lunes, 29 de septiembre de 2008

DISEÑO PAVIMENTO FLEXIBLE

Diseño PavimentoFlexible
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domingo, 21 de septiembre de 2008

CARACTERISTICAS Y FUNCIONES DE LA CAPA DE RODAMIENTO

Capa de rodamiento .-

Su función primordial será la de proteger la base impermeabilizando la superficie para evitar así posibles infiltraciones de agua de lluvia que podrían saturar parcial o totalmente las capa inferiores , además evita que se desgaste o desintegre la base a causa del tránsito de los vehículos .

Asimismo la capa de rodamiento contribuye en cierto modo a aumentar la capacidad de soporte del pavimento , especialmente si su espesor es apreciable (mayor a 3” ).

sábado, 20 de septiembre de 2008

CARACTERISTICAS Y FUNCIONES D ELA CAPA BASE

Base.-

Esta capa tiene por finalidad absorber los esfuerzos transmitidos por las cargas de los vehículos y además repartir uniformemente los esfuerzos a la sub-base y terreno de fundación .

Las bases pueden ser granulares o estar bien formadas por bituminosas o mezclas estabilizadas con cemento u otro material ligante .

El material pétreo que se emplee en la base deberá cumplir con los siguientes requisitos

a) Ser resistente a los cambios de temperatura y humedad.

b) No presentar cambios de volumen que sean perjudiciales .

c) El porcentaje de desgaste según el ensayo de Los ANGELES debe ser inferior a 50

d) La fracción de material que pase el tamiz No 40 ha de tener un límite líquido menor al 25% Y UN ÍNDICE DE PLASTICIDAD MENOR A 6 .

e) La fracción que pase el tamiz No 200 no podrá exceder de la ½ . En ningún caso de los 2/3 de la fracción que pase el tamiz No 40 .

f) La graduación del material de la base es necesario que se halle dentro de los límites indicados en la figura .

g)El CBR no debe ser inferior a 50 % .

viernes, 19 de septiembre de 2008

FUNCION Y CARACTERISTICAS DE LA SUB-BASE

Sub-base .-

Es la capa de material seleccionado que se coloca encima de la subrasante
Tiene por objeto :

a) Servir de capa de drenaje al pavimento .

b) Controlar o eliminar en lo posible cambios de volumen , elasticidad y plasticidad perjudiciales que pudiera tener el material de la subrasante .

c) Controlar la ascensión capilar del agua provenientes de las capas friáticas cercanas protegiendo así al pavimento contra los hinchamientos que se producen en épocas de helada .Este hinchamiento es causado por el congelamiento del agua capilar , fenómeno que se observa especialmente en los suelos limosos donde la ascensión capilar del agua es considerable .

El material de la sub-base debe ser seleccionada y tener mayor capacidad que el terreno de fundación compactado , este material puede ser grava , arena , grava o granzón ,escoria de los altos hornos y residuos de material de cantera .En algunos casos es posible emplear para la sub-base material de la subrasante mezclado con granzón , cemento , etcétera .

El material ha de tener las características de un suelo A1 o A2 aproximadamente.

Su límite líquido debe ser inferior al 35% y su índice plástico no mayor a 6 .El CBR no podrá bajar del 15% .

Si la función principal de la sub-base es de servir de capa de drenaje , el material a emplearse debe ser granular y la cantidad de material fino que pasa el tamiz No 200 no deberá ser mayor al 8%.

En la actualidad como elemento drenante en la sub-base se esta utilizando con mucha frecuencia geotextiles .El geotextil se define como cualquier textil permeable usado en fundaciones ,roca o suelo. Sus propiedades hidráulicas son considerables , convenientes para las funciones de filtración y drenaje .

CARACTERISTICAS DEL TERRENO DE FUNDACION

Terreno de fundación .-

De su capacidad de soporte depende en gran parte el espesor que debe tener un pavimento , sea este flexible o rígido . Si el terreno de fundación es pésimo debe desecharse este material y sustituirse por otro de mejor calidad .Si el terreno de fundación es malo y se halla formado por un suelo fino , limoso o arcilloso susceptible de saturación habrá de ponerse una sub-base de material granular seleccionada antes de ponerse la base y capa de rodadura .

