Concepto De Administracion

Pavimento:

Se llama pavimento al conjunto de capas de material seleccionado que reciben en forma directa las cargas del tránsito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada, proporcionando una superficie de rodamiento, la cual debe funcionar eficientemente.

Las condiciones necesarias para un adecuado funcionamiento son las siguientes: anchura, trazo horizontal y vertical, resistencia adecuada a las cargas para evitar las fallas y los agrietamientos, además de una adherencia adecuada entre el vehículo y el pavimento aún en condiciones húmedas.

Deberá presentar una resistencia adecuada a los esfuerzos destructivos del tránsito, de la intemperie y del agua. Debe tener una adecuada visibilidad y contar con un paisaje agradable para no provocar fatigas.

Puesto que los esfuerzos en un pavimento decrecen con la profundidad, se deberán colocar los materiales de, mayor capacidad de carga en las capas superiores, siendo de menor calidad los que se colocan en las terracerías, además de que son los materiales que más comúnmente se encuentran en la naturaleza, y por consecuencia resultan los más económicos.

La división en capas que se hace en un pavimento obedece a un factor económico, ya que cuando determinamos el espesor de una capa el objetivo es darle el grosor mínimo que reduzca los esfuerzos sobre la capa inmediata inferior.

La resistencia de las diferentes capas no solo dependerá del material que la constituye, también resulta de gran influencia el procedimiento constructivo; siendo dos factores importantes la compactación y la humedad, ya que cuando un material no se acomoda adecuadamente, éste se consolida por efecto de las cargas y es cuando se producen deformaciones permanentes.

Los pavimentos se pueden clasificar en:

- pavimentos rígidos

- pavimentos flexibles

- pavimentos articulados

Pavimentos flexibles.

Rico y del castillo (1984) citan que sobre la capa subrasante se construye el pavimento flexible, que está compuesto por sub- base, base y carpeta asfáltica. El pavimento flexible debe proporcionar una superficie de rodamiento uniforme, resistente a la acción de tránsito, a la del intemperismo y a otros agentes perjudiciales, así como transmitir a las terracerías los esfuerzos por la carga del tránsito.

Características que debe cumplir un pavimento flexible están las siguientes:

a) Resistencia estructural.

b) Deformabilidad.

c) Durabilidad.

d) Costo.

e) Requerimiento de conservación

f) Comodidad.

Definición de las características del pavimento flexible:

a.) Resistencia estructural: debe soportar la carga impuesta por el transito que producen esfuerzos normales y cortantes en la estructura. En los pavimentos flexibles se considera los esfuerzos cortantes como la principal causa de falla desde el punto de vista estructural, además de los esfuerzos cortantes también se tienen los producidos por la aceleración, frenaje de los vehículos y esfuerzos de tensión en los niveles superiores de la estructura.( Rico y Del Castillo 1984).

b.) Durabilidad: La durabilidad está ligada a factores económicos y sociales. La durabilidad que se le desee dar al camino, depende de la importancia de este. Hay veces que es más fácil hacer reconstrucciones para no tener que gastar tanto en el costo inicial de un pavimento.

c.) Requerimientos de conservación: los factores climáticos influyen de gran manera en la vida de un pavimento. otro factor es la intensidad del tránsito, ya que se tiene que prever el crecimiento futuro, se debe de tomar en cuenta el comportamiento futuro de las terrecerías, deformaciones y derrumbes. La degradación estructural de los materiales por cada repetida es otro aspecto que no se puede dejar de lado. La falta de conservación sistémica hace que la vida de un pavimento se acorte.

d.) Comodidad: para grandes autopistas y caminos, los métodos de diseño se ven afectados por la comodidad que el usuario requiere para transitar a la velocidad de proyecto. La seguridad es muy importante al igual que la estática.

e.) Base y sub-base: según Olivera (1994). Aunque la base y la sub-base tiene características semejantes, las sub-base son de menor calidad. La sub-base es la capa de material que se construye directamente sobre la terracería y su función es :

1) Reducir el costo del pavimento disminuyendo el espesor de la base.

2) Protege a la base aislándola de la terracería, ya que, si el material de la terracería se introduce en la base, puede sufrir cambios volumétricos generados al cambiar las condiciones de humedad dando como resultado una disminución en la base.

3) Proteger a la base impidiendo que el agua suba con capilaridad.

4) Transmitir y distribuir las cargas a las terracería.

Las características de calidad que se buscan en los materiales de sub-base son los siguientes:

Características. Zonas en que se clasifica el material de acuerdo con su granulometría.

Limite líquido máximo.

25%

Limite plástico máximo. 6%

Compactación mínima. 100%

Valor relativo de soporte estándar saturado, en porcentaje.

50 mín.

Equivalente de arena, en porcentaje.

30 mín.

