unidad 3 pavimentos flexibles

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE  ACAYUCAN UNIDAD 3: PAVIMENTOS FLEXIBLES

PAVIMENTOS FLEXIBLES •  3.1 CARACTERISTICAS DEL TRANSITO • 3.2 METODO DE DISEÑO DEL INSTITUTO DE LA INGENIERIA DE LA UNAM •  3.3 METODO DE DISEÑO DE LA AASTHO •  3.4 METODO DE DISEÑO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO DE LOS ESTADOS

UNIDOS DE AMERICA

•  3.5 PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCION Y CONTROL DE CALIDAD DE LOS

PAVIMENTOS FLEXIBLES

•  3.6 SOFTWARE APLICADO AL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES •  3.7 CONSERVACION DE LOS PAVIMENTOS FLEXIBLES

3.1 Características del transito •   Tránsito. Para el diseño de secciones estructurales de los pavimentos flexibles o rígidos, el método considera exclusivamente los   “vehículos pesados”,   mismos que

define de la siguiente manera:

• Camiones de carga útil superior a 3 Ton, de más de 4 ruedas y sin remolque. • Camiones con uno o varios remolques. • Vehículos articulados. • Vehículos especiales. • Vehículos de pasajeros con más de 9 plazas.

•   El Catálogo contempla categorías de tránsito pesado desde el T0 hasta el T4,

cubriendo intensidades medias diarias de vehículos pesados entre 50 y más de 2,000 vehículos sobre el carril de diseño. Cuando no se dispone de datos confiables del aforo vehicular, se admite la asignación por carriles siguiente:

•  En superficies de rodamiento de dos carriles y doble sentido de circulación, incide

sobre cada carril la mitad de los vehículos pesados.

• - En superficies de rodamiento de cuatro carriles (dos por sentido de circulación),

inciden sobre el exterior todos los vehículos pesados que circulen en el sentido considerado.

3.2

METODO DE DISEÑO DEL INSTITUTO DE LA INGENIERIA DE LA UNAM • Desde hace aproximadamente tres décadas, los proyectistas de carreteras han

contado en México con un método de diseño para pavimentos desarrollado por el Instituto de Ingeniería de la UNAM, a petición de la entonces Secretaría de Obras Públicas, luego SAHOP y ahora SCT.

•  Este método considera como datos de entrada básicos el tipo de carretera, el número

de carriles, la vida de proyecto, el tránsito diario promedio anual (TDPA), tasa de crecimiento y variables adicionales sobre características del terreno y materiales, así como de climas, nivel freático y precipitación pluvial.

•   Se requieren adicionalmente pruebas de laboratorio confiables, para una mejor

comprensión del comportamiento de las terracerías y demás capas a diseñar, debiendo realizarse para cada material propuesto y disponible, pruebas con tres diferentes energías de compactación; esto es, baja (AASHTO estándar) compactación intermedia y alta energía (AASHTO modificada).

 Valor Relativo de Soporte crítico •  Para obtener VRS el crítico de las capas restantes, esto es la súbase y base, el método

emplea la siguiente ecuación, en donde interviene un coeficiente de variación estimado (v) entre 0.2 y 0.3, debido a cambios posibles del material, procedimiento constructivo, etc. Lo anterior, siempre tenderá a disminuir el VRS de campo promedio, que como ya se dijo cubrirá incertidumbres tanto de la prueba de valor relativo de soporte como de los materiales, redundando en lo que se conoce como factor de seguridad.

• VRS = VRS (1- 0.84v)

Este método considera como datos de entrada básicos el tipo de carretera, el número de carriles, la vida de proyecto, el tránsito diario promedio anual (TDPA), tasa de crecimiento y variables adicionales sobre características del terreno y materiales, así como de climas, nivel freático y precipitación pluvial.

Se requieren adicionalmente pruebas de laboratorio confiables, para una mejor  comprensión del comportamiento de las terracerías y demás capas a diseñar, debiendo realizarse para cada material propuesto y disponible, pruebas con tres diferentes energías de compactación; esto es, baja (AASHTO estándar) compactación intermedia y alta energía (AASHTO modificada).

