“UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE”
PAVIMENTOS
FACULTAD: INGENIERÍA FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL: INGENIERÍA PROFESIONAL: INGENIERÍA CIVIL CICLO: VIII CICLO: VIII ASIGNATURA: PAVIMENTOS ASIGNATURA: PAVIMENTOS TEMA: “PAVIMENTOS – ENSAYOS DEL CBR ” DOCENTE: ING. DANTE DOLORES ANAYA. ESTUDIANTE: DIAZ ESTUDIANTE: DIAZ ROBLES CHRISTIAN WALTER.
HUARAZ, ENERO – 2016.
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PAVIMENTOS
INDICE
I.- INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 3 II.- MARCO TEÓRICO .................................................................................................................... 4 2.1
LOS PAVIMENTOS......................................................................................................... 4
2.1.1
PAVIMENTOS FLEXIBLES ................................................................................... 4
2.1.2
PAVIMENTOS RÍGIDOS ........................................................................................ 4
2.1.3
PAVIMENTO DE TERRACERÍA ........................................................................... 5
2.1.4
PAVIMENTO AFIRMADO ...................................................................................... 5
2.1.5
PAVIMENTO EMPEDRADO ................................................................................. 5
2.1.6
PAVIMENTO COMPUESTO.................................................................................. 5
2.1.7
PAVIMENTO RÍGIDO REFORZADO ................................................................... 5
2.1.8
PAVIMENTO RÍGIDO CONTINUAMENTE REFORZADO ............................... 5
2.1.9
PAVIMENTO RÍGIDO PRE-ESFORZADO .......................................................... 5
2.1.10
PAVIMENTO ARTICULADO ................................................................................. 5
2.2
HISTORIA DEL PAVIMENTO EN EL MUNDO ........................................................... 5
2.3
HISTORIA DEL PAVIMENTO RÍGIDO EN EL PERÚ ............................................... 6
2.3.1 2.4 III.-
LA TECNOLOGÍA DEL PAVIMENTO DE CONCRETO: ESTRUCTURA ...... 6
FINALIDAD DEL PAVIMENTO ..................................................................................... 7 ENSAYO DEL CBR ............................................................................................................. 7
3.1
APLICACIÓN DEL CBR ................................................................................................. 8
3.2
EQUIPO NECESARIO .................................................................................................... 8
........................................................................................................................................................ 8
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I.-
PAVIMENTOS
INTRODUCCIÓN
El presente informe tiene por objetivo comprender las funciones de los diferentes tipos de pavimentos, las bases y procedimientos para el diseño y construcción de los mismos. Para ello analizaremos a fondo el tema de pavimentos, con conceptos y ejemplos claros, que nos ayudarán a tener un mejor panorama de este tema. Así mismo veremos la evolución que ha sufrido el pavimento a nivel mundial y nacional, con ejemplos específicos. También comprenderemos la importancia y finalidad de los ensayos del CBR, así como su aplicación en los pavimentos.
