Supervisor: ing Keisy
Duran
Autor: ing Alejandro Molina
Diseño Carga
El
pavimento
Tiene por
objetivo dotar al camino de un sistema estructuralmente resistente a las
solicitaciones que impone el tránsito, proporcionando una superficie que
permita una circulación cómoda y segura a la velocidad especificada, bajo las
variadas condiciones climáticas y por un periodo determinado. Diseñar consiste
en determinar los tipos y espesores de las capas que resultan más económicas
para lograr los propósitos enunciados.”
“Las cargas
que impone el tránsito son traspasadas por el pavimento hacia la Subrasante
mediante mecanismos que dependen de las características de los materiales que
conforman las diferentes capas; dependiendo de la mecánica por la cual esas
cargas alcanzan la Subrasante, los pavimentos se clasifican en flexibles y
rígidos (existen también los semi-rígidos de uso poco frecuente y que se
diseñan con procedimientos diferentes a los que aquí se incluyen).”
DISEÑO DE
PAVIMENTOS
Los
principios de diseño utilizados buscan obtener estructuras lo más racionales
posibles desde el punto de vista estructural y constructivo. Para esto se
consideraron los siguientes principios de diseño:
·
Producir
un balance estructural entre las diferentes capas de la estructura, de modo que
las propiedades de cada capa tengan relación con las tensiones específicas a
las cuales están sometidas según la profundidad de cada una.
·
Balancear
la vida útil de las diferentes capas estructurales, otorgándole mayor vida útil
a las capas inferiores, considerando que con posterioridad las acciones de
conservación, rehabilitación o mejoramiento de estándar, son siempre más
fáciles de realizar en las capas superiores. Diseñar con un buen
comportamiento ante eventuales sobrecargas, es decir, que cada capa resiste las
tensiones máximas generadas por las sobrecargas. Diseñar con una resistencia a
la fatiga para un período medio entre 5 y 10 años.
 |
Las
variables regionales son aquellos aspectos característicos de cada región
en particular que delimitan la manera en que las carreteras y el tipo de
asfalto sean colocados. Y aunque a nivel nacional puede existir un lineamiento
que rige el cómo se van a establecer las construcciones y vertido de pavimento
regionalmente debe existir algo llamado ordenamientos urbanos que especifican
las normativas estructurales de construcción en cada región determinada.
CLIMA Y CONDICIONES REGIONALES
- Lluvias, precipitaciones para calcular drenaje y subdrenaje
- Cambios de temperatura, ya que en pavimentos rígidos se pueden presentar los
fenómenos de expansión, contracción y alabeo, y en pavimentos flexibles afectan la
resistencia disminuyéndola.
- Topográfico
- Índice regionales (Humedad, presión atmosférica)
 |
El dimensionamiento
de un pavimento en general, se puede abordar desde dos puntos de vista
diferentes:
- Analítico o Racional, el cual considera los factores básicos de diseño como estructural, tráfico, variables climáticas, costos y factores intrínsecos de manera explícita, para determinar el estado de esfuerzos deformaciones y desplazamientos.
- Empírico, considerando los anteriores factores de manera global en forma implícita, mediante un procesó basado en la experiencia sobre el comportamiento de los pavimentos ya construidos.
Los diferentes métodos de diseño, como AASHTO 93, 98 y PCA 84, consideran al menos las siguientes capas para el diseño estructural de los pavimentos de concreto:
Subrasante
Es el suelo de cimentación del pavimento, pudiendo ser suelo natural, debidamente perfilado y compactado; o material de préstamo, cuando el suelo natural es deficiente o por requerimiento del diseño geométrico de la vía a proyectar.
Los materiales que pueden ser empleados como subrasante serán de preferencia materiales de tipo granular.
Subbase
Es la capa que está apoyada sobre la subrasante, compuesta por materiales granulares de buena gradación. Deberá ser perfilada y compactada entre el 95% y 100% de su máxima densidad seca mediante el ensayo proctor estándar. El empleo de una subbase implica mejorar la capacidad de soporte de suelo que se traduce en una reducción del espesor de carpeta de rodadura. Sin embargo, el impacto no es significativo.
