1,1 HISTORIA DE LOS PAVIMENTOS P AVIMENTOS La piedra fue uno de los primeros materiales que contó el hombre, ya que servía de materia prima para la construcción de objetos. Se estima que fue en el 3000 a.C. que el Imperio Hilita (en la península de Anatonia) construyó los primeros caminos a suelo firme. Otro antecedente destacado son los caminos que realizaron los esclavos egipcios alrededor de las pirámides. Las órdenes religiosas que florecen en Europa durante la Edad Media fomentan la construcción de caminos para los peregrinajes, en poblados de Francia, Italia y España. A mediados del siglo XVIII se desarrolla el uso de la cal en países como Inglaterra, a través del trabajo de hombres como el ingeniero John Smeaton. Constructor del Faro de Eddystone, Smeaton fue uno de los responsables del cambio vial en la ciudad británica.
Durante el siglo XIX, Inglaterra fue pionera en implementar leyes de pavimentación, con la creación del Comisionado de Pavimentación, dependiente del Parlamento del Reino Unido. Su tarea se remitía al cuidado y mejora de la red vial. La Europa del siglo XIX se caracteriza por un desarrollo en la construcción de caminos pavimentados. En pueblos como Tressaget (en Francia) se observaron los primeros caminos realizados realizados a base de d e piedras de gran tamaño. Con la llegada de la Era Industrial se explora con mayor cuidado la realización de rutas de pavimento, utilizando piedras piedras más pequeñas (adoquines). La aparición del automóvil fomenta la diagramación diagramación de caminos más extensos, aptos para el traslado t raslado de vehículos de peso. El alquitrán se incorpora al pavimentado de calles de Londres y Madrid. Pero los grandes avances en la materia se dan en los Estados Unidos, a través de la fabricación de nuevas nuevas capas asfálticas, que permiten una mayor flexibilidad en el desplazamiento de los autos. El uso de los pavimentos rígidos se dio en Estados Unidos, debido a la necesidad del país del Norte de caminos y rutas transitables para el transporte masivo. El crecimiento demográfico experimentado experimentado durante el siglo XIX procuraba nuevas nuevas vías de transporte. Fue el ingeniero ingeniero escocés escocés John Loundon Loundon Mc Adam el inventor del “macadam”, un nuevo tipo de superficie, apto para soportar el peso de los renovados vehículos y transportes de carga. Ingeniero escocés, a principios del siglo XIX Mc Adam pública escritos sobre su descubrimiento.
El macadam consistía en pequeñas gramillas de piedra y capas de rocas, lo que permitía un óptimo drenaje del agua de lluvia. En 1830 se construye en el Estado de Ohio la “National Road”, primera ruta construida bajo este método. A partir de 1905 comienza a utilizarse el concreto como material para la construcción de las carreteras, dando lugar al proyecto de obras públicas más importante de la historia: el sistema inter-estatal de carreteras, con una longitud de casi 28.000 km. Este sistema de transporte comunica todas las grandes ciudades del país. Fue creado en 1956, gracias a la colaboración del gobierno de Dwight Eisenhower, tras quince años de trabajos de construcción. El desarrollo del petróleo fomenta la utilización de betunes asfálticos para la fabricación de carreteras viales y pistas de aterrizaje. A partir del siglo XX, la aviación se desarrolla a gran velocidad, por lo que es necesaria la construcción de pistas que soporten el peso de las aeronaves. El primer aeropuerto se construye en Amsterdam (Holanda) en 1912. A partir de la década del ’30, el auge de la aviación comercial hace necesaria la construcción de pistas de concreto en los aeropuertos. La llegada de la Segunda Guerra Mundial expandió la cantidad de pistas de aterrizaje en zonas europeas, ante la urgencia de las estrategias militares. El fin del siglo XX encuentra nuevas técnicas en el desarrollo de nuevas carreteras, que mejoran la adherencia y la capacidad de drenaje ante situaciones climáticas adversas.
1.2 TIPOS DE PAVIMENTOS El pavimento puede ser definido como la unión de capas puestas unas sobre otras, de manera horizontal, utilizado como superficie para que circulen los vehículos o peatones. Puede ser clasificado en:
Pavimento articulado: posee una capa de hormigón que se caracteriza por ser muy resistente y flexible. Además se le agregan varios elementos como el cemento. Todos los materiales deben ser colocados da tal manera que resulten homogéneos. Puede ser utilizado durante largos períodos de tiempo ya que resulta muy resistente ante el desgaste y el agua. Es muy utilizado para la circulación de vehículos, además para que el agua no se acumule. Algunos lugares donde se lo ve regularmente es en calles, aeropuertos, entrada a puentes, cunetas, muelles, sendas peatonales, entre muchos otros.
Un gran inconveniente que es normal que se produzca en este tipo de pavimentos, se relaciona con la falla de la base. En este caso el arreglo puede resultar muy costoso.
Pavimento rígido: está sostenido sobre una capa de material, está dotado de una losa de cemento hidráulica. Estos tienen la capacidad de soportar cargas pesadas gracias a su base de concreto. Estos tipos de pavimento son bastante económicos, sobre todo a la hora del mantenimiento. Además al ser muy resistente puede ser utilizado durante mucho tiempo, son fáciles para construir. Existen diversas clases de
éste, algunos de ellos son reforzados, simple, pre esforzado, entre otros. Son muy utilizados en las ciudades y fábricas de trabajo industrial.
