DISEÑO DE
PAVIMENTOS
ING. GERMÁN LUNA H. 1
DISEÑO DE PAVIMENTOS
ADOQUIMADOS
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BREVE HISTORA DE LOS ADOQUINES
En los años 300 A.C. los romanos emplearon trozos
de piedra labrada para proporcionar una
superficie lisa en la construcción de la Vía Apia.
Esta solución de pavimentos se ha seguido
utilizando intensivamente en Europa, América y a
nuestro país llegó con la conquista española.
A pesar que en el imperio incaico ya se usaba el
empedrado para mantener sus caminos.
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En los años 70, en Inglaterra, se formaliza una
investigación para definir un método racional de
diseño que le permita al adoquinado competir con
las soluciones tradicionales.
Se llegó a comprobar que la capacidad de disipar
cargar de un adoquinado sobre cama de arena es
equivalente a una capa de 150 mm de material
bituminoso
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Con estos resultados iniciales, la Concrete Mansory
Association patrocinó un estudio más profundo
empleando un simulador de tráfico pesado sobre
varias estructuras de prueba y considerando varias
condiciones de fundación, forma y climáticas; lo que
derivó en un método propio de diseño
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DISTRIBUCION DE ESFUERZOS
El objetivo de todo diseño de pavimentos, como
sabemos, es asegurar un Nivel de Servicio
satisfactorio durante toda la vida útil para la que
se ha diseñado.
Esto se logra evitando el deterioro con una
adecuada distribución de esfuerzos.
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La distribución de las presiones generadas por la carga de tráfico está en relación con los componentes del llamado PATH (Pavimento de Adoquines Trabajos de Hormigón).
Los elementos fundamentales son los siguientes:
Restricción de borde
Capa de rodadura
Cama de Arena
Sub-Base
Sub-Rasante
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ESTRUCTURA TÍPICA
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CAPA DE RODADURA
Está formada por los adoquines de hormigón que,
con una adecuada Trabazón, permite la transmisión
de la carga superficial aplicada en pequeñas
áreas hacia áreas más extensas en las capas
inferiores.
Esta característica mejora con el tiempo y el uso del
pavimento, produciéndose a la larga una trabazón
total que se conoce como Hermeticidad.
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TRABAZÓN
Es la capacidad de los adoquines de resistir un
desplazamiento relativo respecto a sus vecinos.
Se adquiere rigidez, dejando de ser elementos
aislados para conformarse como una capa
estructural que no se afecte por el paso del
volumen de tráfico ni por ejes de este 1 a 8 Ton.
En el diseño y construcción se deben cuidar tres
aspectos.
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TRABAZÓN VERTICAL
Para evitar que los adoquines se hundan respecto a
sus vecinos debido a las cargas centradas.
Se provee de una fijación entre los adoquines
mediante la vibración final de la superficie, para
que una parte de la arena en la yacen ascienda
por los cantos al menos 25 mm.
Así la carga vertical de un adoquín se trasmite a los
vecinos por el esfuerzo de corte que se desarrolla
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TRABAZÓN ROTACIONAL
Cuando se aplica una carga asimétrica en el borde del adoquín, éste tiende a rotar con el consiguiente desplazamiento de sus vecinos.
Este fenómeno se evita con la adecuada restricción de borde
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TRABAZÓN LONGITUDINAL
Las fuerzas horizontales que se desarrollan por la
aceleración o el frenado de los vehículos producen
movimientos longitudinales de los adoquines.
Se hace notorio en la senda de las huellas
principales de la vía.
Para esto se implementan Bermas de hormigón
cada cierta distancia o también con el uso de
algunas Tramas o Aparejos en la colocación del
adoquín
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TRAMAS O APAREJOS
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ADOQUINES
La capacidad estructural de estos elementos
dependen esencialmente de tres factores
fundamentales:
Forma del adoquín
Espesor del elemento
Aparejo de acomodo
La resistencia a la compresión del hormigón empleado
tiene cierta influencia
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FORMA DEL ADOQUÍN
Los ensayos y la experiencia han demostrado que
los adoquines dentados se comportan de mejor
manera que aquellos con lados rectos o de
ondulaciones suaves, que son los tres grupos típicos
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ESPESOR DEL ELEMENTO
Las pruebas con el simulador de tráfico pesado
pudieron demostrar que con espesores de adoquín
superiores 8 cm, las deformaciones y deterioro
permanente del pavimento son considerablemente
bajas; y que, con espesores superiores a 10 cm los
beneficios logrados en este aspecto no son
significativos.
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APAREJO
La experiencia a llevado a establecer que la manera de acomodo de los adoquines en su lecho tiene gran influencia en su comportamiento como estructura.
Los aparejo o tramas más comunes son:
Espina de Pez (H)
De corredor, en hilera o longitudinal (S)
Trama de canasto o esterilla (M)
Las tramas de espina de pez y de canasto se emplean para tráfico pesado
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RESISTENCIA A COMPRESIÓN f’c
La resistencia a compresión del hormigón no tiene
influencia significativa en el PATH cuando se
encuentra entre 250 y 500 kg/cm2 .