Base
Para el pavimento de concreto no es común pero podría darse el caso en situaciones extremas. En ese caso la base constituye la capa intermedia entre la subbase y la carpeta de rodadura y utiliza materiales granulares de excelente gradación.
Bases estabilizadas con cemento
Las bases estabilizadas permiten el empleo de materiales locales y reciclados, teniendo como ventajas: subbases menos erosionables, reducción de esfuerzos de tensiones y de flexiones, mejoramiento de la transferencia de carga entre paños, entre otras.
Se podrá estabilizar con cemento siempre y cuando el material a estabilizar sea libre de partículas orgánicas, con equivalentes de arena superiores a veinte.
Carpeta de rodadura
Está conformada por mezcla de concreto hidráulico. Los métodos de diseño especifican diseños de mezcla con Módulo de Rotura a la Flexión (MR) superiores a 42 Kg/cm2, o su equivalente a f´c = 280 Kg./cm2.
Juntas transversales y longitudinales
Es necesario para controlar la fisuración en la losa y permitir el movimiento relativo entre paños adyacentes.
Las juntas son longitudinales y transversales y tienen el rol de inducir fisuras por contracción del concreto, aislar el movimiento de los paños de elementos ajenos al pavimento, como buzones por ejemplo, y siendo incluso parte del procedimiento constructivo.
Texturizado
El objetivo de texturizar la superficie del concreto es entregarle al pavimento las cualidades necesarias para el contacto pavimento – neumático que permita el tránsito de los vehículos en condiciones seguras. Pueden ser de dos tipos: micro y macro texturizado.
Barras de amarre
Son barras de acero corrugadas que controlan el movimiento lateral de los carriles, las mismas que sirven de anclaje.
Barras pasajuntas
Se pueden dar mediante la trabazón de los agregados o mediante el empleo de pasadores en las juntas de contracción transversal. Los pasadores son barras de acero lisas y con los bordes redondeados que se colocan en el plano perpendicular al corte de la junta transversal. Deben estar centrados con respecto al espesor de la losa y permitir el movimiento entre paños adyacentes, no deben restringir su movimiento.
Tipos de pavimento
Existen tres tipos de pavimentos de concreto:
Pavimento de concreto simple con juntas
En este tipo de pavimentos se requiere realizar juntas de contracción transversal cada 3.5 y 6.0 metros. La transferencia de carga entre paños adyacentes se puede dar mediante trabazón de agregados o mediante el empleo de pasajuntas. Las juntas inducen el agrietamiento propio del comportamiento del concreto por las tensiones originadas debido a los cambios de temperatura y humedad.
Pavimento de concreto armado con barras transversales
La carpeta de rodadura es de concreto reforzado con mallas de acero, las que permiten ampliar las distancias entre las juntas entre 7.5 y 9.0 metros. Aunque tiene refuerzo moderado de acero siempre se espera que se produzcan fisuras controladas dentro de los paños. El refuerzo controla parte de las tensiones y permite tener espaciamientos mayores entre las juntas. La transferencia de carga entre paños adyacentes se realiza mediante el empleo de pasajuntas.
Pavimento de concreto continuamente reforzados
Las tensiones son controladas por una armadura de acero. Se espera la aparición de fisuras controladas a lo largo de todo el pavimento, con distancias entre 0.6 y 2.0 metros.
Subrasante
Es el suelo de cimentación del pavimento, pudiendo ser suelo natural, debidamente perfilado y compactado; o material de préstamo, cuando el suelo natural es deficiente o por requerimiento del diseño geométrico de la vía a proyectar.
Los materiales que pueden ser empleados como subrasante serán de preferencia materiales de tipo granular.
