REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DE LA DEFENSA
COMANDO DE LAS ESCUELAS DEL EJÉRCITOESCUELA DE INGENIERÍA MILITAR
GENERAL DE BRIGADA “FRANCISCO JACOT”CÁTEDRA DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
“Diseño de Pavimentos”
(Conceptos Básicos)
Diseño de Pavimento
Definiciones y Conceptos Básicos:
1. La Organización de los Estados Americanos, a través de su organismo técnico denominado Congreso Panamericano de Carreteras define al pavimento como:
“ La superestructura de una vía, construida sobre la subrasante y compuesta normalmente por la subbase, la base y la capa de rodamiento, cuya función principal es soportar las cargas rodantes y transmitir los esfuerzos al terreno, distribuyéndose en tal forma que no se produzcan deformaciones perjudiciales, así como proveer una superficie lisa y resistente para los efectos del tránsito”
2. Esta definición fue la única utilizada durante muchos años, hasta que en la década de los años sesenta (60), se considera la razón para la que un pavimento se construya y se genera la Definición Funcional que es:
Diseño de Pavimento
Definiciones y Conceptos Básicos:
“ La parte superior de la estructura de una carretera, pista de aterrizaje o estacionamiento que incluye todo el espesor que es soportado por la subrasante y cuyo objetivo es servir de tráfico de una manera segura, cómoda, eficiente, permanente y económica”
3. El Diseño de Pavimentos será en consecuencia:
“El proceso de determinación de una combinación de tipos de materiales y espesores de capas construídas con tales materiales, que garanticen tanto el comportamiento estructural de su conjunto, cuando es sometido a los efectos impuestos por las variables actuantes sobre la estructura, como el cumplimiento de las funciones para las cuales ha sido diseñado”
Diseño de Pavimento
Características del Diseño de Pavimentos:
1. Es de Desarrollo Reciente.
2. Es Dinámico.
3. No es Uniforme o Único.
4. Es crítico.
5. Tiene una Alta Incidencia en la Economía.
6. Afecta la Vida Diaria del Individuo.
7. Es Atípico entre todos los Diseños.
8. Requiere del uso de Mucho Criterio.
Diseño de Pavimento
Diseño de Pavimento
Tipos de Pavimentos: Históricamente los Pavimentos han sido divididos en dos (02) grandes tipos:
1. Pavimentos Flexibles: Es aquel cuya superficie de rodamiento esta constituida por una mezcla asfáltica y sus principales características son:
La capacidad estructural del Pavimento es proporcionada por las capacidades de aceptación y distribución de cargas de cada una de las capas del Pavimento.
Son construidos al menos la capa superior, con material asfáltico. Variaciones pequeñas del suelo de fundación tienen gran incidencia en
la capacidad estructural del pavimento. Las propiedades de las mezclas, afectan la resistencia del conjunto
multicapa.
Diseño de Pavimento
2. Pavimentos Rígidos: Es aquel que:
Distribuye las cargas sobre un área relativamente grande del suelo por la rigidez y alto modulo de elasticidad de sus componentes, una gran parte de la capacidad estructural la proporciona la capa superior.
Construidos de Concreto – Cemento en una superficie de rodamiento. En su comportamiento influye notablemente la resistencia del concreto. Variaciones pequeñas del suelo de fundación tienen poca incidencia en
la capacidad estructural del pavimento.
Diseño de Pavimento
Diseño de Pavimento
Conceptos Básicos Estructurales en los Pavimentos Flexibles:
Su capacidad de soporte se debe a la forma como se distribuyen las cargas aplicadas sobre la superficie.
El Pavimento flexible consiste en una serie de capas con el mejor material cercano a la superficie.
La carga aplicada se reduce con la profundidad. La forma como esta carga varía dependerá de las propiedades de los
diferentes materiales empleados en la construcción del Pavimento. La Sub – Rasante sera finalmente la capa que debe soportar las cargas
impuestas, al igual que las capas que sobre ella serán construídas.
