndesarrolladasapartirderesultadosdetramosdeprueba.Sinembargo,esteméto-dotomauncaráctermecanicístico,alintroducirensuprocedimientoconceptoscomolosMódu-losdeResilenciayElásticosdelosmateriales.

ElensayovialAASHOsellevóacaboenOttawa,Illinois,aunos128kilómetrosdeChicago.Tan-to el clima como el suelo son típicos de unagranpartedelosEstadosUnidos.Losensayossobrepavimentossehicieronsobreseisseccio-nesseparadasdobles,conpistasdedoblevíaen formadedos tramos rectosparalelos conseccionescurvaspararetorno.En laFigura8sepresentaunaplantageneraldelensayo.

El método conserva los algoritmos originalesdelensayovialcorrespondientesaungrupore-ducidodemateriales,unsolotipodesubrasan-te, tránsito homogéneo y elmedio ambientedelsitiodelensayo.Lasiguienteecuaciónfuederivadadelainformaciónobtenidadelensa-yovialAASHTOycorrespondealmejorajustede lasobservacioneshechas,sinembargohasidomejoradaconinvestigacionesenelperío-do1972–1993.

Donde: • W18:Númeropredichoderepeticionesdeejesequivalentesdecargade18kips(80kN). • ZR:Desviaciónnormalestándar. • S0:Errorestándarcombinadodelaprediccióndeltránsitoylaprediccióndeldesempeño. • ∆PSI:Diferenciaentreelíndicedediseñoinicialdeservicio,p0,yelíndicedediseñofinal deservicio,pt. • MR:MóduloResiliente(psi). • SN:esigualalnúmeroestructuralindicativodelespesortotalrequeridodepavimento:

2 SN= a1D1 + a2D2 + a3D3m3

Donde: o ai:Coeficientedelacapai. o Di:Espesor(pulgadas)delacapai. o mi:Coeficientededrenajedelacapai.

Elnúmeroestructural,“SN”,esunnúmeroabstractoqueexpresalaresistenciaestructuralreque-ridadelpavimentoparaunacombinacióndesoportedelsuelo“MR”,tránsitototalexpresadoenejesequivalentesde18kips(18,000libras),índicedeserviciofinalymedioambiente.El“SN”requeridodebeconvertirseenespesoresderodadura,baseysubbasemedianteelusodecoefi-cientesapropiadosquerepresentenlaresistenciadelosmaterialesdeconstrucción.

Loscoeficientesdecapaestánbasadosenelmódulodeelasticidadyhansidodeterminadosme-dianteelanálisisdeesfuerzosydeformacionesunitariasensistemasdepavimentomulticapa.LasoluciónalaEcuaciónNúmero1,representaelvalormediodeltránsitoquepuedesersoportadoporunascondicionesdeterminadas,esdecir,existeunaprobabilidaddel50%dequeeltránsitoverdaderoalmomentodealcanzarelíndicedeserviciofinalseamayoromenorqueelpredicho.

Por loque,paraevitardeteriorostempranosseha implementadounfactordeconfiabilidadenelprocesodediseño.Elcual,paraserutilizadoapropiadamente,losvaloresqueseingresenalaecuacióndediseñodebenserpromediossinningúnajuste.EnlaFigura9sepresentaelnomogra-madediseñopararesolverlaecuaciónNúmero.1yobtenerelnúmeroestructural“SN”.

2.3.1.1. Índice de servicio

Losconceptosactualesdedesempeñodelpavimentoincluyenconsideracionesestructurales,fun-cionalesydeseguridad,estasúltimasnosonobjetodelmétododeformaimportante.Eldesem-peñoestructuraldelpavimentoserelacionaconsucondiciónfísicaparasoportarcargas,mientrasqueeldesempeñofuncionaldelpavimentotratasobre lobienquesesirvealusuario.Enestesentido,lacaracterísticadominanteeselconfortalviajar.Paracuantificarelconfortdelviajesedesarrollóelconceptodelíndicedeservicio,elcualseusacomomedidadedesempeñoenlaecua-cióndediseño.

ElÍndicedeServicioPresente“PSI”,seobtienedemedicionesderugosidadydaño(agrietamiento,bacheo,ahuellamiento,etc.)enunmomentodeterminadodurantelavidadeserviciodelpavimen-to.Larugosidadeselfactordominanteenladeterminacióndel“PSI”.Laescaladel“PSI”varíade0a5,siendo5elíndicemásalto.

Elíndicedeservicioinicial,“pi”,esunestimadodelquetendráelpavimentoinmediatamentedes-puésdelaconstrucción.Elvalorde“pi”establecidoenlospavimentosflexiblesdelensayovialAASHTOesde4.2,perodadalavariabilidaddelosmétodosdeconstruccióndelexperimentoserecomiendaquelasentidadesestablezcanvaloressuperioresdeacuerdoasuscondicioneslocales.Conlastécnicasmodernasdeconstrucción,controlysupervisión,enlospavimentosdealtacali-dadsehanalcanzadovaloresdehasta4.8,porloqueserecomiendatomarunvalorde4.5paraefectosdediseño.

Elíndicedeserviciofinal,“pt”,eselnivelacep-tablemínimoantesderehabilitar laestructu-ra.Dependedeltipodecarretera,porejemplo,paralasAutopistassesugiereunvalorde3.0,paralascarreteasprincipalesyarteriasurba-nasde2.5,paralascarreterasdesecundariasimportantesunvalorde2.25,para lascarre-terassecundariasunvalorde2.0yparalasdemenorimportancia,endondeprevalecencon-sideracionesdeltipoeconómico,puedeusarseunvalorde1.5.

Paraeldiseñodepavimentoflexibleseaplicael criterio de “pérdida de índice de servicio”.Para efectos de diseño se aplica la siguienteecuación:

∆PSI = p0 - pt 3

Paraelcasodediseñosdepavimentosencli-masmuyextremosos,enespeciallosfríos,laguíadediseñodelmétodoactualrecomiendaevaluaradicionalmentelapérdidadelíndicedeservicio original y terminal debida a factoresambientalesporcongelamientoydeshielo,queproducencambiosvolumétricosnotablesenlacapasubrasanteycapassuperioresde laes-tructuradelpavimento.Entalescasos,elpar-ticipantedeberá remitirsealmétodoAASHTO1993.

2.3.1.2. Tránsito

Lainformacióndetránsitorequeridaparaestemétodo corresponde a las cargas por eje, laconfiguracióndelosejesyelnúmerodeapli-caciones.LosresultadosdelensayovialAASHOindicanqueeldañoproducidoporelpasodeunejedecualquiermasa,puederepresentarseporunnúmerodeejessencillosequivalentesde18kipsoESAL.

La ecuación siguiente puede ser usada paracalcular el parámetro del tránsitoW18 en elcarrildediseño.

W18 = DD * DL * ESAL 4

Donde: •W18=Tránsitoacumulado,enejesequiva lentessencillosde8.2ton,enelcarrilde diseño. •DD=Factordedistribucióndireccional;se recomienda50%paralamayoríadelasca rreteras,pudiendovariarde0.3a0.7,de pendiendodeenquédirecciónvaeltránsi -toconmayorporcentajedevehículospesa dos. •DL=Factordedistribuciónporcarril,cuan dosetengandosomáscarrilesporsentido. •ESAL=Ejesequivalentesacumuladosen ambasdirecciones.

Paracalcularlosejesequivalentesacumulados,sedeberáestimarconbaseenlatasadecreci-mientoanualyelperíododediseñoenaños,eltotaldeejesequivalentesacumulados.

ESAL = TDPA* 365 * fEi * Ni * Gjt 5

Donde: •ESAL=Ejesequivalentesacumuladosen ambasdirecciones. •TDPA=TransitoDiarioPromedioAnual. •fEi=Factordeequivalenciadecargapara lacategoríadeejei. •Ni=Númerodeejesencadavehículode categoríai. •Gjt=Factordecrecimientoparadetermi nadatasadecrecimientojyperiodo dediseñot,comosemuestraenlaTabla 16másadelante.

Losfactoresdeequivalenciapermitenconver-tir varias cargas de ejes en ejes de 18 kips.El factordeequivalenciadecarga representalarelaciónentreelnúmeroderepeticionesdecualquier configuración (sencillo, tandem, trí-dem)ycargadeejenecesariasparaproducirlamismareducciónenel“PSI”quelaproducida

porlaaplicacióndeunejesencillode18kips.

De la Tablas 1 a la 9 (ver anexo_Tablas) secombinancadaunode los tres tiposdeejes,contresvaloresdeíndicefinal2.0,2.5y3.0.

Laprediccióndeltránsito(ESAL)sedebebasareninformaciónhistóricadeconteosyoperati-vosdepesaje.Estosoperativosinformanacer-cadelascargasysuconfiguraciónyademásaportaninformaciónsobreladistribucióndirec-cionalyporcarrilesdeltránsitodelavía. Sedebeconsiderarunadistribucióndireccionaldel50%,salvoquelainformaciónrecabadain-diqueotrocomportamientoenlacarretera.Encuantoaladistribucióndeltránsitoporcarri-les,laTabla10presentarangosdeasignacióndeacuerdoconlascaracterísticasgeométricasdelavía.

Ejemplo: El número de repeticiones de ejesequivalentes de18 kips proyectadoparaunacarreteradeseis carriles, tresencadadirec-ción,esde20,000,000yseconsideraqueelfactordireccionalesde50%.

¿CuálseráelnúmeroESALenelcarrildedi-seño?Siladistribucióndireccionalesdel50%enunadirecciónelnúmeroderepeticionesdeejesde18kipsserá:

20,000,000x0.50=10,000,000ESAL18kips.DeacuerdoconalaTabla10,unavíadeseiscarrilestienetrescarrilesenambasdireccionesylecorrespondeunrangodeESALenelcarrildediseñoentre60y80porciento.Esdecir,el

númeroESALdelcarrildediseñoestaráentre:

10,000,000x0.60=6,000,000ESAL18kips.10,000,000x0.80=8,000,000ESAL18kips.

Como se puede apreciar este rango es muyamplio,porloquepuederepresentarvariacio-neseneldiseñoconconsecuenciaseconómi-casparaelproyecto.Esconvenienteentoncestratardeestablecerladistribucióndeltránsitoenloscarrilesmedianteinformacióndecampo.Lasconsideracionesclaveenlaprecisióndelaestimacióndeltránsitoson:

La correcta selección de las equivalen-cias de cargautilizadaspara estimar el dañorelativoinducidoporestas,condiferentesma-sasyconfiguraciones. Laprecisiónde la informacióndevolú-menesypesosenloscualessebasalaproyec-ción.

LaprediccióndelosESAL’senelperíododediseño. Lainteracciónentrelaedad,eltránsitoycomoafectael“PSI”.

Elperíododediseñovaríaentre10y20años.Sedeberecordarqueelperíododediseñoylavidadel pavimento son conceptosdiferentes,pueslavidadelpavimentopuedeprolongarsemediante proyectos de rehabilitación. Es im-portante hacer notar que lametodología ori-ginaldeAASHTO,usualmenteconsiderabape-ríodosdediseñode20años;enlaversiónde1993, recomienda los siguientes períodos dediseñoenfuncióndeltipodecarretera,comosemuestraenlaTabla11.

2.3.1.3. Módulo de Resiliencia efectivo

Lapropiedadquecaracterizalosmaterialesenla Guía AASHTO es el Módulo de Resilencia“MR”.Esteesunamedidade laspropiedadeselásticasdelsueloquereconoceciertascarac-terísticasnolineales.LaobtencióndelMódulodeResiliencia,seobtieneconbaseenpruebasdelaboratorio,realizadasenmaterialesauti-lizarenlacapasubrasante(EnsayoAASHTOT274),conmuestras representativas (esfuerzoyhumedad)quesimulenlasestacionesdelañorespectivas.

ElMódulodeResiliencia“estacional”seráob-tenido alternadamente por correlaciones conpropiedadesdelsuelo, talescomoelconteni-dodearcilla,humedad, índiceplástico,entreotros. Finalmente, deberá obtenerse un “Mó-dulodeResilienciaEfectivo”,queesequivalen-tealefectocombinadodetodoslosvaloresdemódulosestacionales.

Paralaobtencióndelmóduloestacional,ova-riacionesdel“MR”alolargodetodaslasesta-cionesdelañoseofrecendosprocedimientos:elprimeroesobteniendode la relaciónenellaboratorioentreelMódulodeResilienciayel

contenidodehumedaddediferentesmuestrasen diferentes estaciones del año y, segundo,utilizandoalgúnequipoparamedicióndede-flexionessobrecarreterasenserviciodurantediferentesestacionesdelaño.Sin embargo, para el diseño de pavimentosflexibles,únicamenteserecomiendaconvertirlosdatosestacionalesenMódulodeResilienciaefectivode lacapasubrasante,conelauxiliode la Figura 10 que proporciona un valor enfuncióndel“dañoequivalenteanual”obtenidoparacadaestaciónenparticular.Aunquetam-biénpuedeemplearselasiguienteecuación:

Uf = 1.18 x 108 * MR-2.32

6

Donde: •Uf=Dañorelativoencadaestación(por mesoquincenal). •MR=MódulodeResilienciadelacapasu brasante,obtenidoenlaboratoriooconde flexionescadaquincenaomes.

ElMódulodeResiliencia“MR”efectivo,seráelquecorrespondaal“Uf”promedio.

Actualmente,notodaslasentidadescuentanconlacapacidadparadesarrollarunprogramademuestreoyensayoparadeterminarelMódulodeResiliencia,porloquesehandesarrolladocorre-lacionesconlosensayosdeCBRoVRS,entreotros.LasiguienteecuaciónpresentalacorrelaciónformuladaporHeukelomyKlompentreelMódulodeResilienciayelvalordeCBRoValorRelativodeSoporte“VRS”.

LaEcuaciónNúmero5,seobtuvodeunrangodeentre750y3,000veceselCBR.SuusoesapropiadoparasuelosconunCBRmenoroigualque10conperíododeinmersión.ElCBRdebecorresponderaldeladensidadesperadaencampo.Normalmente,losvaloresdelMódulodeRe-silienciadelasubrasantedebenestarbasadosenlaspropiedadesdelsuelocompactado.Sinem-bargo,enciertoscasossehacenecesarioconsiderarcondicionesdecimentaciónnocompactada,

especialmentecuandolosmaterialesenelsitiosondébiles.

MR (psi) = 1.500 x CBR 7

El diseñomediante estemétodo está basadoenelvalorPromediodelMódulodeResiliencia.Sibienelcriteriodeconfiabilidadconsideralavariación demuchos factores, este se imple-mentaa travésdelajustedel tránsito.Nosedebeelegirelvalorde“MR”basadoenalgúncriteriomínimopuesseintroduciráuncarácterconservadoradicionalalfactordelaconfiabili-dadeneldiseño.

2.3.1.4. Medio ambiente

Se deben considerar dos factores que afectadeformaimportanteelcomportamientodelospavimentos:loscambiosdetemperaturaylasprecipitacionespluviales.Loscambiosdetem-peratura influyede formaespecífica,para lospavimentosflexibles,en:

Laspropiedadesdeflujoplásticodelconcretoasfáltico.

Losesfuerzostérmicos inducidosenelcon-cretoasfáltico.

El congelamiento y descongelamientode lasubrasante.

Encuantoalasprecipitacionespluviales,sielaguapenetraenlaestructuraafectarálaspro-piedadesdelosmaterialesgranularesydelasubrasante.Eldrenajedelospavimentossiem-pre debe considerarse como otro factor rele-vante,debidoaqueelexcesodeaguadentrodelaestructura,aunadoalaaccióndeltránsi-to,producedañosenlospavimentos.Elaguapenetralaestructuradelpavimentoatravésdegrietas,juntaseinclusoatravésdelascapasestabilizadas;obienprocededeunnivelfreá-ticoounacuíferointerrumpido.

Losefectosdelaguaenlospavimentosinclu-yen:

Reduccióndelaresistenciadelosmaterialesgranularesnocementados.

Reduccióndelaresistenciadelasubrasante.

Pérdidadefinosde labasepor lavadoy lacorrespondiente disminución del soporte es-tructural.

Desprendimiento del asfalto de los agrega-dos.

Losprocedimientosparamanejarelaguaden-trode lospavimentospresentantrestenden-cias:

Prevencióndelingresodelaguaalaestruc-turadepavimento.Provisión de un drenaje que remueva estaaguarápidamente.Construccióndeunpavimentolosuficiente-mentefuerteparasoportarlosefectoscombi-nadosdecargayagua.

Cuandoseconsideran todas las fuentesposi-blesdeagua, laprotección contra la entradadelaguaenlasecciónestructuraldelpavimen-toconsisteenlainterceptacióndelaguasubte-rráneaylaimpermeabilizacióndelasuperficie.Paraobtenerunadecuadodrenajedelospavi-mentosdebenproveersesistemaspara:

Drenajesuperficial.Drenajedelaguasubterránea.Drenajeestructural.

Sedebetomarencuentaqueestossistemassóloestánencapacidadderemoverelaguali-bredelospavimentos,esdecir,aquellaquenoestásujetaafuerzasdecapilaridaddentrodelosagregados.LaGuíaAASHTOconsidera losefectosdeldrenajeeneldiseñodepavimentosflexiblesmediantelamodificacióndeloscoefi-cientesestructurales(aixmi)enfuncióndelacalidaddeldrenajeyelporcentajedetiempo

enelcualelpavimentoestarásometidoanivelesdehumedadcercanosalasaturación.

Enelprocesodediseñodepavimentosflexiblesesnecesariodeterminarloscoeficientesdedre-naje,m2ym3,queseaplicanexclusivamentealascapasdebaseysubbasegranularesnotrata-dasrespectivamente.LasTablas12y13permitendeterminardichoscoeficientes.SedebetomarencuentaqueenelsistemadedrenajedelensayovialAASHTOsecalificócomo“Aceptable”,yqueelagualibreseremovieraeneltranscursodeunasemana.

2.3.1.5. Confiabilidad “R”

Laconfiabilidaddeunprocesodediseño,eslaprobabilidaddequeunaseccióndepavimento,diseñadamedianteeseproceso,sedesempeñede formasatisfactoriapara lascondicionesdetránsitoymedioambienteimperantesduranteelperíododediseño.Elperíododediseñocorres-pondeallapsodetiempotranscurridoenelcualelpavimentosedeterioraypasadeuníndicedeservicioinicialaunoterminal.

ConelparámetrodeConfiabilidad“R”,seintentallegaraunniveldecertezaenelmétododediseño,paraconello,lograrasegurarquelasdiversasalternativasdelasecciónestructuralqueseobtengan,durencomomínimoelperíododediseño.Seconsideranposiblesvariacionesenlasprediccionesdeltránsitoenejesacumuladosyenelcomportamientodelaseccióndiseñada.

ElmétododelaAASHTO1993recomienda,paraeldiseñodelasecciónestructuraldepavimentosflexibles,valoresdesde50yhasta99.9paraelparámetro“R”deconfiabilidad,condiferentescla-sificacionesfuncionales,comosemuestraenlaTabla14.

2.3.1.6. Desviación Estándar Global “SO”

EsteparámetroestáligadodirectamenteconlaConfiabilidad“R”.ParaseleccionarunvalordeSO“DesviaciónEstándarGlobal”,deberealizar-seunanálisisdelasespecificacionesparticula-resdecadaentidadyproyectoparaestablecerunvalorrepresentativode lascondiciones lo-calesparticulares,enelqueseconsiderenlasposiblesvariacionesenelcomportamientodelpavimentoyenlaprediccióndeltránsito.

La desviación estándar total estimada, “S0”,para el caso en que la variación del tránsitofuturoproyectadoestáenconsideración(juntocon la variación de otras variables asociadascon los modelos de desempeño) es de 0.45parapavimentosflexibles.Elrangodelosvalo-resdeS0parapavimentosflexiblesoscilaen-tre0.40y0.50.

El documento AASHTO recomienda que cadaentidad desarrolle valores para uso jurisdic-cional de forma particular. La elección de un

niveldeconfiabilidaddependeprincipalmentedelriesgoquesequieracorrerconeldiseño.Paracarreterasconaltotráfico,debeasumirsepocoriesgoyenconsecuenciaadoptarseunni-veldeconfiabilidadaltoparaevitarproblemastempranosdedesempeño inadecuadodelpa-vimentoconsusrespectivasconsecuenciasdeltipoeconómico.

2.3.1.7. Coeficientes de capa

EnlaEcuaciónnúmero2,sepresentaelcon-ceptomatemáticodenúmeroestructural,“SN”,comolasumatoriadelproductodelosespeso-resde lascapas,“Di”,por loscoeficientesdecapa,“ai”,yloscoeficientesdedrenaje,“mi”,en caso de trabajar con capas granulares notratadas.Paralaobtencióndeloscoeficientesdecapa“a1”,“a2”y“a3”deberánutilizarselasgráficascontenidasenlaGuíaAASHTO,comosemuestradesdelaFigura11hastala15,endondeserepresentanvaloresdecorrelacioneshastadecincodiferentespruebasdelaborato-rio:MóduloElástico,TexasTriaxial,valor-R,VRSyEstabilidadMarshall.

2.3.1.8. Diseño de espesores del pavi-mento

A continuación se describe el procedimientoparaeldiseñodeespesoresdelpavimento.

Una vez establecidas las variables de entra-da, el diseño se realizamediante un sistemadenominado “Diseño por Análisis de Capas”.Elprocedimientoparaladeterminacióndelosespesoressepuederesumiren lossiguientespasos:

Determinación del número estructuralrequerido,SN,haciendousodelafigura8.

Lasvariablesdeentradason:Tránsitoestima-do, “W18”; Confiabilidad, “R”, la cual asumeque todos losvaloresdeentradasonprome-dios;Desviación estándar total, “S0”;MódulodeResilienciadelasubrasante,“MR”yPérdidadelíndicedeserviciodediseño,“DPSI”.

Sedeberáaplicareltránsitoequivalenteacu-mulado,determinadoparaelcarrildediseño.Esconvenienteseñalarquelaescalaesde50millones de ejes acumulados equivalentes,siendo necesarioencasoderebasarestevalor,reconsiderarladistribucióndeltránsito,porejemplo,aumentandoelnúmerodecarri-les,etc.Paraseleccionarlosfactoresdeequi-valencia,deberá considerarse el valor finaldeíndicedeserviciopropuesto,“pt”ypartirdeunnumeroestructural “SN” adecuado, enfunción del espesor esperado del pavimento,oconsiderandounvalorde“5”si no sepuedeestimaryrepetirelprocesosiennúme-roestructuralobtenido implicaunadiferenciadeespesorde2.5cm.(1pulgada)enrelaciónconelvalorestimado.

Seleccióndelosespesoresdecapa:Unavez que se determina el número estructuralnecesario,“SN”,debeidentificarseunconjun-to de espesores de capas de pavimento quecombinadosproveeránlascapacidaddecargacorrespondienteal“SN”dediseño.

LaecuaciónNúmero2permiteladeterminacióndelosespesoresdecapaderodamiento,baseysubbase.Elvalorde“SN”nocorrespondeauna solución única, es decir, existenmuchascombinacionessatisfactoriasdeespesores.Losespesoresdelascapasdebenredondearseala½pulgadasiguiente.LaGuíapresentavaloresmínimos de espesor de capa de acuerdo coneltránsito,perosugierelainvestigacióndelasprácticaslocalesparaformularespesoresmíni-mos,comosemuestraenlatabla15.

Determinar el número estructural re-queridosobrelacapadebase,“SN1”,conlosmismosvaloresdeentradadediseñoperosus-tituyendoelvalordelMódulodeResilienciadelasubrasante,“MR”,porelvalordelmódulodelabase,“EB”.Esimportantemencionarquelanotación “MR” es exclusiva para la subrasan-te.Divideelvalorde“SN1”entreelcoeficientede capa “a1” establecido para la capa de ro-damientodeconcretoasfálticoydetermineunespesor“D1”.Verifiquequeesteespesor“D1”sea igualomayorqueelespesormínimoco-rrespondientealacapayeltránsito.Sicumpleestacondición redondee “D1”a la½pulgadasiguiente,delocontrarioasigneelespesormí-nimoquecorrespondaa“D1”.Así,seobtieneun“D1*”elcualdebemultiplicarseporelcoefi-ciente“a1”paraobtenerun“SN1*”.

Determinar el número estructural re-queridosobre lacapadesubbase,“SN2”,conlosmismosvaloresdeentradadediseñoperosubstituyendoelvalordelMódulodeResilien-ciadelasubrasante,“MR”,porelvalordelmó-dulodelasubbase,“ESB”.Sustraiga“SN1*”de“SN2”ydividaelresultadoentreelproductodeloscoeficientesdecapaydrenajede labase(a2xm2).Así,seobtieneunespesordebasegranular“D2”,elcualdebecompararseconlosespesoresmínimos. Si es superior almínimorequeridoseredondeaala½pulgadasiguien-te, de lo contrario se asigna el valormínimoa “D2”. Se obtiene entoncesun “D2*” el cualdebemultiplicarseporelproductodecoeficien-tes(a2xm2)paraobtenerun“SN2*”.

Finalmente,esnecesariodeterminarelnúmeroestructuralrequeridosobrelacapadesu-brasante,SN3,paraestablecerelespesordesubbasenecesario.Sinembargo,esevidentequeelSN3yelSNcalculadoenprincipiosonelmismovalor.Así,elespesordesubbase,D3,secalculasustrayendo(SN1* + SN2*)deSNydividiendoelresultadoporelproductodeloscoeficientesdecapaydrenajedelasubbase(a3xm3).ElespesorD3obtenidoseredondeaala½pulgadasi-guienteobteniéndoseunespesorD3*.SemultiplicaelespesorD3*porelproductodecoeficientes(a3xm3)yseobtieneunSN3*.

LasumatoriadeSN1* + SN2* + SN3*debeserigualomayorqueel“SN”requeridoporlascondicionesdediseñoiniciales.Siestoseverificasereportanlosespesoresobtenidosyelprocesodediseñoconcluyeparalascondicionesestablecidas.

Esimportanteestablecerquecuandoseobtienenespesoressuperioresalosmínimosestableci-dosenlaTabla15,noescorrectoreducirdichosespesoresalosmínimos,puesestossonvaloressugeridosdeacuerdoconlaprácticaconstructivaynoconuncriteriodeaporteestructurallímite.

EnlaFigura16sepresentanlosconceptosdeldiseñodepavimentosmedianteel“AnálisisdeCa-pas”.

LosresultadosdelensayovialAASHOhansidoextrapoladosaotrascondicionesmedianteinves-tigacionesposterioresdentrodelosEstadosUnidosyEuropa.SobreestepuntolamismaGuíadeDiseñosugieredeformareiterativaquecadaentidaddebedesarrollarvaloreslocalesparapará-metrostancríticoscomoladesviaciónestándartotaloloscoeficientesestructuralesdecapa.Sibiensepresentanvaloresrecomendados,laadopcióndelosmismosnoconstituyelaprácticamásrecomendadaaunquedichalasituaciónescomúnenlospaísesdeAméricaLatina.

2.3.2. Método del Instituto del Asfalto

ElprocedimientoparaelmétododediseñodelInstitutodelAsfalto está contenidoen la no-venaedicióndelmanualMS-1“ThicknessDe-sign”de1981,actualizadaenel2000.Elma-nualpresentaunprocedimientodediseñoparaobtenerlosespesoresdelpavimento,endondeseutilizanelcementoasfálticoylasemulsio-nesasfálticasentodalasecciónoenpartedeella.

Se incluyen varias combinaciones de superfi-ciesderodamientoconconcretoasfáltico,car-petas elaboradas con emulsiones asfálticas,basesasfálticasybasesosubbasesgranularesnaturales.Enestemanual,elpavimentoseca-racteriza como un sistema multicapa elásti-co,perosuaplicaciónesmuchomássimple.Elprocedimientodediseñosedesarrollóconbaseen teoría, experiencia, resultadosdeensayos

yunsoftwarellamado“N-capadeCHEVRON”.EnlaFigura17,seilustranlasdoscondicionesespecíficasdelesfuerzo–deformaciónunitariaconsideradasparaelanálisis. Laparte(a)muestralaprimeracondiciónenlacuallacargadelarueda,“W”,setransmitealasuperficiedelpavimentoatravésdelallan-ta conunapresiónvertical aproximadamenteuniforme“P0”;laestructuradelpavimentodis-tribuye los esfuerzos producidos por la cargareduciendosuintensidadhastaunvalormáxi-modepresiónvertical,“P1”,enlasuperficiedelasubrasante.

Laparte(b)presentademanerageneralcomosereducelapresiónverticalconlaprofundidadde“P0”a“P1”.

Loscriteriosdediseñoadoptadossonladefor-mación unitariamáxima por tensión horizon-

talenlaparteinferiordelacapaasfálticayladeformaciónunitariamáximapor compresiónverticalenlapartesuperiordelasubrasante,ambasproducidasporlacargadelarueda.

Elpavimentosemodelacomounsistemamul-ticapaelástica,enelcuallosmaterialesdecadacapasecaracterizanporelmódulodeelastici-dad(módulodinámicoenmezclasasfálticasyMódulodeResilienciaensuelosymaterialesnoligados)ylarelacióndePoisson.

2.3.2.1. Tránsito

El tránsito se expresa como repeticiones deejes sencillos de 80 kN que aplican la cargaatravésderuedasdobles.Parapropósitosdeanálisis, la rueda doble semodela como dosáreascircularesde115mmderadio,separa-das345mmdecentroacentro,loquecorres-ponde a una presión de inflado de 482 kPa,comosemuestraenlaFigura18.

Elmétododistingueel“PeríododeDiseño”del“PeríododeAnálisis”,delasiguientemanera:Unpavimentodebeserdiseñadoparasoportarlosefectosacumuladosdeltránsitoparacual-quier período de tiempo. El Período de Dise-ñosedefinecomoelperíodoseleccionado,enaños.Altérminodeéste,seesperaqueelpavi-mentorequieraalgunaacciónderehabilitaciónmayor, como puede ser una sobrecarpeta derefuerzopararestaurarsucondiciónoriginal. Lavidaútildelpavimento,o“PeríododeAná-lisis”,puedeserextendida indefinidamente,através de sobrecarpetas u otras acciones derehabilitación,hastaquelacarreteraseaobso-letaporcambiossignificativosenpendientes,alineamientogeométricoyotrosfactores.Enlaversiónreciente,elmétodoconsideraperíodosdediseñodeunoa35añosytasasdecreci-mientodeltránsitodel2al10%anual,comosemuestraenlaTabla16(veranexo_Tablas).

Elanálisisdetránsitobuscaestablecerelnú-meroypesodelosejesqueseprevécircularán

sobreelpavimentoduranteunperíododetiempo.Elefectoeneldesempeñodelpavimentodelaaplicacióndeunejedecualquiermasapuederepresentarsemedianteunnúmerodeaplicacionesequivalentesdeunejesencillode80kN(8,200Kg).

Losfactoresrecomendadosparalaconversióndeejes,sonlosmencionadosenlametodologíadelaAASHTO,versión1993.Paraloanterior,elmétodoproporcionafactoresdeequivalenciadelacargaocoeficientesdedañoparaejessencillos,doblesotriples,incluyendocargassobreelejedesde0.5toneladas,hasta41toneladas,loqueseconsideracubrecualquiercondicióndepesodevehículosdecargaencualquierreddecarreteras,comosemuestraenlaTabla17.(Verane-xo_Tablas).

Paraladeterminacióndelnúmeroderepeticionesdeejesequivalentes(ESAL)deberealizarsees-tudiosdetránsitoparadefinirladistribuciónactualdepesosyejesdelosvehículos,asícomolaproyeccióndelosmismosparaunperíododeanálisis.Paracallesycarreterasdedoscarriles,elcarrildediseñopuedesercualquieradeloscarrilesdelpavimento.Paravíasmulticarril,usualmen-teseconsideraelcarrilexterioryaqueesteesporelquecircularáncamionesmáspesadosenunadirección.SinosedisponedeinformaciónsobrelaocupacióndecarrilesserecomiendaelusodelaTabla18,paradeterminarlaproporcióndecamionesenelcarrildediseño.

*RangoProbable

Despuésdeobtener loscoeficientesporcadaejeoconjuntodeejes, lasumaproporcionaráelcoeficientetotaldeequivalenciadelvehículo.UtilizandolatasaanualdecrecimientodeltránsitoseñaladoenlaTabla16,ymultiplicándoloporloscoeficientestotalesdeequivalenciayporelnú-merodevehículosdelaforodeltránsitopromedioanual,seobtienenlosejesequivalentesacumu-ladosrealesparaelperíododediseñoconsiderado.