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PAVIMENTOS
II.- MARCO TEÓRICO 2.1
LOS PAVIMENTOS Los pavimentos son soluciones para la configuración de caminos, siendo éstos concebidos, diseñados y construidos pensando en mejorar y mantener condiciones óptimas de tránsito de personas, bienes y servicios a lo largo de su vida útil. Son estructuras formadas por un conjunto de capas granulares y carpeta de rodadura que descansan sobre el suelo de cimentación conocido con el nombre de subrasante. La estructura está pensada para transferir y distribuir eficientemente las cargas vehiculares consideradas en el diseño y en su vida útil desde la carpeta de rodadura hasta el suelo de cimentación. Debido a que los esfuerzos producidos por el paso de las cargas vehiculares decrecen con la profundidad, se deben colocar los materiales de mayor capacidad de carga en las capas superiores. Las condiciones necesarias para un adecuado funcionamiento del pavimento son: anchura, trazo horizontal y vertical y resistencia adecuada a las cargas, para evitar las fallas, además de una adherencia adecuada entre el vehículo y el pavimento aún en condiciones húmedas. Los pavimentos, por la forma en que transmiten las cargas vehiculares, se clasifican en:
2.1.1 PAVIMENTOS FLEXIBLES Son aquellos que tienen una carpeta de rodadura conformada por concreto de cemento asfáltico. En nuestro medio es conocido simplemente como asfalto. Recibe el nombre de pavimento flexible por las propiedades de la carpeta de asfalto que absorbe en menor grado las cargas vehiculares en comparación al pavimento rígido. Debido a la naturaleza flexible de la carpeta de rodadura, las cargas vehiculares se distribuyen en una forma menos eficiente, por ello, requieren un mayor número de capas granulares para hacer eficiente la transmisión de cargas al suelo de cimentación. Usualmente, necesitan además de la subbase, una capa granular de mayor calidad que recibe el nombre de base. 2.1.2 PAVIMENTOS RÍGIDOS Son aquellos que tienen una carpeta de rodadura conformada por concreto de cemento hidráulico. Recibe el nombre de pavimento rígido debido a las propiedades de la carpeta de concreto que absorbe en mayor grado las cargas vehiculares. Debido a la naturaleza rígida de la carpeta de rodadura las cargas vehiculares se distribuyen en una forma más eficiente. Por ello requieren una estructura con menor número de capas granulares entre la carpeta de 4
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rodadura y la subrasante para asegurar una adecuada transferencia de cargas. Generalmente, requieren una capa granular que recibe el nombre de sub-base. Existen también otros tipos de pavimentos, los cuales son: 2.1.3 PAVIMENTO DE TERRACERÍA Trocha peatonal compactada manualmente. 2.1.4 PAVIMENTO AFIRMADO Trocha carrozable sobre terracería revestida con material granular. 2.1.5 PAVIMENTO EMPEDRADO Cantos rodados con cementante sobre afirmado o terracería. 2.1.6 PAVIMENTO COMPUESTO Flexible y rígido (Vertical y horizontalmente). 2.1.7 PAVIMENTO RÍGIDO REFORZADO Rígido con malla de acero o con fibras. 2.1.8 PAVIMENTO RÍGIDO CONTINUAMENTE REFORZADO Con malla de acero estructural y anclajes en el terreno. 2.1.9 PAVIMENTO RÍGIDO PRE-ESFORZADO Rígido con acero estructural de alta resistencia. 2.1.10 PAVIMENTO ARTICULADO Elementos pequeños de concreto pre-fabricados entrelazados por articulaciones y sellados con arena. 2.2
HISTORIA DEL PAVIMENTO EN EL MUNDO 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. Los primeros intentos por construir pavimentos en concreto, se dieron en 1865 en la ciudad de Inverness, en Escocia, ya por ese tiempo se tenían algunos conceptos relacionados a la tecnología del concreto que iniciará Aspdin en 1824. Los siguientes intentos por construir pavimentos de concreto se dieron en Edimburgo (Escocia) entre 1872 y 1886. En América, el pavimento más antiguo es el de “Court Ave. Bellfountain”, en
Ohio, Estados Unidos, cuya construcción data del año 1891, el cual existe
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hasta la actualidad, y recién a partir del año 2000 admite sólo tránsito peatonal. 2.3
HISTORIA DEL PAVIMENTO RÍGIDO EN EL PERÚ En 1915, la constructora norteameri cana “Foundation Co.”, se establece en Perú para ejecutar los proyectos del terminal marítimo del Callao y la pavimentación de Lima incluyendo a la autopista Lima a Callao, antiguamente conocida como avenida El Progreso y que hoy recibe el nombre de Avenida Venezuela. En su plan de trabajo, la “Foundation Co.” compra los primeros hornos para
