PAVIMENTOS
INTEGRANTES:
M TODO DE MC LEOD
M TODO DE MC LEOD Cabe señalar que este método fue desarrollado principalmente para su uso con aglutinantes emulsión. EL MÉTODO MC LEOD SE BASA EN DOS PRINCIPIOS BÁSICOS:
o
o
La tasa de aplicación de un agregado debe estar determinada de tal manera que la capa de sello resultante será una piedra de espesor constante. Los huecos en la capa de agregado deben ser 70 por ciento lleno de asfalto para el buen desempeño en las aceras con niveles moderados de tráfico.
M TODO DE MC LEOD PARÁMETROS
PAVIMENTOS o o o
PRINCIPALES
EN
EL
DISEÑO
DE
Suelos Tráfico Materiales
FACTORES
QUE AFECTAN AL DISEÑO: Los principales
factores que afectan el diseño de una estructura de pavimento asfáltico son: o El tráfico - peso y número de vehículos o El soporte de la sub-rasante o Las propiedades de los materiales en la estructura del pavimento o El medioambiente
M TODO DE MC LEOD DESARROLLO DEL MÉTODO DE MC LEOD El ingeniero Norman W. Mc LEOD, como resultado de la investigación efectuada a varias autopistas del Canadá, presento un interesante método para el diseño de pavimentos flexibles. Mc Leod basa su método considerando el valor soporte terreno de fundación como aquella carga que, después de ser aplicada 10 veces sobre un disco metálico de 30 pulgadas (76.2 cm.) de diámetro, produce deflexión de 0.5 pulgadas. La capacidad soporte de todo el pavimento, varia en relación directa con el valor soporte del terreno de fundación. Esto quiere decir, que la capacidad soporte de una base y capa de rodamiento de espesor dado, aumenta o disminuye si aumenta o disminuye el valor de soporte del terreno de fundación.
M TODO DE MC LEOD En la figura se relacionan las cargas y los valores de soportes del terreno de fundación, para un total combinado de base y capa de rodamiento de 30 cm (12”).
M TODO DE MC LEOD Basándose en lo indicado anteriormente, si aplicamos la carga sobre una base de espesor T, llamamos p a la carga (carga por rueda) y S al valor soporte del terreno de fundación, tendremos, para iguales áreas de contacto, deformaciones y numeró de repeticiones de carga, la siguiente ecuación.
T = K log P/S Donde:
K = Constante de diseño, en cm. T= Espesor requerido de la base granular para colocar sobre la sub rasante, en cm. P = Carga de la rueda de diseño, en kilogramos S = Soporte total de la sub rasante, en kilogramos. Para determinar el valor de K se hicieron varios gráficos similares al de la figura I variando el espesor de base, y se llego a la conclusión de que la línea recta que se acerca más a los resultados es la que tiene un valor de K=65. Luego, la ecuación 1 podemos escribirla así:
T = 65 log P/S
M TODO DE MC LEOD En este caso, como en todos los demás, si se desea sustituir parte del espesor protector de base por una sub base de inferior calidad, puede repetirse el método, aplicándolo no a la subrasante y el material de base de que se disponga, sino al material que se desee colocar como sub base. Así, procediendo de abajo hacia arriba puede substituirse cualquier espesor de un material por otro equivalente de un material diferente. Aparece
la grafica a usar en trabajos de aeropistas.
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Aparece la grafica a usar en trabajos en caminos
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Finalmente McLeod recomienda que en el diseño de calles de rodaje en aeropistas la deformación de la base se acote el valor 0.89 cm (0.35 pulgadas) en lugar del valor 1.27 cm (0.50 pulgadas) que se menciono arriba como usual.