En conclusión resumiendo lo anterior:

a) Si el terreno de fundación es pésimo debe desecharse y sustituirse por otro de mejor calidad
b) Si el terreno de fundación es malo habrá de colocarse una sub-base de material seleccionado antes de poner la base .
c) Si el terreno de fundación es bueno podrá prescindirse de la sub-base .
d) Si el terreno es excelente podrá prescindirse de la sub-base y de la base .

jueves, 18 de septiembre de 2008

CAPAS AUXILIARES Y OCASIONALES DEL PAVIMENTO FLEXIBLE

1. - CAPAS ANTICONTAMINANTES.
Utilizadas cuando la explanada natural esta formada por suelos de muy mala calidad, se recurre a interponer una capa de material filtro, que evite las posibles contaminaciones con las capas superiores de la estructura.

2. - MEMBRANAS Y CAPAS IMPERMEABLES.
Se emplean en ocasiones, cuando se ha querido asilar rigurosamente la explanada de la capa de rodadura, se constituyen membranas interpuestas, la más usadas han sido las asfálticas realizadas IN SITU que son del tipo laminar prefabricadas, también se usan telas continuas de materiales plásticos conocidos con el nombre de geotextiles.

3. - CAPAS ESTABILIZADAS.
En otras ocasiones y en climas lluviosos se usan estas capas con algún aditivo que puede ser cemento, betún que generalmente se emplean en los últimos centímetros de la explanación con el objeto de protegerla y permitir el paso de algún tráfico en la obra.

4. - CAPAS ANTI-HIELO.
En los climas con temperaturas inferiores a 0ºC, durante largos periodos de tiempo pueden helarse las capas de la estructura y la explanada. Si el suelo de la explanada es de calidad tal que pueda almacenar gran cantidad de agua,entumeciéndose peligrosamente hay que recurrir a interponer entre el y la estructura capas granulares de calidad tal que el hielo y el deshielo no influya sobre sus características portantes.

martes, 2 de septiembre de 2008

DISEÑO SEGUN NORMATIVA ESPAÑOLA (PARTE V)

La verdad es que incluso en zonas mineras con asientos anuales de varios decímetros, las losas coñas sin armar se comportan igual o mejor que las largas losas armadas.

Con las categorías de tránsito pesado Tú, Tl y T2, las losas se apoyan en una base no erosionable de concreto pobre o de gravacemento. Para ello la gravacemento ha de tener un contenido mínimo de cemento de 5% y una resistencia a compresión simple a los 7 días de 8 MPa. En el caso usual de empleo de un cemento con un elevado contenido de adiciones activas, este valor puede reducirse en un 15% para tener en cuenta el aumento más lento de las resistencias. Esta condición de no erosionabilidad no se exige en la categoría T2, si se disponen pasadores en las juntas. El concreto pobre es muy resistente a la erosión.

Como se detalla más adelante, para tráficos Tú es obligatoria la utilización de bermas de concreto, siendo optativas (aunque muy recomendables) para tráficos Tl. Estas bermas deben tener un espesor igual al del pavimento en una longitud de 40 cm, por lo que, en caso de disponerse, no se considera necesario dotar a las losas de un sobreancho. Por el contrario, en caso de preverse otro tipo de bermas, debe preverse un sobreancho de al menos 20 cm, para permitir el pintado de la marca vial y alejar las cargas del borde, lo cual es siempre beneficioso.

A este respecto, puede indicarse que en el Catálogo francés de estructuras de pavimento, también con objeto de alejar las cargas del borde derecho y disminuir con ello las tensiones y deflexiones, se especifican los siguientes sobreanchos en los pavimentos de concreto:

. 75 cm para los tráficos Tú y Tl.

. 50 cm para los tráficos T2.

. 25 cm para los tráficos T3.

Las divisiones entre categorías de tránsito en el Catálogo francés no corresponden exactamente con las del español, si bien son muy parecidas.

Actualmente no se considera necesario un sobreancho de la capa de base, aunque por razones constructivas se imponen al menos lo cm a cada lado de la base, cuando la berma no es de concreto. Con berma de concreto la base debe extenderse en los 40 cm cuyo espesor es igual al del pavimento.

lunes, 1 de septiembre de 2008

DISEÑO SEGUN NORMATIVA ESPAÑOLA (PARTE IV)

Para las categorías de tránsito pesado Tú ó Tl, y si se justifica por razones técnicas o económicas, el pavimento puede ser también de concreto con refuerzo continuo en cuyo caso los espesores de la Tabla 21 pueden reducirse en 4 cm.