Subbase
Es la capa que está apoyada sobre la subrasante, compuesta por materiales granulares de buena gradación. Deberá ser perfilada y compactada entre el 95% y 100% de su máxima densidad seca mediante el ensayo proctor estándar. El empleo de una subbase implica mejorar la capacidad de soporte de suelo que se traduce en una reducción del espesor de carpeta de rodadura. Sin embargo, el impacto no es significativo.
Base
Para el pavimento de concreto no es común pero podría darse el caso en situaciones extremas. En ese caso la base constituye la capa intermedia entre la subbase y la carpeta de rodadura y utiliza materiales granulares de excelente gradación.
Bases estabilizadas con cemento
Las bases estabilizadas permiten el empleo de materiales locales y reciclados, teniendo como ventajas: subbases menos erosionables, reducción de esfuerzos de tensiones y de flexiones, mejoramiento de la transferencia de carga entre paños, entre otras.
Se podrá estabilizar con cemento siempre y cuando el material a estabilizar sea libre de partículas orgánicas, con equivalentes de arena superiores a veinte.
Carpeta de rodadura
Está conformada por mezcla de concreto hidráulico. Los métodos de diseño especifican diseños de mezcla con Módulo de Rotura a la Flexión (MR) superiores a 42 Kg/cm2, o su equivalente a f´c = 280 Kg./cm2.
Juntas transversales y longitudinales
Es necesario para controlar la fisuración en la losa y permitir el movimiento relativo entre paños adyacentes.
Las juntas son longitudinales y transversales y tienen el rol de inducir fisuras por contracción del concreto, aislar el movimiento de los paños de elementos ajenos al pavimento, como buzones por ejemplo, y siendo incluso parte del procedimiento constructivo.
Texturizado
El objetivo de texturizar la superficie del concreto es entregarle al pavimento las cualidades necesarias para el contacto pavimento – neumático que permita el tránsito de los vehículos en condiciones seguras. Pueden ser de dos tipos: micro y macro texturizado.
- El micro texturizado es el que se logra aplicando una llana húmeda sobre la superficie del pavimento.
- El macro texturizado se logra mediante herramientas mecánicas, como peines con cerdas metálicas o aparatos más sofísticados que pueden ser incorporados en el tren de pavimentado.
Barras de amarre
Son barras de acero corrugadas que controlan el movimiento lateral de los carriles, las mismas que sirven de anclaje.
Barras pasajuntas
Se pueden dar mediante la trabazón de los agregados o mediante el empleo de pasadores en las juntas de contracción transversal. Los pasadores son barras de acero lisas y con los bordes redondeados que se colocan en el plano perpendicular al corte de la junta transversal. Deben estar centrados con respecto al espesor de la losa y permitir el movimiento entre paños adyacentes, no deben restringir su movimiento.
Tipos de pavimento
Existen tres tipos de pavimentos de concreto:
- Pavimento de concreto simple con juntas.
- Pavimento de concreto armado con barras transversales.
- Pavimento de concreto continuamente reforzados.
Pavimento de concreto simple con juntas
En este tipo de pavimentos se requiere realizar juntas de contracción transversal cada 3.5 y 6.0 metros. La transferencia de carga entre paños adyacentes se puede dar mediante trabazón de agregados o mediante el empleo de pasajuntas. Las juntas inducen el agrietamiento propio del comportamiento del concreto por las tensiones originadas debido a los cambios de temperatura y humedad.
Pavimento de concreto armado con barras transversales
La carpeta de rodadura es de concreto reforzado con mallas de acero, las que permiten ampliar las distancias entre las juntas entre 7.5 y 9.0 metros. Aunque tiene refuerzo moderado de acero siempre se espera que se produzcan fisuras controladas dentro de los paños. El refuerzo controla parte de las tensiones y permite tener espaciamientos mayores entre las juntas. La transferencia de carga entre paños adyacentes se realiza mediante el empleo de pasajuntas.
Pavimento de concreto continuamente reforzados
Las tensiones son controladas por una armadura de acero. Se espera la aparición de fisuras controladas a lo largo de todo el pavimento, con distancias entre 0.6 y 2.0 metros.