Elmétodoincorporafactoresdeajustedelosejesequivalentesdediseño,paradiferentespre-sionesdecontactodelasllantassobreelpavimento,enfuncióndesupresióndeinfladoydelosespesoresdelacarpetaasfáltica,dondecontempladesdediezhastaveinticincocentímetrosdeespesor,comosemuestraenlaFigura19.

2.3.2.2. Caracterización de materiales

Encualquiertipodetránsitoyunavezestablecidoelmétododediseñodepavimentos,inevitable-menteseinvolucranlossiguientestrespasos:

Seleccióndelosmaterialesutilizadosenlaconstrucción. Requerimientodeespesorparacadamaterialseleccionado. Requerimientosdeconstrucción.

Unfactorclaveencadaunodeestospasoseslaevaluacióndelosmaterialesqueconstituyenloselementosdelpavimento:Concretoasfál-tico,mezclaconemulsiónasfáltica,agregadospara base y subbase, ymateriales de subra-sante.

Lasubrasantesedefinecomoelsueloprepara-doycompactadoparasoportarunaestructuraosistemadepavimento.Constituyelacimen-tacióndelaestructuradelpavimentoyseca-racterizaporelMódulodeResiliencia,“Mr”.

Sinembargo,debereconocersequenotodaslasentidades tienenelequipoadecuadoparallevaracabotalprueba,porloquehanesta-blecidofactoresdecorrelaciónentreel“Mr”ylapruebaestándardeValorRelativodeSopor-te (T-193 de AASHTO). Estos resultados sonbastante aproximados, pero para un diseñopreciso,serecomiendallevaracabolapruebadel Módulo de Resiliencia para la capa de lasubrasante.

Donde: •Mr:MódulodeResilienciadelmaterialen MPaypsi. •CBR:CaliforniaBearingRatio.

Esta correlación es aplicable para los suelosclasificadoscomoCL,CH,ML,SC,SMySPdelSistemadeClasificaciónUnificado,oparama-terialesconunMódulodeResilienciaestimadode207MPaomenos.Elrangoderesistenciade lasubrasanteparaaplicarestemétododediseñovade10MPahasta1,000MPa.

Cabemencionarquedichascorrelacionessóloseaplicanamaterialesdelacapasubrasante,nosirviendoparamaterialesgranularesquesepretendanemplearenlascapasdesubbaseo

delabase.Paraestablecerelvalordelaresis-tenciadelasubrasanteserecomiendaensayar,comomínimo,entreseisyochomuestrasparacada tipo de suelo. El valor de la resistenciadediseñodebeajustarsecon lavariacióndeltránsito.Siseesperauntránsitopesadolare-sistenciadebeajustarseaunvalormenorquesiseesperauntránsitoligero.

En funcióndel tránsitoesperadosobreelpa-vimento en estudio, el método del InstitutodelAsfaltorecomiendalossiguientesvalorespercentilesparacalcularelMódulodeResilien-ciadediseñodelacapasubrasante(VerTabla19b).

Tabla 19”A” Valor porcentil para diseño de subrasante, de acuerdo al nivel de tránsito.

Elprocedimientoparadeterminarlaresistenciadediseñoeselsiguiente:

DetermineeltránsitodediseñoESAL.Ensayedeseisaochomuestrasdesu-brasante.ConviertaelvalordeCBRa“Mr”mediantelafórmuladescritaanteriormen-te.Ordene los valores obtenidos de resis-tenciadelasubrasante.Paracadaunodelosvalores,comenzan-do por elmás bajo, calcule el porcentajedeltotaldelosvaloresquesonmayoresoiguales.Tracelosresultadosydibujeunacurvadeajuste. Lea de la curva el valor de resistenciaparaelvalorestablecidodeacuerdoconeltránsito.Esteeselvalorderesistenciaparaeldiseño.

Ejemplo:Determinelaresistenciadediseñodelasubrasanteparalassiguientescondiciones:

Tránsitodediseño=10,000;100,000y1,000,000ESAL.LosresultadosdesieteensayosdeCBRson:11.0%,8.0%,6.8%,6.8%,6.7%,5.8%y4.4%.

Paracadavalor,comenzandoporelmásbajo,secalculaelporcentajedelosvaloresmayoresoiguales:

Grafiquelosvaloresderesistenciacontralosporcentajesigualesomayoresquecadavalor:

Elvalorderesistenciaparalostránsitosespecificadosseobtienedelacurva:

Porotrolado,elInstitutoMexicanodelTrans-porteproponeyrecomiendalossiguientesva-loresindicadosenlaTabla20:

Las capas de concreto asfáltico deben cons-truirseconmezcladensaencalienteconma-terial triturado. Elmétodo recomienda deter-minarladensidaddecincomuestrasporcadalotedematerialdebaseocarpetaasfáltica.Elpromediodeesascincomedicionesdebeser:a) Mayoroigualqueel96%deladensidadpromediodelosespecímenesdelaboratorioyningunadelasmuestraspodrápresentarunadensidadmenorqueel94%.b) Mayoro igualqueel92%de lagrave-dadespecíficamáximateóricayningunadelasmuestraspodrátenerunadensidadmenorqueel90%dedichovalor.

Elmétododel InstitutodelAsfaltocontemplafactoresdemedioambienteyvarios tiposdeasfalto,deacuerdoalasnecesidadesparticu-laresdelosusuarios,esdecir,enlasgraficasde diseño se presentan tres diferentes tem-peraturas,segúnlaregióndondesepretendaconstruirelpavimento,climasfríos(7ºC),tem-plados (15.5ºC) y cálidos (24ºC), empleando

Paralacompactaciónenlascapasdelasubra-sante,baseysubbase,elmétodoproporcionalassiguientesrecomendaciones:

Subrasante cohesiva: 95% de la den-sidadmáximapara los 300mmsuperiores y90%para lasáreasde rellenopordebajode300mm. Subrasante no cohesiva: 100% de ladensidadmáximaparalos300mmsuperioresy95%paralasáreasderellenomásdebajode300mm. Lacompactacióndelasubrasantedebesertalqueelvalordel“Mr”nuncaseamenorqueelutilizadoparaeldiseño. Capasdebaseysubbaseformadasconmaterialesgranularessintratamiento,estoes,noestabilizadas,deberáncompactarseconuncontenidodehumedadóptimomásmenos1.5puntosenporcentaje,paraalcanzarunadensi-dadmínimadel100%deladensidadmáximadelaboratorio,sugiriendoseutiliceelMétodoAASHTOT180oelASTMD1557.

EnlaTabla19-Bsepresentanlosrequerimien-tosmínimosparalosmaterialesgranularesnotratados(basesysubbases).

cementosasfálticosdesdeelAC-5hastaelAC-40,recomendándoselaclasificaciónindicadaenlaTabla21:

Paramezclasasfálticasemulsificadas,sepuedenutilizartantoemulsionescatiónicas(ASTMD2397)oaniónicas(ASTMD977).Eltipodeasfaltoaseleccionarse,dependeráprincipalmentedesuha-bilidadparacubrirlosagregados,ademásdefactorescomoladisponibilidaddeaguaenelsitiodetrabajo,climadurantelaconstrucción,procedimientodemezcladoycuradodelmaterial.Encuan-toarequerimientosdeespesoresmínimos,enfuncióndelniveldetránsitoenejesequivalentes,elmétodorecomiendalossiguientesvalores:

1.Parasuperficiesdeconcretoasfálticoconstruidassobrebasesemulsificadas(VerTabla22):

1.1.Podráusarseconcretoasfálticoomezclasasfálticasemulsificadas;TipoIconuntratamientosuperficial,sobrebasesasfálticastipoIIoTipoIII. TipoI:Mezclaselaboradasconagregados,texturacerrada. TipoII:Mezclaselaboradasconagregadossemi-procesados. TipoIII:Mezclaselaboradasconarenasoarenas-limosas.

2.Para superficies de concreto asfáltico construidas sobrebasesgranulares sin estabilizar (VerTabla23):

3.Parapavimentosdeunasolacapa formadacon concreto asfáltico (Full - Depth) o pavi-mentosconemulsionesasfálticas,serequiereunmínimode10cm.

2.3.2.3.Procedimiento de diseño

Acontinuaciónsedescribedemanerageneralel procedimiento delMétodo del Instituto delAsfalto.

ElmétododelInstitutodelAsfaltodelosEsta-dosUnidosdeNorteamérica,proporcionaparaeldiseñofinalde losespesoresde lasecciónestructuraldelpavimentoflexible,18gráficasde diseño en sistemamétrico y 18 en siste-mainglés,lascualescubrentodaslasvariablesconsideradaspordichométodo.

Estasgráficassepresentanconescalas loga-rítmicas para las tres condiciones climáticasconsideradas,coneltotaldeejesequivalentessencillosacumuladosenelperíododediseñoyelMódulodeResilienciadediseñode lacapasubrasante,paraobtenerlosespesoresfinalesdepavimentosdeunasolacapaformadaconconcreto asfáltico (full - depth), pavimentoselaboradosconemulsionesasfálticastiposI,IIy III y bases granulares sin tratamiento conespesoresde15y30cm.

Lasgráficas7ºCdeberánemplearseparatem-peraturasmenoresoigualesa7ºC,lasgráficas24ºCparatemperaturasde24ºComayoresylasgráficas15.5ºCparatemperaturasinterme-dias.

Determinelasiguienteinformación: •Valordeltránsito(ESAL). •MódulodeResilienciadela subrasante(Mr). •Tiposdesuperficieybase.

Determineelespesordediseñoconsiderandolainformaciónanterior.

Determine el proceso de construcción poretapas,ensucaso.

Hagaunanálisiseconómicodelasdiferentessolucionesobtenidas.

Seleccioneeldiseñofinal.

Elmétodopresentagraficasdediseñoparalossiguientestiposdeestructuras:

Pavimentos de espesor considerable (FULL-DEPTH®)deconcretoasfáltico.

Pavimentosconbaseasfálticaconemulsión. •TipoI.Mezclasdeemulsiónasfáltica conagregadostrituradosdegradación densa. •TipoII.Mezclasdeemulsiónasfáltica conagregadossemitrituradosodecan tera. •TipoIII.Mezclasdeemulsiónasfáltica conarenaoarenalimosa.

Pavimentosconcapaderodamientodecon-creto asfáltico y base granular no tratada de150y300mm.deespesor.

Pavimentos conmezcla asfáltica con emul-siónsobrebasenotratada.

Parafinesprácticos, se incluyen solamente3graficasdediseñoensistemamétrico,(verFi-guras20a22)proponiendoqueelparticipantedelcursoobtengaelespesortotaldelaestruc-tura de concreto asfáltico, mismo que podráconvertirenunaestructuramulticapa,formadaporlacarpetaderodamiento,baseysubbase,empleandoloscoeficientesestructuralesreco-mendados por la AASHTO para esas capas oloscoeficientesdeequivalenciasugeridosporelmismoInstitutodelAsfalto.

Adicionalmente,sesugierealparticipante,con-sultarconmayordetalle losespesoresfinalesquereportanenlas18gráficasensistemamé-trico,queproporcionaelMétododel InstitutodelAsfaltoensuManualMS-1.Cabemencio-nar,queparaelanálisisporfatiga,esteméto-doconsiderounamezclaestandarizadaconunvolumendeasfaltodel11%yunvolumendeairedel5%,laquefueutilizadaparaelaborarlasgraficasdediseñodescritas,conlascualespodríaobtenerseunagrietamientodel20%delárea.

Asímismo,nosepodránalcanzardeformacio-nesenroderasmayoresde12.7mm.,por loquedeberáconsiderarsequecon lasgráficaspropuestassecubrenambosmodosdefalla.Elmétodorecomiendaqueparatránsitosma-yoresque3,000,000deESALseconsiderelaconstrucciónporetapas.Lospasosparaeldi-señoson:

TipoI.Mezclasdeemulsiónasfálticaconagregadostrituradosdegradacióndensa. Tipo II. Mezclas de emulsión asfálticaconagregadossemitrituradosodecantera. Tipo III. Mezclas de emulsión asfálticaconarenaoarenalimosa. Pavimentosconcapaderodamientodeconcreto asfáltico y base granular no tratadade150y300mm.deespesor. Pavimentos con mezcla asfáltica conemulsiónsobrebasenotratada.

Laconstrucciónporetapasconsisteenlaapli-caciónsucesivadecapasdeconcretoasfálticodeacuerdoconundiseñoyunaprogramación.Eldiseñoporetapasnodebeconfundirseconeldiseñodelmantenimientoolarehabilitacióndeun pavimento existente. La consideración deestemétodoesquelasegundaetapasecons-truiráantesdeque laprimeraetapamuestreseñalesseriasdedeterioro.

Elmétododediseñorecomiendalossiguientespasos:a)Diseñodelaprimeraetapa.b)Diseñopreliminarde lasobrecarpetade la

bilidaddelpavimento,estepuedeestarenme-joropeorcondicióndelaesperadaalfinalizarlaprimeraetapa.Porloanteriorseformulaelprocedimiento de diseño final de la siguientemanera:

Un año antes del final del período dediseñode laprimeraetapadebeevaluarse lacondicióndelpavimento.SesugiereelusodelametodologíadelAsphalt Institute’sAsphaltOverlays for Highway and Street Rehabilita-tion.MS-17. Sielpavimentoestáencondiciónbuenaaexcelente(PSI+/-3.5ysindistorsiónogrie-tasvisibles)programeunaexploraciónparaelañosiguiente. Siparecequeelpavimentoseacercaaliniciodeunacondicióndedeterioro,peroaúnestáenbuenacondicióndeacuerdoconelMS-17,apliqueeldiseñopreliminarodiseñeunanuevasobrecarpetautilizandolosprocedimien-tosdelMS-17.

2.3.3. Método del Instituto de Ingeniería de la UNAM

El Instituto de Ingeniería de la UNAM, públi-co en1974y1981 informes técnicos, en losquepresentabaunmétododediseñoparapa-vimentosflexibles.Dichométodofuedesarro-llado a petición de la entonces Secretaría deObras Públicas y ahora Secretaria de Comu-nicaciones y Transportes (SCT). Estemétodopartiódelanálisisdedatosexperimentalesentramosdeprueba,encarreterasenservicio,deinvestigaciónteóricaydeexperimentaciónenlaboratorioenlapistacirculardepruebas.

Estemétodo considera comodatos de entra-dabásicosel tipodecarretera,elnúmerodecarriles,lavidadeproyecto,eltránsitodiariopromedioanual(TDPA),tasadecrecimientoyvariables adicionales sobre características delterrenoymateriales,así comodeclimas,ni-vel freático yprecipitaciónpluvial. Elmétodoactual, agregaunnuevomodelodesarrolladoparadiseñarestructurasdecarreterasdealtas

segundaetapay,c)Diseñofinaldelasobrecarpetadelasegun-daetapa.

Eldiseñodelaprimeraetapasebasaenelcon-ceptodevidaremanente.Enesteconcepto,laprimeraetapasediseñaparaunperíododedi-señomenorqueaquelqueproducelafallaporfatiga.Losestudiosyexperienciaacumuladosrecomiendan, para determinar los espesoresdelaprimeraetapa,unperíododediseñoquerepresenteel60%delperíododediseñopropiodeundimensionamientodeunasolaetapa.

Paratalefecto,eltránsitocorrespondientealaprimera etapa se ajusta paraproveer la vidaremanentedel40%alfinaldelperíododedi-señodelamisma:

ESAL1 = (100/60) x ESAL1 = 1.67 x ESAL1

Con ESAL1 ajustado se diseña una estructu-ra de espesor h1 con concreto asfáltico (FullDepth).

Eldiseñopreliminardelasobrecarpetaparalasegundaetapatambiénsebasaenelconceptodevidaremanente.Laideaesestimarelespe-sordesobrecarpetaqueasegurequelaestruc-turasoporte lascargasdetránsitodurante latotalidaddelperíododediseño(lasumadelosperíodosdediseñode lasetapasunoydos).Estoserealizaajustandoeltránsitodelsegun-doperíodoasí:

ESAL2 = (100/40) × ESAL2 = 2.50 × ESAL2

ConESAL2ajustadoseestimaelespesordeunpavimentonuevoh2yseobtieneelespesordelasobrecarpetadelasegundaetaparestandodeh2elespesorh1delaprimeraetapa

hs = h2 - h1

El diseño preliminar de la segunda etapa serealizadeformasimultáneaconeldiseñodelaprimeraconelfindeefectuarunanálisiseco-nómico.Sinembargo,porefectosdelavaria-

especificaciones tomando en cuenta tanto ladeformación permanente acumulada (rodera)comoelagrietamientoafatigaenlascapasli-gadasconasfalto.

En cuanto al diseño por deformación perma-nente,cabedestacarqueelmétodoprevieneladeformaciónexcesivaenlascapasnoestabili-zadasconasfalto(base,sub-base,subrasanteyterracería).

También,seconsideraquelasmezclasasfálti-cassehanproyectadodemaneracuidadosayqueportanto lasdeformacionesdelascapasasfálticassonrelativamentereducidas.

Debetomarseencuenta,queexisteunaaltadependenciaentre las característicasmecáni-casdelasmezclasasfálticasylasvariacionesclimáticasen la carretera, combinadascon lafrecuenciaeintensidaddelassolicitacionesdeltránsito. Por lo que, existen variacionesmuyaltas en los módulos de rigidez (o módulos“elásticos”) de lasmezclas asfálticas durantela vidade serviciodel pavimento.Dichapro-blemática,esunodelosfactoresdediseñoquerequiereunbuencriteriodelproyectistaparallegaraunproyectoadecuado.

Unavezencontradalahumedadóptimayte-niendoestablecidoelporcentajedecompacta-ción que se especifique en el proyecto y de-pendiendo del control de la construcción, seindicará un rango de variación de humedadrespectoalóptimo.Paralelamenteellaborato-rio deberá reportar los valores de resistenciaenVRSparacadatipodematerialautilizar.

Con el conjunto anterior, se encontrará unazona que reflejará las condiciones esperadasparalasubrasante,encontrándose,enfuncióndelahumedadcríticaesperada,elvalorcríticodedediseño(verFigura23). EnfuncióndelVRS crítico obtenido para la subrasante, porexperienciaseasignaráunvalormenorparaelcuerpodelterraplén,delordendel60%obte-nidoparalasubrasante.

ParaobtenerelVRScríticodelascapasrestan-tes,esdecir,de lasubbasey labase,elmé-todo emplea la siguiente ecuación, en dondeintervieneuncoeficientedevariaciónestimado“v”entre0.2y0.3,debidoacambiosposiblesdelmaterial, procedimiento constructivo, etc.Loanterior,siempretenderáadisminuirelVRSdecampopromedio,quecomoyasedijocu-briráincertidumbrestantodelapruebadeva-lorrelativodesoportecomodelosmateriales,estableciéndoseloqueseconocecomofactordeseguridad.

VRS = VRS (1- 0.84v)

Elsegundopaso,consisteenelprocesamientode los datos del tránsito, partiendodel TDPAinicial, su tasa de crecimiento en porcenta-jeanualy lacomposiciónvehiculardetallada,considerandodesdelosautomóvilesyvehícu-losligeroshastalosvehículosmáspesadosdecarga.Cabemencionarqueestemétodocon-templaparadichoanálisis,losporcentajesde

vehículos pesados, tanto cargados con cargalegal,comototalmentevacíos(verTabla24). Paraelanálisisdeltránsitoequivalenteacumu-lado“ΣL”,estemétodoiniciaelcálculodeloscoeficientesdedañoadiferentesprofundida-desdelaestructuradelpavimento,locualpo-dráprocesarseconelempleodelastablasdelApéndiceEdelmétododediseñooriginaldelInstitutodeIngeniería,informeNo.444.

Se deberá calcular el coeficiente de daño decada vehículo tanto en condiciones de cargareglamentadayvacíos,paraprofundidadesdeZ=0cmparaobtenerlosejesequivalentesencarpetaybase,yZ=30cmparaelrestodelasección.

Alobtenerseloscoeficientesdedañoparato-dosycadaunodelosvehículosvacíosycar-gadosalasprofundidadesZ=0yZ=30,sedeberámultiplicaréstosporlacomposicióndeltránsitoenporcentaje.Conelloseobtendráel

númerodeejesequivalentesparacadavehícu-loyparacadaprofundidad.Alefectuarlasumatoriadetalesvaloresenelcarrildeproyectoporelcoeficientedeacumu-lacióndeltránsito“CT”yporelvalordeTDPAinicial,seobtendráeltránsitoequivalenteacu-mulado“ΣL”paralascapasdecarpetaybase,y subbasey terracerías respectivamente (verFigura24).

Donde:•CT=Coeficientedeacumulacióndeltránsito.•n=Añosdeservicio.•r=Tasadecrecimientoanual. Porúltimo,elmétodopresentaunprocedimien-tosencilloparaobtenerlosespesoresequiva-lentesdediseñode lasecciónestructuraldelpavimento, procedimiento que incluye variasgraficasqueestánenfuncióndelniveldecon-fianza “Qu” que se elija, el Valor Relativo deSoporteCríticodecadacapayeltránsitoequi-

valenteacumuladoenejessencillosde8.2tonenelcarrildeproyecto(verFiguras25ala28).Condichasgráficas,sepodráobtenerlosespe-soresequivalentesparacadacapaalasprofun-didades“ZN”,tomandoencuentacoeficientesde resistencia estructural recomendados “ai”,queconsidera1cmdeasfaltoequivalentea2cmdegrava.

a1D1=carpeta,D1espesorencm,a1 coeficienteequivalencia

a2D2=base,D2espesorencm,a2 coeficienteequivalencia

anDn=capan,Dnespesorencm,an coeficienteequivalencia

Con loanterior, seestaráenposibilidadesdedeterminarelespesorfinaldecadacapadelasección estructural del pavimento diseñado,interviniendopara ello los diferentes criteriosqueseadoptenparaunamejorestructuraciónde la sección de la infraestructura carretera,tomandoencuentaciertosarreglosdecapas,ciertasclasesdematerialesymínimosespeso-resquesetienenespecificadosporlaentidadresponsable.

Dichoprogramarequierelaalimentacióndein-formaciónreferentealtipodecarretera,tránsi-todeproyecto,materialesaemplearyniveldeconfianza.Acontinuaciónsedetallaelprocedi-mientoylainformaciónenelordenrequeridoporelprograma:

Tipodecarretera:Sepresentandosmo-delosdediseño:

1.Diseñodecarreterasdealtasespecificacio-nesenlascualesserequiereconservarunniveldeservicioaltodelasuperficiederodamiento,durantetodalavidadeservicio.Altérminodela vida de proyecto la deformación esperadaconestemodelodediseñoesdelordende1.2cm (percentil 80 de la deformaciónmáxima)conagrietamientoligeroomedio.

2.Diseñoencarreterasnormalesendondeladeformación permanente esperada, al térmi-node lavidadeproyecto,esde2.5cm,conagrietamientomedioofuerte.Enestetipodediseñosedebehacermantenimientorutinariofrecuente.

Enelcasodeloscaminosdealtasespecifica-ciones,esnecesarioelegirmaterialesdecons-trucción de muy buena calidad, así mismo,se deberá emplear un diseño correcto en lasmezclasasfálticas,considerandolaposibilidadderealizarpruebasdecomportamientodelasmismas,paratenerunamayorconfiabilidadenelproyectoy,enestesentidosedeberá,apli-car un control de calidad riguroso durante laetapadeconstrucción.

Tránsitodeproyecto:Elmétodorequieredostránsitosdeproyecto:

1.Tránsitoequivalenteparaeldiseñoporfati-gadelascapasligadas(dañosuperficial).

2.Tránsitoequivalenteparaeldiseñoporde-formaciónpermanenteacumulada (dañopro-fundo).

Es importante mencionar que para comple-mentar la información proporcionada por elInstitutodeIngenieríade laUNAM,sobre loscoeficientes dedaño incluidos en el apéndiceEdesuinformeNo.444,sedeberáconsultarla información proporcionada por el InstitutoMexicanodelTransporteensuPublicaciónTéc-nicaNo.5,endondesemencionacondetalleelAnálisisde losCoeficientesdeDañoUnita-rioscorrespondientesalosvehículosdecargaautorizadosen laRedNacionaldeCarreterasMexicanas.

Endichodocumento,seutilizalametodologíaoriginaldelInstitutodeIngenieríadelaUNAM,peroconladiferenciadeanalizareldañoalospavimentos hasta 120 cmde profundidad, loquecubre lagranmayoríade lospavimentosdelaredinfraestructuracarretera.

Actualmente y para simplificar el empleo deestemétododediseño,seutilizaunprogramainteractivodecómputo,denominadoDISPAV-5-DiseñodePavimentos.Esteprogramaesca-paz de analizar secciones estructurales hastade cinco capas, e incorpora tanto el cálculopordeformaciónpermanente,segúnelmode-loelásticoplástico,comoelcálculoporfatiga,empleandomodeloselásticosdevariascapas.ElDISPAV-5esunprogramaquepermitecal-culartantocarreterasdealtasespecificacionescomocarreterasnormales.Sufundamentoesteórico-experimental, y para su aplicación seempleanconceptosymétodosdecálculome-canicistas.

El programa DISPAV-5 permite dos procedi-mientosdecálculo.

a)Diseñodeunpavimento,apartirdeuntrán-sitodeproyectoydecaracterísticasmecánicasdematerialesconocidos.Enestecasosellegaaladeterminacióndelosespesoresdecapare-queridosparaeltránsitodeproyectodeseado.

b)Determinacióndelavidaprevisibleporde-formaciónpermanenteyporagrietamientode-bidoafatiga,delsistemadecapasanalizado.

Enelprocesodeanálisisseacostumbrautilizarel“TránsitoEquivalente”,usualmentereferidoaejessencillosconllantasgemelasypesoestándarde8.2ton.,elcualproduceelmismodañoqueel“TránsitoMezclado”quesepresentaenlarealidad.

Encarreterasdedoscarriles,eltránsitodelcarrildelproyectoseconsideracomolamitaddeltotalquesoportarálacarretera.Encarreterasconmásdedoscarriles,debeestimarselaproporcióndevehículosquesoportaráelcarrildeproyecto.Estadecisiónesmuyimportanteporqueinfluyedemaneradirectaenelcostodelacarretera,yensucomportamientoencondicionesrealesdeser-vicio.Sinembargo,sinosecuentaconinformaciónconfiable,puedenestimarselasdistribucionesdeltránsitototalparaelcarrildeproyectodeacuerdoalaTabla25.

Despuésdehabercalculadoeltránsitodeproyecto,elprogramaloclasificaencuatroniveles,conelfindeestablecerespesoresmínimosdecapa,deacuerdoalaTabla26.

2.3.3.1. Capas consideradas

Desdeelpuntodevistaestructuralesconvenienteemplearunnúmerodecapasnomayordecinco,detalmaneraquetantoelanálisiscomolaconstruccióncorrespondanaunproyectobiendefinido,fácildeconstruirydeconservardurantesuvidadeservicio.

ElprogramaDISPAV-5estáproyectadoparaanalizarseccionesestructuralesconunmáximodecincocapas, lascualespuedenser:carpetaasfáltica,basegranular,oestabilizadaconasfalto,sub-basegranular,subrasante,yterracerías.

Elnúmeromínimodecapasconsideradasesdos,yunadeellasdebeserlaterracería.Tambiénseestablececomorestricciónquelaprimeracapaseacarpetaobase.Laposibilidaddeincluirunabaseestabilizadaconasfaltoseconsideramásadelante,despuésdehacerelanálisisdeesfuerzosydeformacionesunitariasdetensiónenlacarpeta.

2.3.3.2. Valores relativos de soporte críticos, VRSZ

AcontinuaciónsepidenlosValoresRelativosdeSoportecríticosdecadaunadelascapasnoes-tabilizadas.ElVRSZesunadelasvariablesdeproyectomásimportantesyelproyectistadebeponermuchocuidadoensuestimacióndemaneraquesearepresentativodelascondicioneses-peradasenelcaminodurantelavidadeserviciodelaobravial.EnestepuntoelprogramarevisalosValoresRelativosdeSoportecríticosintroducidos(VRSZ),enrelaciónconlosvaloresmáximosymínimospermisiblesparacadacapa.ElVRSZcríticoescomparadoconelmáximopermisible(VRSmax),elcualestábasadoenconsideracionesprácticasdeproyecto.SidichoVRSZesmayor,entoncessetomaelVRSmax(verTabla27)comovalordeproyecto(VRSP)paraefectosdediseñopordeformaciónpermanenteacumulada;conservandoelVRSZestimadoporelproyectistaparasuutilizaciónposterior.

LosvaloresmáximosdeVRSZseestablecenparaobtenerespesoresrazonablesdesdeelpuntodevistaconstructivo,yporconfiabilidaddeldiseño.LosVRSZmínimosseespecificanparalimitarlacalidadmínimadelabaseydelaterracería(verTabla28).

2.3.3.3. Módulos elásticos de las capas no estabilizadas

Paraeldiseñoporfatigaserequierenencontrarlasdeformacionesunitariascríticasdetensiónenlaparteinferiordelacarpeta.Paraestosenecesitaconocerelmóduloderigidez(móduloelástico)delascapasnoestabilizadas.

Elprogramasolicitaalusuarioesemóduloderigidez.Encasodequenosetengaunaesti-maciónfundamentadadeesevalorsepresentaal usuario la opción de estimarlo a partir delVRSZcríticoesperadoenellugar,sinafectarlopor restriccionesdevaloresmínimosomáxi-mos.

E = 130 VRSZ 0.7

2.3.3.4. Módulo de rigidez de la carpe-ta

Elmodelorequierecontarconcarpetaasfálticaparatránsitodeproyectomediosyaltos;paratránsitobajosuelecciónesopcional.Parafinesdelcálculoestructural,cuandoseutilizacarpe-taasfálticaserequiereintroducirelmóduloderigidez,omódulodinámico,enkg/cm2.

Enlareologíadelasmezclasasfálticas,latem-peraturayeltiempodeaplicacióndecargatie-nenunainfluenciasignificativaenelvalordelmódulo en unmomento determinado, por locual se recomiendahacerestudios regionalesparafijarlosvaloresdeproyecto.

Si no se conoce el módulo de rigidez de lacarpeta el programa se detiene para darleoportunidadalproyectistadeobtenerloexpe-rimentalmente, o de estimarlo a partir de lacomposición volumétrica, características delasfalto, frecuencia de aplicación de carga ytemperatura.

Lafrecuenciadeaplicacióndelacargadepen-dedelavelocidaddeoperacióndelosvehícu-losydelaprofundidaddelacapa.

El programa suministra sugerenciaspara fre-cuencias de aplicación aplicables a diferentesprofundidadesmediasdecapayparalavelo-cidad de operación normal de una carretera,delordende90k.p.h.,encasodevelocidadesmenores, por ejemplo en carriles de ascensoparavehículospesados,debenhacerselasco-rreccionescorrespondientes.

2.3.3.5. Relaciones de Poisson

SerequierelarelacióndePoissondetodaslascapas,esteparámetroesdifícildedeterminarexperimentalmenteyaqueserequierenequi-pos de prueba con una instrumentación quepermitamedirconprecisiónlasdeformacionesresilientes vertical y horizontal. El programasuministra valores promedio para cada capaypermitealusuariomodificaresosvaloresencaso de contar con información confiable deeseparámetropara losmaterialesespecíficosqueseutilizarán.

2.3.3.6. Nivel de confianza del proyec-to

Estefactor,serefierealaprobabilidaddequela duración real del pavimento sea almenosiguala ladelproyecto.Sesugiereel empleodeunnivelde85porciento,peroelmétodopermitealusuarioelempleodecualquiernivelentre50y99porciento.

2.3.3.7. Diseño por deformación per-manente en la rodada

Altenereltránsitoequivalente,losVRSZdelascapasnoestabilizadas,elmóduloelásticodelacarpeta,yelniveldeconfianzadelproyecto,sedeterminanlosespesoresrequeridosparacadacapadelasecciónestructural,empleandolosmodelosmatemáticosdesarrollados.

Encasodequealdeterminarlosespesores,seencuentrealgunacapaquerequieraespesores

muyreducidos(menoresque10cm)seponeaconsideracióndelproyectistalaconvenienciadereconsiderarelproyectodesechandoelusodeesacapa.Sielproyectistaestádeacuerdoconellosecalculandenuevolosespesoressinesacapa.Sinoseaceptalasugerencia,eldiseñocontinúaconlascapaspropuestasinicialmente,ajustandoelespesor,calculadoestealmínimocorrespon-dienteaesacapayaltránsitodeproyecto.