Teóricamente puede explicarse este hecho por la mejor transferencia de cargas a través de las finisimas fisuras transversales que se producen, mantenidas cerradas por el refuerzo, con una solución de un tipo muy próximo al de carga interior de Westergaard.

La cuantía geométrica de las armaduras longitudinales de acero corrugado de alto limite elástico será de 0,7% con concreto HP-45 o 0,6% con HP-40. A primera vista puede parecer paradójico que el concreto más resistente a flexotracción requiera también más armaduras, pero hay que recordar que la cuantía necesaria es directamente proporcional a la resistencia a tracción del concreto.

La eliminación de las juntas transversales y la pequeña reducción del espesor de la losa no llegan en general a compensar el costo del refuerzo (12 - 14 kg/m2) y la mayor complicación de la puesta en obra, por lo que este tipo de pavimento suele tener un mayor costo de construcción que los correspondientes de concreto en masa. Pueden esperarse en cambio unos gastos inferiores de conservación, aunque todavía esto sólo puede afirmarse cualitativamente.

Una ventaja a considerar es el mayor valor residual de los pavimentos continuos de con creto reforzado, que pueden ser reforzados con mezclas bituminosas, con menos riesgo de reflexión de grietas.

En Italia incluso, desde 1988 se ha empezado a emplear en autopistas el denominado "pavimento compuesto polifuncional", en el que se combinan diferentes materiales para conseguir un pavimento con las mejores características estructurales y funcionales (superfciales).

En este caso sobre la losa continua de concreto reforzado se extiende una capa de rodadura de 4 cm de mezcla bituminosa porosa, cuyas características de drenajes, sónicas y ópticas son óptimas para el usuario.

Asimismo, la solución con refuerzo continuo ha sido la utilizada en la mayoría de los tramos de autopista italianos y franceses con pavimento de concreto construidos en los último años. Ya se ha indicado que en ltalia dichos pavimentos se terminan con una capa de mezcla bituminosa francesa.

En algunas de las obras francesas han empleado bandas corrugadas de muy alto limite elástico, que se suministran a la obra en bobinas y que permiten reducir la cuantía a sólo un 0,3%, es decir, aproximadamente la mitad de la adaptación con armaduras convencionales.

En la instrucción española ya no se consideraban en cambio los pavimentos de concreto reforzado con juntas. Resulta difícil encontrar hoy en día argumentos técnicos o económicos que justifiquen su empleo.

Hasta en paises como Gran Bretaña o Alemania, donde constituían la técnica tradicional han sido sustituidos por los pavimentos de concreto en masa. Se decía incluso que eran preferibles en terrenos inestables con grandes asientos:

DISEÑO SEGUN NORMATIVA ESPAÑOLA (PARTE III)

5.2.4 Estructuras de pavimentos rígidos en calzada

Hay 7 soluciones básicas como máximo, que van desde pavimentos totalmente asfálticos a pavimentos de concreto vibrado. Entre ambos se sitúan los pavimentos mixtos con capas estabilizadas o tratadas con cemento, incluyendo también entre estas últimas las de concreto compactado con capa de rodadura bituminosa. Las secciones de pavimento se destinan con números de tres cifras así: La primera, según la categoría de tránsito pesado, la segunda, según la categoría subrasante y la tercera es una cifra de orden: Las secciones que terminan en 6 ó 7 tienen pavimento de concreto vibrado.

Hay que indicar que la Instrucción proporciona además unos esquemas de soluciones de pavimentos de vía y berma exterior para cada tipo de sección de catálogo, tema que será abordado posteriormente con más detalle. Para las capas de concreto vibrado se admite el empleo de tres tipos de concreto, los cuales se definen por su resistencia característica a flexotracción a los 28 días de edad (método de carga en los tercios de la luz).

Tipo de concreto

Resistencia característica mínima fckf a flexotracción a 28 días

(método de carga en tercios de la luz)

HP-45 HP-40 HP-35

4,5Mpa 4,0Mpa 3,5MPa

Tipos de concreto a utilizar en pavimentos rígidos

Cuando se utilizan cementos con un elevado contenido de adiciones activas, los valores anteriores suelen reducirse en un 15%, para tener en cuenta su ganancia más lenta de resistencias a corta edad.

