UNIVERSIDAD “CESAR VALLEJO” - TRUJILLO Facultad de Ingeniería Ecuela !r"#ei"nal !r"#ei"nal de Ingeniería Ingeniería Ci$il
TEM A
: El pavimento
NOMBRE DEL CURSO
:
PROFESOR SECCIÓN FECH A
Ing. Alex Arquímedes Arquímedes Herrera Viloche Viloche : Ing. Alex : 01 TRABAJO Nº: : ru!illo "# de septiem$re del "01#% II
Pavimentos
INTEGRANTES
05
Cal!"a"#$ - %&'()"#$
BRICE*O SEGURA+ L%)l% CERD,N MEDINA+ J%a$ MONÓN IBA*E+ J($ VALLES ROJAS+ Ja/( VARGAS AVALETA+ Ma/0$
OBSERVACIONES: 1.-
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2.-
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3.-
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NOTA: …….... ……....... ...... ...... ...... ..... ..... ...... ...... ..... .. TRABAJO: EN NUMERO
EN LETRA
...... ........ ..... ...... ...... ...... ...... ...... ..... ..... ...... ...... ...... ...... ... FIRM A DEL PROFESOR
INTRODUCCIÓN
Los pavimentos representan una parte importante de los activos viales. Deben ser capaces de soportar solicitaciones de tránsito, ambientales y proveer una estructura durable que permita la circulación de los vehículos con comodidad y seguridad. En el diseño de pavimentos tradicionalmente se han usado tecnologías de diseño basadas en pavimentos rígidos y feibles, masi!cados en todo el mundo a partir del ensayo ""#$% reali&ado en '()* en Estados +nidos ""#$-%, '((/. Los pavimentos de adoquines han estado presentes en la ingeniería de pavimentos desde la 0poca del 1mperio romano. 2ero no es sino hasta la d0cada de '(34 en donde comien&a a masi!carse el uso de adoquines de hormigón estacionamientos, cal&adas vehiculares, peatonales y espacios p5blicos. Esto llevó a que diversos países iniciaran la investigación en busca de sus propios m0todos de diseño de pavimentos de adoquines.
PAVIMENTO 1. DEFINICIÓN La palabra pavimento es un t0rmino muy utili&ado en el ámbito
de la ingeniería civil y la arquitectura, derivada en su etimología del latín 6pavimentu7 y designa las obras de construcción que se reali&an para dotar al suelo de solide& y resistencia, haci0ndolo apto para el tránsito de personas, animales y circulación vehicular, para lo cual consta de varias capas que le con!eren la capacidad de soportar peso, temperaturas elevadas y la acción de la humedad. " medida que las capas se ale8an de la super!cie requieren menor resistencia. 2avimento tambi0n hace re9erencia al relleno utili&ado para crear el suelo de un piso de una vivienda, o de una carretera. #i bien es cierto que todo lo que denominamos como suelo o la super!cie que recubre el suelo, es denominado como pavimento. "simismo, se llama pavimento al con8unto de capas de material seleccionado que reciben en 9orma directa las cargas del tránsito y las transmiten a los estratos in9eriores en 9orma disipada, proporcionando una super!cie de rodamiento, la cual debe 9uncionar e!cientemente. El 2avimento tiene la 9unción de permitir el tránsito de vehículos: ;on seguridad. ;on comodidad ;on el costo óptimo de • • •
•
operación #uper!cie uni9orme. #uper!cie
•
impermeable. ;olor y tetura
•
adecuados.
•
repetición de cargas.
• •
2. CLASIFICACIÓN
Los pavimentos pueden clasi!carse de di9erentes maneras, atendiendo a las consideraciones siguientes: ". >. ;. D.
2or el lugar en que prestan servicio. 2or la 9orma en que transmiten la carga a la subrasante. 2or los materiales con los que están hechos. 2or su calidad.