La base es la capa de materias que se construye sobre la sub-base.

Los materiales con la que se construye deben de ser de mejor calidad que de los de la sub-base; según Olivera (1994) la función de la base es:

1) Tener la resistencia estructurar para soportar las presiones transmitidas por los vehículos.

2) Tener el espesor suficiente para que puede resistir las presiones transmitidas a la sub-base.

3) Aunque exista humedad la base no debe presentar cambios volumétricos perjudiciales.

Para construir base y sub-base, es necesario:

(Olivera1994)

1. Realizar una exploración de la zona para elegir los bancos.

2. Analizar la calidad de los materiales que se encontraron.

3. Extraer y acarrear los materiales.

4. Hacer tratamientos previos como el cribado, la trituración y en algunos casos estabilizar.

5. Después de los tratamientos previos, es necesario que se acarreen a la obra y que se le dé un tratamiento que incluye estabilizaciones mecánicas, disgregado y mezclado, con moto-conformadora parapara homogenizar el material.

6. Compactar el material para que alcance un 95% o 100% del P.V.S.M.

7. Por último se da un riego de impregnación. Este se aplica después de dejar secar la base durante varios días. Se aplica el riego distribuyendo el asfalto. El riego sirve para tener una zona de transición entre la base y la carpeta asfáltica el asfalto debe penetrar la base mínimo 3mm.

Carpeta asfáltica:

La carpeta asfáltica es la parte superior de un pavimento flexible, es una capa de material pétreo cementado con asfalto que se pone sobre la base.

Olivera (1994); cita que los materiales pétreo son suelos inertes que se consiguen en ríos, arroyos o depósitos naturales. Para poder ser empleados en la carpeta asfáltica deben cumplir con ciertas características dadas por la granulometría, dureza, forma de la partícula y adherencia con el asfalto.

El contenido óptimo de asfalto para una carpeta, es la cantidad de asfalto que se necesita para formar alrededor de una partícula una membrana un espesor suficiente para resistir los elementos del intemperismo, para que el asfalto no se oxide. El espesor no debe ser muy grande porque se pierde resistencia y estabilidad.

Se recomienda que las partículas a utilizar tengan forma esférica, ya que las que son de forma de laja o de aguja pueden romperse muy fácilmente y afectar la granulometría.

Las funciones de la carpeta asfáltica son las siguientes: (Olivera, 1994)

1) Proporcionar una superficie de rodamiento que permita transito fácil y cómodo para los vehículos.

2) Impedir la infiltración de agua de lluvia hacia las capas inferiores.

3) Resistir la acción de los vehículos.

Cemento asfaltico:

Es el último residuo de la destilación del petróleo. A temperaturas normales es sólido y posee un color café oscuro, para poder mezclarlo con los materiales pétreos, este debe tener una temperatura de 140°C.

Rebajados asfalticos:

Se utilizan para fluidificar el cemento asfaltico y poderlo trabajar a menos temperatura. Para fabricar lo rebajados asfaltico, se diluye el concreto asfaltico en: gasolina, tractolina, diésel o aceites ligeros.

Emulsiones asfálticas:

Su finalidad es poderla trabajar a temperatura ambiente con asfalto, ya que a esta temperatura no es manejable donde es semi- solido, son de color chocolate casi tan fluidos como el agua y de la cual contienen entre 40% y 50%.

Tipos de carpetas asfálticas:

Carpeta asfáltica de uno, dos y tres riegos:

Sobre la base impregnada se da un riego de producto asfaltico que se cumbre con un riego de material pétreo más grueso que se vaya a utilizar, se pasa una compactadora de rodillo liso de 10 toneladas, se le da un acomodo cubriendo 3 veces la superficie .por lo regular después de hacer este procedimiento se tiene que esperar una semana para que fragüe el producto asfaltico. Una vez pasada la semana se tiene que barrer para retirar el material que no esté adherido.

Carpeta asfáltica de 1 riego:

Se lleva a cabo el procedimiento anteriormente nombrado solamente una vez. Se da un riego de producto asfaltico a razón de 0.6 a 1.0 L/m2 e inmediatamente se cumbre con material pétreo número 3 a razón de 8 a 1.1 L/m2. Esta carpeta es aconsejable para un tránsito menor de 200 vehículos por día.

Carpeta asfáltica de 2 riego:

El procedimiento se lleva a cabo dos veces, la primera capa de riego asfáltico asfaltico a razón de 0.6 a 1.0 L/m2 el materia pétreo es numero 2 a la razón de 8 L/m2, para construir la 2 capa se debe esperar de 2 a 3 días. El producto asfaltico se riega a la 8 a 1.1 L/m2, el material pétreo es número 3 a la razón de 6 a 8 L/m2. Esta carpeta es aconsejable para un tránsito de vehículos inferior a 600 por día.

