Principios de diseño de pavimento

PRINCIPIOS DE DISEÑO DE PAVIMENTO:

El diseño de pavimentos generalmente se basa en criterios de deformación, los cuales limitan tales deformaciones horizontales y verticales en las capas que conforman la estructura del pavimento, por debajo de aquellos valores pueden causar excesivas fisuras y excesivas deformaciones.

El diseño de pavimentos es un aspecto crucial para la Ingeniería Civil, ya que implica la planificación, construcción y mantenimiento de superficies de carretera.

El trazado definitivo de una carretera requiere una evaluación integral de múltiples factores para asegurar que el diseño sea seguro, eficiente, sostenible y económicamente viable.

La consideración de estos aspectos ayudara a crear una infraestructura de transporte que beneficie a las comunidades y al entorno a largo plazo. [pic 1]

1. TIPOS DE PAVIMENTOS:

1. PAVIMENTOS FLEXIBLES: Un pavimento flexible es un pavimento elaborado por una capa asfáltica a base de una mezcla bituminosa en caliente, aplicada sobre una capa de base y una capa de subbase. Estos pavimentos se caracterizan por su capacidad de deformarse bajo carga sin fracturarse, distribuyendo las cargas a través de capas sucesivas. Este tipo de pavimentos es más económico en términos de costos iniciales.
2. PAVIMENTOS RIGIDOS: Un pavimento rígido es un pavimento autoportante constituido por una loza de hormigón de cemento portland que se apoya sobre la base o una capa de subbase. Transmite directamente los esfuerzos al suelo de manera minimizada. En resumen, lo que le caracteriza a este tipo de pavimentos es su alta rigidez, lo que les permite distribuir las cargas directamente a la subrasante con una menor deformación. Por tal razón el costo de construcción de estos pavimentos es más alta en relación con el pavimento flexible[pic 2]

1. ESTRUCTURA Y COMPONENTES DEL PAVIMENTO: Un pavimento esta constituido por un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales, que se diseñan y construyen técnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados. Los pavimentos se dividen en rígidos y flexibles. A continuación, se describirán algunas capas y componentes principales del pavimento:

1. PAVIMENTOS FLEXIBLES:

1. Capa de Rodadura (Superficie)

1. MATERIAL: Asfalto
2. Función: Proporciona una superficie de conducción suave y segura, resistente al desgaste y a las condiciones climáticas.

1. Base Asfáltica

1. MATERIAL: Mezcla asfáltica mas gruesa que la de rodadura
2. FUNCIÓN: Soporta la capa de rodadura y distribuye las cargas a la subbase

1. Subbase:

1. MATERIAL: Agregados no ligados, como grava o piedra triturada.
2. FUNCIÓN: Distribuye las cargas hacia la subrasante y proporciona drenaje, evitando la acumulación de agua.

1. Subrasante:

1. MATERIAL: Suelo natural o mejorado
2. FUNCIÓN: Actúa como fundamento del pavimento. Su calidad y capacidad de carga son esenciales para la durabilidad del pavimento.

1. PAVIMENTOS RÍGIDOS:

1. Capa de Rodadura (Losa de concreto).

1. MATERIAL: Concreto (Simple, reforzado o postensado)
2. FUNCIÓN: Proporciona una superficie de conducción dura y resistente. Debido a su rigidez, distribuye las cargas directamente a la subbase.

1. Subbase

1. MATERIAL: Agregados compactados, a veces con estabilización adicional.
2. FUNCIÓN: Proporciona soporte uniforme a la losa de concreto y ayuda a distribuir las cargas.

1. Subrasante

1. MATERIAL: Suelo natural o mejorado
2. FUNCIÓN: Similar a la subrasante en pavimentos flexibles, actúa como el fundamento del pavimento y su calidad afecta directamente la performance de la losa de concreto

1. COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE PAVIMENTOS: Esta parte es crucial para entender cómo responde a distintos tipos de cagas del tráfico y las condiciones ambientales. Este comportamiento se analiza principalmente en términos de resistencia, deformación, durabilidad y fatiga. A continuación se describirán algunos aspectos mecánicos para los pavimentos rígidos y flexibles.

1. PAVIMENTOS FLEXIBLES.

1. RESISTENCIA Y DEFORMACIÓN: Los pavimentos flexibles distribuyen las cargas del tráfico a través de sus múltiples capas. La deformación ocurre en cada capa, disminuyendo progresivamente hacia a subrasante.
2. FATIGA Y FISURACIÓN: Repetidas aplicaciones de carga pueden causar la fatiga del asfalto, resultando en la aparición de fisuras. La resistencia a la fatiga depende de la calidad del asfalto. Pero pueden ser reparadas a la fisuración mediante técnicas como el recapeo y el sellado de grietas, lo que extiende la vida útil del pavimento.
3. DURABILIDAD: Los pavimentos flexibles son sensibles a las variaciones térmicas. En climas cálidos, pueden ablandarse y deformarse, mientras que en climas con temperaturas bajas, pueden volverse frágiles y fisurarse.

1. PAVIMENTOS RÍGIDOS:

1. RESISTENCIA Y DEFORMACIÓN: Los pavimentos rígidos distribuyen mayormente su carga a través de la losa de concreto. Su alta rigidez minimiza su deformación en la superficie.
2. FATIGA Y FISURACIÓN: Aunque el concreto es mas resistente a la fatiga que el asfalto, las cargas repetidas y los cambios de temperatura pueden causar fisuras con el tiempo.
3. DURABILIDAD: Los pavimentos rígidos tienen una vida útil mucho mas larga en comparación con los flexibles debido a su resistencia estructural. Con un mantenimiento adecuado podrían durar de 20 a 40 años o más.

1. CALIFORNIA BEARING RATIO

1. ¿QUE ES?: La california bearing ratio (CBR) es una prueba de penetración para comprobar las características mecánicas de un suelo. Fue desarrollado por el Departamento de Transportes de California antes de la Segunda Guerra mundial
2. APLICACIÓN: La prueba consiste en medir la presión necesaria para hacer la penetración de un pistón a una muestra de suelo. A una velocidad constante de 1,27 mm/minuto a una profundidad de 0,1 y 0,2 pulgadas. La muestra de suelo se compacta en un molde cilindrico de aproximadamente 15.24 cm de diámetro y 12,7 de altura. La humedad que contenga la muestra de suelo ha de ser la máxima que probablemente tenga la explanación una vez que la carretera o camino este en servicio. La prueba debe durar 10minutos.

1. MÓDULO RESILIENTE: El modulo resiliente es una medida de la capacidad de un material de almacenar o absorber energía sin que este experimente deformación permanente. Este se determina mediante ensayos triaxiales de carga repetida y es un parámetro importante en el análisis y diseño de pavimentos flexibles. Con su valor es posible predecir la respuesta mecánica del pavimento como esfuerzos, deformaciones y deflexiones.

REFERENCIAS:

- https://es.scribd.com/presentation/96209542/Principios-Generales-de-Diseno-de-Pavimentos-Flexibles

- https://www.unifort.es/pavimentos-asfalto/pavimentos-flexibles-rigidos/

- https://es.slideshare.net/slideshow/estructura-del-pavimento/1522697

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