Diseño de Pavimento
Conceptos Básicos Estructurales en los Pavimentos Flexibles:
En la siguiente figura se muestra la carga de una rueda (W) que es transmitida a la superficie del Pavimento a través del caucho del vehículo y que resulta en una presión unitaria vertical aproximadamente uniforme identificada como Po.
Cada capa del Pavimento absorbe parte de esta presión y distribuye la presión restante sobre la capa inferior de tal manera que este esfuerzo se ve reducido a un valor menor al esfuerzo resistente de la capa subyacente.
La selección adecuada de los materiales y o la mezcla y los correspondientes espesores, resultará en que el esfuerzo aplicado sobre la Sub – Rasante (P1) será suficientemente pequeño para ser soportado fácilmente por el material de la fundación.
Diseño de Pavimento
Conceptos Básicos Estructurales en los Pavimentos Flexibles:
Cada vez que un vehículo pasa sobre una sección de un Pavimento, este sufre una deformación o deflexión que es recuperable, es decir, es una deformación elástica.
Diseño de Pavimento
Diseño de Pavimento
Conceptos Básicos Estructurales en los Pavimentos Flexibles:
En la siguiente figura se representa como la carga del vehículo (W) deforma levemente la estructura del Pavimento.
Esto causa esfuerzos de tracción y compresión dentro del mismo. Las capas asfálticas tienen resistencia a la tracción y compresión
para poder soportar los esfuerzos impuestos. Las capas granulares de Sub – Base y / o base solo resisten
esfuerzos de compresión.
Diseño de Pavimento
Diseño de Pavimento
Clasificación de los Pavimentos: Esta clasificación puede hacerse considerando varios puntos de vista, los cuales son los siguientes:
1. De Acuerdo al Número de Elementos que lo Forman: Simple: Si esta constituido por un (01) solo elemento. Compuesto: Si está formado por varios elementos.
2. Según el Lugar Donde Prestan su Servicio: Pavimentos Para Vivienda: Estacionamientos. Pavimentos Urbanos: Calles, parques, paseos, plazas, etc. Pavimentos Para Aeropuertos. Pavimentos Para Malecones Portuarios o Muelles.
Diseño de Pavimento
3. Según la Calidad que Tienen: Tipo Inferior o Económico. Tipo Intermedio. Tipo Superior. Tipo de Lujo.
4. De Acuerdo a los Materiales que lo Integran: Suelos Estabilizados. Pavimentos Bituminosos. Pavimentos de Concreto. Pavimentos Varios.
5. De Acuerdo a la Forma en que Transmiten la Carga a la Sub – Rasante:
Diseño de Pavimento
5. De Acuerdo a la Forma en que Transmiten la Carga a la Sub – Rasante:
Flexibles. Rígidos. Mixtos.
Terreno con fundaciónTerreno con fundaciónde “BAJA CALIDADde “BAJA CALIDAD
1.- Si el pavimento consta de las capas arriba señaladas estamos en presencia de un pavimento flexible.
2.- Si el terreno es de “pésima calidad” o sea que tenga un alto contenido de materia orgánica, debe desecharse este material y sustituirle por uno de mejor calidad.
3.- Si el terreno es de fundación “Mala” formada por un suelo fino, limoso o arcilloso susceptible de saturación habrá que colocar una sub-base granular de material seleccionado antes de poner la base y la capa de rodamiento.
1.- Si el terreno de Fundación es “Regular” o “Bueno”, y está formado por un suelo bien graduado que no ofrece peligro de saturación o por un material de granulometría gruesa, posiblemente no se requerirá la capa de sub-base.
2.-Un “Pavimento Rígido” suele construirse con una “Capa Base” y sobre ella va la capa de concreto armado o sin armar.
1.- Si el terreno de Fundación es “Regular” o “Bueno”, y está formado por un suelo bien graduado que no ofrece peligro de saturación o por un material de granulometría gruesa, posiblemente no se requerirá la capa de sub-base.
2.-Un “Pavimento Rígido” suele construirse con una “Capa Base” y sobre ella va la capa de concreto armado o sin armar.