" su ve& cada clase se subdivide de la siguiente manera: A. POR EL LUGAR EN QUE PRESTAN SERVICIO. Pavimento !a"a vivien#a.$ #on aquellos que se construyen en las viviendas y &onas aledañas. Debido a reducidas cargas que soportan su 9unción principal es ornamental. En este tipo de pavimentos se debe prestar atención a la tetura, suavidad, color, condiciones ac5sticas y t0rmicas. 2odemos citar como e8emplo los pisos de granito, parquet, cerámico, losetas, etc. Pavimento !a"a %ona &"'ana.$ carriles. ;onsta de una o más capas y sus dimensiones deben diseñarse Los que se construyen en calles, avenidas, paseos, parques, etc. #e incluyen veredas, &onas peatonales de parques y pla&as, pavimentos de calles, que se construyen en las &onas urbanas. -ambi0n debe considerarse el aspecto ornamental. #e puede utili&ar losas de concreto, la8as de piedra, bloques de granito, ladrillo, pre9abricados, etc. Pavimento !a"a (a""ete"a. Los utili&ados en vías carrosables, de uno o más estructuralmente, para soportar las solicitaciones del tránsito vehicular, teniendo en consideración además, la calidad del terreno de 9undación y de los materiales empleados. 2uede utili&arse suelos estabili&ados, pavimentos as9álticos, de concreto de cemento 2ortland o una combinación de estos. Pavimento !a"a ae"o!&e"to.$ "quellos que se construyen en las pistas de aterri&a8e y &onas de parqueo aviones en los aeropuertos. #oportan grandes cargas así como e9ectos muy altos de abrasión, lo que eige consideraciones especiales para el diseño
estructural y de la calidad de los materiales, por lo que su costo resulta elevado. En este caso se utili&an concretos as9álticos o de cemento 2ortland y los pavimentos mitos. Pavimento !a"a ma)e(one !o"t&a"io * m&e))e. ?ecesitan un tratamiento especial, ya que se construyen sobre estructuras arti!ciales como son los muelles y generalmente soportan cargas estáticas, debido a la presencia de gr5as
+. POR LA FORMA EN QUE TRANSMITEN LAS CARGAS. Pavimento a"ti(&)a#o, 2osee
una capa de hormigón que se caracteri&a
por
ser
muy
resistente y feible. "demás se le agregan varios elementos como el cemento. -odos los materiales deben ser colocados da tal manera que resulten homog0neos. 2uede ser utili&ado durante largos períodos de tiempo ya que resulta muy resistente ante el desgaste y el agua. Es muy utili&ado para la circulación de vehículos, además para que el agua no se acumule. "lgunos lugares donde se lo ve regularmente es en calles, aeropuertos, entrada a puentes, cunetas, muelles, sendas peatonales, entre muchos otros. +n gran inconveniente que es normal que se produ&ca en este tipo de pavimentos, se relaciona con la 9alla de la base. En este caso el arreglo puede resultar muy costoso. Pavimento "-i#o: Está sostenido sobre una capa de material,
está dotado de una losa de cemento hidráulica. Estos tienen la capacidad de soportar cargas pesadas gracias a su base de concreto. Estos tipos de pavimento son bastante económicos,
sobre todo a la hora del mantenimiento. "demás al ser muy resistente puede ser utili&ado durante mucho tiempo, son 9áciles para construir. Eisten diversas clases de 0ste, algunos de ellos
son
re9or&ados,
simple, pre es9or&ado, entre otros. #on muy utili&ados en las ciudades y 9ábricas de traba8o industrial. Los pavimentos rígidos pueden dividirse en tres tipos: •
$ormigón simple con 8untas: ?o contiene armadura en la losa y el espaciamiento entre 8untas es pequeño entre
•
@.)4 a ) metros. Las 8untas pueden o no tener dispositivos de trans9erencia de cargas. $ormigón armado con 8untas: -ienen espaciamientos mayores entre 8untas entre ) a '@ metros y llevan armadura distribuida en la losa a los e9ectos de controlar y mantener cerradas las !suras de contracción. Este tipo de pavimentos se cubrirán con mayor detalle en el capítulo correspondiente.