Carpeta asfáltica de 3 riego:

El procedimiento se debe ejecutar 3 veces. Para la primera capa producto asfaltico a razón de 0.6 a 1.0 L/m2, material pétreo número 1, a la razón de 20 a 25 L/m2, dos o tres días después se pone la segunda capa de producto asfaltico a la razón de1.1 1.4 L/m2, material pétreo número 2 a la razón 8 a 12 L/m2, para la última capa se utiliza producto asfaltico a la razón 0.7 a 2.0 L/m2, material pétreo número 3. Se recomienda esta carpeta para un tránsito de 1.000 vehículos por día.

Fallas en pavimentos flexibles:

La tecnología que se a creado para pavimentos tiene como objetivo evitar deterioros y fallas, se ha logrado establecer razones causa- efecto para generar normas de criterio proyecto y conservación .

Las fallas de los pavimentos se pueden dividir en 3 grupos que son:

1. Fallo por insuficiencia estructural.

2. Falla por defectos constructivos

3. Falla ´por fatiga.

Falla por insuficiencia estructural:

Pavimentos construidos con materiales inapropiados en cuanto a resistencia. Se pueden utilizar materiales de buena calidad pero espesores insuficientes, esta falla se produce por la combinación de la resistencia al esfuerzo cortante de cada capa y sus espesores.

Falla por defectos constructivos:

Pavimentos bien proporcionados y con materiales de buena calidad, pero que en su construcción se cometieron errores.

Falla por fatiga:

Pavimentos que estuvieron bien proporcionados y construidos, pero con el paso del tiempo y la repetitiva carga sufren de fatiga, degradación estructural, pérdida de resistencia y acumulan deformaciones.

A parte de estos tres grupos subyacen 3 más:

1) Fracturamiento.

2) Deformación.

3) Desintegración.

Fallas comunes en los pavimentos:

Existen diferentes fallas de pavimento entre una de ellas está el agrietamiento en “piel de cocodrilo”, deformación permanente en la superficie del pavimento, fallas por cortante, agrietamiento longitudinal, consolidación del terreno en cimentación.

Agrietamiento en “piel de cocodrilo”:

Se encuentra el agrietamiento que se extiende por toda la superficie de rodamiento. Se da por el movimiento excesivo de una de más capas del pavimento o fatiga de la carpeta. Es común en pavimentos construidos en terracería resilientes, es típico de base débil o insuficiente compactadas. Pueden formarse en lugares donde hay congelamiento o en lugares que se requiere subdrenaje, este fenómeno puede ser progresivo y generar daños al pavimento, que comienza por deprenderse de la carpeta y la remoción de los materiales granulares expuestos. Es importante estudiar la causa, ya que si es por fatiga el progreso es muy lento en cambio si es por deficiencia estructural o exceso de agua el progreso es muy rápido.

Deformación permanente en la superficie del pavimento:

Está asociada al aumento de la compacidad en las capas de base o sub-base, debida a cargas excesivas, cargas repetidas o roturas de granos. También puede darse por consolidación en la subrasante. Por lo general el ancho del surco es mayor al ancho de la llanta.

Fallas por cortante:

Se debe a la falta de resistencia al esfuerzo cortante de la base o sub- base. En rara ocasión por falta de resistencia en la subrasante. Generalmente se hacen surcos profundos y bien marcados cuyo ancho no excede al de una llanta.

Agrietamiento longitudinal:

Grietas longitudinales de una abertura aproximada de 0.5 cm, se deben a movimientos en las capas de pavimento en dirección horizontal. Este fenómeno, se da en la base en la sub- base y con regularidad en la subrasante. El fenómeno se da por congelamiento, deshielo o por cambios volumétricos en la variación de agua en la subrasante.

Consolidación del terreno de climatización:

La consolidación del terreno de cimentación produce distorsión del pavimento independientemente de los espesores o de su condición estructural, se pueden producir agrietamiento con trayectoria circular.

Imágenes del pavimento flexible:

Pavimento rígido:

Pavimentos Rígidos: Son aquellos formados por una losa de concreto Portland sobre una base, o directamente sobre la sub-rasante. Transmite directamente los esfuerzos al suelo en una forma minimizada, es auto-resistente, y la cantidad de concreto debe ser controlada.

En función a lo señalado anteriormente; se puede diferenciar que en el pavimento rígido, el concreto absorbe gran parte de los esfuerzos que las ruedas de los vehículos ejercen sobre el pavimento, mientras que en el pavimento flexible este esfuerzo es transmitido hacia las capas inferiores (Base, Sub-base y Sub-rasante).

Requerimientos mínimos para la construcción de pavimentos rígidos:

1. Requisitos de los Materiales.

2. Dosificación.

3. Equipos Necesarios.

4. Procedimiento Constructivo.

5. Juntas de Concreto.

6. Sellos de Juntas.

7. Prevención y Corrección de Defectos.

Preparación de la base y requerimientos iniciales.