BASEBASE
SUB-BASE
Fundación o Sub-rasante
Capa de RodamientoCapa de Rodamiento
Capa de Rodamiento
SelloSello Sello
Rasante RasanteRasante
Fundación o Sub-rasanteFundación o Sub-rasante
Terreno de Fundación de Terreno de Fundación de “Buena calidad” ,que hace las “Buena calidad” ,que hace las
veces de sub-baseveces de sub-base
Terreno de Fundación de Terreno de Fundación de “Muy Buena Calidad” que “Muy Buena Calidad” que
hace las veces de sub-base y de hace las veces de sub-base y de basebase
- Si el pavimento consta de las capas arriba señaladas estamos en presencia de un pavimento flexible.
- Si el terreno es de “pésima calidad” o sea que tenga un alto contenido de materia orgánica, debe desecharse este material y sustituirle por uno de mejor calidad.
- Si el terreno es de fundación “Mala” formada por un suelo fino, limoso o arcilloso susceptible de saturación habrá que colocar una sub-base granular de material seleccionado antes de poner la base y la capa de rodamiento.
TERRENO DE FUNDACION DE “BAJA CALIDAD
8.26.- FUNCION Y CARACTERISTICAS DE LAS DIFERENTES CAPAS DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE
Rasante
Sello
Capa de Rodamiento
Base
Sub-base
Sub-rasante
Rasante
Sello
Capa de rodamiento
Base
Sub-rasante
P
a
v
i
m
e
n
t
oTerreno de Fundación de “Buena calidad”. Que hace
las veces de sub-base
- Si el terreno de Fundación es “Regular” o “Bueno”, y está formado por un suelo bien graduado que no ofrece peligro de saturación o por un material de granulometría gruesa, posiblemente no se requerirá la capa de sub-base.
-Un “Pavimento Rígido” suele construirse con una “Capa Base” y sobre ella va la capa de concreto armado o sin armar.
8.27
Rasante
Sello
Capa de Rodamiento
Sub-rasante
Terreno de Fundación de “Muy Buena Calidad” que hace las veces de sub-base y de base
- Si el terreno es de “Muy Buena Calidad” o “Excelente”, que tiene un valor de soporte elevado y no existe además la posibilidad de que se sature de agua, bastaría colocar encima la “Capa de Rodamiento”.
- Si la sub-rasante es de “Material Granular” se puede construir directamente sobre la sub-rasante o placa de concreto de Cemento Pórtland.
Pavimento
8.28
8.3.-DIFERENTES CONCEPTOS
CEMENTO ASFÁLTICO
Es el asfalto líquido bruto derivado directo del petróleo tratado térmicamente en la refinería.
PAVIMENTO
ASFÁLTICO
Es la carpeta o capa de rodamiento de asfalto o concreto asfáltico
CONCRETO
ASFÁLTICO
Es una mezcla (fría o caliente) a veces usado también como base, formado por el agregado (piedra , arena, arrocillo y polvillo) y cemento asfáltico.
CONCRETO PORTLAND
Es el producto de la mezcla del cemento, agua, agregado (piedra y arena) y acero.
PAVIMENTO Es toda aquella estructura formada por el sello , la carpeta, la base , la sub-base, y la sub-rasante o fundación
Diseño de Pavimento
Otras Definiciones:1. Sub – Rasante: Es el ancho total de la vía que constituye la
fundación para el pavimento, hombrillos y zonas de estabilización, esto se refiere en los aspectos de diseño geométrico al plano que separa la Infraestructura de la Superestructura del Pavimento, “ La Sub – Rasante no forma parte del Pavimento, pero es una variable fundamental en su determinación ”
2. Sub – Base: Es la parte de la estructura del Pavimento construída directamente sobre la Sub – Rasante y que sirve de soporte a la base.
3. Base: Capa o capas de agregados o de suelos o agregados tratados, destinados a distribuir las cargas provenientes del peso de los vehículos sobre la Sub – Base o Sub – Rasante de la vía y encima de la cual se construye la capa de rodamiento.
Diseño de Pavimento
Otras Definiciones:4. Capa de Rodamiento: Es la capa superior del Pavimento que
soporta directamente el tránsito, la cual esta constituida por una o más capas.
