TAREA 13 Resumen de Clase 220415

Tarea

Resumen de la clase con fecha 22-04-15

Asignatura.

Diseño de Pavimentos

Profesor.

Ing. Manuel Zárate Aquino

Alumno.

Valdivia Rosas Miguel

Semestre: 2015-II

Fecha de entrega: 27 de abril de 2015

Diseño de pavimentos.

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Ingeniería

Especialización en Vías Terrestres

Universidad Nacional Autónoma de MéxicoFacultad de Ingeniería

Especialización en Vías TerrestresDiseño de Pavimentos

El pavimento, como sistema, está caracterizado por las propiedades, espesores y disposición de los materiales que forman un conjunto de capas superpuestas, así como por la calidad de la construcción, en la que tienen gran importancia las especificaciones, la supervisión de la obra y el control de calidad ejercido.

Las funciones de excitación, como son las cargas aplicadas por los vehículos, al actuar sobre el sistema, generan respuestas mecánicas inmediatas, derivadas, de las leyes físicas involucradas, que se identifican como estados de esfuerzos, de deformaciones unitarias y de deflexiones, a los cuales están asociados determinados efectos, conocidos como deterioros, que son funciones del tiempo y del espacio que se caracterizan por ser acumulativos, progresivos, permanentes e interactuantes; estos efectos se identifican como agrietamientos, deformaciones, desintegración y reducción de la resistencia al derrapamiento.

La presencia repetida de los estados de respuesta tiene un efecto progresivo en los deterioros, y produce la degradación gradual del pavimento, hasta alcanzar valores críticos, límites o terminales, que constituyen un estado de falla del pavimento. En ese momento se considera que este ya no es capaz de cumplir con su función y que ha llegado al final de su vida útil. En la figura 1 se presenta una gráfica de la evolución de la calidad del servicio de un pavimento en el transcurso del tiempo, y se muestra la magnitud de la pérdida de calidad y el costo necesario para su rehabilitación en diferentes etapas de su vida.

En relación con la función que deben desempeñar los pavimentos, deben mencionarse que esta consiste fundamentalmente en hacer posible el tránsito de los vehículos con seguridad, comodidad, eficiencia y economía, en el plazo establecido en el proyecto, para lo cual, los pavimentos deben satisfacer los siguientes atributos:

Regularidad superficial longitudinal y transversal. Resistencia adecuada al derrapamiento en todo tiempo. Rápida eliminación del agua superficial. Capacidad para soportar las cargas. Bajo nivel de ruido.}bajo desgaste de las llantas. Adecuadas propiedades de reflexión luminosa. Apariencia agradable.

Figura 1.- Ciclo de vida de un pavimento.Factores a considerar en el proyecto.

Prof. Ing. Manuel Zárate Aquino Alumno: Valdivia Rosas Miguel

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El proyecto del pavimento debe perseguir una optimización desde el punto de vista de la resistencia y funcionalidad de la estructura, con un costo global mínimo, que incluye los costos de construcción, conservación rehabilitación y operación en un periodo general de 15 a 40 años.Además de las características funcionales y estructurales, el proyecto de los pavimentos requiere la consideración de aspectos constructivos. El análisis de los costos debe completarse con una previsión del comportamiento del pavimento durante el periodo de diseño, la conservación necesaria y su costo actualizado y, finalmente, una estimación de futuros esfuerzos estructurales, renovaciones superficiales o reconstrucciones. A la par de los costos actualizados, deben tomarse en cuenta los costos del usuario, relacionados con su seguridad, comodidad y con las demoras que se originan en vialidades relativamente congestionadas por los trabajos de conservación y repavimentación. Es importante que cada tipo de pavimento se asocie a los requerimientos de conservación necesarios, con el fin de poder evaluar económicamente cada una de las opciones consideradas.

Figura 2.- Factores a considerar en el diseño de pavimentos

Para el diseño o dimensionamiento de los pavimentos existen varios métodos desarrollados por diferentes organismos, cuya aplicación se base principalmente en los siguientes factores:

Transito


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Constituye sin duda el principal factor para el diseño, interesan las cargas más pesadas por eje (simple, tándem o triple), esperadas en el carril de proyecto (que generalmente es el más solicitado y que determinara la estructura del pavimento de la vialidad) durante el periodo de proyecto adoptado. Sin embargo, en los casos de vialidades con carriles múltiples podrá realizarse un diseño con estructuras y espesores diferenciados, de acuerdo con el transito asignado a cada carril. La repetición de las cargas y la acumulación de sus efectos sobre el pavimento como la fatiga o la deformación permanente. Por otro lado, se tendrá en cuenta las máximas presiones de contacto, las solicitaciones tangenciales en tramos especiales (curvas, zonas de frenado y aceleración, etc.), las velocidades de aplicación (en particular, las lentas en rampas y zonas de estacionamiento de vehículos pesados), la canalización del tránsito etc. El transito generalmente se establece como numero de ejes acumulados de 80 kN (18000 lb), en el periodo de diseño.