PAVIMENTO FLEXIBLE: reciben este nombre ya que pueden flexionarse o dicho de otra manera son maleables. Estos pavimentos se encuentran sostenidos sobre un par de capas flexibles y de base granular. Este resulta muy costoso, tanto en la construcción, como en el mantenimiento. Es utilizado en zonas donde hay mucho tránsito, como calles, parques de estacionamiento, veredas, entre otros. Pavimento Semi-rígido: este pavimento, también conocido como pavimento compuesto, es muy similar al flexible, pero también al de tipo rígido. La parte flexible suele estar en la parte superior, mientras que la rígida en la parte inferior. Además es común que posea una capa de cemento o concreto. Gracias al cemento, es estable y puede soportar cargamentos muy pesados, como aviones o camiones.
Está construido con materiales débiles y menos rígidos (que el concreto), más deformables, que transmiten a la subrasante las cargas de manera más concentrada, distribuyendo el total de la carga en menos área de apoyo. Por lo tanto, el pavimento flexible normalmente requiere más capas y mayores espesores para resistir la transmisión de cargas a la subrasante.
1.3 CARACTERISTICAS DE LOS TIPOS DE PAVIMENTOS
PAVIMENTO RIGIDO -Superficie uniforme. -Superficie impermeable. –Color y textura adecuados. -Resistencia a la repetición de cargas. -Resistencia a la acción del medio ambiente. -Que no trasmita a la terracería esfuerzos mayores a su resistencia.
1.3 ESTRUCTURAS DE LOS PAVIMENTOS ● Los tres tipos de secciones transversales que se pueden presentar en las vías terrestres son: 1. Secciones en terraplén. 2. Secciones en corte. 3. Secciones mixtas o en balcón.
Estructuracion de pavimentos flexibles en terraplenes ● La sección transversal en terraplén se presenta cuando es necesario realizar un relleno de tierra o terraplén para alcanzar el nivel de la línea subrasante.
SECCION EN TERRAPLEN
En esta fotografía se aprecia como se hace el terraplén o relleno de tierra para alcanzar el nivel de la línea subrasante.
Carpeta Pavimento flexible
Base Capa subrasante
Terracerías
1.5:1
Subbase
Cuerpo del terraplén
1.5:1
● Las capas de un pavimento flexible en terraplén son: la subbase, la base y la carpeta asfáltica. ● El talud del terraplén es de 1.5:1 debido a que este material se compacta al 90% del P.V.S.M. ● Para proteger de la erosión pluvial al talud del terraplén se puede arropar con vegetación (pasto) o bien construir bordillos.
Bordillo
BORDILLO
En esta imagen se aprecia una sección en terraplén con un bordillo para evitar que el agua de lluvia erosione la pared del terraplén.
SECCION TRANSVERSAL EN CORTE
La altura de la subrasante se encuentra por debajo del nivel del terreno natural por lo que es necesario extraer o cortar el material para alcanzar esa elevación.
Terreno natural
SECCION EN CORTE
El talud del corte depende de la estabilidad del material, el más empleado es de ¼:1, también se puede emplear 1/8:1 en roca sana o fisurada con echados favorables.
CUNETAS
Las cunetas son necesarias en las secciones en corte para canalizar el agua de lluvia y evitar deterioros al camino o riesgos al tránsito La cuneta debe ir zampeada con mampostería, concreto o suelo cemento, para evitar que el agua de lluvia la erosione.
SECCION EN
Contracuneta
CORTE
Cero del corte
Talud del corte ¼:1
Carpeta Talud del corte ¼:1
Base Cunetas Subbase
ESTRUCTURACION DE PAVIMENTOS RIGIDOS
Las terracerías del pavimento rígido son similares a Losa de concreto hidráulico las del flexible, con cuerpo del terraplén y capa subrasante. Las terracerías son los volúmenes de material que se extraen o bien se emplean como relleno para formar la sección transversal de una vía terrestre.
Pavimento rígido Terracerías
1.5 DIFERENCIAS ENTRE PAVIMENTOS FLEXIBLES Y RIGIDOS Los adjetivos rígido y flexible nos proporcionan una práctica idea sobre cómo los pavimentos reaccionan frente a las cargas y al medio ambiente. Su principal diferencia es cómo cada uno de ellos transmite las cargas a la subrasante. La alta rigidez de la losa de concreto le permite mantenerse como una placa y distribuir las cargas sobre un área mayor de la subrasante, transmitiendo presiones muy bajas a las capas inferiores. Por sí misma, la losa proporciona la mayor parte de la capacidad estructural del pavimento rígido.
1.6 TIPOS RÍGIDOS Y
Capa subrasante
DE FALLAS EN PAVIMENTOS FLEXIBLES
Se pueden presentar los siguientes tipos de fallas:
FALLAS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS
Levantamiento de Losas
Fisuras de esquina
Figuración en D
Desplazamientos verticales diferenciales (escalonamiento)
Daños en el sellado de juntas
Fisura longitudinal
Bombeo de Finos
Punzonamiento
Reactividad álcali-árido
Fisuras en forma de mapa
Desportilladuras en juntas y fisuras
Fisuras transversales y diagonales
Subbase
FALLAS EN PAVIMENTOS FLEXIBLES
Capa subrasante
Piel
Terreno natural de
Cuerpo del terraplén
cocodrilo
Exudación
Fisuras en bloque
Fisuras longitudinales
Desprendimientos y peladuras
Ahuellamiento
Fisuras Transversales
Fisuras reflejadas
