INTRODUCCION A PAVIMENTOS
Ing. Augusto García
¿Cuál es la función de un pavimento?
¿Cuántos elementos intervienen en el diseño de una carretera?
¿Qué información necesitas como ingeniero?
¿Cuál es el alcance del curso?
Tipos de pavimentos: Flexible (Concrete Asphalt) Rígido (Concreto de Cemento Portland) Comportamiento de la estructura del pavimento Distribución de tensiones y deformaciones Análisis multicapa Caracterización de Tráfico Predecir las cargas de tráfico durante un período determinado de años Material Caracterización Definir las propiedades del material Los modos de falla / causas: Desprendimiento, hundimiento, plegamiento Grietas Procedimientos de Diseño AASHTO Instituto de Asfalto
PLANEAMIENTO
Producción de material.
Planta de producción de mezcla asfáltica.
Colocación de la carpeta asfáltica
Colocación de la carpeta asfáltica
Control de calidad
Control de calidad
Contenido 1. Introducción y conceptos de diseño de pavimentos 2. Métodos de diseño y tipos de pavimentos 3. Suelo de fundación y materiales de la estructura de pavimento 4. Tráfico de diseño. 5. Consideraciones de drenaje para el diseño de pavimentos 6. Comportamiento de los pavimentos 7. Método de diseño de pavimentos flexibles AASHTO 1993 8. Método de diseño de pavimentos flexibles del Instituto del Asfalto 9. Ejemplo de aplicación de diseño de pavimentos flexibles 10. Método de diseño de pavimentos rígidos AASHTO 1993 11. Método de diseño de pavimentos rígidos PCA 12. Ejemplo de aplicación de diseño de pavimentos rígidos 13. Introducción al método de diseño mecanístico empírico AASHTO 2008 14. 15. Conceptos de gestión del mantenimiento
SEMANA
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CONOCIMIENTOS
Genera Gene rali lida dade des: s: De Defi fini nici ción ón y co conc ncep epto toss ge gene nera rale less de la lass ví vías as terres ter restre tress en el Per Perú. ú. Sit Situac uación ión actual actual de los pavimen pavimentos tos en el Perú, Conocimiento de los Pavimentos Asfálticos, introducción: al comportamiento Estructural y Superficial. Repaso de los estudios realizados en el curso de Mecánica de suelos, ensayos básicos hasta los procedimientos a seguir en la determinación de la densidad máxima y las pruebas de Proctor Std. Modi Modificado ficado..
3ª
Inv nves esttig igaaci ción ón de dell si siti tioo–– Car arac acte terrís ísttic icas as de los su suel elos os – Clas Cl asif ific icac ació ión n de suel suelos os en trans transpo port rtes es.. Méto Mé todo do del CBR CBR – Procedimi Proc edimientosentos-Objet Objetivosivos-Camp Campos os de aplic aplicación ación en Pavi Pavimento mentoss Práctica: Realizar un Ensayo de CBR.
SEMANA
CONOCIMIENTOS
Métodos de exploración Cargas vehiculares que inciden en un suelo Carga de camiones por ejes, carril de diseño – Periodo de diseño – crecimiento del tráfico – Factor equivalencia de carga – Factor camión – Determinación del EAL de Diseño Dis eño.. Prá Prácti ctica: ca: Rea Realiz lizar ar el diag diagnos nostic ticoo del tráf tráfico ico veh vehicu icular lar de ave avenida nidass aledañas y determinar su EAL de diseño Introducción al método de Diseño AASHTO 93 de pavimentos flexibles. Análisis elástico multiplaca. Variables de diseño.
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Diseño AAS Diseño AASHTO HTO 93 de pavi pavime mento ntoss fle flexib xibles les.. Anál Análisi isiss elá elásti stico co mul multip tiplaca laca.. Diseño de pavimentos flexibles en carreteras. Diferencia entre los conceptos para el diseño de pavimentos en aeropuertos y carreteras. Diseño del Instituto del Asfalto. Método de diseño californio. Requisitos de Área Mínima. Prácticas de diseño. Métodos modernos DAMA, AASHTO, AID, y Otros.