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PRUEBA DE CARGA DE PLACA (MC LEOD, 1948) Para encontrar la resistencia de las capas de apoyo, se utiliza la prueba de placa, con la que se obtiene el módulo de reacción (k). Para realizar esta prueba, se coloca sobre la capa subrasante una serie de placas como se muestra en la figura. Esta cantidad de placas se requiere para que las inferiores no sufran deflexiones y a la presión que reciba el terreno sea uniforme. Sobre la placa superior, se coloca una carga tal que la presión que transmita la placa inferior sea de 0.7 Kg/cm2; en esta placa, se ponen cuando menos tres extensómetros para medir la deflexión producida.
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Figura II Realización de una prueba de placa para encontrar el módulo de reacción (K) en la subrasante de una obra vial, para el proyecto de espesor de la losa de un pavimento.
M TODO DE MC LEOD El módulo de reacción es igual a la relación de la presión proporcionada, entre el promedio de las deflexiones medidas (&).
El módulo de reacción de la subrasante se corrige de acuerdo con el espesor y la calidad de la sub-base, mediante las tablas de la figura III y IV
M TODO DE MC LEOD Figura III Nomograma para encontrar el módulo de reacción corregido, en función del módulo de la subrasante y el espesor de la sub-base de material granular.
M TODO DE MC LEOD PROYECTO DE TRATAMIENTO SUPERFICIAL SIMPLE CON AGREGADOS GRADUADOS •
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El Ing. Mc Leod después de varias experiencias llegó a la conclusión de que el porcentaje de vacíos del agregado suelto, establecido como el 50 % por el método de Hanson, en la realidad excepcionalmente se cumple, a su vez muy ocasionalmente este porcentaje es menor a 40 %. La hipótesis de Hanson de que el tráfico pesado y las condiciones de clima reducen este porcentaje al 20 %, en la realidad no ocurre. Si consideramos que el porcentaje de vacíos del agregado suelto es del 40 %, el porcentaje de vacíos del tratamiento simple después de la apertura al tráfico será igual a: 40/50 * 20 = 16 %. Por lo tanto utilizando la hipótesis de Hanson se tendrá un exceso en la cantidad de asfalto, especialmente si se utiliza agregado graduado. Por esta razón es necesario introducir una corrección a la fracción de vacíos:
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FORMULA CORREGIDA PARA EL CÁLCULO DE LA CANTIDAD DE AGREGADO C=46.8(1-0.4*V)*H*G*E
Donde:
= cantidad de agregado en libras por yarda cuadrada [Lb/Yd2] H = agregado de dimensión media, que corresponde al tamaño del 50 % de las partículas del agregado [Pulgadas] G = peso específico del agregado, dado por el método ASTM. E = factor en % que representa la pérdida del agregado por segregación o distribución. Además: •
C
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V=1-W/(62.4*G) Donde: •
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V =
fracción de vacíos del agregado suelto W = peso del agregado suelto [Lb/pie3] (Método ASTM C-29) VALORES DEL FACTOR DE PERDIDA " E"
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M TODO DE MC LEOD FORMULA CORREGIDA PARA EL CÁLCULO DE LA CANTIDAD DE LIGANTE B=(2.244*H*T*V+S+A)/R Donde: B cantidad total de asfalto a ser aplicado en galones por
yarda cuadrada. H agregado de dimensiones medias en pulgadas. T factor de tráfico que depende del volumen de tráfico pronosticado. S factor de corrección por textura A es la corrección por absorción en Gal/Yd2 medida a 60 ºF (15,5 ºC). R es la fracción de asfalto residual del ligante asfáltico seleccionado.
M TODO DE MC LEOD VALORES DEL FACTOR DE TRAFICO " T "
Fuente: Pavimentado (Tomo III), Cyro Nogueira Baptista, 1981 Para agregados redondeados el factor de tráfico se debe incrementar en 0,05 en cada caso.
M TODO DE MC LEOD Corrección por la textura de la superficie en Gal/Yd2: Representa la pérdida o ganancia que producen las características de textura de la superficie existente.
