Conceptos Básicos De Vias De Comunicaciones. Carpeta De Rodamiento

PAVIMENTOS. DEFINICIONES Y CONCEPTOS BÁSICOS

Se define como pavimento a la superestructura de una vía, construida sobre la sub-rasante, y compuesta normalmente por la sub-base, la base y la capa de rodamiento, cuya función principal es soportar las cargas rodantes y transmitir los esfuerzos al terreno, distribuyéndolos en tal forma que no se produzcan deformaciones perjudiciales, así como proveer una superficie lisa y resistente para los efectos del tránsito.

Tipos de Pavimentos

Históricamente los pavimentos han sido divididos en dos tipos:

a. Pavimentos flexibles

b. Pavimentos rígidos

Es indudable que tal división proviene de una simplificación de todas las posibilidades de definiciones, pero representa verdaderamente la imagen que cualquier usuario recibe de los tipos de superficies sobre la que él rueda.

Bajo este esquema se define como Pavimento flexible a aquél cuya superficie de rodamiento está constituida por una mezcla asfáltica, y sus principales características son:

a. La capacidad estructural del pavimento es proporcionada por las capacidades de aceptación y distribución de cargas de cada una de las capas que conforman la estructura.

b. Son construidos en, al menos la capa superior, con material asfáltico.

c. Variaciones pequeñas del suelo de fundación tienen gran incidencia en la capacidad estructural del pavimento.

d. Las propiedades de las mezclas, afectan, aún cuando en menor grado, la resistencia del conjunto multicapa

Por otro lado, un Pavimento rígido es aquel que:

a. Distribuye la carga sobre un área relativamente grande del suelo por la rigidez y alto módulo de elasticidad de sus componentes.

b. Una gran parte de la capacidad estructural la proporciona la capa superior.

c. Construidos de concreto-cemento en su superficie de rodamiento.

d. En su comportamiento influye notablemente la resistencia del concreto.

e. Variaciones pequeñas del suelo de fundación tienen poca incidencia en la capacidad estructural del pavimento

Estructura del Pavimento Flexible

Sub-rasante.

Ancho total de la vía que constituye la fundación para el pavimento, hombrillos y zonas de estabilización. Este término realmente es compartido en los aspectos de diseño geométrico: en ellos se refiere al plano que separa la infraestructura y la superestructura del pavimento y en el diseño de pavimentos: en el cual se refiere a los últimos centímetros (generalmente 50,0 cm) del relleno o corte del movimiento de tierras, que sirven de soporte a la estructura capaz de recibir y reducir las cargas del pavimento. La sub-rasante no forma parte del pavimento, pero es una variable fundamental en su determinación.

La sub-rasante, tal como es definida en pavimentos, comprende los últimos centímetros del relleno o del corte del movimiento de tierras, que sirven de soporte a la estructura del pavimento. Para el estudio y diseño de pavimentos, sólo nos interesan sus propiedades mecánicas.

La sub-rasante tiene dos funciones principales:

a. Proporcionar un valor soporte mínimo a la estructura del pavimento, en forma tal que limite las deflexiones a valores tolerables. Es importante destacar que del total de la deflexión de un pavimento, entre un 70% y un 90% de ella es causada por la sub-rasante.

b. Proporcionar un soporte continuo, sin asentamientos significativos ni diferenciales, evitando además que se produzcan flujos plásticos o desplazamientos laterales.

En función de la magnitud de la carga es necesario prestarle especial cuidado a la compactación y humedecimiento de las últimas capas de la sub-rasante, con el fin de lograr en este espesor el desarrollo de las propiedades requeridas.

Así interesan para:

Tránsito bajo: los últimos 15 a 30 cm

Tránsito medio: los últimos 30 a 45 cm

Tránsito alto: los últimos 45 a 60 cm.

Las cualidades deseables en la sub-rasante son:

 Alta resistencia.

 Permanencia de la resistencia.

 Uniformidad, reduciendo al mínimo los cambios bruscos.

 Alta densidad, que generalmente incrementa su resistencia.

 Poca susceptibilidad al agua.

 Poca variación volumétrica.

 Facilidad de compactación.

 Permanencia de la compactación.