•
$ormigón
armado
con
re9uer&o
continuo:
tienen
armadura continua longitudinal y no tienen 8untas transversales, ecepto 8untas de construcción. La armadura transversal es opcional en este caso. Estos pavimentos tienen más armadura que los de hormigón armado con 8untas y el ob8etivo de esta armadura es mantener un espaciamiento adecuado entre !suras y que 0stas permane&can cerradas. Pavimento /e0i')e,
feionarse o dicho de otra manera son maleables. Estos
pavimentos se encuentran sostenidos sobre un par de capas feibles y de base granular. Este resulta muy costoso, tanto en la construcción, como en el mantenimiento. Es utili&ado en &onas donde hay mucho tránsito, como calles, parques de estacionamiento, veredas, entre otros. Pavimento Semi$"-i#o, Este pavimento, tambi0n conocido
como pavimento compuesto, es muy similar al feible, pero tambi0n al de tipo rígido. La parte feible suele estar en la parte superior, mientras que la rígida en la parte in9erior. "demás es com5n que posea una capa de cemento o concreto. Aracias al cemento, es estable y puede soportar cargamentos muy pesados, como aviones o camiones. El
pavimento
deberá disponer de una serie de requisitos, seg5n cuál sea el problema que deba resolver: dure&a, feibilidad, aislamiento t0rmico, aislamiento ac5stico, higiene, impermeabilidad, 9acilidad de limpie&a, 9acilidad o nula conservación, etc. Los materiales con los que suelen construirse los pavimentos pueden ser elaborados en el propio lugar donde se levanta la obra, como las soleras de hormigón, los pavimentos as9álticos o los terra&os reali&ados in situB o bien materiales pre9abricados
como la cerámica, los conglomerados, el linóleum, las losetas as9álticas o los pavimentos vinílicos. C. POR LOS MATERIALES CON LOS QUE ESTN ECOS S&e)o eta'i)i%a#o.$ #on los pavimentos compuestos de una me&cla controlada de suelos nativos y de CaditivosC, como as9alto, cemento 2ortland, cloruro de calcio y, en ciertas ocasiones, arcilla y arena u otro material granularB con la !nalidad de aumentar su resistencia al corte y a los es9uer&os abrasivos, usados sobre todo para trá!co ba8o y liviano. Los suelos estabili&ados tambi0n servir como ecelente base para ciertos tipos de pavimentos. Pavimento 'it&minoo.$ #e agrupan en esta categoría aquellos pavimentos cuya super!cie de rodadura lo constituye una me&cla de agregados y material bituminoso, generalmente as9alto, asentados sobre una o más capas de material granular. #u comportamiento estructural es de tipo feible, pero si las capas in9eriores lo 9orman suelos estabili&ados de alta rigide& y resistencia mecánica, su feibilidad puede disminuir y a veces desaparecer, adoptando un comportamiento semirígido o rígido. Pavimento #e (on("eto #e (emento Po"t)an#.$ #on estructuras en las que la losa absorbe los es9uer&os producidos por las cargas del tránsito y los transmite en grandes áreas del terreno de 9undación directamente o a trav0s de una o más capas de material granular. Las losas pueden ser de concreto simple, armado, o tensionado y su comportamiento es de naturale&a rígida. Pavimento va"io. #e agrupan ba8o esta clasi!cación los pavimentos construidos de piedra, ladrillo, madera, láminas metálicas, !bra sint0tica, etc. que cubren requisitos est0ticos, t0rmicos o de otro tipo D. POR SU CALIDAD. Pavimento e(on3mi(o.$ #on los de menor costo de construcción, dentro de los que podemos considerar a los suelos estabili&ados y a los tratamientos super!ciales. Pavimento #e ti!o inte"me#io.$ ;osto un poco mas elevado que los anteriores, como generalmente lo son las me&clas baratas de as9alto in situ o en planta, macadam de penetración y similares. Pavimento #e ti!o &!e"io".$ #on más costosos, utili&ados generalmente en carreteras de primera clase, carreteras duales y en aeropuertos importantes. "quí se incluyen los pavimentos de concretos as9álticos, concretos de cemento 2ortland, mitos, los mosaicos, etc.
Pavimento #e )&4o.$ #on los que además de cumplir requisitos estructurales especiales, cumplen 9unciones est0ticas y ornamentales. 2odemos considerar dentro de este tipo, los pavimentos de adoquines de vidrio, enlosados, etc 5. ESTRUCTURA Los di9erentes m0todos de diseño, como ""#$-% (, ( y 2;" F,
consideran al menos las siguientes capas para el diseño estructural de los pavimentos de concreto:
5.1. S&'"aante Es el suelo de cimentación del pavimento, pudiendo ser suelo
natural, debidamente per!lado y compactadoB o material de pr0stamo, cuando el suelo natural es de!ciente o por requerimiento del diseño geom0trico de la vía a proyectar. Los materiales que pueden ser empleados como subrasante serán de pre9erencia materiales de tipo granular. 5.2. S&'$'ae Es la capa que está apoyada sobre la subrasante, compuesta