Losespesoresmínimosespecificadosparalascapasdebaseysub-basesefijanporconsideracio-nesconstructivas,fundamentadosenelcomportamientodecarreterasencondicionesrealesdeservicio(verTabla29).

Loscaminoscontránsitoequivalentemenordeunmillóndeejesestándar,puedenconstruirseconuntratamientosuperficial,sobreunabasedebuenacalidad.Peroparatránsitosmayoresesrecomendablelacolocacióndeunacarpetadeconcretoasfáltico,obaseasfálticaconuntratamientosuperficial.

Alterminarestaetapaelprogramapresentaeldiseñopordeformación,tantoelcalculadosinrestriccióndeespesores,comoelrecomenda-doporespesoresmínimos.Sielusuarioincluyeunacarpetaasfálticasepreguntaalproyectistasideseacontinuarelanálisisporfatiga.

2.3.3.8. Revisión del diseño por efec-tos de fatiga

Elprogramarevisaquelarelacióndemóduloselásticosentredoscapasadyacentesnoesta-bilizadasnosobrepaseciertolímite,paraevitarlageneración teóricadeesfuerzosde tensiónexcesivosenlaparteinferiordelacapasupe-rior.EstarelaciónlímitesetomadeestudiosdelacompañíaShell:

Donde:• Keslarelacióndemódulosadmisible• heselespesordelacapasuperiorenmm.

Encasodequeseexceda larelacióndemó-

duloselprogramaproponeelajusterecomen-dableenelvalordelosmódulosderigidez,sielproyectistaaceptalasugerenciasehaceelajuste, en caso contrario se continúa con losvalores iniciales. Con los datos anteriores sepasaal cálculode ladeformaciónunitariadetensiónenlacarpeta,paraellosehaceusodelprograma de computadora CHEV4, adaptadoenelInstitutodeIngeniería,UNAM.

El valor calculado de la deformación unitariadetensiónenlacarpeta,permitelaobtenciónde lavidaprevisiblepor fatiga,empleandoelmodelomatemáticodevidapor fatiga,desa-rrolladoenelInstitutodeIngeniería,UNAM,deacuerdoconelniveldeconfianzaelegidoparaelproyecto.Lavidaprevisibleobtenidaantessecomparaconeltránsitodeproyectoyelre-sultadopuedeseralgunodelossiguientes:

Lavidaprevisibleporfatigaopordeforma-ciónesmenorqueeltránsitodeproyectoco-rrespondiente.Enestecasoserequierenajus-tesparaobtenerundiseñoadecuado.

Lasvidasprevisiblessonigualesaladelpro-yecto(dentrodeunatoleranciade+/-10%deltránsitodeproyecto),oalgunadeellasestáenesatoleranciaylaotraesmayor.Tomandoencuentalaposibilidadrealdequeunodelosdoscriteriosseaelquedefinaelespesor,yelotrocriterioquedesobrado;aquíseconsideraqueel pavimentopuede ser el adecuado, aunqueconvienebuscarajustesaldiseñopara tratardeobtenerundiseñomáseconómico.

Ambasvidasprevisiblessonmayoresqueeltránsitodeproyecto,tomandoencuentalato-leranciade10%.Enestecasoseconsideraqueeldiseñorequiereajustesparatenerundiseñomáseconómico.

Cuandolavidaprevisibleesmenorqueeltrán-sitodeproyecto,enestecasoelprogramapre-sentacuatroopcionesalusuario:

1. Cambiar las propiedades de las capa(s)asfáltica(s).Enestaopciónnosepermitecam-

biarelnúmerodecapas,solocambiarelmó-duloderigidezdelascapasasfálticas.Enge-neralse recomiendaquesi sevanacambiarlosmaterialessepienseelproyectodenuevo,reiniciandodesdeelprincipio.

2.Aumentarelespesordealguna(s)capa(s).Enestasegundaopciónsepermitemodificarelespesordealgunascapasdelpavimento.Porejemploaumentarelespesordecarpetaydis-minuirelespesordealgunacapainferior,cui-dandosiemprelosespesoresmínimos.

3.Considerarlacolocacióndeunabaseasfál-tica.Laterceraopción incorporaunacapadebaseasfálticaalproyecto.Enestecasosere-quieremeter lascaracterísticasmecánicasdelanuevacapa:

Espesorpropuestoparaestacapa. Móduloderigidez. RelacióndePoisson.

4. Terminar la corrida del programa. En estecasoelprogramaledalaopcióndeimprimirelúltimodiseñoencontrado,antesdeterminar.

Después de cambiar las propiedades de losmateriales (sieligió laalternativa1)ode in-crementaralgunosespesoresdecapa(sieligiólaalternativa2)odefinirlacapadebaseasfál-tica(sitomólaterceralternativa),elprogramavuelvea calcular la vidaprevisible por fatigay por deformación para el nuevo sistema decapasycomparadenuevoconlostránsitosdeproyecto.

Cuandolavidaprevisibleestáenunintervalode+/-10%deltránsitodeproyecto,enestecasosetieneyaundiseñoquesatisfacelosre-querimientosparaevitarladeformaciónexce-sivaolafallaporfatigademaneraprematura,oamboscriterios.Sinembargo,encasodequealgunodeloscriteriosdediseñoseencuentresobrado, es recomendable analizar diferentesalternativasdeajusteparabuscaralgunasolu-ciónmáseconómicaquesigasiendosatisfac-toria.

Yporúltimo,cuando lavidaprevisible, tantoendeformacióncomoenfatigaesmayorqueeltránsitodeproyecto,considerandolatoleran-ciade10%,sepermitealusuariohacerajusteenmaterialesoespesores,parallegaraundi-señomásaceptable,oterminarlacorridadelprograma.

Sieligehacercambiosensuproyectoelpro-gramapermitelasmismasopcionesqueenloscasosanteriores.Despuésdehaberhecholosajustes deseados, se reinicia el cálculo de lavidaprevisibleporfatigaydeformaciónconlosnuevosdatos.Alterminarestasiteracionesseterminaelprocedimientodediseño.

2.4. Pavimentos Rígidos

Elfinúltimodeldiseñodeunpavimentorígido,esdeterminarelespesordelalosadeconcretoadecuada,que soportara la cargaproyectadadeltránsitoduranteelperiododediseño.Exis-tenvariosmétodosdediseño,algunosde loscuales,sebasanenlosresultadosdepruebasaescalanaturalencarretera,otrosendesarro-llostécnicosdeesfuerzosensistemasestrati-ficadosyotrosmásen lacombinacióndere-sultadosdepruebasydesarrollosteóricos.Sinembargo,losmétodosdediseñomásutilizadosson:elmétododelaAASHTOyelmétododelaPortlandCementAssociation(PCA).

2.4.1. Método AASHTO

ElmétodoAASHTOparapavimentosrígidos,sebasaprincipalmenteen losresultadosdelen-

sayovialAASHO.El procedimientodediseñopermiteladeterminacióndelespesordelpavi-mentoy lacantidaddeaceroderefuerzo,ensucaso,asícomoeldiseñode las juntas.Esadecuadoparapavimentosdeconcretosimple,simplementereforzadoyderefuerzocontinuo.

ParaelmétodoAASHTO la fórmuladediseñoes: Donde:

•W82=Númeroprevistodeejesequi valentesde8.2toneladasmétricas,alo largodelperíododediseño. •Zr=Desviaciónnormalestándar. •So=Errorestándarcombinadoen laprediccióndeltránsitoyenla variacióndelcomportamientoesperado delpavimento. •D=Espesordepavimentodeconcre to,enmilímetros. •ΔPSI=Diferenciaentrelosíndicesde servicioinicialyfinal. •Pt=Índicedeserviciofinal. •Mr=Resistenciamediadelconcreto (Mpa)aflexocompresiónalos28días. •Cd=Coeficientededrenaje. •J=Coeficientedetransmisióndecar gasenlasjuntas. •Ec=Módulodeelasticidaddelconcre to,(Mpa). •k=Módulodereacción,(Mpa/m)de lasuperficie(base,subbaseosubrasan te)enlaqueseapoyaelpavimentode concreto.

Parafacilitarlautilizacióndelaecuación,sehapreparadounnomogramacomosemuestraenlaFigura29.

VariablesaconsiderarenestemétodoEjessimplesequivalentesde82kn(w80)alolargodelperíododediseño

Se requiere la transformación a ejes simplesequivalentesde82kN, losejesdediferentespesosquecircularánporelpavimentodurantesuperíododediseño.Paraellopuedesconsul-tarlasTablas30a38(veranexo_Tablas),endondesemuestranlosíndicesdeserviciofinal“Pt” para cada uno de los tres tipos de ejesprincipales:simple,tándemytridem.

De acuerdo al número de carriles en ambasdirecciones para efectos de diseño, el tránsi-toquesedebedetomarencuentaeselqueutilizaelcarrilobjetodediseño,porloquege-

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neralmente se admite que en cada direccióncirculael50%deltránsitototalyquedepen-diendodellugarpuedevariar,comosemuestraenlaTabla39. 2.4.1.1. Desviación normal estándar “Zr”

Estavariabledefineque,paraunconjuntodevariables,comoson:elespesordelascapas,características de los materiales, condicionesde drenaje, etc., mismos que intervienen enunpavimento,el tránsitoquepuedesoportardichopavimentoalolargodeunperíododedi-seño,sigueunaleydedistribuciónnormalconunamedia“Mt”yunadesviacióntípica“So”ypormediodelaTabla10,condichadistribución

se obtiene el valor de “Zr” en función de unnivel de confiabilidadR, de formaque existaunaposibilidaddeque:1-R/100deltránsitorealmentesoportadoseainferioraZrxSo(verTabla40). 2.4.1.2. Error estándar combinado “SO”

Elerrorestándarcombinado“SO”,eselvalorquerepresentaladesviaciónestándarconjun-ta,eincluyeladesviaciónestándardelaleydeprediccióndeltránsitoenelperíododediseñocon la desviación estándar de la ley de pre-diccióndelcomportamientodelpavimento,esdecir, el número de ejes que puede soportarunpavimentohastaquesu índicedeserviciodesciendapordebajodeundeterminado“Pt”.Serecomiendautilizarpara“So”valorescom-prendidosdentrode los intervalossiguientes:parapavimentosrígidos0.30a0.40,encons-trucciónnueva0.35yensobre-capas0.40.Losnivelesdeconfiabilidad“R”enrelaciónaltipodecarreteraquese trateseestablecenen laTabla14.

ElproductodeZrxSoefectivamenteesunfac-tordeseguridadqueseaplicaalaestimacióndeltránsitodeunacarretera,enlafórmuladediseño de AASHTO, ésta misma recomiendaqueelfactordeseguridadesteenfuncióndeltránsito que circula sobre el carril de diseño,verTabla41.

2.4.1.3. Variación del índice de servi-ciabilidad ΔPSI.

Seleccionarelíndicedeserviciofinal“Pt”,con-sisteenelegirelvalormásbajoquepuedaseradmitido,antesdequeseanecesarioefectuarunarehabilitaciónóunareconstruccióndeunpavimento.Comoelíndicedeserviciofinaldeunpavimentoeselvalormásbajodedeterioroaquepuede llegarelmismo, se sugierequeparacarreterasdeprimerorden,estevalorseade 2.5 y para carreteras menos importantesseade2.0.

Paraescogerelvalordelíndicedeservicioini-cial“Po”,esnecesarioconsiderarlosmétodosdeconstrucción,yaquedeestodependelaca-lidad del pavimento, en los ensayos de pavi-mentosdeAASHO,“Po”llegoaunvalorde4.5parapavimentosrígidos.Ladiferenciaentreelíndicedeservicioinicial“Po”yelíndicedeser-viciofinal“Pt”es:

2.4.1.4. Coeficiente de drenaje “Cd”

El valor del coeficiente de drenaje está dadopordosfactoresqueson:a) Lacalidaddeldrenaje,quevienedeter-minadoporeltiempoquetardaelaguainfiltra-daenserevacuadadelaestructuradelpavi-mento.b) Exposición a la saturación, que es elporcentaje de tiempo durante el año en queunpavimentoestáexpuestoanivelesdehu-medadqueseaproximanalasaturación.Esteporcentajedependede laprecipitaciónmediaanual y de las condiciones de drenaje. Paraestecasosedefinenvariascalidadesdedrena-je,deacuerdoalomostradoenlaTabla12.

Combinandotodaslosfactoresqueintervienenparallegaradeterminarelcoeficientededre-naje“Cd”sellegaalosvaloresquesepresen-tanenlaTabla42.

2.4.1.5. Coeficiente de transmisión de carga “J”

Estecoeficienteseaplicaparatomarencuen-talacapacidaddelpavimentodeconcretodetransmitirlascargasatravésdelosextremosdelaslosas(juntasogrietas),suvalordepen-de de varios elementos, tales como: Tipo depavimento (concreto simple reforzado en lasjuntas,derefuerzocontinuo,etc.);el tipodebordeuhombro(deasfaltoodeconcretouni-

daalpavimentoprincipal).Lacolocacióndeelementosdetransmisióndecarga(pasadoresenlospavimentosconjuntas,aceroenlosarmadoscontinuos,etc.).Enfuncióndeestosfactores,enlaTabla43seindicanlosvaloresdelcoeficiente“J”. Seconsideraunpavimentorígidoconfinado,cuandolosextremosdelaslosastienenelementosdelamismarigidezqueella,paraestecasounhombrodeconcretoconfinalaparteprincipaldelacarreterayelcoeficientedetransmisióndecargatiendeasermenor,porlotantolalosatambiénserádemenorespesor.

Dentrodecadaintervalodevariaciónqueseveenlatabla,esrecomendableutilizarelvalormásaltocuandomenorseaelMódulodereaccióndelasubrasante“k”,tambiéncuantoseamásele-vadoelcoeficientededilatacióntérmicadelconcretoymayoreslasvariacionesdetemperaturaambiente.Cuandosetratedecarreterasdepocotránsito,enlasqueelvolumendecamionesseareducido,entoncessepuedenutilizarlosvaloresmásbajosde“J”,yaquehabrámenospérdidadelefectodefricciónentrelosagregados.

2.4.1.6. Módulo de elasticidad del concreto “EC”

ElMódulodeelasticidaddelconcreto“Ec”,sepuededeterminarconformeelprocedimientodescri-toenlanormaASTMC-469,ocorrelacionarloconotrascaracterísticasdelmaterialcomoloeslaresistenciaalacompresión.ElvalordelMódulodeElasticidad“Ec”sepuedeconsiderarconformelasecuacionesdelaTabla44.

Donde: •F`c=Resistenciaacompresióndelconcretoalos28díasenMpaòkg/cm2paraobtener“Ec”en Mpaokg/cm2.

2.4.1.7. Factor de pérdida de soporte “LS”

Estefactor,eselvalorqueseledaalapérdidadesoportequepuedenllegaratenerlaslosasdeunpavimentorígido,porefectodelaerosiónenlasubbaseporcorrientesdeaguaoporlosasen-tamientosdiferencialesdelasubrasante.Esteelementonoapareceenformadirectaenlafórmuladediseñoparaobtenerelespesordeunpavimentodeconcreto,perosiestáenformaindirectaatravésdelareduccióndelMódulodereacciónefectivodelasuperficie(subrasante)enqueseapo-yanlaslosas.EnlaTabla45,sepresentanvaloresde“Ls”paradistintostiposdesubbasesybases.

Cuandoseutilizansubbasesnoerosionablesyselleganaproducirenlasubrasanteasentamientosdiferenciales,porelhechodelaexistenciadearcillasoporlaexcesivaexpansióndurantelasépo-casdeheladas,debenaplicarsevaloresde“Ls”entre2.0y3.0.ElefectoqueproducelapérdidadelvalorsoporteenlareduccióndelMódulodeReacciónefectivo“k”sepuedeverdelaFigura30.

2.4.1.8. Módulo de reacción “K”

ElMódulodereacción“k”,delasuperficieenqueseapoyaelpavimentodeconcretooMó-duloefectivodelasubrasante,eselvalordelacapacidadsoportedelsuelo,lacualdepen-dedelMódulodeResilienciadelasubrasanteysubbase,asícomoelMódulodeelasticidaddelasubbase.ParaladeterminacióndelMó-dulodeelasticidaddelasubbase,esfactiblelacorrelaciónconelusodeotrosparámetros,tales como el CBR oVRS. Es recomendablequeelMódulodeelasticidaddelasubbasenoseamayorde4vecesdelvalordelasubra-sante.

YaqueelvalordelMóduloderesiliencia(Mr)delasubrasante,cambiaalolargodelañode-bidoaciclosdeenfriamientoycalentamiento,

para determinar el valor efectivo delmódulodereaccióndelasubrasante“k”,esnecesariocalcularloparacadamesdelaño. Procedimientodecorreccióndelmódulodereacción“K”

1.HaciendousodelgraficadelaFigura30,enelquesetienencomovariablesdeentradaelMóduloderesilienciadelasubrasante,elespe-sordelasubbaseyelcoeficientedeelasticidaddelamisma,seobtieneelMódulodereaccióncompuestodelasubrasante.

2. Si la subrasante está sobre un estrato derocaamenosde3metrosdeprofundidad,elMódulodereaccióncompuestoobtenidoenelpasoanterior,hayquecorregirloutilizandolascurvasdelaFigura31.

3.Enotraforma,asumiendounespesorinicialdelosayconlaayudadelagraficadelaFigura32,seobtieneelvalorrelativodedeterioro“Uf”encadamesdelaño,paracadaunodelosvaloresde“k”,enfuncióndelespesordelosapropuesta.4.Sumandotodoslosvaloresrelativosdedeterioro“Uf”ydividiendoeltotalentreelnúmerodemesesincluidosyentrandoconestevalor,enlaFigura31,seobtieneelvalorpromediodelcoefi-ciente“k”paraelespesorestablecido.5.Parafinalizarsecorrigeelvalorpromediode“k”enfuncióndelapérdidadesoporte“Ls”pormediodelaFigura33.

2.4.2. Método PCA

ElmétodoPortlandCementAssociation(PCA),se ha estructurado para determinar el espe-soradecuadodelosasdeconcretodecementoPortland, lascualessoportarán lascargasdeltránsitoencalles,carreterasyautopistas.

El objetivoprincipal delmétodoPCA, es, ob-tener la solución apropiada ymenos costosaconsiderandoel ciclodevidadelproyecto.Elcriterio dediseñoestá basadoen el compor-tamientoobservadoenlospavimentosyenelmodelodeelementosfinitos.

Esteprocedimientodediseñopuedeaplicarsealossiguientestiposdepavimentorígido:

Pavimentos de concreto simple: se cons-truyensinaceroderefuerzoopasajuntas.Latransferenciadecargaenlasjuntasseobtienedelatrabazóndelosagregadosentrelascarasde la fisura. Las juntas no deben estarmuyseparadas,conelfindeproducirunaeficientetransferenciadecarga.

Pavimentosdeconcretosimpleconpasajun-tas: se construyen sin acero de refuerzo; noobstante, se instalan barras de acero liso enlasjuntascomoelementosdetransferenciadecargaencadacontracciónyesnecesariounaseparaciónreducidaentrelasmismasconelfindecontrolarelagrietamiento.

Pavimentosdeconcretoreforzado:contienenaceroderefuerzoypasajuntasparalatransmi-sióndecargaenlasjuntas.Estospavimentosse construyenconseparacionesmayoresquelos simples; entre las juntas sedesarrollaránunaomásgrietastransversalesqueseránuni-dasporelaceroderefuerzoproporcionándoseunaadecuadatransferenciadecarga.

Pavimentosderefuerzocontinúo:seconstru-yensinjuntasdecontracción;debidoalaceroderefuerzo,relativamentepesadoycontinúo,estospavimentosdesarrollanfisurastransver-salesencortosintervalos.Enestasfisurasse

presentaunaltogradodetransferenciadecar-gadebidoaqueestánfirmementeunidasporelaceroderefuerzo.

Laseparaciónentrelasjuntasqueseusanfre-cuentemente y que han presentado un buencomportamientosonde4.6m.parapavimen-tosdeconcretosimple,nomásde6.0m.parapavimentos de concreto simple con pasajun-tas,ynomásde12.0m.parapavimentosdeconcretoreforzado.

ElprocedimientodediseñoPCAreconocedife-rentesaspectosdelospavimentosrígidos:

El grado de transferencia de carga en lasjuntastransversales,provistopor losdiferen-testiposdepavimento.

El efecto de construir una berma de con-cretoadyacentealpavimento; lasbermasdeconcretoreducenlosesfuerzosdeflexiónylasdeflexionescausadasporlosvehículos.

Elefectodeusarsubbasedeconcretopo-bre,lacualreducelosesfuerzosydeflexionesdelpavimento,proveeunsoporteconsidera-blecuandoloscamionespasansobrelasjun-tasysuministraresistenciaalaerosiónenlasubbasecausadaporlasdeflexionesrepetidas(bombeo).

Losdoscriteriosbásicosdediseñoson:Fatiga:paramantenerlosesfuerzoscausa-dosporlarepeticióndecargasenelpavimentodentrodeunlímiteseguroyevitarelagrieta-miento.

Erosión:paralimitar losefectosdelasde-flexionesdelospavimentosenlosbordes,es-quinasyjuntasdelaslosasyasícontrolarlaerosiónde losmaterialesdecimentacióny laberma.Esnecesarioelcriteriodeerosiónpueslas patologías por bombeo, escalonamiento ydañodelabermanoserelacionanconlafati-ga.Puedenconsiderarseejestrídemeneldise-ño.

2.4.2.1. Factores de diseño

Unavezque sehace la seleccióndel tipodepavimentode concreto (simple cono sin pa-sajuntas,reforzadoconjuntasypasajuntas,ocontinuamente reforzado),del tipodesubba-se(ensucaso)yeltipodeberma(conosinbermade concreto), el espesor de diseño sedeterminaporlossiguientesfactores:

a)Resistenciaalatensióndelconcreto,módu-loderotura“MR”.

b)Resistenciadelasubrasante,odelacombi-naciónsubrasanteysubbase,módulodereac-cióndelasubrasante“k”.

c)Lospesos, frecuenciasytiposdecargadelosejesdeloscamionesquecircularánporelpavimento.

Elperiododediseño,setomadeformausualcomo20años,peropodríasermayoromenor.Laresistenciaalaflexióndelconcretoentraenconsideracióndentrodelcriteriode fatigadeldiseño,elcualcontrolaelagrietamientodebi-doa larepeticióndecargasde loscamiones.Laflexióndelpavimentodeconcreto,bajo lacargadeltránsitoproduceesfuerzosdetensiónycompresión.Larelaciónentreelesfuerzoylaresistenciaalacompresiónesmuyreducidaparainfluireneldiseñodelespesordelalosa.Porotraparte,larelaciónentreelesfuerzoylaresistenciaalatensiónsuelesermuysuperior,amenudoconvaloressuperioresa0.5.Porlotanto,laresistenciayelesfuerzoalatensión,seutilizaneneldiseñodeespesoresdelpavi-mento.

Laresistenciaa la tracciónsedeterminame-dianteelensayodemóduloderoturaenvigasde15x15cm.deseccióny75cm.delongitud.Paracadaproyectodebediseñarseunamezclade concreto que satisfaga los requerimientosderesistenciaydurabilidad,yquealavezsealamáseconómica.

Elmóduloderoturapuedeencontrarseporcar-

gaenvoladizo,cargacentralocargaenelter-cio central. El ensayo con cargaenun terciode la longitud indica laresistenciamínimaenesaseccióndelaviga,mientrasquelosotrosensayos informan la resistenciadeunpunto.Porloanterior,elensayoenunterciodelclaroes el adecuado para propósitos de diseño depavimentoenestametodología.

Frecuentemente,losensayosdemódulodero-turasehacenalos7,14y28días.Losensayosalos7y14díasdebenutilizarseparaverificarelcumplimientodeespecificacionesypermitireltránsitoinicialsobrelospavimentos.

Losensayosderesistenciaalos28díassonlosrecomendadosporestemétodoparapropósi-tosdediseño.

Enlasgráficasdediseñodelmétodosedebeingresarconelvalorpromediodelmóduloderotura a los 28 días, sin necesidad de consi-derar lavariación inherentede la resistencia.Elsoportesuministradoporlasubrasanteylasubbase, es el segundo factor del diseño delpavimento.Estesoportesedefineentérminosdelmódulodereaccióndelasubrasante“k”.

Elmódulodereaccióndelasubrasanteesigualalacargaenlibrasporpulgadacuadrada,so-breunárea circular de30pulgadas (75 cm)dediámetro,divididaentreladeflexiónenpul-gadas para esa carga. Los valores de “k” seexpresan en libras por pulgada cuadrada porpulgada,olibrasporpulgadacúbica(pci).

Losensayosdeplacadecargasoncostososypocofrecuentes,porlocualsehanestablecidocorrelacionesconensayosmássencilloscomoelCBRoVRS,comosemuestraen laFigura34.

Lassubbasessonnecesariasconelobjetodeprevenirelefectodesucción,peroademásin-crementanlacapacidadsoportedelpavimento.Sin embargo, es anti económico utilizar sub-baseconelúnicopropósitodeincrementarelvalorde“k”.Elusodelasubbasesehadefi-nidoparaproyectosdondeprevalezcancondi-cionesdebombeopotencialdelosfinosdelasubrasante.Cuandoseutilicelasubbasedebe-ráconsiderarseunvalorde“k”superiordentrodeldiseño.

En la Tabla 46, se presentan valores de “k”aproximados, cuando se utiliza material desubbasenocementada.Estosvaloressederi-vandelateoríabicapadeBurmisterydeex-tensosensayosdeplacadecargasobrelosasdeprueba. EnlaTabla47,sepresentanvaloresdediseñode“k”parasubbasestratadasconcemento. Elconceptorelativoalperiododediseñosecon-sideramásexactoqueeldevidadelpavimen-

to.Seestablecefinalizadalavidadelpavimen-to,cuandoseconstruyeelprimerrefuerzo.DeacuerdoalaPCA,lavidadelospavimentosdeconcretopuedevariarde20años,paraaque-lloscon limitacionesdediseñoyconstruccióny hastamás de 40 años en aquellos en quedichaslimitacionesodeficienciassonmínimas.Enlosprocedimientosdediseño,losconceptosdeperiododediseñoyperiododeanálisisdeltránsitosuelenserlomismo.Dadoqueexisteincertidumbreenladeterminacióndeltránsitoa largo plazo, se ha adoptado un periodo dediseñode20años.Considerandoqueelperio-dodediseñoafectalaestimacióndeltránsito,sededucequetieneinfluenciaenelcálculodelespesordelpavimento.

En relaciónal tránsito, se consideraqueotrodelosprincipalesfactoreseneldiseñodelpa-vimento es el número y peso de los ejes deloscamionesqueseesperacirculenduranteelperiododediseño.Estossederivandeestudiosde:

TPD:TránsitoPromedioDiario,enambasdi-reccionesparatodoslostiposdevehículo.

TPDC:TránsitoPromedioDiariodeCamio-nes,enambasdirecciones.Estavariablepue-deexpresarsecomounporcentajedeltránsitopromediodiarioocomounacantidad.Sede-benincluirloscamionesdeseisruedasomás,locualdescartalascamionetasyotrosvehícu-losdecuatrollantas.

Pesodelosejesdeloscamiones.Laobten-cióndeestainformaciónrequiereeldesarrollodeestudiosespeciales.Nosehaceningunare-comendación especial sobre las herramientasdeproyecciónsiempreycuandopuedaconsi-derarsequelasprediccionessonapropiadas.

Paraestimareltránsitodelproyectodebeto-marseencuenta loscomponentesdelmismoquepuedenintervenirenelproyecto:

Tránsitoatraídoporlamejoradelavía.

Crecimientonormaldeltránsito.Tránsitogeneradoenlosviajesquesonposi-blesgraciasalanuevainfraestructura.Tránsitodesarrolladodeacuerdoconelcam-biodeusodelsueloquegenereelproyecto.

Eldatonecesarioparaobtenereltránsitodedi-seño,consisteenasumirtasasdecrecimientoanual que relacionen factores de proyección;en la Tabla 48, se presenta la relación entrelas tasas de crecimiento anual y los factoresdeproyecciónparaperíodosde20y40años,conformelasrecomendacionesdePCA.

Así mismo, debe establecerse la distribucióndireccionaldeltránsitoy,envíasmulticarril,elporcentajedecamionessobreelcarrildedise-ño.Regularmente,seasumequelascargasyvolúmenesdetránsitosedistribuyenenpartesigualesenlasdosdirecciones,peroestonoesrealensutotalidad,yaquepuedesucederencasos específicos, que lamayor parte de loscamionesviajeaplenacargaenunadirecciónyretornenvacíosenlaotra.

Enlorelativoaladistribucióndelosejesysupeso,serequierelarealizacióndeestudiosde-talladosenestacionesdepesajeparalosejessencillos,tándemytrídem.Deacuerdoconladisponibilidadonodeestainformaciónpuedeutilizarselametodologíaextensaosimplificadaparadiseño.

Estemétodo de diseño exige que las cargasrealesesperadassemultipliquenpor factoresde seguridad de carga “Fsc”, para lo cual serecomienda:

Paracarretasquetienemúltiplescarriles,enlos cuales se espera un flujo de tráfico inte-rrumpidoconunelevadovolumendetránsitopesado,Fsc=1.2.

Paracarreterasyvíasurbanasenlasqueeltránsitoesperadoesdeunvolumenmoderadodevehículospesados,Fsc=1.1.

Paracallesresidencialesyotrasquesopor-tenbajovolumendetránsitodecamiones,Fsc=1.0.

Ademásde los factoresde seguridadde car-ga,elmétodoes conservadoryaque incluyesituacionesdetránsitodecamionesmuycar-gados,variacionesen losmateriales,proceso

constructivoyespesorde lascapas.Enalgu-noscasossepodríajustificarelempleodeunfactor1.3conelobjetodemantenerunniveldeserviciabilidadmayorduranteelperíododediseño,porejemplo:unaautopistadetránsitomuyaltoysinrutasalternasdedesvío.

2.4.2.2. Procedimiento de diseño de espesores

EnlaTabla49,sepresentaelformatoparaeldesarrollodeldiseñoyparautilizarlaserequie-renlossiguientesdatos:

Tipodehombrosyjuntas.Resistenciaalaflexióndelconcretoó

Móduloderotura.Módulodereaccióndelasubrasante“k”.Factordeseguridaddecarga“Fsc”.Distribucióndecargasporeje.Númeroderepeticionesesperadasde

lasdiversascargasporeje,enelcarril dediseñoduranteelperíododediseño.

Análisisdefatiga,paracontrolarel agrietamientoporfatiga.

Análisisdeerosión,paracontroldelaerosiónenlafundación,loshombros,elbombeodelasubbaseyeldesnivelentrelaslosas.

Elprocedimientoparaeldiseñodeespesoressedescribeacontinuación:

1.SecolocanlosdatosbásicosdeentradaenlapartesuperiordelaTabla49.

2.Enlacolumna1secolocanlosvaloresdelacargaporejeenkN,decada tipoyclasedevehículosencilloótándem.

3.En lacolumna3secolocan lascantidades

derepeticionesesperadasparacadaclasedevehículo.

4.Enlacolumna2secolocaelproductodelacolumna1porelfactordeseguridaddecarga(Fsc).

Acontinuación,seefectúaelanálisisdefatiga,tomandocomobasealaFigura35ylasTablas50a53,yaqueseutilizanlasmismas,tantoparapavimentosdeconcretosimple,conpasa-juntasosinellas,comoparapavimentoscon

refuerzocontinuo.Ladiferenciaseestablecesielpavimentotienehombrosóno.

5.Seseleccionaunespesordelosatentativo.

6.Enlatablacorrespondiente,seaejesencillootándem,sinhombro,Tabla50y51(verane-xo_Tablas),oconhombro,Tablas52y53(veranexo_Tablas),,sehallanlosesfuerzosequiva-lentesenfuncióndelespesordelalosaelegidoenmm.yelvalork.Serequierehacerinterpo-lacionessielvalorde“k”noseencuentraenlatabla.

7.Losvaloresencontradossecolocanfrentealosnúmeros8y11delaTabla49.

8.Losvalorescolocadosfrentealosnúmeros8y11,sedividenentreelvalordelMódulodeRotura“MR”,yelresultadodecadaunoseco-locafrentealosnúmeros9y12,quesonlosfactoresdeRelacióndeEsfuerzos.