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Diseño de pavimentos rígidos en carreteras. Factores de diseño, cálculo del espesor, juntas y requerimiento de esfuerzos.
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CONOCIMIENTOS
Materiale Materi aless para pav pavime imenta ntació ción: n: Bas Bases, es, Subb Subbase asess y Subr Subrasan asante. te. Con Concre creto to asfaltico, concreto de cemento Portland. LIGANT LIG ANTES ES ASFA ASFALT LTICO ICOS, S, Cem Cement entos os Asfá Asfálti lticos cos de Pet Petróle róleoo (CA (CAP P PEN PEN), ), Cara Ca ract cter erís ísti ticas cas y Pr Prop opie iedad dades es de lo loss CA CAP P PE PEN, N, Re Reol olog ogía ía de dell Asf Asfal alto to;; Principios básicos. Producción y Clasificación, Clasificación, Asfaltos Diluidos, Recortados Recortados o CUT BACKS
12ª
Ensayos Ensay os de lab labora orato tori rioo pa para ra mat mater eria iall bi bitum tumin inos oso, o, ex expos posici icion ones es so sobr bree ensayos ens ayos:: Ens Ensayo ayo de pe penet netraci ración, ón, vis viscos cosidad idad,, pun punto to de ablandamie ablandamiento nto,, ductibilidad, punto de inflamación , película delgada y de mancha…etc
13ª
Emulsiones Asfálticas Emulsiones Asfálticas y Reque Requerimie rimiento nto de Desempeño, Desempeño, Clasifi Clasificación cación de la Emulsiones Asfálticas. Cementos Asfálticos Asfálticos Modificados con Polímeros Polímeros
14ª
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE-MAC: Selección de los Materiales a Utilizar. Diseño Empírico de las MAC: Método de Estabilidad Marshall. Introducción a Diseño SHRT del Sistema SUPERPAVE
SEMANA
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CONOCIMIENTOS
PROCESOS CONSTRUCTI PROCESOS CONSTRUCTIVOS: VOS: Riesg Riesgos os Asfálticos: Imprimación Imprimación y Rieg Riegos os de Li Liga ga,, Tr Trat atam amie ient ntos os Su Supe perf rfic icia iale less y Se Sell llos os As Asfá fált ltic ico, o, Ca Carp rpet etas as de Rodadur Rod adura: a: Mez Mezclas clas Asfá Asfálti lticas cas en Frí Frío” o” y en “Ca “Calie liente nte”. ”. Pre Prepar paraci ación ón de Mezclas Asfálticas - Plantas Asfálticas, manipuleo de las MAC: Traslado y Colocación, Coloc ación, Segre Segregació gación n de las MAC por diferencias diferencias de Temperatura Temperatura en su Aplicación. TECNOLOGÍAS ESPECIALES: Demolición, Fresado, Cepillado, Reciclados en Pavimentos Pavimentos Asfálticos Asfálticos + Uso de RAP en MAC y MAF, Mezcla Mezclass Asfálticas no Convencionales: SMA, Tibias, Micro aglomerados, etc. Evaluac Eval uació ión n y re reha habil bilit itaci ación ón de pav pavim imen ento tos. s. Pat Patol olog ogía ía de dell pav pavime iment nto. o. Pavi Pa vime ment ntos os fl flex exib ible les, s, pav pavim imen ento toss rí rígi gido dos. s. Re Reco cono noci cimi mien ento to de fal fallas las,, reforzamiento de pavimentos existentes. Principio del mantenimiento de pavimentos y procedimientos, performance.
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Ingeniería de pavimentos, fundamentos, estudio básico y diseño: UNIVERSIDAD CATOLICA DE COLOMBIA. Autor Alfonso Fonseca 3º EDICION. Tomo I y Tomo II.
