Pavimentos

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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,

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