9.En laFigura34,conelvalordecargaporejedelacolumna2delaTabla49,yusandolalíneavertical(ejessimplesótándem)yelfac-torderelacióndeesfuerzos(números9ó12)en la línea inclinada,setrazauna líneaentrecadaunodeestospuntosyseproyectahaciala línea vertical de la extrema derecha de lafigura,enlacualseleeelvalordelasrepeti-cionesadmisiblesyestosvaloressecolocanenlacolumnaNo.4.

10.Losvaloresdelacolumna3,sedividenen-trelosvaloresdelacolumna4yelresultadodecadaunosemultiplicapor100ysecolocaenlacolumna5.

11. Lasumadetodoslosvalorescolocadosenlacolumna5,eslaabsorcióntotaldefatiga.

Después se procede a efectuar el análisis deerosión,tomandocomobaselaFigura36ylasTablas54a57,yaqueestasseutilizanparapavimentosdeconcreto conpasajuntasy sinhombros,sinpasajuntasysinhombros.

LaFigura37y lasTablas58a61,seutilizanparapavimentosdeconcretoconpasajuntasyconhombros,conpasajuntasyconhombros.

12. Enlatablacorrespondiente,seaejesen-cillootandem,conpasajuntasysinhombros,Tablas 54 y 55 (ver anexo_Tablas) o sin pa-sajuntas y sin hombros, Tablas 56 y 57 (veranexo_Tablas)oconpasajuntasyconhombrosTablas58y59(veranexo_Tablas)ysinpasa-juntasyconhombros,Tablas60y61(verane-xo_Tablas)ylasFiguras36y37,seencuentraelfactordeerosiónenfuncióndelespesordela losaselecionadoenmm.yelvalor“k”.Serequierehacerinterpolacionessielvalorde“k”noseencuentraenlatabla.Losvaloresencon-tradossecolocanfrentealosnúmeros10y13delaTabla49.

13.EnlasFiguras35y36,conelvalordecar-gaporejedelacolumna2enlahojadetra-bajoyusandolalíneavertical(ejessimplesótandem)yelfactordeerosión(números10ó13)enlaotralíneavertical,setrazaunalíneaentrecadaunodeestospuntosyseproyectahacialalíneaverticaldelaextremaderechadelafigura,enlacualseleeelvalordelasrepeti-cionesadmisiblesyestosvaloressecolocanenlacolumnaNo.6.

14.Losvaloresdelacolumna3sedividenentrelosvaloresde lacolumna6yelresultadodecadaunosemultiplicapor100ysecolocaenlacolumna7.

15.Lasumadetodoslosvalorescolocadosenlacolumna7,eseldañototalporerosión.Elespesordelosaelegidoparaefectuareltan-teo,seconsideraránoadecuadosilostotalesdel factor de fatiga, así como los totales delfactordeerosiónsonmayoresal100%;estoquiere decir que el espesor de losa asumidoesdeficiente,porloquehabráquehacerotrotanteoconunespesormayor.Silostotalesdefatigayerosiónfueranmenoresque100%,esnecesariohacerunnuevotanteoconunespe-sormenor,yaqueestoinvolucralaeconomíadelproyecto.

2.4.2.3. Juntas en los pavimentos de concreto

Elpavimentodeconcretoidealnodeberíatenerjuntas,sinoserunacintacontinuaqueresistalascargasimpuestasporeltráfico,ofrezcaunasuperficiede rodamiento impecableyprotejaeficazmente a la subrasante de la acción delagua.Sin embargo, una combinaciónde fac-tores relativos a los materiales y el sistemaconstructivo conlleva la existencia de juntas,queconstituyenlossitiosmásdébilesdelpa-vimento.

Asímismo,loselementosnecesariosparaga-rantizarlatransmisióndecargaatravésdelajunta,yaquellosquedebenimpedir laentra-dadelaguaenlamisma,demandanundise-ñoapropiadoconmirasauncomportamientoadecuadodelpavimento.

Los factores que determinan la necesidad delasjuntas,sonlossiguientes:

a)Retraccióndelconcreto.Elconcretoendure-cidoocupamenosespacioquelamezclafluiday la retracción lineal esmayor en elementoscon una relación volumen–área tan reducidacomo aquella de las losas del pavimento. Lagravedaddeestefenómenoradicaenlaresis-tencia que se presenta por la fricción con elterreno,sumadaalefectodelaspendientesdeltrazado, lacualproduceesfuerzosdetensiónque causanfisurasunavezque se supere laresistenciadelconcreto.Estefenómenogenerala necesidad de construir las “juntas de con-tracción”ensentidotransversal.

b)Dilatacióntérmica.Estefactorproducees-fuerzos de compresión en presencia de ele-mentosqueconfinanlalosadepavimento.Suefectopuedeserperjudicialenlospuntosdon-deelpavimentointeractúaconotroselemen-toscomopostes,puentes,cámarasdeinspec-ciónytapasdealcantarillas,en loscualesseconstruyen“juntasdeexpansión”.

c)Discontinuidadenlaconstrucción.Múltiples

elementos, programados o no, pueden influiren la interrupcióndelas laboresdeconstruc-ción de las losas del pavimento, por lo cualdebendisponerse“juntasdeconstrucción”ensentido longitudinal o transversal. Los casosprogramadoscorrespondenalfindeunajorna-dadetrabajo,yserecomiendahacercoincidirestassituacionescon juntasdecontracciónoexpansión.

d)Alabeo.Elpavimentoenservicioestásome-tidoaloscambiosdelatemperaturayhume-dad.Duranteeldía lacarasuperiordelpavi-mentoseencuentraaunatemperaturamayorquelainferior,locualproduceunatendenciaalacombaduraconconcavidadhaciaabajo;sinembargo,elpesopropiodelalosaylascargasdeltránsitoseoponenaestefenómenogene-randoesfuerzosdetensiónenlaparteinferiordelalosa.

Asimismo,elcontenidovariabledeaguaenlalosaproduceunefectosimilaraldelgradien-tetérmicoysuacciónconjugadaespráctica-menteimposibledeestudiardesdeelpuntodevistateórico.Estefenómenoesresponsabledelaformacióndegrietastransversalesylongitu-dinalespor locualsedebenconstruir“juntasdecontracción transversales”y “juntas longi-tudinales”. La duración de un pavimento deconcreto está asociada con la calidad de lasjuntas,yaqueenestoselementossegeneranlas principales patologías, como el bombeo ylasfisurasdeesquinayborde.

Las condiciones que debe cumplir una juntason:

Ubicación adecuada para controlar eficaz-mentelosfactoresdescritosanteriormente.Transmisiónadecuadadelascargasalalosaadyacente.Protecciónadecuadadelasubrasantefrentealagua,esdecir,serimpermeable. Losmecanismosdetransmisióndecargasonlossiguientes:a)Trabazóndelosagregados.Seobtienecon

uncortesobreelconcretoquedeberáprolon-garseenelmaterialcementantesinafectaralos agregados, los cuales proporcionan la re-sistenciaalcorte,necesariaparatransmitirlascargas.Estemecanismosólofuncionacuandoelanchodelajuntaesmenorque9mm.,peroserecomiendaunmáximode5mm,comosemuestraenlaFigura38.

Pasadores.Encondicionesdetráficopesa-dooclimaseverodebecomplementarselaefi-cienciadelatrabazóndeagregadosmediantebarrasdeaceroliso(pasadores)queconectanentresílosladosdelasjuntas.Estemecanis-motransmitecorteymomentoflectorpermi-tiendoellibremovimientohorizontaldelalosa,porestoalmenosunamitaddelpasadordebeengrasarseparaquenoseadhieraalconcreto,comosemuestraenlaFigura39. Junta machi – hembrada. La junta machi– hembrada es unmecanismo que transmitefuerzasdecorte,peronomomentoflector.Estáindicadaespecialmenteparalasjuntaslongitu-dinalesnecesariasparaatenderlosefectosdeconstrucciónyalabeo.Suusoesescasoenlasjuntas transversales por su costo y dificultaddeconstrucción,comosemuestraenlaFigura40.

Respectoalselladodelasjuntas,laranuraen-trejuntasdebesellarseparaimpedirlaentradadelaguaalasubrasanteydecuerposextrañosquepuedanobstaculizarsufuncionamiento.Elmaterial sellante debe cumplir los siguientesrequisitos:

Serimpermeable. Deformarsesinroturadeacuerdocon elmovimientodelajunta. Recuperarsuformaoriginaldespuésde ciclosdedeformación. Permanecerencontactoconlascaras delajunta. Nofluirconlagravedad. Noreblandecerseexcesivamenteama yorestemperaturasdeservicio. Noendurecersenitornarsequebradizo abajastemperaturasdeservicio. Noperdersuscualidadesconlaedadni conlaaccióndelmedio(clima,tráfico). Nopermitirlaintrusióndemateriales extrañosdentrodelajunta. Encasosespeciales,resistirelataque químico.

Los tiposmás comunesde juntas son los si-guientes:

Junta longitudinal. Su principal función escontrolarelagrietamientoporalabeo.EnlaFi-gura41seilustranlasalternativasexistentes. Sielpavimentoseconstruyeatodo loanchoenunasolaoperación,debemarcarselajuntalongitudinalconunaranuraqueseparelosca-rrilesypermitaunadecuadosellodelajunta.Latransmisióndecargasehaceportrabazóndeagregadosyseacostumbralacolocacióndebarras de anclaje quemantengan unidas lascarasdelasjuntas.

Estas barras de anclaje no se diseñan paratransmitircargasverticalesomomentoflexio-nanteyporesosondediámetroreducido.Pue-deutilizarseaceroliso,peroserecomiendaelcorrugado.Loesencialesgarantizarunaexce-lenteadherenciaentreelaceroyelconcreto.

Cuandoexiste confinamiento lateral del pavi-mento,comoencallesyparqueaderos,noesnecesariocolocarbarrasdeanclajeyaquedi-choconfinamientoessuficienteparamantenercerradalajuntaygarantizarlatrabazóndelosagregados.Sielpavimentoseconstruyecarrilporcarril, la junta longitudinal tambiéncons-tituye juntade construccióndel tipomachi–hembradayconbarrasdeanclajecuandonoexisteconfinamientolateral.

Las barras de anclaje, del tipo que sean, sediseñanpararesistir lafuerzadetracciónge-neradapor lafricciónentreelpavimentoy lasubrasante. La sección transversal de aceroporunidadde longitudde la junta se calculamediantelasiguienteecuación:

Donde:

•As:Áreadelaceroporunidaddelongitud delajuntaencm²/m. •b:Distanciaentrelajuntaenconsidera ciónyelbordelibredelpavimentoenm. Correspondeusualmentealanchodelcarril. •f:Coeficientedefricciónentrelalosayel suelo.Setomageneralmente1.5. •w:Pesodelalosaporunidaddeáreaen Kg./m². •fs:EsfuerzodetrabajodelaceroenKg./ cm².Normalmentesetomacomo0.67fy, siendofyelesfuerzodefluenciadelacero.

Deigualmanera, la longituddelasbarrasdeanclajedebesertalqueelesfuerzodeadhe-renciaacadaladodelajuntaigualeelesfuerzode trabajodelacero.Agregando7.5cmparacompensardefectosdecolocacióndelavarilla,lalongitudtotaldelamismapuedecalcularsemedianteestaecuación:

Donde:

•L:Longitudtotaldelabarradeanclajeen cm. •A:Áreatransversaldeunabarradeancla jeencm². •fs:EsfuerzodetrabajodelaceroenKg./ cm².Normalmentesetomacomo0.67fy, siendofyelesfuerzodefluenciadelacero. •a:Esfuerzodetrabajoporadherencia. Para acerocorrugadosepermite usarel10%delvalordelaresistenciadel concreto;sinembargo,nodebeexceder 24.5Kg.cm². •p:Perímetrodelavarillaencm.

En laTabla62se resumen las característicasdelasbarrasdeanclajecorrugadasdeusoco-mún.

Juntas transversales. Las juntas trans-versalespuedenserdecontracción,expansión,alabeo o construcción. Normalmente las decontracciónfuncionancomojuntasdealabeoyexpansión,mientrasquelasdeconstrucciónseprogramanparaquecoincidanconalgunadelasanteriores.

Juntasdecontracción.Sontambiénjun-tasdealabeo.Controlan lasgrietas transver-salesasociadasa laretraccióndelconcretoyelalabeodelpavimento.Laseparaciónnormalentrejuntasvaríade4.5a7m,comosemues-traenlaFigura42. Juntas de expansión. En la actualidad,se construyen de forma exclusiva para inter-seccionesdelpavimentoconestructurasfijaso

conotrospavimentos.Lasjuntasdeexpansiónestán asociadas a varios problemas de com-portamiento y además requieren un procesoconstructivo complejo. Las juntas transversa-lesdeexpansiónsediseñandeacuerdoconlaFigura43y44.

Juntasdeconstrucción.Lasjuntaslongi-tudinalesdeconstrucciónsepresentancuandoel ancho del equipo sólo permite construir elpavimento carril por carril. Las juntas trans-versales de construcción se proyectan paraquecoincidanconlasdecontracción.Latrans-ferencia de carga se lleva a cabo pormediodepasadoresdeacero liso,yaquenoexistetrabazónde losagregadosentre lascarasdeconcretovaciadosendistintasépocas,comosemuestraenlaFigura45.

Encasodeenfrentarseaunajuntadeconstrucciónnoprogramadadebentomarseencuentalassiguientesrecomendaciones:

Lalongituddelalosanoserámenorde3m.Encasodequenosedispongadesuficientecon-creto,lajuntadeconstrucciónsetrasladaráhacialajuntatransversalanterior.Laejecucióndeunajuntadeconstrucciónnoprogramadanomodificalaposicióndelasdemásjuntastransversalesproyectadas.

Lajuntadeberátenertodoelanchodelvaciado.

Latransmisióndecargasdelajuntalongitudinalsedisponenormalmentepormediodelajuntamachi–hembradaprovistadebarrasdeanclaje(cuandosehaceelvaciadoporcarriles).

Esposibleomitirlajuntamachi–hembradalongitudinalsisecolocanbarrasdeanclajecomosifueranpasadores(inmersión).Evidentemente,estasbarrasdeanclajenodebenengrasarsepuesnosólotransmitenlacargaalalosavecinasinoquemantienenlajuntacerrada.En laTabla63sepresentan lascaracterísticasde lospasadoresquedeben incorporarseen lasjuntastransversales,enlascondicionesplanteadasenestasección.

EnlaFigura46,semuestraunfragmentodelejemplodedisposicióntípicadejuntasdepavimentorígido,preparadoporlaPCA.

2.5. Tendencias del diseño de pavimen-tos a nivel internacional

Actualmente, en lo que se refiere amétodosdediseño,lastendenciasinternacionales,indi-canunaimportantepreferenciaporelempleodemétodosracionalesbasadosenlamecánicadelosmaterialesqueconformanelpavimento.Estosmétodosestánclasificadoscomomeca-nicistas,esdecir,estosmétodos,vinculan losnivelesdelasolicitación(cargasporeje)trans-mitidaalsistemaestructural,queconstituyeelpavimento,conlareacciónobtenida,entérmi-nosdeesfuerzosydeformaciones.Dichareac-ción,permitepredecir,losnivelesdedeterioroesperadosapartirdeensayesdelaboratorioydelcomportamientoobservadoencampo.

A nivel internacional se han realizado impor-tantesesfuerzosenfocadosadesarrollarnue-

vasmetodologíasparaeldiseñodepavimen-tos.Enestesentido,laOECD(OrganizationforEconomic Cooperation and Development), en1991,realizóensayosaescalareal,cuyosob-jetivosfuerondosbásicamente:

Contribuiralainvestigaciónactualsobreelcomportamientodematerialesparacarreterasyprocedimientosdediseñoparapavimentos

Demostrarlacapacidadrealdecolaboracióninternacionalenuntemadeinterésmutuo.

En1987,yporiniciativadelaFederalHighwayAdministration (fhwa) del Departamento deTransportede losEstadosUnidos,seestable-ció el programadenominadoSHRP (StrategicHighwayResearchProgram).

Elobjetivoglobaldeesteprograma,eseldeproveerlasherramientasnecesariasparame-

jorar el comportamientode los pavimentos eincrementarasíladuracióndesuvidaútil,me-jorandolascondicionesdetransportesinoca-sionarmayoresincrementosenlosrecursosfi-nancieros.Lasáreasestratégicasenlascualeselprogramaenfocasuatenciónson:asfaltos,mantenimiento de pavimentos, y comporta-mientodelospavimentos.

Porotro lado,el importantedesarrollode lossistemas informáticos, ha permitido quemu-chasteoríasdeanálisispuedanaplicarsealascondicionesprácticas.

Estaaplicaciónseefectúamedianteelusodenomogramasdediseñoocatálogosdeestruc-turas. Además, dichos sistemas informáticos,seutilizandirectamenteen losnuevosméto-dosdediseño,condiversasmodalidadescomoanálisis estructural empleando sistemas decapasmúltiples,medianteelementosfinitosoutilizandomodelosdeelementosdiscretos.

2.5.1. Modelos de elementos finitos

Hoy en día, se ha venido desarrollando unanuevametodología para el estudio y análisisde pavimentos, la cual emplea modelos deelementosfinitosparaladeterminacióndees-fuerzosydeformaciones.Estosprogramasem-pleanecuacionesderegresión,paraelcálculodeesfuerzosydeformacioneslascualessupo-nenqueelmaterialesuncontinuo,esdecir,nose considera el comportamiento individual deloscomponentesdelmaterial,sinosucompor-tamientoglobalanivelmacromecánico.

Las ventajas del empleo demodelos de ele-mentosfinitoseneldiseñodepavimentos,ra-dicaenquepuedenllegaratomarencuenta,quelosmaterialesgranularesnotratadosqueconforman los pavimentos, exhiben un com-portamientonolineal,dependientedelacon-dicióndeesfuerzos,ycomportamientoviscosoenlascapasasfálticasyenlasubrasante.Ade-más,soncapacesdemodelardiferentesgeo-metrías, condiciones de frontera, criterios defallaycargacíclica.

Algunosmodelosdecomportamientoemplea-dosenprogramasdeelementosfinitosparaelcálculodeesfuerzosydeformacionesenma-terialesgranularesnotratadosson:elmodelodeacumulacióndeBochum(Alemania,2005),Elastoplásticos (Países Bajos, 2000), Hipere-lásticos(PaísesBajos,1999),Elásticoslinealesynolineales(ReinoUnido,1980yPaísesBa-jos,1999),yHipoplásticos(Polonia,2003).

Paraelcasodelascapasasfálticasporloge-nerallosmodelosempleadossonloselásticoslinealesylosviscoelásticos.

Enelmercadoexistendiversosprogramasdeelementos finitos como el ABAQUS, PLAXYSyANSYS,perolosqueseespecializanenpa-vimentos son: el SENOL (University of Not-tingham, Inglaterra), FENLAP (University ofNottingham, Inglaterra), ILLI-PAVE (Universi-tyofIllinois,E.U.A.),MICHPAVE(UniversityofMichigan,E.U.A.),GT-PAVE(GeorgiaInstituteof Technology, E.U.A.) y el NOEL (UniversitédeNantes,Francia),ycódigoscomoelDIANA(Delft University of technology, Países Bajos)yelCESAR (LaboratoireCentraldesPontsetChaussées,Francia).

Engeneral,losprogramasdeelementosfinitoshan funcionado bien al intentar reproducir elcomportamientodelosmaterialesqueconfor-manunpavimento,soloesnecesarioeldesa-rrollodeecuacionesderegresión,queprediganlomáscercanoposibleelcomportamientodecadaunodelosmaterialesqueconformanes-tasestructuras.

Apesardelosavanceseneláreadeldesarro-llodeprogramasyecuacionesderegresión,ladeformaciónqueexperimentan losmaterialesgranularesesdifícildepredecirprincipalmenteporlossiguientesmotivos:

Elcomportamientodeestosmaterialesbajocargacíclicaescomplejoyaúnnohasidoto-talmentecomprendido.Algunosautoresmen-cionanquebajo carga cíclica la respuestadeestosmaterialesesfuertementenolineal.Ade-

más, bajo esfuerzos de corte éstos, exhibendilatanciaydeformacióntantoresilientecomopermanente.

Laestructuradelpavimentoestácompues-tapordiferentesmaterialesqueexperimentancomportamientosmuydiversosbajocargací-clica y bajo diferentes condiciones delmedioambiente.

La temperatura y humedad de las capasgranularesvaríaeneltiempoyporlotantosucomportamientoconcadarepeticióndecarga.

Eltipoymagnituddelacargacíclicavaríaconstantementeynoesconocidaconexacti-tud,previaa losensayosde laboratorioy lassimulaciones computacionales. Además, lastrayectoriasdeesfuerzosenellaboratoriosonlimitadasynoreproducenlasrealesenelpa-vimento.

Los materiales granulares presentan ani-sotropía inherente,pora lageometríade laspartículas, los efectos de la compactación yla gravedad, debido a lo anterior,muypocasecuacionesderegresión,lotienenenconside-raciónyaqueesdedifícilobtenciónnuméricayexperimental.

Eltamañomáximodelagregadoparacon-formar capas de base en pavimentos, por logeneral,seencuentraentre2cmy5cm,re-quiriendoenlosensayosexperimentalesgran-desespecímenesdealmenos15.2cmdediá-metro.

Elcomportamientodelamuestraenellabora-torioesdiferentealdecampo.

2.5.2. Modelos de elementos discretos

Otrametodología de análisis reciente es em-plearmodelosnuméricoscomputacionaleslla-mados ElementosDiscretos (DEMpor sus si-glaseninglés),loscualesutilizanestetipodeelementosparaelcálculodefuerzasydespla-

zamientosentrelaspartículasdeunesqueletogranular.

El objetivo de esta metodología es intentardescribirfenómenosfísicosdelcomportamien-to de los materiales a nivel micromecánicopara poder comprender el comportamiento anivelmacro.Algunosparámetrosanivelmicrosonlafricción,cohesión,geometría,densidadyrigidezdepartículas(normalytangencial).

Sonmuypocos los estudiosque sehan rea-lizado a nivel micromecánico en el área delcomportamientodematerialesgranularesuti-lizadosenpavimentos,encomparaciónconlosestudiosanivelmacro.

Referente a esta metodología, García-Rojo &Hermann,mencionan:

Entremásirregularidadestengalapartículalosalgoritmos sevuelvenmás complicadosymenoseficientes.

Enmuchasdelasaproximacionesdedefor-maciónsimuladasenprogramasdeelementosdiscretosnosetieneencuentaefectoscomoeldesgastey rompimientodepartículasyaquesuponenquelacontribucióndeestosfenóme-noseneldesarrollodedeformaciónpermanen-teesmuybajacuandoseempleanesfuerzosmoderados.

Existeungrannúmerodemodeloscapacesdepredecirladependenciadelmóduloresilien-teylarelacióndePoissonconelesfuerzo,peroexistenmuy pocos en los cuales se tome encuenta,comolafricciónylarigidez,entrecon-tactos,afectandichosparámetrosasícomoeldesgasteyrompimiento.

Otrosestudioshandemostrado,quelassimu-lacionesenDEMpuedenpredecirlarigidezqueexperimentanlosmaterialesgranularesenci-closdecargaydescargapormediode ladi-námicadecontactos.Enciclosdecargaestosestudiosrevelaronqueelnúmerodecontactosdeslizadosconrelaciónalnúmerototaldecon-

tactosesmayorqueendescarga,porlotantosepresentamayorrigidezencargaqueenladescarga.

En simulaciones de ensayos cíclicos con pre-sióndeconfinamientoconstanterealizadasenDEMparadeterminar la influenciaque tienenalgunosfactorescomolamagnituddelesfuer-zoyladensidadenelvalordelmóduloresilien-te,sepuedeobservarqueaunquelastenden-ciasde lassimulacionessonbuenas,aúnsonnecesariosgrandesesfuerzoseneldesarrollodeprogramasquesimulenmejorlageometría,formaycontenidodefinosdelaspartículasylascondicionesambientales.

Estaherramientade investigacióntienecomoprincipalesdesventajaslassiguientes:

Requierendealtosrequerimientodeveloci-dadyalmacenamientodeinformación.Paraelcasodeunpavimentoendondelosciclos de carga son elevados, simulaciones anivelmicromecániconosonposiblesconlatec-nologíaactual.Aligualqueenlosprogramasdeelementosfinitos,laconcepciónteóricadelasecuacionesqueseutilizanenestosprogramasnecesitanrealizar suposiciones que simplifican la reali-dad. Solo son tomados en consideración comomecanismosdedesplazamientolarotaciónyeldeslizamientoentrepartículas.Anivelmicromecánico la confrontacióndelos resultados numéricos de las simulacionescon la evidencia experimental esmuchomásdifícilqueparaelcasomacromecánico.Para las simulaciones, conocer a priori lasdiferentesformasytamañosdelaspartículasenunmaterialgranularescomplejo,yelgradodecomplejidadaumentacuandosedebetenerencuentaquedeacuerdoalaformacomoescompactado puede adquirir estructuras total-mentediferentes.Condicionesambientalesycontenidodefi-nosnosontomadosencuentaenlassimula-ciones.

2.5.3. Modelos de sistemas multicapas

Los programas multicapa elásticos han sidopreferidosconrespectoalosdeelementosfi-nitos,debidoasusimplicidadenelmanejoyenelentendimientodelasecuacionesconlasqueseobtienenlosestadosdeesfuerzoyde-formación, además, requieren menos tiempocomputacionalymemoria.

Enelmercadoestándisponiblesmuchospro-gramasqueutilizanestetipodemodelos.Losmás comunes son los denominados ELSYM5(FHWA), KENLAYER (Universidad de Kentuc-ky,E.U.A),VESYS(MIT)yDAMA(AI).Deesosmodelos,elmásversátilpareceserKENLAYER,yaquepermitemodelarsistemasdepavimen-tocompuestosdecapascuyocomportamientopuedeserelásticolinealonolineal,obien,vis-coelástico,ybajosistemasdecargaconejesmúltiples.

Lautilizacióndeestosmodelosimplicalaacep-tacióndelashipótesisdelasteoríasdelaelas-ticidadydelaviscoelasticidad.Aúncuandosepuededemostrarqueunsuelo,sometidoaso-licitacionesde carga como lasque imponeeltráficoaunpavimento,presentaun compor-tamiento esfuerzo-deformación que se puedeconsiderardetipoelástico.

UNIDAD 3: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y DISEÑO DE MEZCLAS

ObjetivoAltérminodelaunidadelparticipantereconocerálaimportanciadelaconstructibilidadenfocadaalospavimentos,identificandoconellosusespecificacio-nesdediseño,construcciónycontrol,paraaplicarlosmétodosdediseñodemezclas,tantoasfálticascomodeconcretohidráulico.

3.1. La constructibilidad en los pavimen-tos

Paraqueunaentidadencargadadeltranspor-tepuedarecibirelmejorprecioparasuspro-yectos,losplanosyespecificacionesdebensertanto “licitables” como “construibles”. En losúltimosañoshahabidounacrecientepreocu-pación,yaquelosplanosyespecificaciones,nosiemprepermitenqueelproyectoseconstruyacomosedetalla.

Cuando esto ocurre, los proyectos se retra-san, aumentan su costo, y con frecuencia sedesarrollancostososreclamosdeconstrucción.Igualdepreocupantesresultan losretrasosytrastornos causados a los automovilistas, aligualqueel impactonegativoqueafectaa laeconomíadelaregión,cuandoseretrasanlosproyectosdetransporte,asícomolosefectosenlaimagenpúblicadelaentidad.

Enestesentido,en1983seoriginaelconceptodelaconstructibilidad,elcualsedefiniócomo“lametodologíaqueproporcionaaldiseñodelproyecto la facilidad de construcción, estan-dosujetaa todos los requerimientosnecesa-riospara llevarlaacabo”.Estaesunadefini-cióncentradaen larelaciónentreeldiseñoylaconstrucciónquereconocelatrascendenciadelatomadedecisiónenlaetapadeproyecto.ElSubcomitédelaAASHTOhadefinidoel“Es-tudio de constructibilidad” como “un procesoqueutilizapersonaldeconstrucciónconcono-cimientosextensosenconstrucción,enlosini-ciosdelasetapasdediseñodelproyecto,paragarantizarquelosproyectosseanconstruibles,

almismotiemporentables,licitablesydefácilconservación”.

Por su parte el CII (Instituto de la Industriade la Construcción, por sus siglas en inglés)propusounadefiniciónconunámbitodeapli-caciónmuchomásamplio,quedefineestatéc-nicacomounsistemaparaconseguir la inte-graciónóptimadelconocimientoyexperienciaenconstrucciónaplicadasenlaplaneación,in-geniería, procuración y operaciones de cons-trucción,orientadoa tratar laspeculiaridadesdelaobraylasrestriccionesdelentornoconlafinalidaddealcanzarlatotalidaddelosobjeti-vosdelproyecto.

Cualquieraqueseanlasdisposicionescontrac-tuales, el proyecto de construcción serámásconstructivosielproyectistaestádispuestoaentenderypreverlosproblemasdelconstruc-torysiésteseesfuerzaporentenderloqueleproponeelproyectista(verFigura1).Lacons-tructibilidadesunaestrategianaturalquebus-caeltrabajoenequipode losparticipantesysistematizarlasmejorasprácticasenelciclodevidadelosproyectosdeconstrucción. La constructibilidaddesarrolla todo supoten-cialcuandosereconocelacomplejainteracciónde losfactoresqueafectana losprocesosdediseño,construcciónyconservaciónenelám-bitodelosproyectosdepavimentos.

Porlotanto,suobjetivonoestáorientadoúni-camentealafacilidaddeconstruccióndelpro-yecto,sinoque intentaserunsistemaporelcualsebuscalafacilidadconstructivaylaca-lidaddelproductoresultanteenlasdecisionesacercade la ejecuciónde la obra, como res-puestaalosfactoresqueinfluyenenelproyec-toylosobjetivosdelmismo.

Por loque, laconstructibilidadnofinalizaconlaejecuciónde laobra, sinoqueengloba lasactividades de operación y conservación, conunaimportanciasimilar.

Diversasinstituciones,deEstadosUnidosprin-

cipalmente,hanidentificadodoceprincipiosdelaconstructibilidadaaplicarenlascincofasesdelciclodevidadelproyecto(planeacióncon-ceptual, diseño, procuración, construcción yoperación).Talesprincipiosson:

1.Integración.Laconstructibilidaddebedeserunaparteintegraldelplandelproyecto.2.Conocimiento constructivo. El plan del pro-yecto debe contar con conocimiento y expe-rienciaconstructiva.3.Equipoexperto.Elequipodebedeserexper-toydecomposiciónapropiadaparaelproyec-to.4.Objetivoscomunes.Laconstructibilidadau-menta cuandoel equipo consigueel entendi-mientodelclienteylosobjetivosdelproyecto.5.Recursosdisponibles.Latecnologíadelaso-lución diseñada debe de ser contrastada conlosrecursosdisponibles.6.Factoresexternos.Puedenafectaralcostoyaltiempodeejecucióndelproyecto.7.Programa. El programa global del proyectodebeserrealista,sensiblealaconstrucciónytenerelcompromisodelequipodelproyecto.8.Métodosconstructivos.Elproyectodediseñodebe de considerar elmétodo constructivo a

adoptar.9.Factibilidad.Laconstructibilidadserámayorsisetieneencuentaunaconstrucciónfactibleenlafasedediseñoydeconstrucción.10.Especificaciones.Seaumentalaconstructi-bilidadcuandoseconsideralaeficienciacons-tructivaensudesarrollo.11.Innovacionesconstructivas.Suusoaumen-tarálaconstructibilidaddelproyecto.12.Retroalimentación.Seaumentalaconstruc-tibilidadsielequiporealizaunanálisisdepost-construcción.

La Constructibilidad evalúa la planeación delproyectoydesarrollaprocesosatravésdelossiguientesmétodos:

Estrategias para mejorar la constructibilidad,incluye:

Investigaciónexhaustiva.Usodesistemasconstructivosmejorados.Estandarizareldiseño,esdecir,planear lamáximarepetición/normalización.Procurarsimplificarlaconstrucción.Mejorar ladisponibilidadde la informaciónasícomosuclaridad.

Resolverlosaccesosenlafasedeantepro-yecto.Estudiarlosacopiosenlafasedeantepro-yecto. Prever las operaciones de construcción enunasecuenciapráctica.Mejorarelusodemaquinaria,equipoyhe-rramientas.Mejorarlacomunicaciónentrediseñador,su-pervisoryconstructor.Pensarenlosoperariosdisponiblesyevitarquelosoperariostenganquevolveralaobra.Permitirtoleranciasrazonables.Preverlaseguridaddelaobra.