MANUAL DE ENSAYOS ENSAYOS DE MATERIALES MATERIALES PARA OBRAS VIALES (EM - 2000): Ministerio de Transportes Transportes y Comunicaciones –MTC
Diseño de nuevos pavimentos pavimentos por el método de de la AASHTO – 93: Ing. Corredor Corredor M.(MscE), INSTITUTO VENEZOLANO DE ASFALTOASFALTO- 2008
MANUAL DE CARRETERAS: JOSE F. F. BEVIA GARCIA. GARCIA . ESPAÑA
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
DISEÑO Y CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS: COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU, CAPITULO DE INGENIERIA CIVIL, AUTOR: GERMAN VIVAR ROMERO
ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA CONSTRUCCION DE CARRETERAS DEL MTC.
PAGINAS WEB - PAVIMENTOS
1) SOCIEDAD AMERICANA DE ENSAYOS DE MATERIALES MATERIALES – ASTM : www.astm.or www.astm.orgg 2) INSTITUTO CHILENO DEL ASFALTO: www.ichasfalto 3) ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE LA CARRETERA: www.aecarretera.com 4) ASOCIACIÓN MEJICANA DEL ASFALTO, A.C: www.amaac.org.mx 5) COMISIÓN PERMANTE DEL ASFALTO – ARGENTINA: www.cpasfalto.org 6) E_ ASFALTO ASFALTO – ARGENTINA: ARGENTINA: www.e-aspha www.e-asphalt.co lt.com m 7) ASOCIACIÓN ARGENTINA DE CARRETERAS: www.aacarreteras.org.ar 8) CORASFALTOS – COLOMBIA: www.corasfaltos.com 9) ASFALTOS PETROPERÚ http://asfaltos.petroperu.com.pe http://asfaltos.petroperu.com.pe 10) MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNIC: www.mtc.gob.pe
INTRODUCCION A PAVIMENTOS
Ing. Augusto García
¿QUE ES UN PAVIMENTO? Es una estructura conformada por varias capas de material seleccionado, construida sobre el terreno existente. R ecibe en forma directa las cargas del transito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada
Además facilita el transito rápido, seguro, económico y confortable de los vehículos que circulan en ella.
¿QUE ES DISEÑO DE PAVIMENTO? Proceso por medio del cual se determinan los componentes estr estruc uctu tura rale less de un segm segmen ento to vial vial,, teni tenien endo do en cuen cuenta ta la natu natura rale leza za de la subr subras asan ante te,, los los mate materirial ales es disp dispon onib ible les, s, la composición del transito y las condiciones del entorno
Factores Factores a considerar en el diseño de pavimentos
E Ell Tráfico Tráfico
EL clima EL clima
El suelo de fundación
Los materiales
(Subrasante)
Diseño de Pavimento
Características de un pavimento Resistente al desgaste abrasivo de las llantas.
Uniforme Unifo rme en su superficie
Resistente al intemperismo
Resistente a la acción de las cargas de transito
Buen drenaje.
Bajo Costo.
Pavimento
Color adecuado
FUNCIONES DEL PAVIMENTO Resistir, transmitir y distribuir al terreno de fundación la intensidad de las cargas cargas originadas por los vehículos. Mejorar las condiciones de rodadura de los vehículos, proporcionando comodidad y seguridad a los usuarios. Resistir a los esfuerzos horizontales (desgaste), tornando mas durable durable la superficie de rodadura.
FACES DEL DISEÑO DE PAVIMENTOS El diseño de pavimentos abarca tres etapas:
Diseño geométrico alineamiento)
(Selección
de
ruta,
Diseño de capacidad (determinación del numero de carriles necesarios para satisfacer la demanda)
Diseño estructural para soportar la acción de las cargas y del medio ambiente.
FACES DEL DISEÑO DE PAVIMENTOS El diseño de pavimentos abarca tres etapas:
Selección de tipo pavimentos.