Se requiere conocer:

Transito diario promedio anual (TDPA) Tránsito en el carril de diseño Composición del tránsito por tipos de vehículos Peso de los vehículos, cargados y vacíos Coeficientes de daño en función de los ejes equivalentes Incremento anual del transito Volumen de transito esperado en la vida útil del proyecto, traducido en número de repeticiones de ejes

sencillos equivalentes de carga. Presión de inflado Configuración de ejes. ESAL (Equivalent Single Axle Load).

Figura 3.- Transito, T3-S2-R4

Presión de contacto


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La carga del vehículo al pavimento se transmite a través de las ruedas. En los métodos de diseño mecanicistas, es necesario conocer el área de contacto de la llanta con el pavimento, asumiendo que la carga de contacto depende de la presión de contacto. El tamaño del área de contacto depende de la presión de contacto, la presión de contacto es más grande que la presión de la llanta para presiones bajas de la llanta, debido a que la pared de la misma está en compresión y la suma de las fuerzas verticales de la pared y presión de la llanta deben ser iguales a la fuerza debido a la presión de contacto; la presión de contacto es más pequeña que la presión de la llanta para presiones altas de las llantas, debido a que la pared de la llanta está en tensión. Sin embargo, en el diseño de pavimentos la presión de contacto generalmente se asume igual a la presión de la llanta. Debido a que los ejes de carga pesados tienen presiones altas y efectos más destructivos en el pavimento, utilizar la presión de llanta como presión de contacto es estar por el lado de la seguridad. (Huang, 1993)

Figura 4.- presión de inflado

Clima

Normalmente debe tenerse en mente cuando se seleccionan los materiales y en determinados elementos colaterales, como el drenaje, En el diseño de la propia estructura del pavimento interesa su comportamiento bajo efectos de:

Temperatura Humedad

Son objetos de consideración las temperaturas extremas diarias y estacionales, así como el régimen e intensidad e las precipitaciones, aspectos que además inciden en los aspectos constructivos.

La temperatura.

La temperatura afecta las propiedades den concreto asfaltico en cuanto a su fragilidad, esfuerzos inducidos por temperatura, reblandecimiento, congelamiento y deshielo en el suelo de soporte.

La lluvia.


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Afecta la estructura del pavimento si se permite la filtración a través de las grietas de la carpeta o filtración lateral; es decir, reduce la capacidad de soporte de las terracerías y por lo tanto se provocan fallas comunes de subdrenaje, asentamientos, baches, agrietamientos, etc.

El clima que varía con las estaciones, influye para que los efectos de:

Radiación solar Vientos Intemperización Humedad

Ocasionen severos daños al pavimento, y el más importante el envejecimiento

Para proteger la estructura de pavimento de los efectos del clima se tienen las siguientes recomendaciones

Asfaltos tipo PG (grado de desempeño) Agregados resistentes Uniformidad de la resistencia Permanencia de la resistencia

Materiales disponibles

Son determinantes para la selección de la estructura del pavimento en la forma más adecuada técnica y económicamente. Por una parte, se consideraran los agregados disponibles en los bancos de materiales de la zona. Además de la calidad requerida, en la que se incluye la deseada homogeneidad, deben verificarse las cantidades disponibles, el suministro y su precio, condicionado en gran medida por la distancia del transporte.

Por otro lado, se consideraran los materiales básicos de mayor costo, como:

Cementantes Estabilizadores Modificadores

Así como la experiencia y habilidad en su manejo y uso. En general los materiales de las capas del pavimento están estandarizados y definidos en las normas de los organismos, aunque vale aclarar que en años recientes se marca una tendencia a emplear materiales locales, marginales, reciclados y también nuevos como:

Modificadores asfalticos Geosintéticos productos químicos


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Figura 5.- factores que influyen en el desempeño de los pavimentos.


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