Ahorroencostosderivadode:

Menoresretrasos.Reduccióndirectadelosesfuerzosdecons-trucción.Cortaduracióndeactividades.Menortrabajoennivelesaltos.Seleccionarmaterialesapropiadosymenorrequerimientodelosmismos.Preverelmínimotiempodetrabajobajora-sante.Disminucióndeprobabilidaddeconflictosla-borales. La necesidad de invertir inicialmente paraganarunahorro en costos, desdeunamejorconstructibilidad.Másesfuerzosparadiseñoyprocura.Máscomunicaciónentreconstructor,diseña-doryproveedores.Evitarqueeltrabajoterminadosufradaños.

Mejorar la constructibilidad y reducir costospor:

Mitigacióndelosefectosdelascondicionesadversasdelsitio.Aplicacióndemejorasendiseño,construc-ciónoprocesostecnológicos.Aceleracióndelprogramadesfasandolasac-tividadessecuencialesReducción del número de actividadesmáscostosas.Para implementar con éxito la constructibili-

dad,desdeunprincipio,sedebendejarclaroslosobjetivosprioritariosdelproyectoypermitirquelaconstructibilidadseavaloradacomounatributodelrendimientodelmismo.Dichosob-jetivosdebende ser claramente identificadosporlosmiembrosdelproyectoparaconseguirunbuendesarrollodeestametodología,perotambién es muy importante tener en cuentaquelaconstructibilidadofrecemejoresresulta-dosenelciclodevidadeunproyectosisecon-templaen lasetapas inicialesdelmismo(verFigura2)comoseríanenlaplaneaciónconcep-tualydiseño,puespermitiráqueseamásefi-cienteelprocesodeprocuración,laejecución,ylosrecursosqueenellasintervienen.

Es importante reiterar, que el personal deconstrucción debe llevar a cabo una revisióntemprana de constructibilidad en la etapa dediseño. Muchas entidades, como parte de suprocesodediseño,deformarutinariallevanacabo revisionesde losplanosyespecificacio-nescercadelafinalizacióndelafasedediseñodeunproyecto.

Estonoeseficaz,yaque,enestaetapa, loscostossignificativoshansidorealizadoseneldesarrollodeldiseño.Loscambiosdeplanos,enestaúltimaetapasoncostososdeaplicar,tienen un efecto significativo en el programadelproyecto,puedenentrarenconflictoconlospermisosyaaprobadosy los compromisos, ysepercibecomounataquealacredibilidaddemuchos participantes en el proceso. Por otraparte,cuandosetrataqueelpersonaldecons-trucciónseinvolucreacomienzosdelasetapasdediseño,sedesarrollaunsentidodetrabajoenequipo,quedebecontinuara travésde lafasedeconstrucción.

Paradeterminarlafrecuenciadelosestudios,sedebetenerencuentalosrecursosdisponi-bles, losbeneficiosquedebenalcanzarse, lasorganizacionesexternasquepuedanaportaryenquéetapa(s)delproyectodebenllevarseacabolasrevisiones.

Muchasdelasentidadesqueactualmenterea-

lizanrevisionesdeconstructibilidadrecomien-danqueserealicendurantelasprimeraseta-pasdeldiseñodeproyecto.

EnEstadosUnidos,enCalifornia,porejemplo,sehadesarrolladounprocesoentresniveles,queseaplicaatodoslosproyectos.Cadaniveltieneunprogramaderevisiónpredeterminadoquesedefinencomosigue:

Elestudiodeconstructibilidad“Nivel1”, in-cluyerevisionesenlaetapadeiniciodelpro-yectoyenlasetapasdediseñoconunavancedel30%,60%y95%yesapropiadoparalossiguientestiposdeproyectos:

• Carreteras grandes y complejas / mejo-rasenlasinstalaciones(incluyendo,nuevaconstrucción,ampliaciones,orealineamien-todeproyectosconorganizaciónsignificati-vayrequisitosdemanejodetráfico).

• Construccióndecrucescomplejosomodifi-caciones.

• Proyectosderehabilitacióndegranmagni-tudqueincluyenlaampliación,reemplazosimportantes de estructuras,mejoramientoenlascaracterísticasdedrenaje,etc.

El“Nivel2”,incluyeunarevisiónenlaetapadeiniciodelproyectoyenlasetapasdediseñoenun30%y95%deavanceycomprendelossiguientestiposdeproyectos:

• Carreterasmenoscomplejas/proyectosdeinstalaciones(incluyelosproyectosdeam-pliación,conorganizaciónmínima/requisi-tosdemanejodetráfico).

• Estructuras menos complejas o proyectosdeintercambio.

• Lamayoríade losproyectosderehabilita-ciónqueincluyenlarestitucióndelaestruc-tura,ampliacionesmenores,drenajeome-jorasenlaseguridad.

Elestudiodeconstructibilidad“Nivel3”,queincluyeunarevisiónenlaetapadeiniciodel

proyectoycuandosellevaunavancedel95%deldiseñoestarevisiónesapropiadaparapro-yectossimples,talescomolasobrasdemante-nimientopreventivo.

Seestimaqueel90%deloserroresdediseñosondebidosafallosenlaaplicacióndelconoci-mientoexistente,locualrefuerzaelargumentodequeunode losaspectosmás importantesde laconstructibilidadnoes la faltade infor-mación,sinolafaltadeadministracióndeesainformación.Estosuponeconseguirunabuenacomunicaciónentrelosparticipantesenelpro-yecto; deben estar preparados para desarro-llarsupapelenlaadministracióndelproyectodepavimentos,desdesuconcepciónhastasuoperación.

Aunquelosconceptosanterioresestándirigidosalospropietariosydiseñadores,lassolucionesqueéstosproponganimpactarándirectamenteen lasoperacionesde laobra.Eneste senti-dodebemosconsiderarlacontribuciónquelosmétodosdeconstruccióninnovadorestienenenlamejoradelaprácticadeconstrucción.Estosmétodospueden involucrar diversos aspectoscomoeluso innovadordematerialesosiste-mastemporales;herramientamanual;equipodeconstrucción,entreotros.

Unprocesoeficazderevisióndeconstructibi-lidadcumplirávariosobjetivosquesonimpor-tantes para cualquier entidad encargada deltransporte. El propósito de la revisión de laconstructibilidadesdefinirlossiguientespun-tos:

a)Elproyecto,segúnsedetallaenlosplanosyespecificaciones,sepuedeconstruirutilizandolosmétodosestándaresdeconstrucción,mate-rialesytécnicas.b)Losplanosyespecificacionesproporcionanalcontratista informaciónclarayconcisaquepuede ser utilizada para preparar una ofertacompetitiva,rentable.Enestesentido,sede-benbuscarerroresuomisioneseneldiseño,enrelaciónconlaseleccióndematerialesodi-mensiones.

c)Característicasdelproyectoquepuedenserdifíciles o excesivamente costosaspara cons-truirsegúnlodiseñado.d)Característicasdelproyectoqueexcedanlacapacidaddelaindustriaparaconstruircorrec-tamente.e)Característicasdelproyectoquesondifícilespara interpretar y serán difíciles de ofrecer,esdecirsebuscaeliminarlasespecificacionesambiguas.f)Elproyectocuandoseconstruyedeacuerdoalosplanosyalasespecificacionessetraduciráenunproyectoquepuedemantenerseycon-servarsedeunamanerarentable,durantetodasuvidaútil.Dentrodelarevisióndelacons-tructibilidad,debenconsiderarselosmaterialesdisponiblesyaqueestossondeterminantesenlaselecciónmásadecuada,tantotécnicacomoeconómica,delaestructuradelospavimentos.

Por unaparte, se deben considerar los agre-gadosdisponiblesenlosbancosdematerialesdelazona;ademásdelacalidadrequerida,enla que se incluye la deseada homogeneidad,debenverificarselascantidadesdisponibles,elsuministro y su precio, condicionado en granmedida,por ladistanciadelacarreo.Porotrolado,tambiénsedebenconsiderarlosmateria-lesbásicosdemayorcosto,talescomocemen-tantes, estabilizadores y modificadores, asícomolaexperienciayhabilidadensumanejoyuso.

En el desarrollo de un plan de constructibili-dad, se deben considerar la implementaciónde listas de control para guiar el proceso deconstructibilidad.Larevisiónde losplanesdeconstructibilidadnoesalgoquelevienenatu-ralmentea todos los ingenieros,supervisoresy contratistas, ya quemuchas entidades hanencontradoqueesimperativoqueciertasguíasdecontrolsedesarrollenparaelpersonalqueseencargaderevisarlaconstructibilidad.Lasguíasolistasdecontrolnodebenserrigurosa-menterespetadas,perodebenservircomounmedioenelcualsecentrenlasáreasytemasdeinterés

Algunasdelaslistasdecontrolson:

ConceptosGenerales1. ¿Todos los conceptos de trabajo semues-tranenlosplanosdelproyectoyladescripciónyunidaddemedida son consistentes con lasespecificaciones?

2. ¿Todos los conceptos que semuestran enlos planos, cuentan con especificaciones par-ticularesyseestablecenenellassuformademediciónysusbasesdepago?

3.¿Elresumendecantidadesestatabuladoyresumidocorrectamente?

4.¿Eltiempodeejecuciónconsiderado,essufi-cienteparaeltipodeobraquesevaarealizar?

5.¿Todoslospermisosfueronobtenidosylosrequerimientosnecesariossonestablecidosenelproyecto?

6.¿Serequieredeunderechodevíaadicionalparaconstruirelproyecto?

7.¿Losplanosdedesvíoparaelcontroldetrá-fico,aligualquelosplanosdelaetapadecons-trucción,estánincluidoscomoserequieren?

8.Losrecursoscomplementariosparalasobrasdedesvíodeltráfico,¿Estánconsideradosenelproyecto?

9.Lalimitacióndelasáreasdetrabajo,¿Noseinterrumpeelpasodelpúblico?,¿Elcierredecarrilsehaconsideradográficamente?

10. ¿Las áreas sensibles delmedio ambienteson identificadasen losplanose incluidasenlasespecificaciones?

11. ¿El plan de prevención de contaminacióndelasaguaspluvialesseencuentraestablecidoenelproyecto?

12.Silostrabajosselocalizancercaodentrodelazonaurbana,puedensernecesariasdis-

posiciones paraminimizar el ruido producidoporlasactividades,¿Seconsideranhorariosdetrabajo restringidosobarreras temporalesderuido?

13. ¿Se hizo una exploración sobre las rutasa travésdeláreametropolitana juntocon lasautoridadeslocalesparaavisardeliniciodelaobrayserealizóunalistadealternativasconconocimiento,esdecirrestricciones,controldepolvo,recorridosnocturnos,elruidodeltrans-porteporcarretera?

BasesyPavimentos

1.Eneltransportedelosequiposdeconstruc-ción se trasmiten cargas considerables sobrelasvíasdeaccesoalaobra.Lascarreterasy/olasestructurasdelasvíasdeacceso,¿Puedensoportarlacargadeestosequipos,queconfor-maneltrentrabajodepavimentación?

2.¿Sonelanchoyelgradodereconstruccióndelacarretera,razonables?

3. ¿Es posible evitar anchos de calzada paraproyectosdeampliación,quenosoncompati-blesconequiposdetamañosestándar?

4. ¿Durante la construcción, en las fases deplaneaciónydiseñoseconsideróelanchocon-vencional,paraquepuedaentrarelequipodepavimentaciónenelcamino?

5. De acuerdo a la condición del pavimen-toexistente¿Esnecesarioreemplazarlo?,¿Essuficienteconuncambioen laestructuradelpavimento?,¿Essuficienteconcolocarunaso-brecarpetaenelpavimentoexistente?

6.Enelcasodecarpetasdeconcretoasfálticoohidráulico,¿Estánincluidaslasespecificacio-nesapropiadas?

7. Si los acotamientos están obligados a lle-vareltráficodurantelaetapadeconstrucción,¿Sonestructuralmenteadecuadosodeberásernecesarioreconstruirlos?

8.¿Tieneelpavimentoexistentebasecemen-tadayseconsideraenelproyecto?,¿Sehato-madoenconsideraciónlascapasdelpavimen-toexistente?

9.¿Sepresentanloslímitesdeláreadecolo-cacióndelpavimento,lascapasqueconformanelmismo,lasjuntadeconstrucción,lasespeci-ficacionesdelmaterialderellenodelasjuntas,así como la limpieza de las grietas, y de loscortesparalasjuntas?

10. Si las juntas de contracción y expansiónse tienen consideradas, ¿Son suficientes?, esdecir,3.00m.mínimo.

11.Enproyectosdesobrecarpetas,enlostra-mosendondeserequiere,¿Seestánestabili-zandodichasáreasparacorregirlosproblemasexistentes?

12.¿Losplanosyespecificacionesindicanquelas juntas transversales deben programarseparaconcluirsedurantelajornadadetrabajo?

13.¿Esnecesaria lareconstrucción?Siesasí¿Cuáleslahistoriadelacarretera?¿Hayalgúndispositivodemetalempotradoenelpavimen-to?

14.Enlaplaneacióndelaobrayenlosproce-dimientosconstructivos,¿Setieneconsideradoaumentar el área de producción, es decir, elárea trabajoparacolocaciónde lascapasdelpavimento?

15.¿Lasáreasparaqueloscamionesdevol-teodescarguenelmaterialtransportado,estándisponibles?

16.¿Sepuedemejorarlaplaneacióndelavíadeaccesoparareducireltiempodetransportedelosmaterialesalaobra?

17. ¿Se pueden obtener los permisos paratransportar carga por encima de los limitespermitido(ejesdobles/triples),paraeltrabajoenáreasrurales?

18.¿Seconsideraelusode100%deconcretoasfálticotrituradoparalosmaterialesdebase,rellenooaumentodelacotamiento?

19. ¿Están los bancos demateriales disponi-bles, considerando losvolúmenesy calidadesrequeridosparaelproyecto?

20.¿Elrecorridoentreelsitiodelaobraylosbancosdemateriales,esrazonable?Sieslargoelrecorrido,¿Sejustificaeltipodematerialyelcostoadicionalalproyecto?Sino,¿Hayma-terialesalternativosquepuedanserusados?

Tambiénserecomiendaqueelplandebatenerun procedimiento de dictamen detallado queasigne laresponsabilidaddedecidirsi losco-mentariosdelarevisiónseincorporaráneneldiseñodelproyecto.Elprocedimientodedicta-mendebedocumentarcuales,oenquénivel,setomaladecisióndecambiaroelegirundi-señouotroalternativo.

Laentidadencargadadelainfraestructuraca-rretera, puede asignar la responsabilidad detomar ladeterminaciónfinalal ingenierores-ponsabledelproyecto.EnEstadosUnidos,es-pecíficamenteenCalifornia,seutilizaesteen-foqueparalaresolucióndecomentarios.Dichoplanprocededelasiguientemanera:

“Todos los comentarios son discutidos en lareunión de revisión de constructibilidad, quepuedetardarhastacuatrohorasparacadani-vel de revisión. El objetivo es resolver todosloscomentariosdurantelareunión.Cualquiercomentarioquenosepuederesolverduranteésta,seasignaaunmiembrodelequipodere-visiónqueseencargadedarleseguimientoenunafechaespecífica.ElGerentedeProyectostiene la responsabilidad general de asegurarque todos los comentarios se traten adecua-damente”.

OtrasentidadesenEstadosUnidos,tienenunprocesomássimplificadoparalaresolucióndeproblemas; en estas, el departamento de in-genieríaylossupervisoresdeconstrucciónse

comunican y resuelven el asunto de maneraconjunta.

Las cuestiones que no pueden ser resueltasentreeldepartamentodeingenieríay lossu-pervisoresdeconstrucciónsepresentanluegoal Gerente del proyecto para una determina-ción final. Otra herramienta para la revisióndeconstructibilidadeselestudioposterioralaconstruccióndeproyectosterminados.

La realización de estudios posteriores a laconstrucción,permiteeliminarrepetidoserro-res que incrementan los costos y afectan losprogramasdelproyecto,conducenaunama-yorcomunicaciónentrelaspartesinvolucradasenelprocesodeconstrucciónypuedeconlle-varmejoras en los planes del proyecto y lasespecificaciones.

Además,proporcionaninformaciónparaeldi-seño de proyectos sobre temas que puedenabordarse en futuros proyectos y deben serconsideradoscomounprocesoeducativoparatodaslaspartesimplicadasenlaconstruccióndepavimentos.

Se recomienda que el proceso posterior a laconstruccióntambiénincluyaarepresentantesexternosqueesténfamiliarizadosconlospro-yectos y las cuestiones que surgieron duran-te la construcción. En sus comentarios post-construcción, las entidades deben considerarlaparticipacióndelossiguientesprofesionistas(segúncorresponda),porpartedelpersonaldelaentidad:

Diseñadoresdecarreteras,Hidráulicos,Geo-técnicos, Ingenieros de tráfico, Supervisoresdeobra,Residentesdeconservación,etc.Porpartedelpersonalexterno:Superinten-dentedeobra,ResidentesdeObra,Residentede estimaciones, Personal de mantenimientoentreotros.

Elestudioposterioralaconstrucciónsedeberállevaracabomuycercadelfinaldelproyecto,mientras que el personal que está involucra-

doenlarevisiónestetodavíadisponibleparaasistiralarevisión.Esteestambiénelmejormomentoparaasegurarquelamemoriadelosparticipantesaúnrecuerde losdetallesde lostemas que se desarrollaron durante el trans-cursodelaobra.En conclusión, la implementaciónde la cons-tructibilidaddebereflejarlossiguientesbenefi-cios:reducciónencostosdelosproyectos,re-ducciónenplazosdeconstrucción,mejorasenlaproductividad,mejorasenlacalidad,meno-rescostosdeconservación,reduccióndedes-perdicios,reduccióndetiemposymovimientosinnecesarios,usoeficientedelosrecursosenlaejecución,cumplimientodeprogramas,reduc-cióndesobrecostosytrabajosdobles,seguri-dadmejorada,mejorcontrolderiesgo,menornúmero de órdenes de cambio en el proyec-to,mejoresrelacionesentrelosparticipantes,menorcantidaddedemandasyreclamaciones,mejor reputación, satisfacciónpersonal, dise-ñoseficientes,ademásdeotrosbeneficios.

3.2. Especificaciones de diseño, cons-trucción y control

Enladefinicióndelprogramadecontroldeca-lidadesmuyimportanteelconjuntodeespe-cificacionesquesemanejen,puesfijandeunmodouotro,lasmetasqueseperdiguen,losprocedimientos de construcción, la forma demedicióndelosvolúmenesdeobra,lasbasesdepagoyelmododeverificarsisehaalcanza-dola(lo)deseadoencuantoalosprocedimien-tosdepruebaynormasdecalidad.

Uncuadrocompletodeespecificacionestécni-casesindispensableparamanejarconclaridadydeunmodorazonabletodoslosaspectosle-gales, administrativos, técnicos, y de calidaddelaobra;perotambiénesciertoquelaapli-caciónrígidadelasespecificacionessinunam-pliocriterio,conducealanquilosamientodelastécnicasempleadasyalanegacióndelainge-niería. Claroestáquelaaplicaciónde lasespecifica-cionesdebeestaracargodepersonalconsufi-

cientesestudiostécnicosylaexperienciaade-cuada,puesdeotra formasepuededarunainterpretacióncontrariaalametaqueseper-sigue.Laelaboraciónde las especificacionesesunatareaarduaycompleja,porloqueesindispen-sablecontarconlapreparaciónylaexperiencianecesariasparaesatareayconocerafondolafilosofíadelproyecto,asícomolascapacidadesdelmediotécnicogeneraldelpaísylosmate-rialesexistentesenlazona,yaquelasespeci-ficacionesdebenserlomásrealistasposiblesyacordesconloquedebeypuedelograrse.

Sisecarecedeeseperfil,esmuyposiblequelas especificaciones que se elaboren no seanaplicablesalaobra,dadoqueprovocaríanse-rias confusiones durante su ejecución y porconsecuenciaretrasosimportantesrespectoalprogramadeconstrucción,así comoconside-rablessobrecostosenlaejecucióndelaobra.Lasnormasdeconstrucciónyespecificacionestécnicas, resultan de investigaciones, expe-rienciasyestudiosminuciososdecorrelación,quetomanencuentatodoslosdatosrecaba-dosdurantelaconstrucciónyoperacióndelasobras,comolascondicionesdelclima,transito,geología,etc.quepudieranafectarles.Parafi-jar las especificaciones, se requiere apoyarseen instituciones especializadas, como Institu-tosdeInvestigaciónoCentrosdeEstudiosSu-periores.

Latranscripciónciegadenormastécnicaspro-ducidasporinstitucionesdeotrospaíses,queparecenmuyavanzadassuelenconducirapo-líticasinadecuadas.Lasespecificacionesdebenserrealistasyajustarsealoquedebeypue-de lograrse, dada las características del paísendondeseconstruirán lasobras.Escomúnqueenlasnacionescuyasespecificacionessetranscriben,hayadiferentesproblemaseconó-micos,tecnológicos,odeclimaqueenlospaí-sesendondelasadopten.

Comoconsecuencia,lainfraestructuracarrete-rade lasprimeras,puedenmovervolúmenesdetransitoexcepcionalesodesconocidospara

estosúltimos,locualpodríaconducirarecha-zarmaterialesqueenlasobrasconnivelesdetransito inferiores se utilizarían perfectamen-te;sinembargo,esasnormaspuedenservirdebase para formular especificaciones realistasencadacaso.

Engeneral,lasnormassonelconjuntodere-quisitos, características, componentes y pro-cedimientos de construcción, supervisión yoperación,debidamenteordenadosenunase-cuencialógicaquedebencumplirseparalaela-boracióndeunproductooservicio.Elrequisitofundamentaldeunanormaesseruniversal,esdecir,noimportadondeserealiceeltrabajoosefabriqueelmaterial,objetodelanorma;enestesentido,unaovariasnormassepuedenincluir en las especificaciones técnicas de lasobras.

3.2.1. La Ley Federal sobre Metrología y Normalización

LaleyFederalsobreMetrologíayNormaliza-cióndefinecuatrotiposdenormas:

NormasOficialesMexicanas(NOM’s):Con-sisten en la regulación técnica de observan-ciaobligatoriaexpedidapor lasdependenciascompetentes,conformea lasfinalidadesesti-puladas,lascualesestablecen,reglas,especifi-caciones,atributos,directrices,característicasoprescripcionesaplicablesaunproducto,pro-ceso,instalación,sistema,actividad,servicioométodo de producción u operación, así comoaquellas relativas a terminología, simbología,embalaje,marcadooetiquetado.

Normas Mexicanas (NMX’s): Son las queelaboran los organismos nacionales de nor-malización, o laSecretaríadeEconomía,queprevénparaunusocomúnyrepetido,reglas,especificaciones, atributos,métodos de prue-ba,directrices,característicasoprescripcionesaplicablesaunproducto,proceso,instalación,sistema,actividad,servicioométododepro-ducciónuoperación,asícomoaquellasrelati-vasaterminología,simbología,embalaje,mar-

cadooetiquetado.LasNMX’ssondeaplicaciónvoluntaria,salvoenloscasosenquelosparti-cularesmanifiestenquesusproductos,proce-sososerviciossonconformesconlasmismasysinperjuiciodequelasdependenciasrequieranenunanormaoficialmexicanasuobservanciaparafinesdeterminados.Sucampodeaplica-ciónpuedesernacional,regionalolocal.

NormasoLineamientosInternacionales:Sonnormas, lineamientosodocumentosnormati-vosqueemitenlosorganismosinternacionalesdenormalizaciónuotrosorganismos interna-cionalesrelacionadosconlamateria,reconoci-dosporelgobiernomexicanoenlostérminosdelderechointernacional.

NormasdeReferencia:Lasentidadesdelaadministraciónpúblicafederal,deberánconsti-tuircomitésdenormalizaciónparalaelabora-cióndelasnormasdereferenciaconformealascualesadquieran,arriendenocontratenbienesoservicios,cuandolasnormasmexicanasoin-ternacionalesnocubranlosrequerimientosdelasmismas,obienlasespecificacionesconte-nidasendichasnormasseconsidereninaplica-blesuobsoletas.

Comoejemplodenormasquetienenalcancesinternacionalespodemosmencionarlas“ISO” (Internacional, Standard Organization), tambiénexistenotrasqueapesardeserloca-les,porsuprestigiosonutilizadasenotrospaí-sesyasíadquierenunafuncióninternacional,comoejemplotenemoslassiguientes:ASTM, ACI, AISC, AASHTO, DIN,etc.

Por otra parte, el Reglamento de la Ley deObrasPublicasyServiciosRelacionadosconlasMismas(RLOPSRM),indicaquelas“normasdecalidad”son losrequisitosmínimosque,con-formealasespecificacionesgeneralesyparti-cularesdeconstrucción,lasentidadesestable-cenparaasegurarquelosmaterialesyequiposde instalación permanente que se utilizan encadaobra,seanlosadecuados.

Asímismo,elRLOPSRMseñalaquelasentida-

desque,porlascaracterísticas,complejidadymagnitud de las obras que realicen, deberánexigirelcumplimientodenormastécnicasparaaplicar en sus especificaciones generales deconstrucción,comoeselcasodelaSecretaríadeComunicacionesyTransportes(S.C.T.),enloqueserefiereainfraestructuraenMéxico.

La Normativa para la Infraestructura del Transporte (Normativa SCT),eselconjuntodecriterios,métodosyprocedimientosparalacorrectaejecucióndelostrabajosquerealizalaS.C.T.enmateriadeinfraestructuradeltrans-porte,dichanormativaesactualizadaperma-nentementeatravésdelInstitutoMexicanodelTransporte(I.M.T.)ytienelossiguientesobje-tivos:

●Launiformidaddeestiloycalidadenlasobraspúblicas y en los servicios relacionados conellas,querealizalaS.C.T.paralainfraestruc-turadeltransporte,estableciendoloscriteriosyprocedimientosparalaplaneación,licitación,adjudicación,contratación,ejecución,supervi-sióny,ensucaso,operaciónymitigacióndelimpactoambiental.● Normar las relaciones de la S.C.T. con laspersonasfísicasy/omoralesquecontraten laejecucióndeobraspúblicasylosserviciosrela-cionadosconellas,oalasqueselesotorguenconcesiones de infraestructura para el trans-porte.

La Normativa SCT, como anteriormente semencionaeslaqueorientalaselecciónyapli-cacióndeloscriterios,métodosyprocedimien-tosmásconvenientesparalarealizacióndelosestudiosyproyectos;paralaejecución,super-visión,aseguramientodecalidad,operaciónymitigacióndelimpactoambientaldelainfraes-tructura durante su construcción, conserva-ción,reconstrucciónymodernización.LaNormativaSCTestápresentada, segúnsupropósito,entrestiposdepublicacionesdeno-minadas:

PrácticasRecomendablesLasPrácticasRecomendablesproponenyexpli-

canelestablecimientodecriteriosylaaplicabi-lidaddeteoríasacasosespecíficos,demaneraqueelusuariotengaelementosparaseleccio-narlosmétodosoprocedimientosdeentreloscontenidosenlosManuales.

ManualesLos Manuales contienen el compendio de losmétodosyprocedimientospara la realizacióndelasactividadesrelacionadasconlainfraes-tructuradeltransporte.

NormasLasNormasproponenvaloresespecíficosparael diseño, las características y calidad de losmaterialesydelosequiposdeinstalaciónper-manente,asícomolastoleranciasenlosaca-bados; los métodos generales de ejecución,mediciónybasedepagodelosdiversoscon-ceptos de obra y, en general, todos aquellosaspectos que se puedan convertir en especi-ficacionesal incluirseenelproyectooen lostérminosdereferenciaparalaejecucióndelasobraspúblicasyde losservicios relacionadosconlainfraestructuradeltransporte.

LasNormas,ManualesyPrácticasRecomenda-bles,seorganizansegúnsutemática,endoceLibros,identificadosdelasiguientemanera: 1.Introducción.2.Legislación.3.Planeación.4.DerechodeVíayZonasAledañas.5.Proyecto.6.Construcción.7.Conservación.8.Operación.9.ControlyAseguramientodeCalidad.10.CaracterísticasdelosMateriales.11.Característicasde losEquiposySistemasdeInstalaciónPermanente.12.MétodosdeMuestreoyPruebadeMateria-les.

Por otro lado, existen normas que en deter-minados ámbitos, ya sean públicos o priva-dos,nosondecarácterobligatorio,comoesel

casodelaNormativaSCT,perosielproyectis-ta las consideraaplicablespara la realizacióndeunaobraespecifica,puedeinvocarlasparaque,bajosuresponsabilidadseconviertanenespecificaciones particulares obligatorias paraesaobra.SilaNormativaSCTnoesaplicable,el proyectista debe proponer otros criterios,métodos,procedimientosomaterialesquenoestén contenidos en ellas, siempre y cuandoesténdebidamentesustentados,nocontraven-ganlasleyesaplicablesyseanaprobadosporlasautoridadescompetentes.

Enestesentido,elobjetodelasespecificacio-nesescomplementarelcontenidodelcontratoyfijarlosrequisitosconstructivosydecalidadque deben cumplirse, además de definir lasobrasporrealizarencadaunodelosconcep-tosdetrabajo,estableciendoloslineamientosdecontrolaquedebesujetarsecadaconcepto.Estos requisitos son el producto de los estu-diospreliminares,deldiseñoydelaexperien-cia, que indican los límites y las pautas quesedebenconsiderardurante larealizacióndeunproyecto.Lasespecificacionesdebenserlacolumnavertebralsobrelacualdebeestructu-rarselaejecucióndeunaobra,desdelaetapadeplaneaciónhastalaoperacióndelamisma;su importancia radica en el hecho de que suprincipalobjetivodebeserdefinirydimensio-narquésepersiguealrealizardichoproyecto.Porlotanto,sedebeentenderporespecifica-ciones,elconjuntodedisposiciones,requisitos,condicioneseinstruccionesquelaentidad,tan-topúblicacomoprivada,pormediodelproyec-tista,estipulaparalaejecucióndesusobras. De acuerdo al RLOPSRM las especificacionespuedenser:

1.EspecificacionesGenerales.Sonelconjuntodecondicionesgeneralesquelaentidadtieneestablecidoparalaejecucióndesusobras,in-cluyendolasquedebenaplicarseparalareali-zacióndeestudios,proyectos,ejecución,equi-pamiento, puesta en servicio,mantenimientoysupervisión,yquecomprendenlaformademediciónylabasedepagodelosconceptosde

trabajo.Lafuncióndelasespecificacionesgenerales,esdescribir losmétodosdepruebaestablecidos,señalar los requisitosy toleranciasdecalidadcomúnmente aceptados y definir los procedi-mientosgeneralesdeconstrucción.

2.EspecificacionesParticulares.Sonelconjun-todedisposiciones,requisitose instruccionesparticularesexigidosporlaentidadparalarea-lizacióndecadaobra,mismasquemodifican,adicionan o sustituyen a las normas y espe-cificacionesgenerales correspondientesyquedebenaplicarseyaseaparaelestudio,paraelproyectoy/oparalaejecuciónyequipamientodeunaobradeterminada, lapuestaenservi-cio,suconservaciónomantenimientoylasu-pervisióndeesostrabajos.

Sonentonceslasespecificacionesparticulareslasquefijanydeterminan,demodopreciso,los requisitosy los limitesespecialesde cali-dadquedebecumplircadaunodelosconcep-tosdetrabajoparaunadeterminadaobra,asícomolosprocedimientosespecialesquedebanemplearse.Dichasespecificacionesdebenser,incluidasenelprocesodecontratación,porlocual, deben ser tan completas como sea ne-cesarioparaeliminartodaposibledudasobrelosrequisitosquedebensercumplidosencadaunodelosconceptos.

La claridad es indispensable en las especifi-cacionesdebidoaquesonéstaslabaseparacotizaryevitarcontroversiasinoportunas,porfaltadecomprensión.Porotrolado,enloquese oponga a las normas, las especificacionesparticularesprevalecerán.Estasespecificacio-nes son obligatorias exclusivamente para laobraqueseproyecta.

Cada especificación particular debe contenercomomínimo:

Ladefiniciónodescripcióndelconcepto.

Lasnormasdecalidadquedefinan lasca-racterísticasylosrequisitosdelosmateriales,

solosymezclados,queseutilizaranenlaeje-cucióndelconceptodetrabajo,asícomodelosequiposdeinstalaciónpermanente.

Loscriteriosgenerales,formadeejecuciónoprocedimientoconstructivoparalaejecucióndelconcepto.