FACTORES DE CORRECCIÓN POR TEXTURA " S" Tabla. Valores de Corrección por la Textura de la Superficie "S"
Cuando la superficie tiene exceso de ligante la corrección es negativa en relación a una superficie considerada lisa y firme. Para las superficies ávidas la corrección
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Cuando la superficie tiene exceso de ligante la corrección es negativa en relación a una superficie considerada lisa y firme. Para las superficies ávidas la corrección tiene que ser sumada. Para la determinación de la rugosidad se recomienda el procedimiento de la arena, descrito en el método de Tagle- Podestá. No se debe confundir rugosidad o textura de superficie con porosidad. La porosidad se refiere a los espacios vacíos internos del pavimento, que producen la absorción de una cantidad importante de asfalto, ocasionando la pérdida de agregados en la superficie por falta de ligante. Una superficie porosa se identifica aplicando unas gotas de aceite lubricante en su superficie, si el aceite permanece, se considera que no existe porosidad perjudicial, por lo cual basta aplicar los valores de corrección "S" para superficies ávidas.
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Si se presenta absorción regular del aceite en pocos minutos, la superficie se considera porosa. En este caso se recomienda efectuar un pre-tratamiento utilizando 0,5 L/m2 de asfalto diluido RC-0 ó RC-1, ó de emulsión RS-1, a continuación se esparce el agregado de 6 a 10 libras por yarda cuadrada (3,25 a 5,42 kg/m2), para posteriormente liberar al tráfico por varias semanas, antes de aplicar el tratamiento superficial. Corrección por absorción en galones por yarda cuadrada medida a 60 ºF (15,5 ºC): Esta corrección representa la pérdida de material ligante por absorción dentro de las partículas de agregado. Para los materiales que usualmente no tienen absorción no se toma en cuenta la corrección. En cambio cuando el agregado es de naturaleza absorbente es necesaria una corrección, incrementando la cantidad de ligante en 0,136 L/m2 (0,03 Gal/Yd2).
M TODO DE MC LEOD Fracción de asfalto residual: Cuando se utilizan asfaltos diluidos, se debe agregar la cantidad de disolvente que perderá el ligante seleccionado, como consecuencia de su evaporación. Los valores de este factor se detallan en el cuadro siguiente:
VALORES DE LA FRACCIÓN RESIDUAL " R" Tabla. Valores de la Fracción Residual " R"
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EL MÉTODO RECOMENDADO POR MCLEOD, PARTE DE LOS SIGUIENTES PRESUPUESTOS:
En
los tratamientos superficiales múltiples la cantidad de ligante bituminoso y de agregado requerido para cada capa es la misma, con pequeños ajustes. La cantidad de ligante bituminoso y de agregado de cobertura que será aplicado en cada capa, se debe considerar como si fuera un tratamiento simple. De esta forma es posible utilizar las fórmulas anotadas anteriormente, con ligeras modificaciones:
Para el agregado C=(1-0.4*V)*H*G*E [kg/m2] Para el asfalto B=(0.4*H*T*V+S+A)/R [L/m2]
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PARA APLICAR ESTAS FÓRMULAS SE DEBEN CUMPLIR LAS SIGUIENTES CONDICIONES:
Graduación de agregado para cada capa. Se debe determinar para cada capa, el valor del tamaño medio ( H)
del agregado. Volumen del tráfico pronosticado. Corrección del ligante asfáltico debido a las características de textura (rugosidad) de la superficie sobre la cual se aplicará la primera capa del tratamiento superficial. Cada capa del tratamiento múltiple debe ser construida inmediatamente después de la capa anterior, sin permitir ningún tráfico durante la construcción. El espesor de cada capa del tratamiento múltiple debe ser igual al tamaño del agregado correspondiente a esa capa. Si fuera posible, para la primera capa debería utilizarse agregado de una sola dimensión. Se podrá utilizar agregado graduado, con un control adecuado de la cantidad de finos.
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