por materiales granulares de buena gradación. Deberá ser per!lada y compactada entre el ()G y '44G de su máima densidad seca mediante el ensayo proctor estándar. El empleo de una subbase implica me8orar la capacidad de soporte de suelo que se traduce en una reducción del espesor de carpeta de rodadura. #in embargo, el impacto no es signi!cativo. 5.5. +ae
2ara el pavimento de concreto no es com5n pero podría darse el caso en situaciones etremas. En ese caso la base constituye la capa intermedia entre la subbase y la carpeta de rodadura y utili&a materiales granulares de ecelente gradación. 5.6. +ae eta'i)i%a#a (on (emento Las bases estabili&adas permiten el empleo de materiales
locales y reciclados, teniendo como venta8as: subbases menos erosionables, reducción de es9uer&os de tensiones y de feiones, me8oramiento de la trans9erencia de carga entre paños, entre otras. #e podrá estabili&ar con cemento siempre y cuando el material a estabili&ar sea libre de partículas orgánicas, con equivalentes de arena superiores a veinte. 5.7. Ca"!eta #e "o#a#&"a Está con9ormada por me&cla de concreto hidráulico. Los m0todos de diseño especi!can diseños de me&cla con Hódulo de
incluso parte del
procedimiento constructivo. 5.:. Te0t&"i%a#o El ob8etivo de teturi&ar la super!cie del concreto es entregarle al pavimento las cualidades necesarias para el contacto pavimento N neumático que permita el tránsito de los vehículos en condiciones seguras. 2ueden ser de dos tipos: micro y macro teturi&ado. El micro teturi&ado es el que se logra aplicando una llana h5meda sobre la super!cie del pavimento. El macro teturi&ado se logra mediante herramientas mecánicas, como peines con cerdas metálicas o aparatos más
so9ísticados que pueden ser incorporados en el tren de pavimentado. 5.;. +a""a #e ama""e #on barras de acero corrugadas que controlan el movimiento lateral de los carriles, las mismas que sirven de ancla8e. 5.<. +a""a !aa4&nta #e pueden dar mediante la traba&ón de los agregados o
mediante el empleo de pasadores en las 8untas 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 8unta transversal. Deben estar centrados con respecto al espesor de la losa y permitir el movimiento entre paños adyacentes, no deben restringir su movimiento. 5.1=. Ti!o #e !avimento Eisten tres tipos de pavimentos de concreto: 2avimento de concreto simple con 8untas. 2avimento de concreto armado con barras transversales. 2avimento de concreto continuamente re9or&ados. 5.1=.1. Pavimento #e (on("eto im!)e (on 4&nta En este tipo de pavimentos se requiere reali&ar 8untas de • • •
contracción transversal cada .) y *.4 metros. La trans9erencia de carga entre paños adyacentes se puede dar mediante traba&ón de agregados o mediante el empleo de pasa8untas. Las 8untas inducen el agrietamiento propio del comportamiento del concreto por las tensiones originadas debido a los cambios de temperatura y humedad. 5.1=.2. Pavimento #e (on("eto a"ma#o (on 'a""a t"anve"a)e La carpeta de rodadura es de concreto re9or&ado con mallas de acero, las que permiten ampliar las distancias entre las 8untas entre 3.) y (.4 metros. "unque tiene re9uer&o moderado de acero siempre se espera que se produ&can !suras controladas dentro de los paños. El re9uer&o controla parte de las tensiones y permite tener espaciamientos mayores entre las 8untas. La trans9erencia de carga entre
paños adyacentes se reali&a mediante el empleo de pasa8untas. 5.1=.5. Pavimento #e (on("eto (ontin&amente "e>o"%a#o Las tensiones son controladas por una armadura de acero.
#e espera la aparición de !suras controladas a lo largo de todo el pavimento, con distancias entre 4.* y @.4 metros. 6. CRITERIOS DE SELECCIÓN
La determinación del pavimento más adecuado para una determinada vía debe pasar por el análisis de los aspectos t0cnicos y económicos, esto signi!ca, en el aspecto t0cnico, la determinación de las condiciones que presenta:
El trá!co, La capacidad de soporte de la subrasante, ;alidad y disponibilidad de los insumos para la construcciónB
O en lo económico: Los costos de la inversión, -iempo de la construcción, Pida 5til, ;osto en conservación y mantenimiento, etc. " estos 9actores, hay que agregar en ocasiones, otros de carácter administrativo, social, político y a veces militares, como en los casos de estrategia antisubversiva y de9ensa de 9ronteras. ;omo elementos de 8uicio para la elección del pavimento de una vía se pueden anali&ar los cuadros siguientes:
-">L" ?Q '. -
-">L" ?Q @. ;"-EA%
7. M?TODOS DE DISE@O METODO DE DISE@O AASTO. DISE@O DE PAVIMENTOS FLEI+LES. Coni#e"a(ione #e #ieBo. La Auía ""#$-% para el diseño de estructuras de pavimentos,
publicada en ',((, proporciona un procedimiento alternativo de estructuras de pavimentos feibles, así como recomendaciones especí!cas de rehabilitación para la estructura de pavimentos, sin embargo, es necesario que el usuario de esta guía, tome en cuenta las consideraciones locales que se presentan en el lugar en que se diseña el pavimento.