la producción de cemento que vende en 1916 a la Compañía Peruana de Cemento Pórtland. La cementera se instala en el Rimac constituyéndose en la primera planta de fabricación nacional empleando para ello calizas de Atocongo. Es recién entre 1955 y 1975 que se crean las principales empresas productoras de cemento en el país: Chilca, Lima, Andino, Chiclayo, Pacasmayo, Sur y Yura. Sin embargo, la tecnología del concreto y por lo tanto la tecnología de pavimentos de concreto, no estaba consolidada en el medio nacional. Es en la década de los ochenta cuando se empiezan a desarrollar investigaciones en el campo de la tecnología del concreto, muchas de ellas dirigidas por ilustres ingenieros como el Ing. Enrique Rivva, Ing. Manuel Gonzales y más recientemente el Ing. Enrique Pasquel, quienes impulsaron su desarrollo. 2.3.1 LA TECNOLOGÍA DEL PAVIMENTO DE CONCRETO: ESTRUCTURA El pavimento de concreto tiene muy poca presencia en la red vial peruana, a diferencia de otros países, en los que sí juega un rol importante en la competitividad del país. En el Perú, los pavimentos de concreto han sido mayormente considerados para proyectos referidos a la red vial vecinal, teniendo poca incidencia en la red vial nacional y departamental. Existen por lo tanto obras emblemáticas que sí aprovecharon las fortalezas del concreto en su estructura. Sólo en Lima se pueden mencionar las siguientes obras:
Avenida Venezuela (1924) Avenida Vía Expresa (1966)
Y más recientemente:
Avenida Lima (2005) Avenida Arenales (2007) El Metropolitano (2010)
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2.4
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FINALIDAD DEL PAVIMENTO Es importante mencionar que los pavimentos deben ser diseñados, construidos y mantenidos con la finalidad de lograr un comportamiento funcional y estructural óptimo durante su ciclo de vida. Por comportamiento funcional: se entiende que son todos los aspectos que afectan la calidad de la carpeta de rodadura y por ello están relacionados con la comodidad y seguridad de los usuarios de la vía. En cuanto al comportamiento estructural nos referimos a aquellos aspectos relacionados a la integridad como estructura del pavimento, es decir, a la capacidad del pavimento para soportar la acción combinada del tránsito y el medio ambiente. Una adecuada construcción del pavimento es un parámetro que impacta enormemente en la durabilidad del mismo.
III.- ENSAYO DEL CBR La finalidad de este ensayo, es determinar la capacidad de soporte (CBR) de suelos y agregados compactados en laboratorio, con una humedad óptima y niveles de compactación variables. Es un método desarrollado por la división de carreteras del Estado de California (EE.UU.) y sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base de pavimentos. El ensayo mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, permitiendo obtener un (%) de la relación de soporte. El (%) CBR, está definido como la fuerza requerida para que un pistón normalizado penetre a una profundidad determinada, expresada en porcentaje de fuerza necesaria para que el pistón penetre a esa misma profundidad y con igual velocidad, en una probeta normalizada constituida por una muestra patrón de material chancado. La expresión que define al CBR, es la siguiente: CBR = (carga unitaria del ensayo / carga unitaria patrón) * 100 (%) De la ecuación se puede ver que el número CBR, es un porcentaje de la carga unitaria patrón. En la práctica el símbolo de (%) se quita y la relación se presenta simplemente por el número entero. Usualmente el número CBR, se basa en la relación de carga para una penetración de 2,5 mm. (0,1"), sin embargo, si el valor de CBR a una penetración de 5 mm. (0,2") es mayor, el ensayo debe repetirse. Si en un segundo ensayo se produce nuevamente un valor de CBR mayor de 5 mm. de penetración, dicho valor será aceptado como valor del ensayo. 7
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3.1 APLICACIÓN DEL CBR Los ensayos de CBR se hacen sobre muestras compactadas con un contenido de humedad óptimo, obtenido del ensayo de compactación Proctor. Antes de determinar la resistencia a la penetración, generalmente las probetas se saturan durante 96 horas para simular las condiciones de trabajo más desfavorables y para determinar su posible expansión. En general se confeccionan 3 probetas como mínimo, las que poseen distintas energías de compactación (lo usual es con 56, 25 y 10 golpes). El suelo al cual se aplica el ensayo, debe contener una pequeña cantidad de material que pase por el tamiz de 50 mm. y quede retenido en el tamiz de 20 mm. Se recomienda que esta fracción no exceda del 20%. 3.2
EQUIPO NECESARIO - Prensa de Ensaye - Molde - Disco espaciador - Pisón - Cargas - Pistón de penetración - Aparato para medir expansión
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