Determinación de espesores de las capas.
Dosificación de materiales
PAVIMENTO ASFALTICO
TIPOS DE PAVIMENTOS
FLEXIBLE
SEMIRIGIDO
CONCRETO SIMPLE CON JUNT JUNTAS AS
PAVIMENTO RIGIDO
CONCRETO REFORZADO CON JUNTAS. CONCRETO CON REFUERZO CONTINUO. CONCRETO CON REFUERZO ESTRUCTURAL ADOQUINES DE CONCRETO
PAVIMENTO ARTICULADO
ADOQUINES DE ARCILLA
OTROS.
Tipos de Pavimentos Rígidos
• JPCP (losas con juntas )
Tipos de Pavimentos Rígidos
• JRCP (losas con refuerzo)
Tipos de Pavimentos Rígidos
• CRCP (losas continuas con refuerzo) • PCP (losas preesforzadas)
TIPOS DE PAVIMENTOS Flexibles “Sis “Siste tema ma mult multic icap apa, a, las las capa capass de me mejo jorr cali calida dadd cerc cercaa de la supe superfi rfici ciee dond dondee las las tens tensio ione ness son son mayo mayore res. s. Al tene tenerr me meno nor r rigidez, se deforma más que el concreto y se producen tensiones mayores en la subrasante” Rígidos “Las cargas se distribuyen uniformemente debido a la rigidez del conc concre reto to,, dand dando o como como resu resultltad ado o tens tensio ione ness muy muy baja bajass en la subrasante”
Pavimento avimento flexible flexible flexible Pavimento
Pavimento Pavimento rígido
Losa de concreto
El pavim paviment ento o flexib flexible le Está Están n form formad ados os por por una una carp carpet eta a bituminosa apoyada generalmente sobre la base y subbase. Resu Result lta a más econ económ ómic ico o en su co cons nstr truc ucci ción ón inic inicia ial, l, tien tiene e un periodo de vida de entre 10 y 15 años, pero tienen la desventaja de requerir mantenimiento constante para cumplir con su vida útil.
comp mpon one e de lo losa sass de co conc ncre reto to El pavim paviment ento o rígido rígido se co hidráulico que en algunas ocasiones presenta un armado de acero, tiene un costo inicial más elevado que el flexible, su periodo de vida varia entre 20 y 40 años; el mantenimiento que requiere es mínimo y solo se efectúa (comúnmente) en las juntas de las losas.
Pavimentos Semirigidos: Es similar a los pavimentos flex lexibles, con la adició ción que una de sus capas se encu encuen entr tra a rigi rigidi diza zada da co con n adit aditiv ivos os que que pued puede e ser: ser: Asfalto, Asfalto, emulsión, cemento, cal y químicos. químicos.
Pavimentos Articulados: Estas constituidas por bloques de co conc ncre reto to pref prefab abri rica cado do , llamados adoquines, de espesor y iguales entre si. Esta va sobre una capa delgada de arena, la cual a si vez vez est esta apoy oya ada sob sobre una base granular o sobre la subrasante.
Componentes del pavimento flexible
Subrasante: Suele ser el material natural ubicado a lo largo del alineamiento horizontal del pavimento, sirve como cimiento de la estructura .
Carpeta Asfáltica Base Sub Su b - ba base se
Subrasante
Subrasante
De la calidad de esta capa depende en gran medida el espesor del pavimento, ya sea flexible o rigido.
Componentes del pavimento flexible SUPERICIE DE RODADURA
•Es la capa mas superficial, que esta en contacto con las solicitaciones y tiene como función principal el proporcionar una superficie suave al deslizamiento y resistente al desgaste.
BASE
•Es el principal principal elemento elemento estructural estructural en los pavimentos pavimentos flex flexib ible les, s, pudi pudien endo do ser ser de mate materi rial al sin sin aglo aglome mera rarr compactad compactado o o aglomera aglomerado do con asfalt asfalto o , cemento cemento en el caso de bases estabilizadas.
