PAVIMENTOSCURSO: DISEÑO MODERNO DE PAVIMENTOSUNIVERSIDAD: “ALAS PERUANAS”

FILIAL HUARAZPROFESOR: ING. CARLOS PAJUELO CUBILLAS

CONCEPTOS BÁSICOSGeneralidades:

Los pavimentos en la infraestructura vial:Deben diseñarse, construirse y conservarse para cumplir sus fines de propiciar un óptimo transporte.

Filosofía en el diseño y construcción de pavimentosPavimentos muy bien diseñados y

construidos para una situación presente, que sean capaces de afrontar el desarrollo futuro con intervenciones de refuerzo hacia arriba, en adición a lo antes hecho.

Para un mejor comportamiento y menores costos globales.

Antecedentes históricosPavimentos de Concreto: Comenzó en

1865 en Inverness (Escocia), 41 años después de que Joseph Aspdin obtuviera la patente para producir cemento portland. Después en Edimburgo (Escocia) en 1872 y1886.

En América, la primera experiencia se remonta a 1891 en Bellfountain (Ohio, EE. UU), se construyó una franja de 80 m y 2.4 m de ancho que aún existe.

Antecedentes históricosInvención de la Rueda: Minas de la

ciudad de Ur, Mesopotámica (Asia menor), se encontró una carreta de cuatro rueda que data del 3000 a.C. (en la tumba de la reina). Probablemente allí hace unos 5000 años se haya originado la necesidad de construir superficie de rodamiento.

Antecedentes históricos.Caminos de piedras: Los más

antiguos los construidos por el Rey Keops de Egipto, para la construcción de las pirámides (Historiador. Heródoto 485-425 a.C.)

Los primeros construidos científicamente, fueron en el imperio Romano. Vía APPIA, de Roma a Hidruntum, iniciada por Appius Claudius en el año 312 a.C.

Antecedentes históricos. (vía Appia en Roma)

Antecedentes históricosLa red de caminos romana consistía

en 100.000 kilómetros (62.000 millas).

Por ley, todo el público tenía derecho a utilizar los caminos romanos, pero el mantenimiento era la responsabilidad de los habitantes del distrito.

Antecedentes históricosEstructura de típica de pavimento

de una vía romana.

Antecedentes históricosPavimentos flexibles:

Pavimentos de Telford.La primera penetración en los pavimentos modernos de hoy se puede considerar en los pavimentos de Thomas Telford (1757). Telford procuró, construir los caminos relativamente planos para reducir el número de los caballos necesitados para acarrear la carga.

Antecedentes históricosLa sección del pavimento de Telford

era cerca de 350 a 450 milímetros (14 a 18 pulgadas) y generalmente tres capas. (Collins y Hart, 1936).

Antecedentes históricosEncima de la capa de piedras

grande colocaba dos capas de piedras una de (150 a 250 mm máximo (6 a 9 pulgadas) y tamaño de la partícula 65 mm (2.5 pulgadas) de grueso.

Y para la segunda usaba grava densa, 40 mm (1.6 pulgadas).

Antecedentes históricosPavimentos macadam.

Introdujeron el uso de agregados angulares. John MacAdam.

Antecedentes históricos.El primer pavimento macadam fue

construido en Meryland EE.UU 1823.

Antecedentes históricosPavimentos macadán de alquitrán:

El primer pavimento de macadam de alquitrán fue colocado fuera de Nottingham (camino de Lincoln) en 1848 (Hubbard, 1910; Collins y Hart, 1936). Pronto después de este proyecto, fueron construidos en París (1854) y Knoxville, Tennessee (1866) en Washington 1871.

Antecedentes históricosEn aquel momento, tales pavimentos

eran considerados convenientes solamente para el tráfico ligero.

Antecedentes históricosDebido a la falta de especificación

del alquitrán, la mayor parte de estas calles fallaron. Esto desacredito al alquitrán, dando paso a la industria del asfalto (Hubbard, 1910).

Antecedentes históricos.El asfalto: primeros construidos en

el Palais real y Honore del Rue en París en 1858 (Abraham, 1929). El primer pavimento colocado en los E.E.U.U. estaba en Newark, New Jersey, en 1870.

DefinicionesPavimentos: Conjunto de capas de

material seleccionado que reciben en forma directa las cargas del tránsito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada, proporcionando una superficie de rodamiento, la cual debe funcionar eficientemente.

DefinicionesLas condiciones necesarias para un

adecuado funcionamiento son las siguientes: ancho, trazado horizontal y vertical, resistencia adecuada a las cargas para evitar las fallas y agrietamientos, además de una adherencia adecuada entre el vehículo y el pavimento aún en condiciones húmedas.

DefinicionesDeberá presentar una resistencia adecuada a

los esfuerzos destructivos del transito, de la intemperie y del agua. Debe tener una adecuada visibilidad y contar con un paisaje agradable para no provocar fatigas.