Para fijar una resistencia mínima se deben tomar en
cuenta factores climáticos como épocas de hielo-
deshielo.
En el Ecuador es aconsejable una resistencia de
350 kg/cm2, básicamente por el tema de desgaste
superficial en tráfico pesado.
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CAMA DE ARENA
El objetivo de esta capa es la de servir de base de
asentamiento para los adoquines, para evitar la
concentración de cargas puntuales.
Pero el espesor de esta capa influye en la
deformación y conservación del PATH que se
genere bajo tráfico pesado.
Por experimentación se determina que el espesor
óptimo de esta capa es de 2.5 a 3 cm,
compactada.
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EFECTO DE LA CAMA DE ARENA
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FACTOR DE FORMA Y TRÁFICO
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SUB BASE
Al igual que en los demás tipos de pavimentos, esta
capa absorbe las presiones que se trasmiten desde
la capa de rodadura y las transfiere disminuidas y
uniformizadas al terreno de fundación.
Pueden ser de materiales granulares bien
graduados o producto de estabilizaciones con
cemento.
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Los factores que influyen en su conformación son:
granulometría de sus materiales componentes
Espesor de la capa
Grado de compactación.
En el Ecuador se emplea las SubBases
especificadas como Clase II o Clase III.
Los espesores se determinan con base al Tráfico
esperado, y de la calidad de la Subrasante,
mediante un gráfico preparado para el efecto.
SUB-RASANTE
Una de las causas más importantes de falla de los
PATHs son las deformaciones permanentes
originadas por los esfuerzos o tensiones de corte
provocadas por el tráfico, y la determinación o
selección adecuada de la resistencia adminsible del
suelo o capacidad portante es vital.
El CBR critico se lo considera cuando elsuelo está
saturado, pero si se controla la presencia de agua
y se trabaja con selos suecos, el CBR se podría
incrementar en un 1 o 2%.
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SUB- RASANTE
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EFECTO CLIMÁTICO
La presencia de agua es el principal problema
externo que se debe evitar. Puede aparecer por
penetración desde la superficie que se elimina con
el paso del tiempo y el uso debido a la
hermeticidad que se logra con el sello natural de
las juntas
Tambien aparece por efecto de la capilaridad de
las capas freáticas, por esto se dseñan sub-
drenajes para que el agua esté a 80 cm o más de
la subbase
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ESPESOR RECOMENDADO MÍNIMO
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Granulometría recomendada
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COMPACTACIÓN SUB-BASE
Resultado experimental de la densificación con
respecto al número de pasadas del rodillo
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EJEMPLO
Diseñar el adoquinado para un acceso a un
conjunto habitacional con ciruculación de vehículos
particulares. El selo natural es una arena arcillosa.
No hay nivel freático alto. Se utilizaán adoquines
rectangulares
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DIMENSIONAMIENTO DE
EMPEDRADOS
Sin lugar a dudas es la solución más usada en
pavimentos de sectores rurales o de interés social.
La experiencia con su uso ha sido muy positiva
desde la visión de desempeño técnico, pero no ha
sido objeto de estudio apropiado.
Conceptualmente el empedrado es una pavimento
flexible.
No existe un método normalizado de diseño sino
más bien se usa el empirismo con algunos apoyos
técnicos e laexperiencia
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No requiere de mano de obra especializada, pero
si algunas indicaciones generales del proceso
constructivo.
El material usado es el canto rodado de tamaños
entre 10 y 15 cm que se obtiene por cribado o or
selección manual de riveras de los ríos. El desgaste
a la Abrasión Los Angeles debe ser menor al 40%.
Se usa como Recebo o relleno de juntas a un
material plástico areno-arcilloso.
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Se coloca con paletas de igualación y combos de
10lb. Formando cuadros con piedras maestras,
para luego hacer el relleno.
Se emplean Pizones para su compactación y
nivelación , conforme a las pendientes dadas con
piolas.
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EMPEDRADOS
PROCEDIMIENTO PARA DISEÑO
1.- Ingresar con el valor BR verticalmentehasta la
curva del trafico existente.
2.- moverse horizontalmente a la izquierda para
hallar el espesor necesario de pavimento (h)
3.- Si el espesor de la piedra es menor o igual al
espesor de la piedra disponible, el empedrado
funcionará bien.
4.- Si el espesor necesario es mayor al de la piedra
disponible, se debe mejorar la subrasante en la
diferencia de espesor.DISEÑO DE PAVIMENTOSING. GERMÁN LUNA H.
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5.- El CBR de mejoramiento se lo encuentra
haciendo el proceso inverso: ingresar con el espesor
disponible hasta la curva del Trafico y mirar
verticalmente el CBR necesario.
6.- se deberán hacer controles de compactación y
CBR en una capa de subrasante de mínimo 15 o 20
cm.
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