La categoría de tránsito pesado determina el espesor de la losa de concreto que, en principio, es de concreto vibrado en masa tipo HP-45 para TO, Tl y T2 y de tipo HP-40 para T3 y T4. Los espesores para cada una de las categorías se resumen en la Tabla 21. Se acepta, sin embargo, que en el Pliego de prescripciones técnicas particulares se prescriban respectivamente concretos para pavimentos HP-40 y HP-35, en cuyo caso será necesario aumentar el espesor nominal de las secciones tipo en 2 cm. Ello posibilita elaprovechamiento de determinados agregados. De este modo el espesor de la losa varia

entre 20 y 30 cm.

Hay que destacar que los espesores indicados son mínimos en cualquier punto del carril de diseño, por lo que el espesor medio colocado ha de ser necesariamente 1-2 cm más alto.

Las secciones estructurales del catálogo fueron comprobadas por los métodos de diseño usuales (Portland Cement Association, AASHTO) y cotejadas con otros catálogos europeos (Alemania, Francia, Gran Bretaña) para asegurar que eran adecuadas. De todos modos es conveniente señalar que estos cálculos no pueden ser más que aproximados debido a las diferentes variables usadas en cada método. Compárese, por ejemplo, la resistencia característica a flexotracción del concreto con cargas al tercio de la luz, con la resistencia media a flexotracción con carga central; o las subrasantes definidas por la Instrucción y el Pliego PG3, con las definidas por un módulo de reacción k; o bien la importancia de la distribución de cargas por eje en un método basado en la no fisuración de los pavimentos por fatiga (PCA), respecto a otro método de tipo empírico que evalúa el pavimento por la satisfacción del usuario (AASHTO).

En pavimentos con dos o más carriles por sentido de circulación será posible diseñar por separado cada carril.

La categoría de tránsito pesado en el carril más interior no podrá diferir en más de una unidad de la del carril más exterior, y la variación de espesores será transversalmente lineal, manteniéndose el espesor mínimo normalizado en el borde izquierdo de cada carril.

Así, por ejemplo, en el caso de una autopista de tránsito Tl (carril de diseño) y dos carriles por sentido, el pavimento de concreto vibrado HP-45 puede tener un espesor uniforme de 25 cm o bien tener una sección trapezoidal. En este caso, y como el carril inferior ha de tener un espesor mínimo de 23 cm (para tránsito T2) en el borde izquierdo del carril y 25 cm en el eje, las losas tendrán 27 cm en el borde derecho. La cantidad de concreto es la misma, pero con una distribución estructuralmente más favorable.

Si se trata de una autopista urbana de tres carriles y tránsito Tú en el carril de diseño, la sección transversal, también con HP-45, tendrá 30 cm en el borde derecho y 25 cm en el borde izquierdo, con lo que se cumplirá con los mínimos prescritos en los bordes izquierdos de los 3 carriles (28,3, 26,6 y 25 cm).

DISEÑO SEGUN NORMATIVA ESPAÑOLA (PARTE II)

5.2.2 El factor subrasante

Los criterios generales, ya adoptados en las Normas publicadas en lg75, pueden resumirse en los siguientes puntos:

Los pavimentos deben asentarse sobre subrasantes constituidas por materiales que reúnan unos requisitos mínimos, claramente establecidos.

Son capas de pavimento las de rodadura, base y subbase, pudiendo no existir esta última.

El tratamiento a dar los terraplenes, terraplenes y cortes deben ser congruentes. La situación anterior a 1975 era en este punto especialmente desigual, pues mientras en los terraplenes se exigía una coronación de 0,50 m de materiales adecuados y un núcleo de materiales tolerables, con unas prescripciones rigurosas, en los cortes no se exigía a los suelos de la subrasante una cierta calidad ni un espesor determinado.

La escasez de materiales locales apropiados y la cada vez más obligada utilización de los materiales de la propia explanación, hacen recomendable el empleo de los suelos estabi lizados con cemento o con cal.

La capacidad de soporte de la subrasante se evalúa mediante el CBR.