Los niveles de calidad y de acabados quedebesatisfacerelconcepto,asícomopruebasdecontroldecalidad, incluyendosustoleran-ciasocriteriosdeaceptación.

Ensucaso,lassancionesyestímulosaqueseharáacreedorelContratista,segúnelniveldecalidadyacabadosquelogreelconcepto.

Laformaenquesemediráelconcepto,conelpropósitodedeterminarelavanceolacanti-daddeobraejecutadaparasupago.

Labasedepagoen laqueseestablezcanlosalcancesdelconcepto,esdecir,todoaque-lloquedebaser incluidoenelpreciounitariodelconcepto,comomateriales,manodeobra,equipos, herramientas, acciones, operacionesyengeneral,todoloqueserequieraparasucorrectaejecución,asímismosedeberáesta-blecerelmétododemediciónypago.

Cabeinsistirquelautilizacióndenormastécni-casydeespecificacionesclarasyprecisasevitadiscusionesycontratiemposdurantelarealiza-cióndeunaobra,porejemplo,cuandosehacereferenciaaundeterminadomaterialemplea-dopara la construcciónde la capasubrasan-te,ysehacemencionandosunombrecomúnoregionalizado,esdecir,cuandosehabladel“Tepetate”conocidoenelcentrodelpaísoelotromaterialmuyconocidoenlapenínsuladeYucatán,elfamoso“Sascab”;puedesurgirunaconfusióndadoqueestosmaterialesnoexis-tencomotalesenlatabladelSUCS,SistemaUnificadodeClasificacióndeSuelosutilizadoanivelmundial.

Sinembargo,estostérminosserefierenaunmaterialpococompresibleyconuníndiceplás-

ticomenorde10;porlotanto,siseespecifi-caráquesetratadeunmateriallimoarenoso,conlímitelíquidomenorde50,Índiceplásticodeentre10y8,seevitaríanlostípicosproble-masquesedanfrecuentementeenlasobras. En lo relativo a las especificaciones de ma-teriales y ante la dificultad de determinar sucomportamientobajoelefectodelagua,tem-peratura y otros factores como los procesosconstructivos,sehapropiciadoquelosmate-rialesparapavimentaciónseanestandarizados,elaborándosenormasqueregulenlascaracte-rísticasprincipalesquetienenmayorincidenciaen su comportamiento, comoson: la compo-sicióngranulométrica,formadelaspartículas,contenidodehumedad,contenidodefinosysunaturaleza,etc.,detalmaneraquelosdiferen-tesorganismosinvolucrados,comolaAASHTOo la SCT en México, emitan especificacionespara controlar las características de los ma-teriales. Dichas especificaciones, deberán serconsideradasporelproyectista,incluyendolascaracterísticasdecalidadyderesistenciaqueseanconvenientes.

Actualmentesehahechoevidenteunatenden-ciaautilizarconmayorintensidad,materialeslocales,subproductosindustrialesoreciclados,asícomonuevosproductos,comosonlosmo-dificadoresasfalticos;por loqueesnecesariollevaracaboensayesespecialesenestostiposdemateriales,paraevaluarsucomportamien-to,yenespecialsudurabilidad.

Enlaseleccióndelasespecificacionesdecali-dad,característicasytiposdematerialesypro-ductosutilizados,sedeberántomarencuen-ta losconceptosfundamentalesquepermitancumplircon losatributospropiosde lospavi-mentos.Deberánteneruncarácterdinámico,pudiendoadecuarsealoscambiostecnológicosya lasnecesidadespracticasdetectadasme-diantelaevaluaciónperiódicadelospavimen-tosyelseguimientodesucomportamiento.

Respectoalosbancosdemateriales,sedebe-ráestablecereltratamientoadecuadoparala

utilizacióndelosmateriales,incluyendoelcasodematerialesreciclados.Deberávigilarsequelosbancospropuestosdispongandematerialesconlacalidadyvolumensuficienteparasatis-facerlanecesidaddelaobra.

El proyectodebe incluir también la recomen-dacionesparaelcontroldecalidaddurantelaconstrucción del pavimento, las limitacionesparalaejecucióndelostrabajosyfinalmentelaestrategiademantenimientoyconservaciónparaqueelpavimentocumplaconsusfuncio-nesenelciclodevidaútilproyectado.Ademásde las especificaciones generales y particula-res,existen lasNormascomplementarias, lascualessonelconjuntodedisposicionesrequi-sitos e instrucciones adicionales, establecidosporlaentidad,paralarealizacióndeestudios,proyectos, ejecución y equipamiento de lasobras, la puesta en servicio, su conservaciónomantenimientoylasupervisióndeestostra-bajos.

Porotraparte,aunquedosobrassetenganporiguales,unaqueseconstruiráenelsuryotraenelnortedelpaís,en realidadsonmuydi-ferentes,pueslassolicitacionesaqueestaránsujetas,lossuelosenlosquesedesplantaran,losmaterialesdisponiblesqueseutilizaran,elclimade laregiónyhasta la idiosincrasiadelpersonal que las ejecutaran, son totalmentedistintos,demaneraque,adiferenciadelafa-bricaciónindustrialdeundeterminadoproduc-to,quesemanufacturasiempreconelmismoprocesoy losmismosinsumos,eldiseñoy larealizacióndecadaobra,siempresondiferen-tes.

Considerando esta premisa y la gran incerti-dumbredelasvariablesdeldiseño,resultaevi-dente que las normas técnicas, mexicanas ointernacionales, así como las especificacionesenlorelativoalosaspectostécnicos,nopue-denserdecarácterobligatorioparatodaslasobras,puesseríamuyriesgosoaplicarlasindis-criminadamente en cualquier obra, ya que loquepuedefuncionarparaalguna,puedeserelmotivodefallaenlaotra.

Generalmente,lasnormas,reglamentosyes-pecificaciones que son bastos y suficientesparaundeterminadomomento,enelterminodeunoscuantosmeses,sinoseadecuanyseactualizan, terminan por tornarse obsoletas,porloquedebenrevisarseconstantemente,yaque los requisitos de los usuarios cambian ycontinuamenteseexigeunamayorcalidad. 3.3. Diseño de mezclas asfálticas

Actualmente el diseño de mezclas asfálticasdeja ver la importancia de lograr propieda-desvolumétricasadecuadasenlacarpetaas-fálticaterminada,yaquedeestodependeengranmedidaeldesempeñodelasuperficiederodamientoensuvidadeservicio.Deahí, latrascendenciadesimulardemaneraadecuadaenellaboratorioladensificaciónqueocurreencampo,bajolaacciónvehicularydeestaformallegarafórmulasdetrabajoquepermitando-sificarmezclasqueexhibanunmejorcompor-tamientoencondicionesespecíficasdetránsitoyclima.

Eneldiseñodelasmezclasasfálticassehare-currido a diferentesmétodos para establecerun diseño óptimo en laboratorio; los común-mentemásutilizadossonelmétodoMarshall,elHveemyelCantabro.SiendoelmétodoMar-shallelmásutilizadoenMéxico,encuantoamezclasdegranulometría densay elmétodoCántabroparamezclasdegranulometríaabier-ta.

3.3.1. Método Marshall para mezclas de granulometría densa

ElmétodoMarshallparaeldiseñodemezclasasfálticas fue formulado por Bruce Marshall,IngenierodeasfaltosdelDepartamentodeAu-topistasdelestadodeMississippi.Atravésdeinvestigaciónyestudiosdecorrelación,mejoróyadicionóelprocedimientodepruebaMarshally ademásdesarrolló un criterio de diseño demezclas.

Elmétodo original únicamente es aplicable a

mezclasasfálticasencalienteparapavimenta-ción,quecontenganagregadosconuntamañomáximo de 25mm (1”) omenor. ElmétodoMarshallmodificado se desarrolló para tama-ñosmáximosarribade38mm(1.5”),yestápensado para diseño en laboratorio y controlen campo de mezclas asfálticas en caliente,congraduacióndensa.

Debido a que la prueba de estabilidad es denaturalezaempírica, la importanciadelosre-sultadosentérminosdeestimarelcomporta-mientoencamposepierdecuandoserealizanmodificacionesalosprocedimientosestándar.ElpropósitodelmétodoMarshallesdeterminarelcontenidoóptimodeasfaltoparaunacom-binación específica de agregados. El métodotambiénprovee informaciónsobre laspropie-dades de lamezcla asfáltica en caliente, es-tablece densidades y contenidos óptimos devaciosquedebensercumplidosduranteelde-sarrollodelaconstrucción.

EnelmétodoMarshall,loprimeroquedebeha-cerse es determinar las cualidades que debetener lamezcla (estabilidad, durabilidad, tra-bajabilidad,etc.)yseleccionaruntipodeagre-gadoyuntipocompatibledeasfalto,quepue-dancombinarseparaproduciresascualidades.Unavezrealizadoloanterior,sepuedeiniciarlapreparacióndelosensayos.Laprimerapre-paración para los ensayos, consiste en reu-nirmuestrasrepresentativasdelasfaltoydelagregadoquevanaserutilizadosenlamezcla.Larelaciónviscosidad-temperaturadelcemen-toquevaaserutilizadodebeseryaconocidapara poder establecer temperaturas demez-cladoycompactaciónenellaboratorio.Poste-riormente,yconelpropósitodeidentificarsuscaracterísticas,seprocedeasecarlosagrega-dosa110°Cenunhorno,determinarsupesoespecífico y hacer un análisis granulométricoporlavado.

Las especímenes de ensayo de las posiblesmezclas son preparados haciendo que cadaunocontengaunaligeracantidaddiferentedeasfalto,lacualdebeserde64mm(2½”)de

altoy102mm(4”)dediámetro,yquesepreparandelasiguientemanera(ASTMD1559):1.Losagregadosseacondicionancercanosalatemperaturademezclado,sedosificaelasfaltoenpesoconrespectoalamezclatotal.Posteriormenteseprocedealcubrimientodelagregadopétreo,manteniendo la temperatura demezclado dentro del rango especificadohasta que laspartículasmásgruesassehayancubiertototalmente.Ellosimulalosprocesosdecalentamientoymezcladoqueocurrenenlaplanta.

2.Cuando lamezclahayaalcanzado la temperaturadecompactación, secolocadentrode losmoldesdondevasercompactada.Losmoldesdeberánestarcalientes,asícomolosdemásacce-soriosqueseutilicenenelvaciadoyacomododelamezcla,conelfindeevitarunareduccióndetemperaturadelamezclaasfáltica,previaasucompactación.

3.PosteriormentelosespecímenessecompactanconelmartilloMarshalldecompactación,me-diante35,50o75golpesporcara,dependiendodelacantidaddetransitoparalacuallamezclaestásiendodiseñada(verFigura4).

EnelmétodoMarshallseelaborantrestiposdeensayesparaconocersuscaracterísticasvolumé-tricasymecánicas,acontinuaciónsedescribenalgunoscomponentes.

Determinacióndelagravedadespecífica.Conelfindedeterminarcuálnormasedebeutilizar,serealizanpruebasdeabsorciónalamezclaasfálticacompactada.Silaabsorciónesmayoral2%,serecurrealanormaASTMD1188,encasocontrario,seemplealanormaASTMD2726.

MedicióndeestabilidadyflujoMarshall.DebidoaquelaestabilidadMarshallindicalaresistenciadeunamezclaaladeformación,existeunatendenciaapensarquesiunvalordeestabilidadesbueno,entoncesunvalormásaltoserámuchomejor.Paramuchosmateriales,suresistenciaesunamedidadesucalidad,sinembar-go,estenonecesariamenteeselcasodelasmezclasasfálticasencaliente.Paralospavimentos

flexibles,cuandoseobtienenestabilidadesex-tremadamentealtassesacrificaladurabilidad.

Lasmezclasquepresentanvaloresdeflujoba-jos y valores altos de estabilidad, son consi-deradasdemasiado frágiles y rígidas paraunpavimentoenservicio.Aquellasquetienevalo-resaltosdeflujo,sonconsideradasdemasiadoplásticasytienentendenciaadeformarsefácil-mentebajolascargasdeltránsito.

EnelmétodoMarshallseelaborantrestiposdeensayesparaconocersuscaracterísticasvolu-métricasymecánicas:

DeterminacióndelagravedadespecíficaLa prueba de gravedad específica puede de-sarrollarse tan pronto como el espécimen sehaya enfriado en un cuarto de temperatura.EstapruebasehacedeacuerdoconlaNormaASTMD1188,gravedadespecíficademezclasasfálticascompactadasutilizandoparafina;olaASTMD2726,gravedadespecíficademezclasasfálticas compactadas mediante superficiessaturadas de especímenes secos. (Ver Figura5) MedicióndelaestabilidadyflujoMarshallUna vez determinada la gravedad específica,seprocedea lapruebadeestabilidadyflujo,(VerFigura6)queconsisteensumergireles-pécimenenunbañoMaríaa60ºC±1ºC(140ºF±1.8ºF)de30a40minutosantesde laprueba.Con el equipo de prueba listo se re-

mueve el espécimen colocado en bañoMaríaycuidadosamentesesecaalasuperficie.Ubi-candoycentrandoelespécimenenlamorda-zainferior,secolocalamordazasuperiorysecentracompletamenteenelaparatodecarga. Posteriormente,seaplicalacargadepruebaalespécimenaunadeformaciónconstantede51mm(2”)porminuto,hastalafalla.Elpuntodefallasedefineporlalecturadecargamáximaobtenida.ElnúmerototaldeNewtons(lb)re-queridosparaqueseproduzcalafalladeles-pécimen deberá registrarse como el valor deestabilidadMarshall.

Mientraslapruebadeestabilidadestáenpro-ceso,sinoseutilizaunequipoderegistroau-tomático, se deberámantener elmedidor deflujosobrelabarraguíaycuandolacargaem-pieceadisminuir sedeberá tomar la lectura,yregistrarlacomoelvalordeflujofinal.Ladi-ferencia entre el valor de flujo final e inicial,expresadoenunidadesde0.25mm(1/100”),seráelvalordelflujoMarshall.

AnálisisdedensidadycontenidodevacíosDespuésdecompletarlaspruebasdeestabili-dadyflujo,sellevaacaboelanálisisdeden-sidadyvacíosparacadaseriedeespecímenesde prueba. Se debe determinar la gravedadespecíficateóricamáxima(ASTMD2041)paraalmenosdoscontenidosdeasfalto,preferen-tementelosqueesténcercadelcontenidoóp-timodeasfalto.Unvalorpromediodelagrave-dadespecíficaefectivadeltotaldelagregado,secalculadeestosvalores

Utilizandolagravedadespecíficaylagravedadespecífica efectiva del total del agregado, asícomoelpromediodelasgravedadesespecífi-casde lasmezclascompactadas, lagravedadespecífica del asfalto y la gravedad específi-ca teóricamáxima de lamezcla asfáltica, secalcula el porcentaje de asfalto absorbido enpesodelagregadoseco,porcentajedevacíos(V),porcentajedevacíosllenadosconasfalto(VFA),yelporcentajedevacíosenelagregadomineral(VAM).

Losvacios(V),sonlaspequeñasbolsasdeairequeseencuentranentrelaspartículasdeagregadorevestidasdeasfalto.Losvaciosenelagregadomineral(VAM),estándefinidosporelespacioin-tergranulardevaciosqueseencuentraentrelaspartículasdeagregadodelamezclacompactada,incluyendolosvaciosdeaireyelcontenidoefectivodeasfalto,yseexpresancomounporcentajedelvolumentotaldelamezcla.Losvaciosllenosdeasfalto(VFA),sonelporcentajedevaciosin-tergranularesentrelaspartículasdeagregado(VAM)queseencuentranllenosdeasfalto.

Análisisdelosresultadosydeterminacióndelcontenidooptimodeasfalto.

Setrazanlosresultadosdelosensayesengraficas,parapoderentenderlascaracterísticasparti-cularesdecadaprobetausadaenlaserie.Medianteelestudiodelasgraficassepuededetermi-narcualprobetadelaseriecumplemejorloscriteriosestablecidoseneldiseñodelamezcla.Lasproporcionesdeasfaltoyagregado,seconviertenenlasproporcionesautilizarenlamezclafinal.AcontinuaciónsepresentanlosresultadosylasgraficasdelensayeMarshall(verFigura7y8).Cadagráficatienetrazadoslosresultadosdelasdiferentespruebaselaboradas.Losvaloresdeestosresultadosestánrepresentadosporpuntos.Lasgraficasmuestranlosvaloresdeladensi-dad,losvaloresdelaestabilidad,losporcentajesdevacios(V),losporcentajesdevaciosenelagregadomineral(VAM),losvaloresdelflujoylosporcentajesdevaciosllenosdeasfalto(VFA).Encadagráficalospuntosquerepresentanlosdiferentesvaloressonconectadosmediantelíneasparaformarcurvassuaves Alobservarselasgraficasdelensaye,sepuntualizaquesepresentanvariastendenciasquepue-denresumirsedelasiguientemanera:

Elporcentajedevacio(V),disminuyeamedidaqueaumentaelcontenidodeasfalto.

Elporcentajedevaciosenelagregadomineral(VAM)generalmentedisminuyehastaunvalor

mínimoyluegoaumentaconformeaumentaelcontenidodeasfalto.

Elporcentajedevaciosllenosdeasfalto(VFA)aumentaconaumentosenelcontenidodeasfalto.

Lacurvaparaladensidaddelamezclaessimilaraladelaestabilidad,exceptoqueladensidadmáximasepresentaauncontenidodeasfaltoligeramentemayorqueelquedeterminalamáximaestabilidad.

Hastaciertopunto,losvaloresdeestabilidadyelflujo,aumentanamedidaqueelcontenidodeasfaltoaumenta.Másalládeesepunto,laestabilidadyelflujodisminuyenconcualquieraumentoenelcontenidodeasfalto.

Elcontenidodeasfaltoenlamezclafinaldelpavimentosedeterminaapartirdelosresultadosgraficados.Primerosedeterminaelcontenidodeasfaltoparaelcualelcontenidodevaciosesde4%.Posteriormenteseevalúantodaslaspropiedadescalculadasymedidasparaestecontenidodeasfaltoysecomparanconloscriteriosdediseñopreviamenteestablecidos(especificaciones).

Sisecumplentodosloscriterios,esteeselcontenidoóptimodeldiseñodelasfalto,delocontrario,seránecesariorealizaralgunosajustesovolveradiseñarlamezcla.

Eldiseñodelamezclaseleccionadoparaserusadoenunpavimentoes,generalmente,aquelquecumpledelamaneramáseconómicacontodosloscriteriosestablecidos.Sinembargo,nosede-berádiseñarunamezclaparaoptimizarunapropiedadenparticular.

Cualquiervariaciónenloscriteriosdediseño,deberáserpermitidasolobajocircunstanciaspocousuales,anoserqueelcomportamientoenserviciodeunamezclaenparticularindiquequedichamezclaalternativaessatisfactoria.

3.3.2. Método Hveem para mezclas de granulometría densa.

Los conceptos delmétodoHveem fueron de-sarrollados por Francis N. Hveem, IngenierodeMaterialeseInvestigaciónenlaDivisióndeCarreteras de California, E.U.A. en 1940. Elmétodo se enfoca en la determinacióndeuncontenido aproximado de asfalto por mediodelensayeEquivalenteCentrifugodeKerosene(CKE)yposteriormenteelsometimientodelosespecímenes, coneste y conmenores yma-yores contenidos de asfalto, a un ensayo deestabilidad.Ademásseefectúaunensayodeexpansiónsobreunespécimenquehasidoex-puestoalagua.

LosprocedimientosqueelmétodoHveemutili-zaparadeterminarelcontenidoóptimodeas-faltoson:

1.EnsayoequivalentecentrifugodeKorosene,paradeterminaruncontenidoaproximadodeasfalto.2.Preparacióndeespecímenesdeensayeconelcontenidoaproximadodeasfaltoyconcon-tenidosmayoresymenoresqueelaproximado.

3.Ensayedeestabilidad,paraevaluarlaresis-tenciaaladeformación.

4. Ensaye de expansión, para determinar elefectodelaguaenelcambiodevolumenyenlapermeabilidaddelespécimen.

Los procedimientos detallados que deben se-guirse,estándescritosenlasnormasAASHTOT-246yT-247,ASTMD-1559yD-1561.

Elprimerpaso,enelmétododediseñoHveem,es determinar las cualidades de estabilidad,durabilidad, trabajabilidad, resistenciaaldes-lizamiento,etc.quedebetenerlamezclayse-leccionaruntipodeagregadoyuntipocom-patibledeasfaltoquepuedancombinarseparaproduciresascualidades.

Losprocedimientospreliminaresenlosagrega-

dos,incluyenelsecarelagregado,determinarsus gravedad especifica, realizar un análisisgranulométricoporlavado,determinareláreasuperficialdelagregadoylacapacidadsuperfi-cialdelagregadogrueso;loanteriorconelfindedeterminar lascaracterísticasde losagre-gadospétreos.

La determinación del área superficial de losagregados es importante, porque el área su-perficial de un agregado, junto con su capa-cidad superficial, esel parámetrousadoparaaproximarelcontenidodeasfaltodelamezcla.Lacapacidadsuperficialdeunagregadoessucapacidadpararetenerunacapadeasfalto.

ElensayoEquivalenteCentrifugodeKerosene(CKE) es usado para determinar un conteni-do aproximado de asfalto para un agregado.ElprocedimientoCKEsuministrauníndicella-madofactor“K”que indica,basadoen lapo-rosidad,larugosidadrelativadepartículaylacapacidadsuperficial.

Los factores“K”sondeterminadospormediodeensayosquemidenlacantidaddeaceitere-tenidoenlafraccióngruesadeunagregadoylacantidadretenidaenlafracciónfina.Losfac-toressonluegocombinadosenunsolofactorquerepresentaelcompuestodeagregado.

Estefactorindividual,juntoconeláreasuper-ficial del agregado, es posteriormente usadoparadeterminaruncontenidoaproximadodeasfaltoapartirdeunaseriedegráficos.Pos-teriormente, se preparan los especímenes delas posiblesmezclas de pavimentación; cadaunacontieneuna ligeracantidaddiferentedeasfalto.

Loscontenidosdeasfaltousadosenlosespe-címenes,sonloscontenidossugeridosporlosdatosdelosensayosdeáreasuperficialyca-pacidad superficial. La proporción de agrega-dosdelasmezclasesformuladaapartirdelosresultadosdelosanálisisdetamicesenseco.Las especímenes se preparan de la siguientemanera:

Unaconelcontenidodeaproximadodeas-falto.Dosconcontenidosde0.5y1.0porcientomásqueelaproximado.Unaconuncontenidode0.5porcientome-nosqueelaproximado.Elprocedimientopara lapreparacióneselsi-guiente:

1.Elasfaltoyelagregadosecalientanymez-clan, completamente, hasta que todas laspartículasdel agregadosean revestidas.Estosimula losprocesosde calentamientoymez-cladoqueocurreenlaplanta.

2.Lamezclaresultanteescolocadaenunhor-noa60ºCporunperiododequincehorasparasimularelalmacenamientodelamezclaenlaplantayeltiempotrascurridoentrelaproduc-ciónylacolocacióndelamezcla.Estopermi-tequeelasfaltose“envejezca”ligeramenteytambiénpermitecualquierobservacióndeas-faltoenelagregado,locualseguramenteocu-rrirádurante laproducciónycolocaciónde lamezcla.

3.Lamezclaescalentadaa100ºCparasimularlatemperaturadecompactación.

4.Luegolamezclaescolocadaenunmoldedecompactación y apisonada con una varilla depuntaredondeada.Elvarillado,ayudaagaran-tizarunacompactaciónuniformedelamezclabajolascondicionesdelaboratorio.

5. Un compactador mecánico es usado paracompactarlamezcla,simulandolacompacta-ciónporrodillodelpavimentoreal.

Existen tresprocedimientosenelmétododelensayoHveemestosson:●Unensayodeestabilómetro.●Unadeterminacióndedensidad.●Unensayodeexpansión.

El Ensayo de Estabilómetro (ver Figura 9),estádiseñadoparamedirlaestabilidaddeunamezcla de prueba bajo esfuerzos específicos.

El espécimencompactadoes colocadodentrodelestabilómetro,endondeestárodeadaporunamembranadecaucho.Unacargaverticales impuesta sobre el espécimen y la presiónlateral(horizontal)resultanteesmedida.

Lapresiónverticalsimulalosefectosdelare-petición de las cargas de ruedas neumáticasbajounperíodolargo.Losresultadosdelesta-bilómetrodependen,engranparte,delafric-ción interna(resistencia)de losagregados,yesunmenorgrado,delaconsistenciadelas-falto.

Losvacíossonlaspequeñasbolsasdeairequeencuentran entre las partículas de agregadorevestidasdeasfalto.Elporcentajedevacíossecalculaapartirdelpesoespecíficototaldecadaespécimencompactadoydelagravedadespecíficateóricadelamezcladepavimenta-ción(sinvacíos).

Esteúltimopuedesercalculadoapartirdelospesosespecíficosdelasfaltoyelagregadodelamezcla,conunmargenapropiadoparatenerencuentalacantidaddeasfaltoabsorbidoporelagregado;odirectamentemedianteelensa-yoAASHTOT-209,efectuadosobrelamuestrademezclasincompactar.

Undiseñodemezclaasfáltica,debeestardi-rigidoaproporcionarlealpavimentounaade-cuada resistencia al agua para garantizar sudurabilidad.Elensayodeexpansión(verFigu-ra10),midelacantidaddeaguaquesefiltradentrooatravésdeunaprobeta,ylacantidaddeexpansiónqueelaguacausa.Tambiénmidelapermeabilidaddelamezclasucapacidaddepermitirqueelaguapaseatravésdeella. Los resultados del ensaye del estabilómetro,la densidad total y los contenidos de vacios,son registradosenunahojadecálculoysontrazadosengraficas.Cadapuntodelagraficarepresentaelvalorobtenidoporunespécimen,oserie,enunensayo.Lospuntossonconecta-dospormediodeunalíneacontinuaparafor-marunacurvasuave.Dichasgraficas,aligualqueenelensayeMashall,sonutilizadasparacomparar lascaracterísticasde losespecíme-nesdeensayo.

Elcontenidoóptimodeasfalto,esnormalmen-teelporcentajemásaltoquelamezclapuedaacomodar,sinreducirlaestabilidadoelconte-nidodevaciospordebajodelosvaloresmíni-mos.Elcontenidoóptimodeasfaltosedeter-minaalcompararlastrescaracterísticasdelamezcla:losvaloresdelestabilómetro,lospor-centajesdevaciosy latendenciaa laexuda-ción.

Unaexudaciónseconsideraleve,silasuperfi-ciedelespécimenpresentaunligerolustre;seconsideramoderada,sihayunacantidadsufi-cientedeasfaltolibrequeaparentementecau-saqueunpapelsepeguealasuperficie,peronosenotaningunadeformaciónenelespéci-men.Yporúltimo,laexudaciónsuperficialseconsiderafuerte,sihaysuficienteasfaltolibreparacausarburbujassuperficiales,odeforma-ciónenelespécimen,despuésde lacompac-tación.

3.3.3. Método Cántabro para mezclas de granulometría abierta

En1979seiniciaronenelLaboratoriodeCa-minos de la Escuela Técnica Superior de In-genierosdeCaminos,CanalesyPuertosdelaUniversidad de Santander, los estudios enca-minados a la caracterización de las mezclasbituminosasdegranulometríaabiertaparasuempleoencapasderodamiento.

Lacaracterizacióndeestasmezclasenlabora-toriopresentóproblemas importantes,siendoelprincipaldeelloslafaltadeprocedimientosy métodos de ensayo que permitiesen estu-diar su comportamientomecánico. Esta faltadeensayossedebíaaladiferenciadepropie-dades que presentan estasmezclas respectoalosmaterialesconvencionalesempleadosenlaconstruccióndecarreteras.Normalmente,lapropiedadmás perseguida en estosmateria-lesessuestabilidadylosensayossonlosquelaevalúan.Igualocurreconlamayoríadelosmétodosdedosificaciónyproyectodemezclas,basadosenlaobtencióndelaestabilidadmáxi-ma.

Sinembargo,enelcasodelasmezclasporosaslaspropiedadesbuscadasnadatienenqueverconsuestabilidad,puestoqueinteresanotraspropiedadesycaracterísticasmásacordesconlos fines buscados y las solicitaciones a quevan a estar sometidas. La escasa idoneidadqueofrecenlosensayosmecánicostradiciona-lesparaevaluarlacohesiónyresistenciaaladisgregacióndelasmezclasporosas,motivóeldesarrollodelensayocántabrodepérdidapordesgaste.

Elproyectodeestasmezclasseplanteacomouncompromisoclaroentresupermeabilidadysuresistenciaaladisgregación.Unadisminu-cióndelosfinosydelporcentajedecontenidodeasfalto,llevaconsigounaumentodelaper-meabilidad,perotambiénunadisminucióndesucohesiónyresistenciaaladisgregación.

Paraladeterminacióndelcontenidoóptimodeasfaltoenunamezcladegranulometríaabiertaydrenante,sepreparacomomínimotresespe-címenesporcadacontenidodecementoasfal-tico,siguiendoelprocedimientodefabricacióndado en el ensayo Marshall (ASTM D-1559);posteriormente, cada espécimen que es pre-parado con50golpespor lado, se sometealdesgasteenlamáquinadelosángelesa300revoluciones,previoamantenerlosespecíme-nesaunatemperaturade25ºCporseishoras. El contenido de cemento asfaltico para cadagrupo de probetas varia de 0.5%, dos pun-tosbajoydospuntossobreelporcentajeparaestetipodemezclasde(4a5%sobreelpesodelagregado).Aestasselesrealizaladeter-minacióndelagravedadespecíficaparamez-clasdegranulometríaabierta(ASTMD-3203),lagravedadespecificamáxima teórica (ASTMD-2041),análisisdevacios(ASTMD-3203)enbasea losparámetrosanteriores,determina-cióndelapérdidapordesgastedelaprobetasmedianteelempleodelaMáquinadelosÁn-geles(sincargaabrasiva),a300revoluciones,luegodemantenerlasprobetasa25ºCporeltiempode6horas(verFigura12).

Conlosdatosobtenidossegraficanlasrelacio-nesdensidad,porcentajedevacíosyporcenta-jededesgastedelosespecímenes,versuspor-centajedecementoasfáltico. Acontinuaciónsepresentalasgraficas(verFiguras13,14Y15)deunejemplodelmétodoCántabro.

Analizando los resultados se puede observarclaramentequemedianteelensayoCántabropodemosdeterminarquéclasedemezclaas-fáltica se está produciendo y que porcentajedeasfaltoeselóptimoparaestadeterminadamezcla(verTabla1).

mentosmásdurables,yminimizar los costosde conservación y operación de los vehículosquehaganusodelainfraestructuracarretera.Junto con el desarrollo del sistema surgennuevosequipostantoparaensayesdecemen-tosasfálticos,comopara laelaboraciónde lacompactacióndelamezclaasfáltica.Teniendocomofinlasustitucióndelosmétodosantiguosdediseñodemezclasasfálticas,deahílaim-portanciadelanálisisylaconsideracióndeestanuevametodología.

El sistema SUPERPAVE desarrolló no sólo unnuevo equipo de compactación (compactadorgiratorio SUPERPAVE, SGC (ver Figura 16),sino también un nuevo sistema de clasifica-cióndeloscementosasfálticosmedianteinno-vadoresequiposdeensaye,comolaVasijadeEnvejecimientoaPresiónPAV,(verFigura17),ReómetrodeCorteDinámicoDSR(verFigura18),ReómetrodeVigaenFlexiónBBR(verFi-gura19),ensayedeTensiónDirectaIDT(verFigura20),yelmejoramientodeotroscomoelViscosímetroRotacionalRV(verFigura21),yelHornodePelículaDelgadaRotatoria(RTFO).

3.3.4. Tendencias del diseño de mezclas a nivel internacional.

El método Superpave (Superior PerformingAsphalt Pavement) es el resultado de las in-vestigacionesrealizadasporelprogramaSHRP(Strategic Highway Research Program) em-prendidoporlaadministraciónFederaldeCa-rreteras(FHWA)enlosEstadosUnidos.

Debidoalsurgimientodeestaprácticaactual,eldiseñodemezclasasfálticasencaliente,seencuentraenunaetapaderedefinición,ensumarco conceptual. El programa surgió con elfindemejorareldesempeñoydurabilidaddelascarreteras,volviéndolasmásseguras,tantoparaautomovilistas comopara los trabajado-resdelasmismas.