DefinicionesLa resistencia de las diferentes capas no solo

dependerá del material que la constituye, también resulta de gran influencia el procedimiento constructivo; siendo dos factores importantes la compactación y la humedad, ya que cuando un material no se acomoda adecuadamente, éste se consolida por efecto de las cargas y es cuando se producen deformaciones permanentes.

Importancia de los pavimentos en la economía y en el desarrollo de los pueblos

RapidezSeguridadConfortMitigación ambientalDisminución costos de operación

vehicularDisminución costos de mantenimientoCrecimiento de las ciudadesImportaciones y exportaciones.

Características que debe reunir un pavimento.

Resistente a la acción de las cargas impuestas por el tránsito.

Resistente ante los agentes del intemperismo

Textura superficial (seguridad vial)Resistente al desgasteDurableDrenaje adecuado

Características que debe reunir un pavimento.Moderado ruido de rodadura

(interior y exterior del vehículo)Debe ser económicoColor adecuado para evitar reflejos.

Partes de un PavimentoSección estructural general de un

pavimento-Carpeta-Base granular-Sub-base granular-Sub-rasante.

Partes de un PavimentoLAS FUNCIONES DE ESTAS CAPAS SON: SUB-BASE. Cumple una función de economía

ya que nos ahorra dinero al poder transformar un cierto espesor de la capa de base a un espesor equivalente de material de sub-base (no siempre se emplea en el pavimento), impide que el agua de la sub-rasante ascienda por capilaridad y evitar que el pavimento sea absorbido por la sub-rasante. Deberá transmitir en forma adecuada los esfuerzos a las sub-rasante.

Partes de un PavimentoBASE. Es la capa que recibe la mayor

parte de los esfuerzos producidos por los vehículos. Regularmente esta capa además de la compactación necesita otro tipo de mejoramiento (estabilización) para poder resistir las cargas del tránsito sin deformarse y además de transmitirlas en forma adecuada a las capas inferiores. Además tiene una función económica (respecto a la Carpeta)

Partes de un PavimentoCarpeta:

-Superficie de rodamiento.-Impermeabilidad-Resistencia: Su resistencia a la tensión complementa la capacidad estructural del pavimento.

Partes de un PavimentoSub-rasante: Parte superior de la

explanación o del terraplén sobre la cual se construye el pavimento.

- Función básica: Proporcionar apoyo adecuado al pavimento.

- Hay 3 tipos según la sección geométrica:

- --En corte- --Terraplén- --Mixta. (ej:)

Partes de un PavimentoSegún el tipo de material:(Sub-

rasante)- Roca.- Suelo friccionante- Suelo cohesivo

Clases de PavimentoFlexibleRígidoArticuladoSemi-rígido.

Clases de PavimentoEl pavimento flexible resulta más

económico en su construcción inicial, tiene un periodo de vida de entre 10 y 15 años, pero tienen la desventaja de requerir mantenimiento constante para cumplir con su vida útil. Este tipo de pavimento está compuesto principalmente de una carpeta asfáltica, de la base y de la sub-base.

Clases de PavimentoPavimento flexible: (ej. sección)

-Económico-Se deforma con la carga pero se recupera cuando se quita la carga.-Según el tráfico (pesado), se utiliza base asfáltica y carpeta.

-Carpeta: ligante 5-7%-Base asfáltica: 2-4%

Clases de PavimentoEl pavimento rígido se compone de

losas de concreto hidráulico que en algunas ocasiones presenta un armado de acero, tiene un costo inicial más elevado que el flexible, su periodo de vida varia entre 20 y 40 años; el mantenimiento que requiere es mínimo y solo se efectúa (comúnmente) en las juntas de las losas.

Clases de PavimentoArticulado: Capa de rodamiento

conformada por elementos uniformes macizos de hormigón de alta resistencia denominados "bloques", que se colocan en yuxtaposición adosados y que debido al contacto lateral permiten una transferencia de cargas por fricción desde el elemento que la recibe hacia todos sus adyacentes, trabajando solidariamente y con posibilidad de desmontaje individual.

Clases de Pavimento

Clases de Pavimento

Clases de PavimentoArticulado.

Clases de PavimentoSemi-rígido.Misma estructura de un pavimento

flexible, una de sus capas se encuentra rigidizada artificialmente con un aditivo que puede ser: asfalto, emulsión, cemento, cal, y químicos.

Consideraciones EstructuralesDe la base y sub-base:

-Dar capacidad estructural al pavimento-Amortiguar cambios volumétricos de la sub-rasante-Facilitar el drenaje-Servir de rodadura provisional

Consideraciones EstructuralesCarpeta:

-Capa de rodaduraCapas Granulares (Firmes):-Base-Sub-base-Sub-rasante mejorada-Sub-rasante

Consideraciones EstructuralesTipos de base y sub-baseGradación: Abierta, cerrada o densa,

Intermedia.Bases asfálticas: Granular

estabilizada con asfalto, macadam asfáltico.

Bases estabilizada: Suelo cemento, suelo asfalto, suelos con aditivos químicos especiales.