Se considera fundamental el adecuado drenaje de la subrasante, no aceptando la posibilidad de un drenaje deficiente a compensar con un mayor espesor del pavimento.

Las características de los materiales quedan especificadas en el Pliego de Prescripciones

Técnicas Generales y en las prescripciones complementarias señaladas en la Instrucción.

a) Clasificación de las subrasantes

La categoría le corresponde a las subrasantes normales, utilizadas hasta ahora, por ejemplo en terraplenes con coronación de suelo adecuado. A partir de 1986 este tipo de subrasante se considera como insuficiente para carreteras importantes con un tránsito pesado e intenso, como las autopistas y autopistas, por lo que no se admiten.

En 1975 se aplicó el método or19inal CBR de cálculo de espesores de pavimento al caso de un terraplén constituido por un núcleo y una capa de coronación de diferentes CBR, obteniéndose el espesor de material necesario sobre cada zona del terraplén para un tránsito dado. Por diferencia se calculó el espesor de la capa de coronación (de CBR da-do) para el CBR del núcleo.

Los espesores así hallados dan la pauta de los valores mínimos exigidos en la clasificación de cortes. En cambio en los terraplenes y pedraplenes se mantuvo el espesor tradicional de 50 cm de la coronación, criterio algo conservador, particularmente con núcleos de buena calidad y coronaciones de calidad estricta. El diferente tratamiento dado a terraplenes y cortes justifica por la mayor repercusión económica que tendría el criterio citado en los cortes, al obligar a una mayor excavación y sustitución de materiales. En el caso de los terraplenes, se tratará en general de una adecuada distribución de los suelos excavados.

En secciones a media ladera se adoptará para el corte la misma solución que para el terraplén.

Actualmente se encuentra en revisión, pues las distintas alternativas no pueden considerarse estrictamente equivalentes; y por otra parte, los avances experimentados por los equipos de estabilización de suelos permiten obtener con total garantía espesores de capas estabilizadas muy superiores a los 15 cm contemplados en la Instrucción.

Una clasificación de la subrasante más tradicional en los pavimentos rígidos basada, por ejemplo, en el módulo de reacción k, no mejoraría el diseño del pavimento y complicaría el trabajo del diseñador, en particular al estudiar soluciones equivalentes de pavimentos rígidos y flexibles. Por ello el factor subrasante tiene la misma consideración para ambos tipos de pavimento. Salvo justificación en contrario, las subrasantes se dividirán de forma que cada tramo de una cierta categoría tenga al menos una longitud de 500 m.

En la tabla 18 se relacionan los posibles materiales a utilizar, para los que el pliego de prescripciones técnicas particulares deberá tener en cuenta las complementarias que se expresan en dicha tabla. Se aceptan también otros materiales como escorias o cenizas volantes, que han de clasificarse por analogía o mediante estudios especiales.

b) Drenaje

El criterio seguido es categórico en cuanto a la necesidad de asegurar un drenaje adecuado a la subrasante y al pavimento. Se exige que la subrasante quede al menos a 60 cm por encima del máximo nivel freático donde el suelo sea seleccionado, a 80 cm donde sea adecuado y a loo cm donde sea tolerable. Cuando ello no suceda se adoptarán las medidas adecuadas de elevación de rasante, profundización, de cunetas, colocación de drenes subterráneos, interposición de geotextiles o de una capa de drenantes, etc.

También se llama la atención sobre el interés de asegurar la evacuación de las aguas in filtradas a través de las capas del pavimento de la vía y bermas o a través de la junta entre éstos.

5.2.3 El factor clima

Aunque el clima se reconozca como un factor a considerar en el comportamiento de los pavimentos, son muy pocos los métodos que tienen en cuenta algún aspecto del mismo por la dificultad de estimar cuantitativamente su influencia. En la Instrucción únicamente se dan directrices relacionadas con el clima al que va a estar sometido el pavimento al tratar de juntas transversales de contracción del mismo.

Se distinguen en España dos zonas pluviométricas - zona lluviosa y zona poco lluviosa según que la precipitación media anual sea o no superior a 800 mm, y que a grandes rasgos separa la España húmeda de la España seca (Figura 16). Se podría hacer también una clasificación basada en el número anual de días con lluvia, pero el resultado no seria muy diferente.