El sistemaSuperpave, representaunsistemaprovisto para especificar cemento asfáltico yagregadomineral,desarrollardiseñosdemez-clasasfálticas,analizaryestablecerprediccio-nesdedesempeñodelpavimento,yquetienecomo objetivo final contribuir a lograr pavi-

ElsistemaSuperpaveproporcionanuevases-pecificacionespara:

Asfaltos.Agregados.Nuevosmétodosdediseñodemezclasas-fálticas.Nuevosmodelosdeprediccióndelcompor-tamiento.

Acontinuaciónsedescribenlastendenciasdeldiseñodemezclasanivelinternacional.El sistema SUPERPAVE desarrolló un nuevoequipodecompactación(compactadorgirato-rioSUPERPAVE,SGC)

ElsistemaSUPERPAVEdesarrollóunnuevosis-temadeclasificaciónde loscementosasfálti-cosmedianteinnovadoresequiposdeensaye,como la Vasija de Envejecimiento a Presión(PAV), Reómetro de Corte Dinámico (DSR),ReómetrodeVigaenFlexión (BBR)yensayedeTensiónDirecta(IDT).

Enfocadoenproducirunamezclaquesecom-porteadecuadamente,elprimerpasodelanáli-sisSuperpave,involucralaseleccióncuidadosadelosmaterialesyelproporcionamientovolu-métricodelosmismos.

Losnivelessuperioresdeanálisisrequierenlautilizacióndesofisticadosensayos,granpartedeloscualesaunseencuentransiendoperfec-cionados.Estosnivelesapuntanadeterminarconprecisión el comportamiento futuro de laestructuradelpavimentoantevariablescomoelclimayeltráfico.

ElmétodoSuperpaveestácompuestoportresniveles. Debido a que el análisis y el diseñode unamezcla en el sistema Superpave soncomplejos,laextensióndelusodeestameto-dología,dependedelniveldetránsitoyde lafuncióndelamezclaenelpavimento.Acon-tinuación se presentan los distintos nivelesconsiderados para el análisis y diseño de lasmezclasasfálticasencalientemediantedichametodología(verTabla2). PrimerNivel: Estenivel requiereel diseñovolumétrico,elcualinvolucralossiguientesas-pectos:• Seleccióndeltipodeasfalto.• Seleccióndelaspropiedadesdelosagre-gados.

• Preparacióndeespecímenesdeensayo.• Seleccióndelcontenidodeasfalto.Estaactividadsebasaenlaestimacióndelaspropiedades volumétricas de lamezcla: con-tenidodevacíosde lamezcla(Va),vacíosenelagregadomineral(VMA)yvacíos llenosdeasfalto(VFA).

Nivel Intermedio: Este nivel utiliza comopunto inicial el análisis volumétrico del nivelanterior.Losensayosestablecidosparaelnivelintermediodeanálisisson:• Ensayodecorte.• Ensayodetensiónindirecta.Son realizados varios ensayos para lograr deesta manera una serie de predicciones delcomportamientodelamezcla.

NivelAvanzado.Incluyelatotalidaddelospasosrealizadosenlos niveles anteriores, pero se realizan prue-basadicionalesdeensayede cortey tensióndirecta,conunadiversagamadetemperatu-ras.Uncompletoanálisisdelamezcla,utilizaespecímenes confinadosyofreceunmayorymásconfiableniveldeprediccióndelcompor-tamientodelamisma.

UtilizandolametodologíaSuperpave,losresul-tadosdelosensayosdecomportamientodelasmezclas asfálticas permiten estimar congranprecisiónelcomportamientodelpavimentodu-ranteeltranscursodesuvidaútil,entérminosdeejesequivalentes(ESALs).Delamismama-nera,permiteestimarlacantidaddeejesequi-valentesparaalcanzarciertonivelderesisten-ciaaldesplazamiento,agrietasporfatigaoagrietasporbajastemperaturas.

Típicamenteseutilizanpasosaisladosparalaseleccióndeasfaltosymaterialesagregadosydirigen losprocedimientosdediseñodemez-clasparacombinarlos.EldiseñodemezcladeSuperpaveintegralaseleccióndematerialyeldiseñoenprocedimientosbasadosenelclimayeltráficodelproyecto.

Las propiedades de los agregados mineralesson obviamente importantes para el desem-peñodelamezclaasfáltica.Sinembargo, losmétodosMarshall yHveemno incorporan loscriteriosdelosagregadosensusprocedimien-tos.Loscualessise incorporandentrode losdiseñosdeSuperpave.

EnelsistemaSuperpaveseespecificandosti-posdepropiedadesdelosagregados:defuen-teydeconsenso.

Laspropiedadesde consenso sonaquellasen donde las investigaciones de SHRP creenquesoncríticasparaalcanzarunaltodesem-peñode lamezclaasfálticaencaliente.Estaspropiedadesdebenserobtenidasavariosni-velesdependiendodelvolumendetráficoylaposicióndelpavimento.

Losaltosnivelesdetráficoylasmezclasdelasuperficie(posiciónsuperficialdelospavimen-tos)requierenvaloresmásestrictosdepropie-dadesdeconsenso.

Muchas entidades encargadas del transporte,yautilizanestaspropiedadescomounrequeri-mientodecalidadparalosagregadosutilizadosenlamezclaasfáltica.

Laspropiedadesdeconsensosonangulosidadde losagregadosgruesos,angulosidadde losagregadosfinos,partículasalargadasyplanas,yel contenidodearcilla (equivalentedeare-na).

Mediantelaespecificacióndelaangulosidaddelosagregadosfinosygruesos,elsistemaSu-perpavebuscaalcanzarunamezclaasfálticaencalienteconaltogradodefriccióninternayasíobtenermayor fuerza en las esquilas para laresistenciaalasroderas.

La limitaciónde laspiezasalargadasasegura

que lamezcla no sea susceptible a fracturasduranteelmanejodeconstrucciónyeltráfico.Lalimitacióndelacantidaddearcillahacecre-cerlaadhesiónentreelasfaltoylosagregados.

Las propiedades del origen o fuente, sonaquellas que se utilizan frecuentemente paracalificar la fuente de los agregados.Mientrasestas propiedades son importantes, los valo-rescríticossonespecificadosdeacuerdoa lafuente.

LaspropiedadesdeorigendeSuperpavesonladureza,purezaylaelasticidaddelosmateria-les.Ladurezaesmedidamediante lapruebadeabrasión(DesgasteLosAngeles).Lapurezaesmedidamediante la prueba de pureza desulfatodemagnesio.Laelasticidaddelosma-terialesmediantelaspruebasdegrumosdear-cillayfiabilidad.

Paradeterminareltipodegranulometríadelosagregados,Superpaveutilizaelgráficodegra-duacióndepoderde0.45,quecontrolaloslí-mitesdeenunazonarestringidaparadesarro-

llareldiseñodelaestructuradelosagregados(verFigura23). Estaestructuradebepasarentrelospuntosdecontrolgraduadomientrasrestringelazonadegraduación.LazonarestringidaesutilizadaporSuperpaveparaeliminar lasmezclasque tie-nenunaaltaporcióndearenafinaconrelaciónalaarenatotalyparaevitargraduacionesquesigan la línea demáximadensidad, quenor-malmente no tienen vacíos adecuados en losagregadosminerales(VAM).

Enmuchasinstancias,lazonarestringidaelimi-naelusodearenafinaenunacomposicióndeagregadoseincrementaelusodearenalimpiamanufacturada.El diseñode la estructuradelosagregadosaseguraquelosagregadosvanadesarrollarunesqueletodepiedrafuertequeresista la deformación permanente mientraspermitelossuficientesespaciosdevacíosquefavorezcanladurabilidad.

ParaeldiseñodemezclamedianteelsistemaSuperpave,existendosnuevoselementos,las

pruebasdedesempeñoylosdiseñosdecom-pactación. Los diseños de compactación vanacompañadosdelcompactadorgiratoriodeSu-perpave(SGC).ElSGCcompartealgunasca-racterísticas con los compactadores actuales,pero tiene características operacionales com-pletamentenuevas.Mientrassupropósitoprin-cipaleslacompactacióndemuestras,elSGCpuedeofrecerinformaciónsobrelacompacta-cióndeunamezclaenparticularmediante lacapturadedatosdurantelacompactación.

ElSGC,puedeutilizarseparadiseñarmezclasquenopresentenuncomportamientodelicadoyquenosedensificanenformapeligrosaconbajoscontenidosdevacíosdeairebajolaac-cióndeltráfico.

Los procedimientos de prueba y losmodelosdeprediccióndeldesempeñohansidodesarro-lladosde forma tal, quepermita al ingenieroestimar lavidaútilde lamezclaasfáltica,entérminos del equivalente de ejes sencillos decarga(ESAL’s).Sehandesarrolladodosnuevaspruebasdedesempeño,elProbadordeEsfuer-zoCortantedeSuperpave(SST)yelProbadordeTensiónIndirecta(IDT).Lainformaciónqueproporcionaestapruebaesutilizadapara losmodelos de predicción de desempeño y esti-marlavidaútildelpavimentoactual(milíme-trosderoderas).

Eldiseñoyprocedimientosdeanálisisdemez-cla de Superpave, dependen para su uso delniveldetráficoparaelcualsondiseñadoslospavimentos.Eldiseñovolumétricoesutilizadoparatodoslosproyectosdepavimentosycon-templalaspruebasdecompactaciónutilizandoelSGCylaseleccióndelcontenidodeasfaltodeacuerdoa losrequerimientosvolumétricosdeldiseño.

Elgradodedesempeñodelamezclaasfáltica,inmediatoalaconstrucciónesinfluenciadoporlosresultadosdelaspropiedadesdelamezclaen caliente y la compactación. Consecuente-mente, un protocolo corto de envejecimientoseincorporadentrodelsistemadeSuperpave.

Estoestáacompañadodelaperdidademues-trasdelamezcla,antesdelacompactaciónconSGC,debenserhorneadasporcuatrohorasa135°C para simular los retrasos que puedenocurrirdurantelaconstrucción.

LametodologíaSUPERPAVEdebesustituir,enelcortoplazo,alosmétodostradicionalesparamezclasasfálticasactualmenteenusoenMé-xico(Marshall,Hveem);esporelloqueresultanecesarioanalizarcondetalletodoestenuevoconocimiento para poder adaptar las nuevastecnologíasasociadasalasnecesidadesespe-cificasdelaregión.

3.4. Diseño de mezclas de concreto hi-dráulico

Elproporcionamientodemezclasdeconcreto,máscomúnmente llamadodiseñodemezclasesunprocesoqueseresumeenlossiguientesdospasos:

1.Selecciónde los ingredientesconvenientes(cemento,agregados,aguayaditivos).

2. Determinación de sus cantidades relativas“proporcionamiento”paraproducir,taneconó-micocomoseaposible,unconcretodetraba-jabilidad,resistenciaalacompresiónydurabi-lidadapropiadaparaelproyecto.

Porsuubicación,yporestardentrodesuáreadeinfluencia,elmétododediseñodemezclasdeconcretomásutilizadoenMéxicoeseldelInstitutoAmericanodelConcreto(ACI,porsussiglaseninglés).

Cuando el concreto hidráulico se usa en laconstrucción de pavimentos, particularmenteparalainfraestructuracarretera,lascondicio-nesde calidadestablecidas sonmuydiferen-tesalasrequeridasparausosmáscomunesdeestematerial.

Aunque la resistencia a la compresión siguesiendo importante, garantizar un módulo derupturaadecuadoalascondicionesdeuso,es

unacaracterísticafundamentalparaelcasodelosconcretosparapavimentos.Ladurabilidad,laresistenciaaldesgasteyotras,soncaracte-rísticasquesevuelvenimportantes,adiferen-cia de aquellas que se requieren en la cons-truccióndeedificios.

Aunquehaymuchaspropiedades importantesdelconcreto, lamayorpartedeprocedimien-tos de diseño, están basados principalmenteen lograr una resistencia a compresión parauna edad especificada así como una trabaja-bilidad apropiada. Además, comúnmente seasume, que si se logran estas dos propieda-deslasotraspropiedadesdelconcretotambiénserán satisfactorias (excepto la resistencia alcongelamiento y deshielo u otros problemasdedurabilidadtalescomoresistenciaalataquequímico).

Elprocedimientoparaeldiseñodemezclasdeconcretohidráulicoeselsiguiente:

1.Estudiodetalladodelosplanosyespecifica-cionestécnicasdeproyecto.

2.Selecciónde la resistenciaacompresiónoflexiónpromedio.

3.Seleccióndelrevenimiento,cuandoestenoseespecificaelmétododelACIincluyeunata-blaenlaqueserecomiendandiferentesvalo-resderevenimientosdeacuerdoconeltipodeconstrucción.

4.Laeleccióndeltamañomáximodelagrega-do,debeconsiderarlaseparacióndelasjuntas,espesordelalosayelespaciolibreentrevari-llasindividualesopaquetesdeellas.Porcon-sideracioneseconómicasespreferibleelmayortamañodisponible,siempreycuandoseutiliceunatrabajabilidadadecuada.

5.Elmétodopresentaunatablacon loscon-tenidosdeaguarecomendadosenfuncióndelasentamiento requerido y el tamañomáximodelagregado,considerandoconcretoconysinaireincluido.

6.Paraelcálculodelaresistencia,sepropor-cionaunatablacon losvaloresde larelaciónagua-cementodeacuerdoconlaresistenciaala compresión a los 28 días que se requiera,esta debe exceder la resistencia especificadaconunmargensuficienteparamantenerden-trodeloslímitesespecificadoslaspruebasconvaloresbajos.

7. El contenidode cemento se calcula con lacantidaddeaguadeterminadaenelpasotresylarelaciónagua-cementoobtenidaenelpasocuatro.

8.ElmétodoACIpresentaunatablaconelvo-lumendelagregadogruesoporvolumenunita-riodeconcreto,dependedeltamañomáximonominaldelagravaydelmódulodefinuradelaarena.

9.Hastaelpasoanteriorsetienenestimadostodosloscomponentesdelconcretoexceptoelagregadofino,cuyacantidadsecalculapordi-ferencia,esposibleemplearcualquieradelosdosprocedimientossiguientes:pormasaoporvolumenabsoluto.

10.Luegosedebenajustarlasmezclasporhu-medaddelosagregados,elaguaqueseañadealamezclasedebereducirencantidadigualalahumedadlibrecontribuidaporelagregado,esdecirhumedadtotalmenosabsorción.

11.Elúltimopasoserefierealosajustesalasmezclasdeprueba,enlasquesedebeverificarelpesovolumétricodelconcreto,sucontenidode aire, la trabajabilidad apropiadamedianteel revenimientoy laausenciade segregaciónysangrado,asícomolaspropiedadesdeaca-bado.

Haymuchaspropiedadesimportantesdelcon-creto,lamayorpartedeprocedimientosdedi-seño,estánbasadosenlograrunaresistenciaacompresiónparaunaedadespecificada;asícomounatrabajabilidadapropiada.

Seasume,quesise logranestasdospropie-

dades,lasotraspropiedadesdelconcretotam-biénseránsatisfactorias(exceptolaresistenciaalcongelamientoydeshielouotrosproblemasdedurabilidadtalescomoresistenciaalataquequímico).

Sin embargo, es necesario tomar en cuentaciertasconsideracionesbásicasdediseño.

EconomíaElcostodelconcretoeslasumadelcostodelosmateriales,delamanodeobraempleadaydelamaquinariayequipoutilizados.Sinembar-go,exceptoparaalgunosconcretosespeciales,el costode lamanodeobray lamaquinariasonmuyindependientesdeltipoycalidaddelconcretoproducido.Porloqueloscostosdelosmaterialessonlosmásimportantesylosquesedebentomarencuentaparacompararmez-clasdiferentes.

Cabemencionarysubrayarqueelcementoesmáscostosoque losagregados,por lo tanto,debeserclaroque,minimizarelcontenidodelcemento en el concreto es el factormás im-portanteparareducirelcostodelconcreto.Engeneral,estosepuedelogrardelassiguientesformas:

• Utilizandoelmenorrevenimientoqueper-mitaunaadecuadacolocación.

• Utilizando el mayor tamaño máximo delagregado(respetandolaslimitacionesindi-cadasenlasespecificacionesdelproyecto).

• Utilizandounarelaciónóptimadelagregadogruesoalagregadofino.

• Ycuandoseanecesarioutilizandounaditivoconveniente.

TrabajabilidadUnconcretoapropiadamentediseñadodebesercolocadoycompactadoapropiadamenteconelequipo disponible. El acabadoque permite elconcretodebeserelrequeridoylasegregaciónysangradodebenserminimizados.Engeneral,el concretodebesersuministradocon la tra-bajabilidadmínimaquepermitaunaadecuadacolocación.Lacantidaddeaguarequeridapor

trabajabilidaddependeráprincipalmentedelascaracterísticasdelosagregadosenlugardelascaracterísticasdelcemento.

Cuando la trabajabilidad debe ser mejorada,elrediseñodelamezcladebeconsistirenin-crementarlacantidaddemorteroenlugardeincrementar simplemente el agua y los finos(cemento).Debidoaestoesesencialunacoo-peración entre el diseñador y el constructorparaasegurarunabuenamezcladeconcreto.

ResistenciaydurabilidadLas especificaciones del concreto requeriránuna resistencia mínima a flexo-compresión.Estas especificaciones tambiénpodrían impo-ner limitacionesen lamáxima relaciónagua/cemento (a/c) y el contenidomínimo de ce-mento.Es importanteasegurarqueestos re-quisitosnoseanincompatibles.

Porotrolado,nonecesariamentelaresistenciaacompresióna28díasserálamásimportan-te,debidoaestolaresistenciaaotrasedadespodría controlar el diseño. Las especificacio-nes tambiénpodríanrequerirqueelconcretocumplaciertosrequisitosdedurabilidad,talescomo resistencia al congelamiento y deshieloó ataque químico. Estas consideraciones po-dríanestablecer limitacionesadicionalesenlarelaciónagua cemento (a/c), el contenidodecementoyenadiciónpodríarequerirelusodeaditivos.

Porotrolado,esnecesarioseñalarqueenadi-ciónalcosto,hayotrosbeneficiosrelacionadosconunbajocontenidodecemento.Engeneral,lascontraccionesseránreducidasyhabráme-norcalordehidratación.Sinembargo,enestesentido, se debe tener mucho cuidado en ladosificacióndelconcreto,yaqueuncontenidomuybajodecemento,disminuirá laresisten-ciatempranadelconcretoylauniformidaddelconcretoseráunaconsideracióncrítica.

Laeconomíadeundiseñodemezclaenparti-culartambiéndebetomarencuenta,elgradodecontroldecalidadqueseesperaenlaobra,

ya que debido a la variabilidad inherente delconcreto,laresistenciapromediodelconcretoproducido,debesermásaltaquelaresistenciaacompresiónmínimaespecificada.Porloqueen las obras de pavimentos, se requiere im-plementarunextensocontroldecalidad,paraelcualsuobjetivoserálograrunconcretoconunamejorrelacióncosto–eficiencia.

Porlotanto,elprocesodediseñodeunamez-cla, engloba cumplir con todos los requisitosantesvistos.

Así mismo, y debido a que no todos los re-querimientospuedenseroptimizadossimultá-neamente, es necesario compensar unos conotros,porejemplo,puedesermejoremplearuna dosificación que para determinada canti-daddecementonotienelamayorresistenciaacompresiónoflexión,perosinembargo,auncumpliendoconloespecificadoenlaresisten-cia,setieneunamayortrabajabilidad. Los requerimientos necesarios para el diseñodemezclasdeconcretohidráulico:

Análisisgranulométricodelosagregados.Pesounitariocompactadodelosagregados(finoygrueso). Peso específico de los agregados (fino ygrueso).Contenidodehumedadyporcentajedeab-sorcióndelosagregados(finoygrueso).Perfilytexturadelosagregados.Tipoymarcadelcemento.Pesoespecíficodelcemento. Relaciones entre resistencia y la relaciónagua/cemento, para combinaciones posiblesdecementoyagregados.

En el método del ACI el revenimiento es undatoquesirvedebaseparadiseñarlasmezclasdeconcreto.Sedeterminanprimeroelaguadelamezcladeacuerdoconelrevenimientoyeltamañomáximodelagregado,despuéslacan-tidaddelagrava,elúltimodeloscomponentessecalculapordiferencia.

Posteriormentesedeterminalavariabilidaddelaresistenciadelconcreto,enbasealniveldecontroldecalidaddelprocesodemezcladoenlaobra.

Este procedimiento considera nueve pasosparaelproporcionamiento1demezclasdecon-cretonormal,incluidoselajusteporhumedaddelosagregadosylacorrecciónalasmezclasdeprueba.

Finalmente cabe mencionar, que incluso lamezclaperfectanoproduciráunconcretoapro-piadosinosellevaacaboprocedimientosade-cuados de colocación, acabado y curado, asícomounestrictocontroldecalidad.

1 Paramayorinformaciónsobreelmétodo,ver“Proporcionamientodemezclas,ACI211.1”,IMCUC,México,2004.

UNIDAD 4. LOS PROCESOS CONS-TRUCTIVOS Y SU CONTROL DE CA-LIDAD BAJO LA NORMATIVIDAD SCTObjetivo Altérminode launidadelparticipanteserácapazdeidentificarlosdiferentesprocesosconstructivosutilizadosenlospavimentos,asícomolasdiferen-tespruebasaplicablesparacontroldecalidaddelospavimentosconafinidadalanormatividadSCT.

4.1. Tratamientos de los materiales.

En lo referente a la construcción ymoderni-zacióndelainfraestructuracarretera,setieneque los costosmás altos corresponden a losmaterialespétreos,porloquelalocalizaciónyseleccióndeestosmateriales,seconvierteenunodelosproblemasfundamentalesdelinge-nieroespecialistaenvíasterrestres.Laexpe-riencia cotidianahademostradoque si sedaaestasactividades la importanciaquemere-cen se puede localizar depósitos demateria-les apropiadosmuy cercadel lugardonde seutilizaran. En este sentido, el uso de fuentesdeabastecimientodematerialeslocales,puededarlugaraimportantesahorrosenloscostosdeunproyecto,encomparaciónconelcostodeacarreodesdefuenteslejanas.Sinembargo,lacalidadde losmaterialessiempredebeser laadecuada.

Deacuerdoa laNormatividadde laSCT,“losbancos demateriales son las excavaciones acieloabiertodestinadasaextraermaterialparala formación de cuerpos de terraplenes, am-pliacionesdelascoronas,bermasotendidodelos taludes de terraplenes existentes, capassubyacentesosubrasantes,terraplenesrefor-zados,rellenosdeexcavacionesparaestructu-rasocuñasdeterraplenescontiguasaestruc-turas,capasdepavimento,proteccióndeobrasytrabajosderestauraciónecológica,asícomopara la fabricacióndemezclasasfálticasydeconcretoshidráulicos”.

Lasfuentespuedenserafloramientosderocacercanosodepósitosdematerialgranular,ad-yacentes al camino, o dentro del derecho devía. El ensanchamiento del camino o el aba-timientodelapendientedelcaminoenzonasrocosas fracturadas pueden producir buenosmaterialesdeconstrucciónenunazonaqueyaestáafectadaporlasactividadesdeconstruc-ción(verFigura1).

Elequipoqueseutilizaparalaexplotacióndelosbancos,debesereladecuadoparaobtenerlosmaterialescon lascaracterísticasespecifi-cadasenelproyecto,ademássedeberáprodu-cirencantidadsuficienteparasatisfacerelvo-lumenestablecidoenelprogramadeejecuciónde la obra, el cual deberá tener congruenciaconelprogramadeutilizacióndemaquinaria,siendounaspectomuyimportantelaseleccióndedichamaquinaria.

En general, los bancos demateriales puedenproducir impactos negativos importantes, in-cluyendo la producción de sedimentos de unáreagrandedesgastadaporerosión,uncam-bio en el uso del suelo, impactos en la vidasilvestre,problemasde seguridade impactosvisuales.Esporelloque laplaneacióndelsi-

tiodeunbancodemateriales,suubicaciónysuexplotacióndeberágeneralmentellevarseacaboencombinaciónconunAnálisisAmbien-talparadeterminarlaidoneidaddelsitioylaslimitaciones.

SedebeprepararunPlandeDesarrollodeBan-cos para cualquier explotación de bancos dematerialesafindedefinirycontrolarelusodelsitioydelosmaterialesquesevanaextraer.Enunplantípicodedesarrollosedefinelaubi-cacióndeldepósitodemateriales,elequipodetrabajo,lasáreasdealmacenamientoydeex-tracción,loscaminosdeacceso,loslímitesdelapropiedad,losrecursoshídricos,lageome-tríafinaldelbancoydelostaludescircundan-tes.

Laextraccióndelosmaterialesdelbancopue-dedarlugaraimportantescambiosalargopla-zoenelusodelsuelo,porloquesenecesitaunbuenanálisisdelsitio.Losdepósitosfluvialesdegravaso losdepósitosde terrazasde ríosgeneralmenteseusancomobancosdemate-riales. Idealmente, los depósitos en los arro-yosoenlosríosocercanosaéstosnodebe-ránusarse.Laextraccióndegravaencaucesdearroyos concorrientepuedecausardañosimportantesa lavíafluvial, tantoenel lugarcomoaguasabajo(oaguasarriba)delsitio.

Sinembargo,puedeserrazonableretirarcier-tosmaterialesdelcanalprevioalestudioade-cuadodelsistemafluvialyteniendocuidadoenla operación.Algunosdepósitos enbarras degrava o en terrazas pueden resultar adecua-doscomobancosdemateriales,sobretodosiestán por encima del canal activo. El equiponosedebeoperardentrodelagua.Laregene-racióndelsitioesnecesariaunavezconcluidalaextraccióndelosmateriales,ylarehabilita-cióndeberáformarparteintegraldeldesarrollodel sitio. Dentro de los trabajos previos a laexplotación de los bancos, podemosmencio-nar:ladelimitacióndelazonadeexcavación,esdecir,antesdeabrirunfrenteenelbanco,sedelimitarálazonaporexcavarmediantees-tacasuotrasreferencias;elDesmonteyDes-

palme, lazonaporexcavar,seDesmontaráyDespalmará según lo establecido en las Nor-masNCTRCAR•1•01•001,DesmonteyNCTR-CAR•1•01•002,Despalme,respectivamente.

Lasexcavacionesenlosbancossedebeneje-cutarenlaformamásregularposible,enseco,con el talud que garantice la estabilidad delfrente,sinaflojarelmaterialnialterarlasáreasfueradelazonadelimitada.Asímismo,dichasexcavacionesseejecutarándemaneraquesepermita el drenaje natural del banco. Al tér-minodelaexplotacióndelbanco,seafinaránlosfondosdelasexcavaciones,setenderányafinaránsustaludesdemaneraquequedende1.5:1 omás tendidos, salvo que se trate defrentesderoca,yseproveerádeunadecuadodrenaje.

EltrabajoderegeneraciónsedeberáidentificarydefinirenunPlandeRecuperacióndeBan-cos.El trabajode rehabilitaciónpuede incluirlaconservacióny lacolocacióndeunanuevacapavegetal, la reconfiguracióndelbanco, lareforestación,eldrenaje,elcontroldelaero-siónylasmedidasdeseguridad(verFigura2).

Con frecuencia deben tomarse en cuenta as-pectoscomoelusoprovisionaldelsitio,laclau-suray el nuevousoenel futuro.Un sitio sepuedeexplotardurantemuchosaños,perosepuedeclausurarentreproyectos,porloqueesposiblellegaranecesitaractividadesprovisio-nalesderecuperación. Porotrolado,losmaterialescercanosalaobrageneralmente no cumplen con los requisitosestablecidos para ser utilizados en algunadelascapasdelaseccióndelospavimentos,porloqueesnecesariorealizarunoovariostrata-mientosparamejorar suscaracterísticas.Losprincipales tratamientos empleados son: dis-gregado,cribadoytrituración.

El disgregado se utiliza en materiales finosagrumados,enmaterialesgranularespococe-mentadosyenrocasalteradas.Estosmateria-lesaprovechables,sedisgreganconelequipoqueseutilizoen laexcavación,ysiesnece-sario,sepepenanyeliminanlaspartículasdetamañosmayoresalmáximoestablecidoenelproyecto.

Sielmaterialquesehabrádeutilizaresgranu-lar y tiene un desperdiciomayor al 10%, seprocedeacribarlo,paraestefinseutilizanma-llasotamicesconunaaberturaunpocomayorqueeltamañomáximopermisible.

Los materiales que requieren ser trituradosparcialmente o totalmente y cribados, se tri-turan al tamaño máximo establecido en elproyecto, con el equipo mecánico adecuadoparasatisfacer lacomposicióngranulométricafijada. El material se pasa totalmente por elequipo,aunquesólounapartedeélsetriture,determinando previamente el porcentaje portriturar(verFigura3). 4.2. Terracerías

Elprocedimientode construcciónenel terre-nonaturalgeneralmente,constadetresfases:desmonte,despalmey compactación.El des-monte consiste en quitar toda la vegetación

dentrodelderechodevía;enestetrabajoseincluyeeldesenraice.

Unavezdesmontadoelterrenonatural,seex-traelacapadematerialquecontengamateriavegetal.Elespesordeestacapapuedevariarentre10y50cm.yllegarcomomáximoaunmetrosisetieneunespesorfuertedematerialaltamentecompresible.Aestafaseseledeno-mina despalme. Posteriormente se compactaelterrenonatural,generalmenteal90%desuPVSM.

Antesdeiniciarlaconstruccióndelosterraple-nes,sedeben rellenar loshuecos resultantesde los trabajosdedesmonteydespalmeconmaterialdebuenacalidadycompactadoade-cuadamente, así mismo, se debe compactarelterrenonaturaloeldespalmado,eneláreadedesplante,enunespesormínimode20cm.y a una compactación similar a la del terre-no natural. Losmateriales que se utilicen enlaconstruccióndeterraplenes,debencumplirconloestablecidoenlaNormasN•CMT•1•01,Materiales para Terraplén (ver Tabla 1),N•CMT•1•02,MaterialesparaSubyacente(verTabla2)yN•CMT•1•03,MaterialesparaSubra-sante(verTabla3),segúncorresponda.

Losmaterialespara la construccióndel cuer-podelterraplén,laampliacióndelacoronaoeltendidodelostaludesdeterraplenesexis-tentes,cuandoprocedandecortes,puedensercompactablesonocompactables.Cuandopro-vengandebancososeutilicenenlaconstruc-cióndelascapassubyacentesysubrasantes,siempredebensercompactables.

Comopartedelostrabajospreviosalacons-truccióndelterraplén,sedelimitarálazonadedesplantedelmismomedianteestacasuotrasreferencias,deacuerdocon lo indicadoenelproyecto. Posteriormente en la zona de des-plantedelterraplénseejecutarádebidamenteel desmonte, considerando lo señalado en laNorma N•CTR•CAR•1•01•001, Desmonte, ycuandoasí loestablezcaelproyecto,sedes-palmarádeacuerdoconloseñaladoenlaNor-maN•CTR•CAR•1•01•002,Despalme.

Cuando se encuentrematerial de calidad in-aceptable en el área de desplante del terra-plén,elmaterialdebesersustituidoporotrodemejor calidad, para lo cual se abrirá unacaja de la profundidad necesaria como partedeldespalme.Deacuerdoconlascaracterísti-casdelmaterialseobservarálanecesidaddecompactarelfondodelacaja.Lacajasere-llenaráconcapascompactadasconeltipodematerialylacompactaciónqueindiqueelpro-yecto.Enlaampliacióndelacoronaotendidodetaludesenlosquenosevayaamodificarelanchodelacoronadeterraplenesexistentesoentrabajosparalaelevacióndelasubrasante,sedebenexcavarescalonesdeligaconformealoestablecidoenelproyecto,considerandoloseñaladoenlaNormaN•CTR•CAR•1•01•004,EscalonesdeLiga.

Elmaterialprovenientedecortesobancossedebe descargar sobre la superficie donde seextenderá,encantidadprefijadaporestaciónde20m.,entramosquenoseanmayoresalosque,enunturnodetrabajo,sepuedatender,conformary compactaroacomodarelmate-rial.Encasodematerialcompactable,éstesedebeprepararhastaalcanzarelcontenidode

aguadecompactaciónqueindiqueelproyectoy obtener homogeneidad en granulometría yhumedad,extendiéndoloparcialmenteeincor-porándoleelaguanecesariaparalacompacta-ción,pormedioderiegosymezcladossucesi-vos,oeliminandoelaguaexcedente.