El m0todo de diseño incluye consideraciones de los siguientes elementos:
;omportamiento del pavimento. -rá!co. #uelo de 9undación. Hateriales de construcción. Hedio ambiente. Drena8e. ;on!abilidad. ;ostos del ciclo de vida Diseño de bermas
METODO DE LA PCA. DISE@O DE PAVIMENTOS RGIDOS. La 2ortland ;ement "ssociation 2;"/, ha desarrollado un
procedimiento para el diseño de estructuras de pavimentos rígidosB este procedimiento tiene como propósito obtener un espesor mínimo, que resultará en el costo anual más ba8o, para los costos de inversión iniciales y de mantenimiento. ;on la !nalidad de lograr un buen 9uncionamiento del pavimento y una duración mayor, se deben tener en cuenta las consideraciones que se anotan a continuación:
2rovisión de un soporte ra&onablemente uni9orme para la
losa del pavimento. 2revención del bombeo o epulsión del lodo. +so de diseño de 8untas que garantice una adecuada
trans9erencia de cargas y permita el sellado que evite daños por ingreso del agua. +so de un buen diseño de me&cla y buena calidad de agregados que garantice su durabilidad.
El m0todo de diseño de la 2;" que se describe en los acápites siguientes, permite el diseño de los tipos de pavimentos de concreto que se indican a continuación:
2avimentos de concreto simple. 2avimentos de concreto simple con doVels. 2avimentos de concreto re9or&ado. 2avimentos de concreto con re9uer&o continuo.
#alvo en el 5ltimo caso, se debe disponer de 8untas en el sentido transversal, espaciadas uni9ormemente, de acuerdo a la siguiente recomendación de la 2;": 2ara pavimentos de concreto simple, la separación de las 8untas debe ser como máimo de ') pies F.) m./ En pavimentos de concreto de concreto simple con
doVels, esta separación debe ser como máimo de @4 pies *.44 m./ 2ara pavimentos de concreto re9or&ado, la máima separación de las 8untas debe ser de F4 pies '@.44 m./
8. VENTA9AS COMPARATIVAS DE LOS PAVIMENTOS
PAVIMENTOS FLEI+LES .
;omo se anotó anteriormente, tienen una base feible o semirígida y la capa de rodadura se construye a base de me&clas bituminosas de as9alto, alquitrán o brea. -ransmiten la carga que reciben a la subrasante en una &ona muy próima a la de aplicación de la carga. #u estudio se basa en la teoría de >ousinesqui.
PAVIMENTOS RGIDOS.$
La capa de rodadura está compuesta por una losa de concreto simple o armado, con a sin base granular, distribuyen las cargas que reciben a la sub rasante en 9orma uni9orme y a una
distancia considerable del punto de aplicación de la carga. En este caso, la carga de diseño es una carga repartida y el diseño se basa en la teoría de Westergaard. PAVIMENTOS MITOS.$
;on9ormado por capas feibles y rígidas. En este caso, el pavimento feible sirve además como una capa o carpeta de desgaste. -raba8a como una combinación de los anteriores. SEME9ANAS.$
"mbos tipos de pavimento se pueden utili&ar en cualquier
tipo de vía. "mbos se pueden usar en cualquier medio o región. Los dos tipos de pavimento se construyen sobre loa
subrasante. "mbos tipos de pavimento sirven para me8orar la
capacidad de soporte del camino. Los dos tipos de pavimento proporcionan comodidad al tránsito vehicular.
DIFERENCIAS.$ PAVIMENTO FLEI+LE. -odas las capas traba8an, es decir soportan es9uer&os de corte. #e pueden utili&ar los materiales eistentes en la &ona. #u estructura tiene varias capas. PAVIMENTO RGIDO. La losa absorbe todos los es9uer&os de corte El material a usar en la construcción debe ser seleccionado. 2uede tener una sola capa, la losa se comporta como capa de rodadura y base.
VENTA9AS COMPARATIVAS.$
En general, el pavimento feible suele ser más barato que el rígido. El pavimento feible se acomoda me8or al terreno. 2or las noches, el pavimento rígido garanti&a mayor visibilidad, por su color más claro. Evita el deslumbramiento. La super!cie del pavimento rígido se comporta me8or que del feible ba8o la lluvia,siendo este 5ltimo más resbaladi&o. El pavimento rígido soporta me8or las altas temperaturas, ya que el feible se puede Cafo8arC perdiendo su consistencia. El pavimento feible es más 9ácil de reparar y más económico La t0cnica de construcción del pavimento rígido es más 9ácil. 2ara la construcción del pavimento feible se necesita una temperatura ambiental mínima entre ') y @4;/ y que no llueva, lo que no sucede con el pavimento rígido.