•Tienen •Tienen una funció función n prima primaria ria de protec protecció ción n de la base (drenant (drenante e y anticonta anticontaminan minante) te) y una función secundaria resistente principalmente en el caso de pavi pavime ment ntos os flex flexib ible les, s, pudi pudien endo do ser ser gran granul ular ar o estabilizada.
SUB-BASE SUB-BASE
Componentes del pavimento rígidos
Subrasante: Suele ser el material natural ubicado a lo largo del alineamiento horizontal del pavimento, sirve como cimiento de la estructura .
Losa de concreto Base
Subrasante
Subrasante
De la cali calidad dad de esta esta capa capa depe depende nde en gran gran medid medida a el espeso espesorr del pavimento, ya sea flexible o rigido.
Tensiones y deformaciones en pavimentos flexibles
Un pavimento es una estructura resistente constituida por capas de pequeños espesor y por diferentes clases de materia riales que son las encargada de transmi smitir tir las solicitacion solicitaciones es producidas producidas por el trafico trafico a la subrasante subrasante de la estructura. Por costos y por características resistentes, la gradación de las capas es de arriba abajo. Arriba las mas caras y mejores y debajo capas de mejor precio y prestaciones resistentes menores.
DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES DE CARGA DE RUEDA SOBRE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO Distribución de esfuerzos verticales bajo la linea de carga de la rueda
Carga de Rueda W
Distribución de esfuerzos horizontales bajo la línea de carga de la rueda
Tensión Compresión
Compresión
P
a
Superficie con aglomerante bituminoso Capas granulares no aglomeradas
Modelo de Boussinesq
c t
Distribución de la temperatura.
Temperatura
DISTRIBUCION DE PRESIONES DE CARGA DE RUEDA SOBRE LA ESTRUCTURA DELPAVIMENTO Carga de Rueda
W
P0
La estructura del pavimento al ser sometida a una determinada solic olicit itac ació ión, n, norm normal alme ment ntee una una carg cargaa orto ortogo gona nall a su super superfi fici cie, e, prod produce uce un estad estadoo de tens tensio ione ness y deformaciones . Las deformaciones produ roduce cen n desp despllazam azamiiento entoss en sentido vertical en magnitudes muy pequeñas pequeñas del orden orden de centésimas centésimas o milésimas de milimetros ( deflexion)
P0
P1 P1
ESQUEMA DE LOS REFUERZOS DE TENSIÓN Y COMPRENSIÓN EN LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
Carga de Rueda
METODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS Dise Diseño ño de Pavim avimen ento toss fle flexibl xibles es..
Método Método de diseño diseño AASHT AASHTO O 93 (Ame (Ameri rica can n As Asoc ocia iati tion on of Stat State e High Highwa way y and and Transportation ransportation Officials). Método Método de diseñ diseño o AASHTO AASHTO 2008 (Ame (Ameri rica can n As Asoc ocia iati tion on of Sta State High Highw way and Transpor ransportat tation ion Official Officials). s). Método de diseño del instituto instituto del Asfalto (Asphalt (Asphalt Institute)
Dise Diseño ño de Pavime vimen ntos tos rígi rígido dos. s.
Método de diseño AASHTO 93 (Ame (Ameri rica can n As Asoc ocia iatio tion n of Stat State e High Highwa way y and and Transportation ransportation Officials). Método de diseño PCA.
EXPOSICIONES PROGRAMADAS Sección 303 : Subbase Granular Sección 305 : Base Granular Sección 306 : Suelo Estabilizado con Cemento Portland Sección 307 : Suelo Estabilizado con Cal Sección 401 : Imprimación Asfáltica Sección 402 : Riego de Liga Sección 405 : Tratamientos Superficiales Sección Sección 406 : Sello Sello de Arena - Asfalto Asfalto Sección 407 : Lechada Asfáltica Sección 410 : Pavimento de Concreto Asfáltico Caliente