3.3 METODO DE DISEÑO DE LA AASTHO • Es importante resaltar que los modelos matemáticos utilizados en desarrollado en Estados Unidos en la década de 1960.

el método AASHTO, requieren una calibración de acuerdo a las condiciones particulares de cada proyecto, para determinar el espesor de la losa de concreto en milímetros.

• El método AASHTO introduce el concepto de serviciabilidad en el Criterios de diseño

diseño de pavimentos como una medida de su capacidad para brindar una superficie lisa y suave al usuario.

Variables de tiempo

Se consideran dos variables: período de análisis y vida útil del pavimento. La vida útil se refiere al tiempo transcurrido entre la puesta en operación del camino y el momento en el que el pavimento requiera rehabilitarse, es decir, cuando éste alcanza un grado de serviciabilidad mínimo. Tránsito En el método AASHTO los pavimentos se proyectan para que éstos resistan determinado número de cargas durante su vida útil. El tránsito está compuesto por vehículos de diferente peso y número de ejes que producen diferentes tensiones y deformaciones en el pavimento, lo cual origina distintas fallas en éste.

• Confiabilidad •   La confiabilidad es la probabilidad de que el pavimento se comporte satisfactoriamente

durante su vida útil o período de diseño, resistiendo las condiciones de tráfico y medio ambiente dentro de dicho período. Cabe resaltar, que cuando hablamos del comportamiento del pavimento nos referimos a la capacidad estructural y funcional de éste, es decir, a la capacidad de soportar las cargas impuestas por el tránsito, y asimismo de brindar seguridad y confort al usuario durante el período para el cual fue diseñado. Por lo tanto, la confiabilidad está asociada a la aparición de fallas en el pavimento.

• El concepto de serviciabilidad está basado en cinco aspectos fundamentales resumidos como sigue:

• Las carreteras están hechas para el confort y conveniencia del público usuario. • El confort, o calidad de la transitabilidad, es materia de una respuesta subjetiva de la opinión del usuario. • La serviciabilidad puede ser expresada por medio de la calificación hecha por los usuarios de la carretera y se denomina la calificación de la serviciabilidad. • Existen características físicas de un pavimento que pueden ser medidas objetivamente y que pueden relacionarse a las evaluaciones subjetivas. Este procedimiento produce un índice de serviciavilidad objetivo. • El comportamiento puede representarse por la historia de la serviciabilidad del pavimento.

3.4 Método de diseño del instituto del asfalto de los Estados Unidos de América •  La red de carreteras interestatales de los Estados Unidos fue modernizada entre los

años 1955 a 1995 esencialmente, dando lugar a uno de los sistemas de transporte más masivo y moderno del mundo. Sin embargo, 15 años antes de que dicho sistema fuese completado se empezaron a observar niveles de deterioroimportantes en las carreteras.

El procedimiento propuesto por el instituto norteamericano del asfalto con metodología de diseño de los pavimentos flexibles, se refiere básicamente a carreteras, y consiste en determinar el espesor de la estructura del pavimento, de acuerdo con los siguientes datos: a) Volumen de tránsito a prever (NTD) b) Parámetro que representa la resistencia y deformabilidad del material de apoyo o terracería (VRS y/o valor portante K) c) Calidad general de los materiales disponibles

El sistema se basa en un trafico probable durante el periodo de Diseño de 20 años referido a su carga de eje sencillo "18000 libras"(8280 Kg aprox.) que es la carga por eje y considera el valor portante.

Deformación Horizontal por Tensión En el fondo de la capa asfáltica más profunda, ya sea que se trate de concreto asfáltico o de una capa tratada con asfalto emulsificado; y Deformación Vertical por Compresión En la parte superior de la capa de subrasante. Este método está basado en el establecimiento de un límite de deflexión a la estructura del pavimento, el cual es función del número e intensidad de aplicaciones de carga. El primer paso para la aplicación del método del Instituto Norteamericano del Asfalto consiste en determinar el número de tránsito para el periodo de diseño.

DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE Procedimiento de Método *Evaluación de tránsitos de vehículos *Análisis estructural de pavimentos *Restricciones de Tiempo *Propiedades de materiales *Factores ambientales Calculo de transito inicial Calculo diario de vehículos Calculo de promedio de vehículos pesados Limite de Carga Legal Calculo de numero de transito Calculo de numero de transito de diseño Evaluación de Transito de Vehículos  Análisis Estructural de Diseño Calculo de Espesor  Calculo de espesor mínimo de capa asfáltica Calculo de espesor de base granular 

3.5 CONTROL DE CALIDAD EN PAVIMENTOS FLEXIBLES Es un sistema que esta caracterizado por las propiedades. espesores de distintas materiales que forman un conjunto de capas colocadas unas sobre otra.  Al conjunto de capas se le llama "sub rasante" que esta constituida en ocasiones por el terreno natural.

DEFINICIÓN El pavimento flexible es un sistema tricapa, cuya capa superior es de concreto asfáltica, compuesto de ligante, usualmente el asfalto, el cual es un derivado de la refinación del petróleo, y agregados pétreos; materiales granular y suelo. Este tipo de pavimento se llama flexible porque al ser sometido a una carga sufre una deformación y recuperación deseada, al cesar la carga, completamente elástica.

ENSAYO MARSHALL - Una máquina para la aplicación de la carga vertical, especialmente diseñada para esta clase de prueba, cuya capacidad es de 2724 Kg. (6000 Lb.). - Moldes para la preparación de muestras de 10 cm. (4”) de diámetro interior. - Un sujetador de molde para facilitar la compactación de la mezcla. - Un martillo o pisón de base circular con 9,8 cm. - Un dispositivo para las pruebas de estabilidad, especialmente diseñado, y formado por dos segmentos semicirculares cuyo diámetro interior mide 5 cm. (2”).

- Un medidor de escurrimiento acoplado al dispositivo anterior.

ENSAYO DE GRANULOMETRIA: El método de determinación granulométrico más sencillo es hacer pasar las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado (a modo de coladores)que actúen como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices. CONTROL DE CALIDAD EN PAVIMENTOS FLEXIBLES.

En una bandeja, aflojamos el asfalto (soltar solo con la espátulas toda la muestra) El asfalto suelto la pasamos a otro recipiente (bandejas de mayor dimensión) y removemos con la espátula hasta obtener una mezcla homogénea. Cuarteamos la mezcla, hasta obtener aproximadamente 500 gramos, esta separación es arbitraria. Se seca la muestra en el horno. Es pesado la muestra después de su enfriado y se registra el peso Para asegurarse que la muestra es representativa es necesario que se cuartee la muestra total Si la muestra contendrá apreciable cantidad de gravas y muy pocos finos el lavado se puede omitir  Una vez obtenida la muestra será necesario hacer pasar toda la muestra por el tamiz #4 para diferenciar  la cantidad de suelo fino y grueso. Llevaremos las muestras al juego de tamices y comenzaremos la agitación manual con un movimiento rotatorio y horizontal. Los tamices que están previamente ordenados por el tamaños de las cribas son pesados encontrándose axial los pesos retenidos por cada tamiz.

Procedimiento Objetivos: Ensayos de los Agregados para Pavimentos Flexibles * Ensayo de Marshall * Ensayo de los Ángeles * Ensayo de Lavado Asfáltico * Ensayo de Granulometría * Ensayo de Adherencia de los Ligantes Bituminosos a los Agregados Gruesos * Ensayo de Adhesividad de los Ligantes Bituminosos a los Aridos Finos - Determinar la proporción adecuada de cemento asfáltico en la mezcla hecha en laboratorio. - Medir la estabilidad y flujo de las muestras. - Determinar la cantidad de asfalto suficiente para recubrir completamente los agregados. - Realizar un análisis de densidad - vacíos de la mezcla.

Equipos Empleados: Procedimiento: 1. Las briquetas se preparan con diferentes contenidos de asfalto; estos contenidos tienen una variación de 0,5 %. 2. Se deben preparar al menos tres briquetas para cada combinación de agregados con cemento asfáltico. 3. Los agregados deben estar dentro de la banda granulométrica establecida elegida. 4. En la preparación de los cuerpos de prueba o briquetas el agregado y el asfalto son calentados separadamente a temperaturas especificadas, y entonces mezclados y compactados. 5. El ensayo es realizado con briquetas o cuerpos de prueba cilíndricos de 4 ”   (10,16 cm.) de diámetro, 3 ” (7,62 cm.) de altura.