Siemprequelatopografíadelterrenolopermi-taelmaterialseextenderáencapassucesivassensiblemente horizontales en todo el anchode lasección.Cuando latopografíadel terre-nopresentelugaresinaccesiblesdondenoseaposiblelaconstrucciónporcapascompactadasoacomodadasutilizandoequipomayor,dichoslugaresserellenaránavolteoparaformarunaplantillaenlaquesepuedaoperarelequipo,prosiguiendo la construcción por capas com-pactadasdeesenivelenadelante.Cuandoelniveldedesplantecoincidasensiblementeconel nivel freático, se debe evitar desplantar elterrapléndirectamentesobre lasuperficiesa-turada, procediendo al abatimiento del nivelfreáticooacolocarunaprimeracapaavolteodeespesorsuficienteparaquesoportealequi-po.

Comopartefinaldelterraplénseconstruiránlacapasubyacentey,porúltimo,lacapasubra-sante(verFigura4)conlosespesores,mate-rialesygradosdecompactaciónqueseesta-blezcanenelproyecto.

2Cuandolaintensidaddeltránsito(ΣL)seamenorde10,000ejesequivalentes,noserequierelacapasubyacente.Cuandolaintensidaddeltránsito(ΣL)seamayorde10millonesdeejesequivalentes,lacapasubrasanteserámotivodediseñoespecial.

Cadacapadematerialnocompactable,tendi-dayconformada,sedebeacomodarmediantebandeo, ronceandoun tractormontadosobreorugas, que tenga una masa mínima de 36ton.,deformaquepasecuandomenos3vecesporcadasitio.Elnúmerodepasadaspodráserajustado en la obra, dependiendo del equipoqueseutilice.Elbandeosedebehacerlongitu-dinalmente,delasorillashaciaelcentroenlastangentesydelinterioralexteriorenlascur-vas,conuntraslapedecuandomenoslamitaddeltractorencadafranjabandeada.

En losalineamientos,perfilesy seccionesdelcuerpodel terraplén, lacapasubyacentey lacapa subrasante, se debe cumplir con lo es-tablecidoenelproyecto,yconlastoleranciasque se indicanen la Tabla4, para lo cual sedebehacerunseccionamiento topográficoenlasestacionescerradasacada20m.yenesta-cionessingularescomolasdeinicioytérminodecurvas,entreotras.

4.3. Bases y sub-bases

Losmaterialesqueseutilicenparalaconstruc-cióndesubbasesdebencumplirconloestable-cidoenlasNormasN-CMT-4-02/001,Materia-lesparaSubbases,Tabla5y6,yfigura8,salvo

queelproyectoindiqueotroslineamientos. Asímismo,losmaterialesqueseutilicenparala construcción de la capa de base, debencumplir con lo establecido en las Normas N-CMT-4-02/002,MaterialesparaBasesHidráu-licas,Tablas7-10(Veranexo_tablas)yFiguras9y10,salvoqueelproyectoindiqueotrosli-neamientos. Cuandoseanecesariomezclardosomásma-terialesdedosomásbancosdiferentes,sede-benmezclarconelproporcionamientonecesa-rioparaproducirunmaterialhomogéneo,conlascaracterísticasestablecidasenelproyecto,mediante uno de los siguientes procedimien-tos:

Mezcladoenplanta:Enplantasdeltipopug-millodetamborrotatorio,ladosificacióndelosmaterialesyelagua,serealizapormasa.Enmezcladoras de tipo continuo, la dosificacióndelosmaterialesyelagua,puedehacersepormasaoporvolumen.Mezclado en el lugar: Si lamezcla de losmaterialessehaceenellugardesuutilización,sedebemezclarensecoyposteriormenteseincorporaráelagua.

Cuandolaconstruccióndelacapasubrasanteseejecutedirectamentebajoelniveldelpisodeuncorteylosmaterialesenesesitiosatisfaganlascaracterísticasestablecidasenelproyecto,dichacapasedebeformarsinnecesidaddeunaexcavaciónadicional,escarificandoycompactandolacamadelcorte,conelespesorygradodecompactaciónqueestablezcaelproyecto.Cuandoseejecuteunaexcavaciónadicionalabajodelniveldelpisodeuncorte,paraalojarlacapasubrasan-te,éstaseformaráextendiendoelmaterialentodoelanchodelaexcavaciónyconformándolo.

Elprocesoconstructivodelasterracerías,sellevaacabodelasiguientemanera.

1.Tendidoyacomododelmaterialparaterraplén:Paraelcuerpodelterraplén,lacapasubyacenteylacapasubrasante,elmaterialcompactableseextenderáentodoelanchodelterraplén,enca-passucesivas,conunespesornomayorqueaquelqueelequiposeacapazdecompactaralgradoindicadoenelproyecto,yseconformarádetalmaneraqueseobtengaunacapadematerialsincompactardeespesoruniforme.2.Tendidoyproporcionamientodehumedadenmaterialnocompactable:Elmaterialnocompac-tableparaelcuerpodelterraplén,sedebehumedeceryextenderentodoelanchodelterraplén,encapassucesivas,conelespesormínimoquepermitaeltamañomáximodelaspartículasdelmaterial;seconformarádetalmaneraqueseobtengaunacapaconsuperficiesensiblementeho-rizontal.Estematerialsedebecolocarhastaelniveldedesplantedelacapasubyacente,mismaquesedebeextenderyconformar.3.Compactacióndelmaterial parasubrasante:Cadacapadematerialcompactable,tendidayconformada,sedebecompactarhastaalcanzarelgradoindicadoenelproyecto.Lacompactaciónseharálongitudinalmente,delasorillashaciaelcentroenlastangentesydelinterioralexteriorenlascurvas,conuntraslapedecuandomenoslamitaddelanchodelcompactadorencadapasada.4.Seccióntransversaldeunterraplén

Inmediatamente antes de iniciar la construc-cióndelasubbaseolabase,lasuperficieso-brelaquesecolocarádebeestardebidamenteterminadadentrodelíneasyniveles,sinirre-gularidadesyreparadossatisfactoriamentelosbachesquehubieranexistido. Losacarreosdelosmaterialeshastaelsitiodesuutilización,sedebenhacerdetalformaqueel tránsitosobre la superficiedondesecons-truirálasubbaseolabase,sedistribuyasobretodoelanchodelamisma,evitandolaconcen-traciónenciertasáreasy,porconsecuencia,sudeterioro.

Sedebedescargarelmaterialsobrelasubra-santeo la subbase, según seael caso, en lacantidad prefijada por estación de 20m., entramosquenoseanmayoresalosque,enunturnode trabajo,sepuedatender,conformarycompactarelmaterial.Sieltendidosereali-zaconextendedora,ladescargasedebehacerdirectamenteensutolvay lapreparacióndelmaterialsedebehacerpreviamenteasutrans-porte.Se debe preparar el material extendiéndoloparcialmenteeincorporándoleelaguanecesa-riaparalacompactación,pormedioderiegosymezclados sucesivos, hasta alcanzar la hu-medadadecuadayobtenerhomogeneidadengranulometríayhumedad.

Después de preparado el material, se debeextender en todoel anchode la coronay seconformarádetalmaneraqueseobtengauna

capadematerialsincompactarelespesoruni-forme.Elmaterialsedebeextenderencapassucesivas,conunespesornomayorqueaquelqueelequiposeacapazdecompactaralgradoindicadoenelproyecto.Sieltendidosereali-zaconextendedora,sutolvadedescargadebepermanecerllenaparaevitarlasegregacióndelmaterial.

Lacapaextendidasecompactaráhastaalcan-zarelgradoindicadoenelproyecto.Lacom-pactaciónsedebehacerlongitudinalmente,delasorillashaciaelcentroenlastangentesydelinterioralexterior,enlascurvas,conuntras-lapedecuandomenoslamitaddelanchodelcompactadorencadapasada.

Lacapayacompactadasedebeescarificarsu-perficialmenteyseledebeagregaragua,an-tesdetenderlasiguientecapa,conelpropósi-todeligarlas.Elalineamiento,perfilyseccióndelasubbaseolabase,debencumplirconloestablecidoenelproyecto,conlastoleranciasquese indicanenlaTabla11,para loqueseejecutaránloslevantamientostopográficosco-rrespondientes.

Lasbasessobrelasqueseconstruyeunacar-peta de concreto asfaltico o hidráulico debentenerunmodulodeelasticidadsemejantealdeestascarpeta,porloqueconvieneestabilizar-las,mezclándolasconcalhidratada,cementoportlandoalgúnmaterialasfaltico;delocon-trariolacarpetasepuedeagrietar,conlasde-formacionesdelabase.

3Lasunidadessonencentímetros.Enelcasodesubbasesparapavimentosdeconcretohidráulico,sedeberácumplirconlastoleranciasparabasesindicadasenestaTabla.

3

4.4. Carpetas asfálticas

4.4.1. Carpetas asfálticas con mezclas en caliente

Losmaterialesqueseutilicenenlaconstruccióndecarpetasasfálticasconmezclaencaliente,cumplirán con lo establecido en las NormasN•CMT•4•04,MaterialesPétreosparaMezclasAsfálticas, Tablas 12-17, (ver anexo_tablas)N•CMT•4•05•001, Calidad de Materiales As-fálticos,N•CMT•4•05•002,CalidaddeMateria-les Asfálticos Modificados, N•CMT•4•05•003,Calidad de Mezclas Asfálticas para Carre-teras, Tablas 18 y 19 (ver anexo_tablas) yN•CMT•4•05•004,CalidaddeMaterialesAsfál-ticosGradoPG,salvoqueelproyectoindiqueotracosa.

Los materiales pétreos, asfálticos y aditivosqueseempleenenlaelaboracióndelascarpe-tasasfálticasconmezclaencaliente,sedebenmezclar con el proporcionamiento necesarioparaproducirunamezclaasfálticahomogénea,con lascaracterísticasestablecidasenelpro-yecto.Elproporcionamientosedebedetermi-narmedianteundiseñodemezclasasfálticasencaliente,paraobtenerlascaracterísticases-tablecidasenelproyecto.

Lostrabajosdebensersuspendidosenelmo-mentoenquesepresentensituacionesclimáti-casadversasynosedebenreanudarmientraséstasnoseanlasadecuadas.Ademássedebeconsiderarquenosedebenconstruircarpetasasfálticasconmezclaencaliente:

Sobresuperficiesconagua libreoenchar-cada.Cuandoexistaamenazadelluviaoestéllo-viendo.Cuandolatemperaturadelasuperficiesobrelacualseránconstruidasestépordebajodelos15°C.Cuando la temperatura ambiente esté pordebajo de los 15°C y su tendencia sea a labaja.

Sinembargo,lascarpetasasfálticasconmez-claencalientepuedenserconstruidascuandolatemperaturaambienteestéporarribadelos10°Cysutendenciaseaalalza.Latemperatu-raambienteserátomadaalasombralejosdecualquierfuentedecalorartificial.

Inmediatamente antes de iniciar la construc-cióndelacarpetaasfálticaconmezclaenca-liente, la superficie sobre la que se colocarádebeestardebidamente terminadadentrodelaslíneasyniveles,exentadebasura,piedras,polvo,grasaoencharcamientosdematerialas-fáltico,sinirregularidadesyreparadossatisfac-toriamentelosbachesquehubieranexistido. Cuandolacarpetaasfálticaconmezclaenca-liente se construya sobre una base, ésta seimpregnará de acuerdo con lo indicado en laNormaN•CTR•CAR•1•04•004, Riegos de Im-pregnación.Siasíloindicaelproyecto,inme-diatamente antes de iniciar el tendido de lacarpeta asfáltica con mezcla en caliente, seaplicaráunriegodeligaentodalasuperficie,del tipo y con la dosificación establecidos enelproyecto,deacuerdocon lo indicadoen laNormaN•CTR•CAR•1•04•005,RiegosdeLiga.

Duranteelprocesodeproducciónnosedebecambiardeuntipodemezclaasfálticaaotro,hastaquelaplantahayasidovaciadacomple-tamente y los depósitos de alimentación delmaterial pétreo sean cargados con el nuevomaterial.

Elprocesoconstructivodelascarpetasasfálti-casencaliente,sellevaacabodelasiguientemanera.

1.Plantademezclaasfálticaencaliente:Elpro-cedimientoqueseutiliceparalaelaboracióndelamezclaasfálticasedebetenerloscuidadosnecesariosparaelmanejodelosmaterialesalolargodetodoelproceso,paraquelamezclacumplaconlosrequerimientosdecalidadesta-blecidosenelproyecto.

2. Extendido de mezcla asfáltica en caliento

mediantepavimentadora:Despuésdeelaboradalamezclaasfáltica,sedebeextenderyconfor-marconunapavimentadoraautopropulsada,detalmaneraqueseobtengaunacapadematerialsincompactarelespesoruniforme.Sinembargo,enáreasirregulares,lamezclaasfálticapuedetenderseyterminarseamano.

3.Instalacióndepasajuntasalolargodeunajuntadeconstrucciónlongitudinal:Inmediatamen-tedespuésdetendidalamezclaasfáltica,estadebesercompactada.Lacapaextendidasedebecompactarlonecesarioparalograrquecumplaconlascaracterísticasindicadasenelproyecto.Lacompactaciónsedebehacerlongitudinalmentealacarretera,delasorillashaciaelcentroenlastangentesydelinterioralexteriorenlascurvas,conuntraslapedecuandomenoslamitaddelanchodelcompactadorencadapasada.

MediantelacurvaViscosidad-Temperaturadelmaterialasfálticoutilizado,sedebededeterminarlastemperaturasmínimasconvenientesparaeltendidoycompactacióndelamezclaasfáltica.Enelcasodeemplearasfaltomodificado,elproveedordelmismodebeindicar,lastemperaturasade-cuadasdemezcladoycompactaciónparasuproducto.

Eltendidosedebehacerenformacontinua,utilizandounprocedimientoqueminimicelasparadasyarranquesdelapavimentadora.

Cuandoeltendidosehagaen2omásfranjas,conunintervalodemásdeundíaentrefranjas,éstassedebenligarconcementoasfálticooconemulsiónderompimientorápido.Estosepuedeevitarsiseeliminalajuntalongitudinalutilizandopavimentadorasenbatería.

Lacaraexpuestadelasjuntastransversalessedeberecortaraproximadamentea45°antesdeiniciarelsiguientetendido,ligandolasjuntasconcementoasfálticooconemulsiónderompimien-torápido.

Sedebetenerespecialcuidadoparaqueelenrasadortraslapelasjuntasentre3y5cm.yqueelcontroldelespesorseaajustadodetalmaneraqueelmaterialquedeligeramenteporarribadelacapapreviamentetendida,paraquealsercompactado,elpavimentoquedeconlosnivelesydentrodelastolerancias,establecidosenelproyecto.

Desernecesario,lamezclaasfálticaseextenderáencapassucesivas,conunespesornomayorqueaquélqueelequiposeacapazdecompactar,hastaqueseobtenganlasecciónyelespesorestablecidosenelproyecto.Cuandoeltendidosehagaporcapas,lacapasucesivanosetenderá

petaasfálticaconmezclaencaliente,sedebeformarunchaflánenlasorillas,cuyabaseseráiguala1.5veceselespesordelacarpetaas-fáltica,compactándoloconelequipoadecuado.Paraellosedebeutilizarmezclaasfálticaadi-cional, colocándola inmediatamente despuésdeltendido,obiendirectamenteconlaspavi-mentadorassiestánequipadasparahacerlo.

Elalineamiento,perfil,secciónyespesordelacarpetaasfálticaconmezclaencaliente,debencumplirconloestablecidoenelproyectoyconlastoleranciasqueseindicanenlaTabla20.

4.4.2. Carpetas asfálticas con mezclas en frio

Losmaterialesqueseutilicenen laconstruc-cióndecarpetasasfálticasconmezclaenfrío,deben cumplir con lo establecido en lasNor-mas N•CMT•4•04, Materiales Pétreos paraMezclasAsfálticas(veranexo_Tablas12y17),N•CMT•4•05•001,CalidaddeMaterialesAsfál-ticos,N•CMT•4•05•002,CalidaddeMaterialesAsfálticosModificadosyN•CMT•4•05•003,Ca-lidaddeMezclasAsfálticasparaCarreteras(veranexo_Tablas18y19),salvoqueelproyectoindiqueotracosa.

Básicamente,elprocesoconstructivo,asícomolasrecomendacionesylastoleranciasenlaca-lidad,sonmuysimilaresa laconstruccióndecarpetasasfálticasconmezclasencaliente.

Elproporcionamientosedebedeterminarme-dianteundiseñodemezclasasfálticasenfrío,

paraobtenerlascaracterísticasestablecidasenelproyecto.

Lostrabajosdebensersuspendidosenelmo-mentoenquesepresentensituacionesclimáti-casadversasynosereanudaránmientrasés-tasnosean lasadecuadas,considerandoquenosedebenconstruir carpetasasfálticas conmezclaenfrío:

Sobresuperficiesconagualibreoenchar-cada.Cuandoexistaamenazade lluviaoestélloviendo. Cuando la temperatura de la superficiesobrelacualseránconstruidasestéporde-bajodelos4°C.Cuandolatemperaturaambienteestépordebajodelos4°C.Latemperaturaambienteserátomadaalasombralejosdecualquierfuentedecalorartificial.

Inmediatamente antes de iniciar la construc-cióndelacarpetaasfálticaconmezclaenfrío,lasuperficiesobrelaquesecolocarádebeestardebidamenteterminadadentrodelaslíneasyniveles,exentadebasura,piedras,polvo,gra-saoencharcamientosdematerialasfáltico,sinirregularidadesyreparadossatisfactoriamentelosbachesquehubieranexistido.

Cuandolacarpetaasfálticaconmezclaenfríoseconstruyasobreunabase,éstasedebeim-pregnardeacuerdoconloindicadoenlaNor-maN•CTR•CAR•1•04•004,RiegosdeImpreg-nación.

Inmediatamenteantesdeiniciareltendidodelacarpetaasfálticaconmezclaenfrío,sedebeaplicarun riegode ligaen toda la superficie,del tipo y con la dosificación establecidos enelproyecto,deacuerdocon lo indicadoen laNormaN•CTR•CAR•1•04•005,RiegosdeLiga.Despuésdeelaboradalamezclaasfáltica,estase debe extender y conformar con una pavi-mentadoraautopropulsada,detalmaneraqueseobtengaunacapadematerialsincompactardeespesoruniforme.

El tendido se debe hacer en forma continua,utilizandounprocedimientoqueminimice lasparadasyarranquesdelapavimentadora.

Cuandoel tendido sehagaen2omás fran-jas,conun intervalodemásdeundíaentrefranjas,éstassedebenligarconemulsiónderompimientorápido.Estosepuedeevitarsiseelimina la junta longitudinal utilizando pavi-mentadoras,enbatería.

Inmediatamente después de tendida lamez-claasfáltica, obien cuando la emulsiónhayacomenzadoaromper,lamezcladebesercom-pactada.Lacapaextendidasedebecompactarlonecesarioparalograrquecumplaconlasca-racterísticasindicadasenelproyecto.

La compactación se debe hacer longitudinal-mentealacarretera,delasorillashaciaelcen-troenlastangentesydelinterioralexteriorenlascurvas,conuntraslapedecuandomenoslamitad del ancho del compactador en cadapasada.

El alineamiento, perfil, sección y espesor delacarpetaasfálticaconmezclaenfrio,debencumplirconloestablecidoenelproyectoyconlastoleranciasqueseindicanenlaTabla20.

4.5. Carpetas de concreto hidráulico

Losmaterialesqueseutilicenen laconstruc-cióndecarpetasdeconcretohidráulicos,debencumplirconloestablecidoenlasNormasapli-cablesdelTítulo06.MaterialesparaLosasdeConcretoHidráulico,de laParte4.MaterialesparaPavimentos,delLibroCMT.CaracterísticasdelosMateriales,salvoqueelproyectoindiqueotracosa.Elprocesoconstructivodelascarpetasasfálti-casdeconcretohidráulico,serealizadelasi-guientemanera:

1.Plantademezclado:Losagregadospétreos,elcementoPórtlandyaditivosqueseempleenen laelaboraciónde lascarpetasdeconcretohidráulico,sedebenmezclarconelproporcio-

hastaque la temperaturade la capaanteriorseamenorde70°Censupuntomedio.

Durante el tendido de la mezcla asfáltica encaliente, la tolvadedescargade lapavimen-tadora debe permanecer llena, para evitar lasegregacióndelosmateriales.Alfinaldecadajornadayconlafrecuencianecesaria,sedebelimpiarperfectamentetodasaquellaspartesdela pavimentadora que presenten residuos demezclaasfáltica.

Elusodecompactadoresvibratoriossóloestápermitidoparalacompactacióndecapasma-yoresde4cm.deespesor.

La compactación se debe terminar cuando lamezcla asfáltica tenga una temperatura igualalamínimaconvenienteparalacompactación,ysehayanalcanzadolascaracterísticasdelamezclaindicadasenelproyecto.

Sedebeevitarqueseestacioneelequipodecompactación, por periodos prolongados, so-brelacarpetaasfálticaconmezclaencalientereciéncompactada,paraevitarqueseproduz-candeformacionespermanentesenlasuperfi-cieterminada.

Se debe tener cuidado enmantener siemprebien humedecidos los rodillos compactadoresparaevitarquelamezclacalienteseadhierayseprovoquenimperfeccionesenelacabadodelacarpetaasfáltica.

Unavezconcluidalacompactaciónentodoelanchodelacoronadelaúltimacapadelacar-

enlasjuntasdecontracciónysecolocaránconelmismoalineamientoyespaciamiento.

3.Colocacióndelconcretofrentealapavimen-tadora:Despuésdeelaboradoel concretohi-dráulico,estedebesercolocadoextendiéndoloyconsolidándoloconunapavimentadoraauto-propulsada,detalmaneraqueseobtengaunacapadematerialdeespesoruniforme.Sinem-bargo,enáreasirregulares,elconcretopuedeextenderseyterminarseamano.Elcoladosedebehacerenunaformacontinua,utilizandounprocedimientoqueminimice lasparadasyarranquesdelapavimentadora.

4.Instalacióndepasajuntasalolargodeunajuntadeconstrucciónlongitudinal:Lasbarrasdeamarrequesecoloquenenlasjuntaslongi-tudinales,debensercorrugadas,conlascarac-terísticasindicadasenelproyecto,ysedebencolocarmediantesilletas,oinsertadasporvi-braciónsiseusaequipodecimbradeslizante.Enunalongitudde45cm.antesydespuésdeunajuntatransversal,nosecolocaránbarrasdeamarre.

Lostrabajosdebensuspenderseenelmomen-toenquesepresentensituacionesclimáticasadversas y no se reanudaránmientras éstasno sean las adecuadas, considerando que noseconstruiráncarpetasdeconcretohidráulico:

Sobresuperficiesconagua libreoenchar-cada.Cuandoexistaamenazadelluviaoestéllo-viendo.Cuandolatemperaturadelasuperficiesobrelacualseránconstruidas,estépordebajodelos4°C.Cuandolatemperaturaambienteseade4°Cy su tendencia seaa labaja.Sinembargolascarpetasdeconcretohidráulicopuedenserconstruidas cuando la temperatura ambienteestéporarribade2°Cysutendenciaseaalalza.Latemperaturaambientedebesertoma-daalasombralejosdecualquierfuentedeca-lorartificial.Cuandolaevaporaciónsobrelasuperficiede

namientonecesarioparaproducirunconcretohidráulicohomogéneo,conlascaracterísticasesta-blecidasenelproyecto.

2.Instalacióndepasajuntasalolargodeunajuntatransversal:Sedebencolocarantesdelcoladodelconcretohidráulico,mediantesilletasocanastasmetálicasdesujeciónquelasasegurenenlaposicióncorrectaduranteelcoladoyelvibradodelconcreto,sinimpedirsusmovimientoslongi-tudinales.Unavezcolocadas,lasuperficieexpuestadelaspasajuntassedebesometerauntra-tamientoantiadherente,congrasa,unafundadeplásticouotroprocedimiento,paragarantizarellibremovimientolongitudinaldelaslosasenlajunta.Laspasajuntasqueseponganenlasjuntastransversalesdeconstrucción,deexpansiónydeemergencia,seránigualesalasqueseutilicen

la losa seamayor de 1 kg porm2por hora,determinadadeacuerdoconlasrecomendacio-nesde laPortlandCementAssociation(PCA),amenos que se levanten rompevientos paraprotegerelconcretohidráulico.

Inmediatamente antes de la construcción delacarpetadeconcretohidráulico,lasuperficiesobre la que se colocará debe estar debida-menteterminadadentrode las líneasynive-les,exentademateriasextrañas,polvo,grasaoencharcamientos,sinirregularidadesyrepa-radossatisfactoriamentelosbachesquehubie-ranexistido.

Cuandolacarpetaseconstruyasobreunacapadematerialespétreos,comounasubbase,éstasedebe impregnar de acuerdo con lo indica-doenlaNormaN•CTR•CAR•1•04•004,RiegosdeImpregnaciónosecolocarásobreellaunamembranadepolietileno.

Laspasajuntasybarrasdeamarreparalosasdeconcretohidráulicoconjuntas,sedebenco-locardeacuerdoconloindicadoenelproyecto.Las pasajuntas que se utilicen en las juntastransversales de contracción, deben ser ba-rraslisasconlascaracterísticasindicadasenelproyectoyconsusextremoslibresderebabascortantes. Se deben colocar antes del coladodelconcretohidráulico,mediantesilletasoca-nastasmetálicasdesujeciónquelasasegurenenlaposicióncorrectaduranteelcoladoyelvi-bradodelconcreto,sinimpedirsusmovimien-toslongitudinales.

Una vez colocadas, la superficie expuesta delas pasajuntas se debe someter a un trata-mientoantiadherente,congrasa,unafundadeplásticouotroprocedimiento,paragarantizarellibremovimientolongitudinaldelaslosasenlajunta.Laspasajuntasqueseponganenlasjuntas transversales de construcción, de ex-pansiónydeemergencia,serán igualesa lasqueseutilicenen lasjuntasdecontracciónysecolocaránconelmismoalineamientoyes-paciamiento.

En losas de concreto hidráulico con refuerzocontinuo,elrefuerzocontinuosepuedehacercon varillas de acero o mallas prefabricadaselectrosoldadas,colocadasalaalturayconlostraslapesqueindiqueelproyecto,utilizandolosdispositivosadecuadosparaasegurarlaconti-nuidaddelrefuerzo.

Enalgunoscasos,lasvarillassepuedencolocaryalinearconunequipoespecialubicadofrentealapavimentadora,elcualguíayposicionalasvarillasconelespaciamientoylaelevacióndeproyecto,mientrassecolocaelconcreto.

Enlosasdeconcretopresforzado,lostendonesnecesariosparalaslosasdeconcretopresfor-zado,sedebencolocarsobreasientosdeapoyosituadosenlasposicionesqueindiqueelpro-yecto.Lostendonestransversalesenlaszonasdecurva,seapoyaránenmediascimbras,co-locadasalolargodelacarainteriordelafranjaporpavimentar.

Cuandoelcoladoseasuspendidopormásde30min.,sedebeprocederaconstruirunajuntatransversaldeemergencia.Cadafranjadeconcretohidráulicosedebeco-larcubriendocomomínimoelanchototaldelcarrilo,depreferencia,elanchototaldelacal-zadaysusacotamientos.

Alfinaldecadajornadayconlafrecuenciane-cesaria,sedebenlimpiarperfectamentetodasaquellaspartesdelapavimentadoraquepre-sentenresiduosdeconcretohidráulico.

Inmediatamentedespuésdecoladoelconcre-tohidráulico,estesedebeconsolidarmediantevibrado. El vibrado se debe hacer uniforme-menteentodoelvolumendelacarpeta,utili-zandovibradoresmecánicos,cuidandoquenoentrenencontactoconlacimbra.Paraelcasodeáreasnoaccesiblesalosvibradoresdelaspavimentadoras, se emplearán vibradores deinmersiónmanuales.

Elacabadodelacarpetadeconcretohidráuli-co,sedebehacerpasandosobresusuperficie

la rastra de texturizado y la texturizadora, obien,medianteelmétododedenudadoquími-co,queconsisteenrociarunretardantedefra-guado sobre la superficie del concreto frescoy,despuésdequelamasadeconcretohaen-durecido,aplicaruncepilladoenérgicoconundispositivodecerdasmetálicasparaeliminarelmorterodelasuperficie.

Despuésde terminadoel texturizado,cuandoelconcretoempieceaperdersubrillosuperfi-cial,conelequipodecuradosedebeaplicarelmaterialqueindiqueelproyecto,paraformarlamembranadecuradoenlasuperficiedelacarpeta. En el caso de juntas aserradas, suscarasexpuestasdebensercuradasinmediata-mentedespuésdequeseconcluyaelcorte.

Enelcasodecarpetasdeconcretohidráulicoconjuntas,unavezqueelconcretohayaendu-recidolosuficienteparaquenosedesportilleyantesdequeseformengrietasnaturalesporcontracción, se debe aserrar la carpeta paraformarunajunta(verFigura19).Loscortesseajustarán al alineamiento, dimensiones y ca-racterísticasestablecidasenelproyecto.

Primerosedebenaserrarlasjuntastransversa-lesdecontraccióne inmediatamentedespuéslas longitudinales. Se debe elegir elmomen-topropicioparaefectuarelaserrado.Cuandose requiera hacer la junta con cortes en dosetapas(escalonados),elsegundocortenoserealizaráantesde72horasdespuésdelcolado(verFigura20).

Enelsitiopreestablecidoparaterminarelco-ladodeldíaycoincidiendosiempreconlaubi-cacióndeunajuntatransversaldecontracción,sedebeformarunajuntadeconstrucción,hin-candoenelconcretofrescounafronterame-tálicaocimbraquegaranticelaperpendicula-ridaddelplanodelajuntaconelplanodelasuperficiedelalosayseremoveráelconcretofrescoexcedente.Estafronteraocimbracon-tará con orificios que permitan la instalacióndepasajuntasentodoloanchodelalosa,conelalineamientoyespaciamientoqueindiqueel

proyecto.Paragarantizar laconsolidacióncorrectadelconcretoen lasesquinasybordesde lajunta,seutilizaránvibradoresdeinmersiónmanuales.

Cuandoporcausasdefuerzamayorseanecesariosuspenderelcoladopormásde30min.,sedebeconstruirunajuntatransversaldeemergencia.Lalocalizacióndeestajuntasedebeestable-cerenfuncióndeltramoquesehayacoladoapartirdelaúltimajuntatransversaldecontraccióntrazada.Sieltramocoladoesmenorde1/3delalongituddelalosa,sedeberemoverelconcretofrescoparahacercoincidirlalocalizacióndelajuntadeemergenciaconladejuntadecontraccióninmediataanterior.

Encasodequelaemergenciaocurraenelterciomediodelalosa,sedebehacerlajuntadeemer-genciacomosemencionoenelpárrafoanterior,cuidandoqueladistanciadeéstaacualquieradelasdosjuntasdecontracciónadyacentesnoseamenorde1.5m.Silaemergenciaocurreenelúltimoterciodelalongituddelalosa,lajuntadeemergenciasedebehacerdentrodelterciomediodelalosayseremoveráelconcretofrescoexcedente.

Ladimensióndelaslosasenelsentidolongitudinaldebeserlaestablecidaenelproyectoconunatoleranciade±1cm.,coincidiendosiempreelaserradodelasjuntastransversalesconelpuntomediolongitudinaldelaspasajuntas.Laalineacióndelasjuntaslongitudinalesdebeserlaindicadaenelproyecto,conunatoleranciade±1cm.

ANEXOSTABLAS

UNIDAD 2.DISEÑO Y PROYECTO DE PAVIMENTOS

Tablas 1-9, correspondientes al tema 2.2. Pavimentos flexibles, del subtema 2.3.1. Método AAS-HTO, 2.3.1.2. Transito.

Tabla correspondiente al tema 2.2. Pavimentos flexibles, del subtema 2.3.1. Método del Instituto del Asfalto, 2.3.1.2. Transito.

Tabla 17 correspondiente al tema 2.2. Pavimentos flexibles, del subtema 2.3.1. Método del Instituto del Asfalto, 2.3.1.2. Transito.

Tablas 30-38, correspondientes al tema 2.4. Pavimentos Rígidos, del subtema 2.4.1. Método AASHTO, valores a considerar en este método.

Tablas 50-61, correspondientes al tema 2.4. Pavimentos Rígidos, del subtema 2.4.2. Método PCA, 2.4.2.2. Procedimiento de diseño de espesores.

Tablas 54-57, correspondientes al tema 2.4. Pavimentos Rígidos, del subtema 2.4.2. Método PCA, 2.4.2.2. Procedimiento de diseño de espesores.

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