5. Carpeta de Desgaste o Sello Final: Es la que se encuentra colocada encima de la capa de rodamiento y esta formada por una mezcla bituminosa, encima de esta carpeta se coloca, a veces, un riego de arena o piedra picada menuda.
1.- Sub- Base.1.- Sub- Base. Es una Capa de Material seleccionado colocado encima de la Sub-rasante con una capacidad de soporte superior a la del Terreno de Fundación..
Capa de Drenaje.
Controla y elimina cambios de Volumen,, Elasticidad Y Plasticidad de la Sub- Rasante.
.- Controla la Ascensión Capilar del Agua.
Arena.
Grava.
Granzón.
Residuos De
Canteras
2.- Base2.- Base
Es la Capa de Material Pétreo, Mezcla de Suelo Cemento o Bituminosa, Piedra Triturada colocada encima de la Sub- Base
Absorber los esfuerzos transmitidos por cargas de vehículos y repartido uniformemente a la sub-base y a la fundación
Granulares.
Mezclas bituminosas o estabilizadas de cemento o material pétreo.
Grava o piedra.
triturada.
3.- Capa de 3.- Capa de Rodamiento.Rodamiento.
Se coloca encima de la base formada por mezclas bituminosas o de concreto
Se coloca encima de la base formada por mezclas bituminosas o de concreto
Se coloca encima de la base formada por mezclas bituminosas o de concreto
•4.- Carpeta de 4.- Carpeta de Desgaste o Desgaste o "Sellos"."Sellos".
Se coloca sobre la capa de rodamiento formada por mezclas bituminosas a veces lleva un “sello de arena”
•Sella la superficie y evita la infiltración del agua.
•.- Protege la capa de rodamiento.
Materia Bituminosa.
Asfaltos Líquidos o de Penetración.
Alquitranes.
5.- Superficie 5.- Superficie RasanteRasante
•Es la que soporta el transito de vehículos motorizados.
7.3.2.-“Caracteristicas de las Capas de un Pavimento
Diseño de Pavimento
Factores que Influyen en el Diseño de un Pavimento:
1. El Tráfico:
Magnitud de la carga aplicada. Configuración de la carga representativa del tráfico mixto a la cual se
encontrará sometida la carga. Repeticiones de carga. Velocidad de Desplazamiento. Precisión de inflado, área de contacto.
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Factores que Influyen en el Diseño de un Pavimento:
2. Condiciones Ambientales:
Precipitación Pluvial. Temperatura o altura sobre el nivel del mar, de la unidad de diseño. Drenaje del área en estudio. Pendiente longitudinal promedio de la unidad de diseño.
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Factores que Influyen en el Diseño de un Pavimento:
3. Suelo de Fundación:
Resistencia o Estabilidad. Densidad. Contenido de Humedad. Textura y Estructura. Grado de Confinamiento.
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Factores que Influyen en el Diseño de un Pavimento:
4. Materiales a ser Empleados en la Estructura del Pavimento: Tipo de Sub – Base: Resistencia o Estabilidad. Densidad. Contenido de Humedad. Textura y Estructura. Grado de Confinamiento. Disponibilidad. Costo.
Diseño de Pavimento
Factores que Influyen en el Diseño de un Pavimento:
4. Materiales a ser Empleados en la Estructura del Pavimento: Tipo de Base: Resistencia o Estabilidad. Densidad. Contenido de Humedad. Textura y Estructura. Grado de Confinamiento. Disponibilidad. Costo.
Diseño de Pavimento
Factores que Influyen en el Diseño de un Pavimento:
4. Materiales a ser Empleados en la Estructura del Pavimento:
Tipo de Rodamiento: Resistencia o Estabilidad. Densidad. Durabilidad. Disponibilidad. Costo.
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Factores que Influyen en el Diseño de un Pavimento:
5. Nivel de Servicio:
Seguridad / Comodidad. Capacidad de Servicio. Durabilidad del Pavimento. Mantenimiento Durante el Período de Servicio. Métodos Constructivos.
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Factores que Influyen en el Diseño de un Pavimento:
6. Costos:
Costos de Construcción. Costo Anual de Mantenimiento.
