Pavimentos
Enviado por juli1235 • 7 de Enero de 2014 • 2.829 Palabras (12 Páginas) • 358 Visitas
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Introducción
EI diseño y evaluación de pavimentos con propósitos de construcción y rehabilitación
requiere de una cuidadosa determinación de factores tales como: propiedades de los
materiales, tipo de tránsito y volumen, condiciones ambientales, etc. Sin duda, las
propiedades de los materiales constituyen uno de los factores mas importantes en el
diseño estructural del pavimento, así como en el comportamiento que presente durante su
vida útil. En el pasado, el diseño de pavimentos flexibles ha involucrado correlaciones
empíricas, las cuales fueron obtenidas con base en el comportamiento observado de los
materiales en campo.
De hecho, el estudio del problema de fatiga de los materiales utilizados en la construcción
de la infraestructura carretera ha sido prácticamente marginado, lo que ha dado como
resultado que el fundamento de las metodologías de análisis y diseño actuales para
pavimentos sea de carácter totalmente empírico.
Efectivamente, bajo un gran número de aplicaciones de carga, los materiales tienden a
fracturarse o bien a acumular deformación, dependiendo de su rigidez inicial, lo que causa
algunos de los deterioros mas significativos en la superficie de rodamiento de los
pavimentos.
Por otro lado, las extrapolaciones de los métodos empíricos a condiciones más allá de las
cuales fueron desarrolladas, conduce a resultados inciertos. Otro punto importante es que
las condiciones de tránsito cambian rápidamente, la tendencia es hacia vehículos mas
pesados, altos volúmenes de tránsito y nuevos tipos de configuraciones. Las tendencias
anteriores conducirán al reemplazo de métodos de diseño empíricos por métodos de
diseño basados en aproximaciones mecanicistas. EI uso continuo de métodos empíricos
requerirá investigaciones estadísticas costosas a medida que aparezcan nuevas
configuraciones en los vehículos y nuevos desarrollos en los materiales.
Todo lo anterior lleva a la necesidad de profundizar en el conocimiento de los
mecanismos de deformación de los materiales utilizados en carreteras, con la finalidad de
entenderlos y establecer entonces métodos de diseño que incorporen tal conocimiento a
diseños más apegados al comportamiento real de las estructuras de pavimento.
EI trabajo consta de siete capítulos, desarrollados como se muestra a continuación:
En el primer capitulo de este trabajo se presentan algunos conceptos relacionados con la
caracterización de las cargas en pavimentos, influencia del transito en la aplicación de las
cargas en pavimentos, naturaleza cíclica de las cargas que actúan en un pavimento,
mediciones de esfuerzos y deformaciones en casas reales, así como el concepto de
modulo de resiliencia.
Entre los capítulos dos y seis se describe el comportamiento de los materiales mas
frecuentemente utilizados en la construcción de una estructura de pavimento (suelos
cohesivos, materiales granulares, suelos estabilizados, concreto asfáltico y concreto
hidráulico), las pruebas utilizadas para la determinación del modulo de resiliencia y los
mecanismos de falla, así como los factores que determinan dichos parámetros para cada
Mecánica de materiales para pavimentos
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uno de ellos. En el ultimo capítulo aparecen las conclusiones más relevantes de cada las
diferentes partes que integran el trabajo.
Finalmente aparece la bibliografía utilizada como apoyo para la elaboración de este
documento.
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1 Caracterización de la solicitación
en pavimentos
1.1 Influencia del tránsito en la aplicación de las cargas en pavimentos
La caracterización de las solicitaciones producidas por el tránsito sobre una
infraestructura carretera es bastante compleja, debido no sólo a la variabilidad de los
distintos vehículos existentes, sino también a las interacciones vehículo-pavimento que
producen fenómenos con solicitaciones adicionales a las propias cargas estáticas del
tránsito. (Arriaga y Garnica, 1998)
Para dicha caracterización se pueden estudiar independientemente los siguientes
aspectos:
y
Magnitud de las cargas según la composición del tránsito (carga por eje, tipos de ejes
que circulan y número de repeticiones de carga).
y
Forma geométrica de cada solicitación sobre el pavimento, área de contacto y reparto
de presiones sobre la misma.
y
Velocidad de los vehículos y tiempo de solicitación en un punto.
y
Estado de esfuerzos que producen las cargas, en función de su magnitud y tipología
(verticales, tangenciales, fenómenos de impacto, etc.) y las características de las
capas del pavimento.
Los dos últimos aspectos tienen que ver con la caracterización de los materiales ante
cargas cíclicas, por lo que se analizará en el apartado correspondiente a este tipo de
cargas (sección 1.2). Así pues, a continuación se describen los dos primeros aspectos de
la caracterización.
1.1.1 Magnitud de las cargas según la composición del tránsito
1.1.1.1 Composic
ión vehicular y tipos de ejes representativos
En la Figura 1-1 se muestra la configuración de las ruedas para un semitrailer típico,
formada por un eje sencillo con ruedas simples, un eje sencillo con ruedas dual y un
arreglo tándem con ruedas dual. (Huang, 1993)
La separación de 7 y 4 metros mostrada en la Figura 1-1 no debe tener efecto en el
diseño de pavimentos, ya que las ruedas están muy separadas y la influencia en los
esfuerzos y deformaciones debe ser considerada independientemente. A menos que sea
utilizado un eje sencillo de carga equivalente, la consideración de ejes múltiples no es
materia fácil. El diseño puede facilitarse si los ejes tándem y trídem son tratados como un
grupo y considerados como una repetición.
El diseño es demasiado conservador si cada eje es tratado de manera independiente y
considerado como una repetición, sin embargo, en metodologías actuales utilizadas en
Mecánica de materiales para pavimentos
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México, como la utilizada por el Instituto de Ingeniería de la UNAM (1999), esta es la
manera usual en que se realizan los diseños de pavimentos.
4 m
1.22 m
7 m
Trailer
Eje tandem con
llantas dual
Eje sencillo con
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