Antes de construir la losa de concreto que va a representar el pavimento rígido, se debe acondicionar la base de apoyo mediante el siguiente procedimiento:

Se escarificara la base del terraplén hasta 20 centímetros.

Se coloca el material apilonado a lo largo de la carretera.

Con una moto-niveladora se tumba el material apilonado, formando un camellón a lo largo de la carretera.

Mezclar material e incorporar la humedad optima y compactar, aplicando la siguiente ecuación: Humedad Optima = Humedad del agregado + Humedad hidroscópica del material.

Colocación de capas sueltas que al compactarla quedan con un espesor de 20-30 centímetros. La compactación se hace por capas, por ello se debe escarificar la capa inmediata inferior 5.00 centímetros, para lograr un buen adosamiento entre la capa inferior y superior evitando así planos de falla.

En la última capa debemos darle a la sección transversal una pendiente de 2%, esto con el fin de garantizar que el espesor de la capa del pavimento sea igual en toda la sección transversal de la carretera. Esto se hace con una moto-niveladora, la cual hace el perfilado y el acabado o conformación final se realiza con el compactado de rodillo liso; la tolerancia admisible será de ± 3 centímetros con respecto a la cota del proyecto.

Para el acondicionamiento de la superficie de apoyo, y lograr que la misma sea eficiente, se utilizan los siguientes equipos:

1. Moto-niveladoras y equipos complementarios.

2. Compactadora vibradora o aplanadora de ruedas neumáticas autopropulsada.

3. Camiones volteo.

4. Camiones tanque.

5. Herramientas generales de trabajo.

Acondicionada la base de apoyo se procede a lo colocación del acero de refuerzo el cual absorberá los esfuerzos a tracción, el mismo puede ser malla electro-soldada (Malla Trukson) o cabillas empalmadas. Cuando a los largo de la vía no hay elementos como bocas de visitas se coloca malla trukson a lo largo y al diámetro seleccionado según las cargas que transitan o transitaran por la vía, en tanto que si hay elementos se hace el armado con cabillas a la sección que encierra el elemento para el posterior vaciado.

Luego sobre la base compactada, la que deberá estar limpia, se recomienda aplicar una membrana asfáltica del tipo MC-30 o similar, con el objetivo de crear un puente de adherencia entre la base y el concreto fresco. Además, sirve para minimizar problemas de alabeo de losas y evitar la pérdida de agua de amasado. Deberán verificarse los requisitos topográficos, ya sea de la base, como así mismo del trazado, pendientes y peraltes, una vez colocado se deja entre 24 horas y 48 horas al aire libre, para la evaporación de los volátiles.

Posteriormente se hace el vaciado del concreto, y el mismo se hace por paños, los cuales están previamente encofrados; la composición del concreto dependerá de cómo se vaya a efectuar el encofrado.

El concreto debe cumplir con dos propiedades fundamentales como lo son el módulo de Resistencia a la ruptura y módulo de elasticidad.

RESISTENCIA A LA RUPTURA: Debido a que los pavimentos de concreto trabajan principalmente a flexión es recomendable que su especificación de resistencia sea acorde con ello, por eso el diseño considera la resistencia del concreto trabajando a flexión, que se le conoce como resistencia a la flexión por tensión (S´c) ó Modulo de Ruptura (MR) normalmente especificada a los 28 días. Los valores recomendados para el módulo de ruptura varían desde 41 Kg/cm2 (583 psi) hasta los 50 Kg/cm2 (711 psi) a los 28 días dependiendo del uso que vayan a tener.

A continuación se presenta el módulo de ruptura recomendado según el tipo de pavimento:

FALLAS PRINCIPALES EN PAVIMENTOS RÍGIDOS:

Descripción: Fisuras con orientación

Longitudinal o transversal al eje del

Pavimento.

Causas posibles:

• Fisuración por fatiga: espesor de calzada

Insuficiente y/o separación de juntas

Excesiva.

• Reflexión de juntas o fisuras de capas

Inferiores o losas contiguas.

• Pérdida de soporte por erosión (T).

• Asentamientos diferenciales (L).

FALLAS PRINCIPALES EN PAVIMENTOS RÍGIDOS:

1. Erosión por Bombeo y

2. Escalonamiento.

Descripción: Movimiento del agua (con material en suspensión) ubicada debajo de la losa o su eyección hacia la superficie como resultado de la presión generada por la acción de las cargas. Causas (deben coexistir):

• Material fino capaz de entrar en suspensión (arenas finas y limos).

• Disponibilidad de agua en las capas inferiores del pavimento.

• Deflexiones excesivas en bordes y esquinas.

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