Debido a la variabilidad de los materiales para sub-rasante, es necesario realizar un estudio profundo de los suelos encontrados en las unidades de diseño, ya que de él se determinará el diseño del pavimento. Los suelos son materiales muy variables; la interrelación de textura, densidad, humedad y resistencia es muy compleja y, en particular, el comportamiento ante la repetición de cargas es muy difícil de evaluar. Debido a la complejidad del problema no es posible establecer reglas que satisfagan todas las posibilidades. Es posible, sin embargo, formular técnicas y procedimientos que proporcionen resultados adecuados, si los principios relacionados con el diseño de la sub-rasante son entendidos por el Ingeniero de pavimentos.

El método más frecuente para caracterizar la "resistencia" de un material de sub- rasante es el ensayo de Valor Soporte California (CBR), aún cuando hoy en día ya se está introduciendo el "Módulo Resiliente", ya que los nuevos métodos de diseño de pavimentos están incorporando este valor más científico.

Sub-base.

Parte de la estructura del pavimento construida directamente sobre la sub-rasante, y que sirve de soporte a la base.

La capa de sub-base se define como aquella capa que se coloca directamente sobre la superficie de la sub-rasante. También puede ser definida, en una estructura de pavimento multicapa, como aquella capa que se coloca directamente por debajo de la capa de base.

Aún cuando se emplean para absorber los esfuerzos generados por los vehículos, debido a que se encuentran algo alejadas de la superficie en donde se aplican las cargas, no se requieren materiales tan resistentes como los exigidos en las capas de base. Sus espesores son, en general, mayores a los de capa base, y están en el rango entre los 20 y 35. No se recomienda construir espesores de capas mayores a los 45 cm, aun cuando el dimensionamiento estructural así lo exija; en este caso debe sustituirse el espesor por encima de los 45 cm por un espesor equivalente de otro material. El CBR de los materiales de sub-bases granulares son menores a los de la capa base.

Otras funciones de las capas de sub-base son:

a. Economía de construcción, por ser de menor costo que los empleados en las capas de base.

b. Facilitar el drenaje de las aguas, tanto las de percolación como las de ascensión capilar.

c. Por otra parte, en caso de ser necesario reducir cambios volumétricos originados por suelos de carácter expansivo, se construyen también con grandes espesores, y sirven para impedir que las deformaciones de las capas de la sub-rasante sean reflejadas en la superficie del pavimento.

d. Sirven como capa de transición, evitando que los finos de la sub-rasante contaminen los materiales de las capas de base, reduciendo su resistencia.

Normalmente son construidas con materiales granulares sin procesar, con espesores relativamente mayores a los de la capa base (25-35 cm.), o en el caso de emplearse materiales locales de baja calidad, se estabilizan mediante la incorporación de cal hidratada o cemento Portland en cantidades reducidas para incrementar ligeramente su capacidad de resistencia. También los materiales locales finos pueden ser mejorados mediante el empleo de aceites sulfonados, que producen una estabilización de tipo electroquímica, pudiendo así alcanzar los niveles de calidad asociados con los exigidos para otros tipos de materiales empleados como capas de sub-base.

Base

Capa, o capas, de agregados, o de suelos o agregados tratados, destinadas a distribuir las cargas provenientes del paso de los vehículos sobre la sub-base o sub-rasante de la vía, y encima de la cual se construye la capa de rodamiento.

La capa base de un pavimento flexible se define como aquella capa de material que está colocada directamente por debajo de la capa de rodamiento. Debido a su ubicación (muy cercana a la superficie en donde se aplican las cargas de los vehículos) deben poseer una alta resistencia a la deformación, siendo capaces de soportar los esfuerzos aplicados sobre ellas. Normalmente se construyen con espesores relativamente altos (15-30 cm.), y con materiales de CBR altos, con lo cual se logra absorber parte de los esfuerzos y distribuirlos a las capas inferiores en una magnitud tal que puedan ser soportados por materiales de menor calidad, como son los que conforman las capas de sub-base o de sub-rasante.

Una segunda función de la capa base está asociada con la facilidad de drenar las aguas provenientes de la superficie, o de evitar la ascensión capilar de aguas inferiores. Por último, persiguen un fin económico, ante la posibilidad de emplear materiales de menor costo que los utilizados en la capa de rodamiento.

Normalmente son construidas con mezclas de fragmentos de piedra o grava, y materiales finos de relleno, pudiendo también emplearse suelos pobres estabilizados mediante la incorporación de cal hidratada o cemento Portland, en cantidades suficientes

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