• Author / Uploaded
• Jhan Berrocal Huaman

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÒBAL DE HUAMANGA REAL PONTIFICIA Y NACIONAL 1677 FACULTAD DE INGENÍERIA DE MINAS GEOLOGÍA Y CIVIL

ELASTICIDAD EN PISTAS Y VEREDAS DOCENTE: JANAMPA QUISPE, Kléber INTEGRANTES:    

MAURICIO CUCHURI, Klissman Andrés ICHPAS CANDIOTE, Raúl BERROCAL HUAMAN, Jhan Russell MEZA YARONIZA, Máximo Ivan

SERIE: 200-Impar

Ayacucho-Perú 2018

.

Este trabajo de investigación va dedicado a nuestros padres y hermanos, ya que gracias a ellos fue posible este informe. Como no agradecer a los grandes genios de la física e ingeniería tales como Newton y Thomas Young ya que gracias a ellos la física tuvo un avance y un buen aporte a la Ingeniería Civil

Índice general

1. Objetivos

2

2. Fundamento Teórico 2.1. Desde un enfoque de la física . . . . . . . . . . . . 2.1.1. Elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2. Esfuerzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.3. Tipos de esfuerzo . . . . . . . . . . . . . . . Tracción: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Compresión: . . . . . . . . . . . . . . . . . Flexión: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Corte o cizalladura: . . . . . . . . . . . . . 2.1.4. Deformación: . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Desde un enfoque de la ingeniería. . . . . . . . . . 2.2.1. Definición de pavimento. . . . . . . . . . . . 2.2.2. Clasificación de pavimento. . . . . . . . . . Pavimento flexible: . . . . . . . . . . Pavimento híbrido: . . . . . . . . . . Pavimento rígido: . . . . . . . . . . . 2.2.3. Paquete estructural. . . . . . . . . . . . . . Losa (superficie de rodadura): . . . . Subbase: . . . . . . . . . . . . . . . . Subrasante: . . . . . . . . . . . . . . ¿ Qué son las veredas? . . . . . . . . . . . . Descripción: . . . . . . . . . . . . . . 2.3. ¿Qué diferencia existe entre la fisura y la grieta? . 2.3.1. Fisuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Definición: . . . . . . . . . . . . . . . Tipos de fisuras en losas: . . . . . . . Causas posibles: . . . . . . . . . . . . 2.3.2. Grietas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Definición: . . . . . . . . . . . . . . . Tipos de grietas en pistas y veredas: 3. Desarrollo del experimento y objetivos 3.1. Desarrollo del experimento básico. . . . 3.1.1. Materiales: . . . . . . . . . . . . 3.1.2. Procedimiento: . . . . . . . . . . 3.1.3. Conclusiones del experimento: . . 3.2. Explicar físicamente las grietas y fisuras 3.2.1. Las grietas en las pistas . . . . . Por fatiga del pavimento. . . . .

3

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . determinando los factores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 8 8 8 8 9 9 9 10 10 10 10 10 11 11 11

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . que lo produce . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12 12 12 12 14 14 14 14

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ahuellamiento en el pavimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Por contracción del pavimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2. Las grietas en las veredas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3. Las fisuras en las pistas y veredas. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.4. Análisis técnico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Falta de estudio técnico de los suelos: . . . . . . . . . . . . Mala compactación de base: . . . . . . . . . . . . . . . . . Mala dosificación del concreto: . . . . . . . . . . . . . . . Falta de curado de estructuras: . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Analizar los distintos esfuerzos que soportan las estructuras estudiadas. 3.3.1. Esfuerzos de alabeo (cambio de forma) . . . . . . . . . . . . . . . Por cambios de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Por cambios de humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2. Esfuerzos producidos por cargas durante la vida útil . . . . . . . Nota: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3. Esfuerzos de flexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Concentración de la carga en el centro de la losa: . . . . . Concentración de la carga en un extremo de la losa: . . . Nota: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.4. Esfuerzos producidos en las juntas . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.5. Esfuerzos de corte: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.6. Esfuerzos combinados: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Impacto ambiental 4.1. En el proceso constructivo de pistas y veredas 4.2. Apertura al público: . . . . . . . . . . . . . . 4.3. Conservación: . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4. Conclusiones del impacto ambiental: . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15 15 15 15 16 16 16 16 17 18 18 18 18 19 20 20 20 21 21 21 22 22

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

25 25 26 26 27

5. Opinión crítica

28

6. Conclusiones 6.0.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29 29

Bibliografía

29

Introducción Las características geográficas, hidrológicas, geológicas y geotécnicas de nuestro país dan lugar a la existencia de problemas complejos en materia de pistas y veredas; debido al carácter muy aleatorio de las múltiples variables (hidrológico-hidráulico, geológico-geotécnico). El planteamiento de las soluciones respectivas, obviamente estarán afectados por niveles de incertidumbres y riesgos inherentes a cada proyecto. En contraste a la mecánica, la resistencia de materiales estudia y establece las relaciones entre las cargas exteriores aplicadas y sus efectos en el interior de los sólidos. ademas no supone que los sólidos son idealmente indeformables, sino que las deformaciones, por mas por mas pequeñas que sean tienen gran interés. las propiedades del material de que se construye una estructura afecta tanto a su elección como a su diseño, ya que se deben satisfacer las condiciones de resistencia y de rigidez. Los estudios de la elasticidad de materiales son fundamentales para: El diseño de obras como pistas, veredas y otras estructuras se efectúan estudios que utilizan frecuentemente modelos matemáticos que representan el comportamiento de la elasticidad y rigidez de cada material de vital importancia para el diseño de una estructura

A la juventud estudiosa Para que orienten siempre su vida por hacer de nuestro Peru una Nación . grande y prospera

1

Objetivos

1 Explicar físicamente las grietas y fisuras determinando los factores que lo producen. 2 Analizar los distintos esfuerzos que soportan las estructuras estudiadas.

Figura 1.1. Imagen introductorio:elasticidad en las pistas.

2

2

Fundamento Teórico

2.1 Desde un enfoque de la física

2.1.1.

Elasticidad

Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo cualquiera, éste se deforma más o menos según el material de que esté hecho. Al cesar la fuerza, el cuerpo recupera su forma inicial. Esta propiedad se denomina elasticidad. A veces ocurre que ejercemos fuerzas demasiado grandes sobre el cuerpo y, al cesar éstas, el cuerpo no puede volver a su estado inicial, y queda permanentemente deformado. En este caso lo que ocurre es que hemos rebasado el límite elástico del cuerpo. La elasticidad, es una propiedad general de la materia, ya sea en estado gaseoso, líquido o sólido. En los fluidos estamos acostumbrados a ver fenómenos elásticos; no así en los sólidos, que clasificamos en elásticos o no elásticos.

2.1.2.

Esfuerzo

El esfuerzo es una consecuencia de las fuerza internas de corto alcance que se producen en un cuerpo por la aplicación de fuerzas exteriores. Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se distribuyen en toda el área; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por unidad de área, la cual se denota con la letra griega sigma (σ) y es un parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece una base común de referencia. F A Cabe destacar que la fuerza empleada en la ecuación debe ser perpendicular al área analizada y aplicada en el centroide del área para así tener un valor de σ constante que se distribuye uniformemente en el área aplicada. La ecuación es válida para los otros tipos de fuerzas internas; existe otro tipo de ecuación que determine el esfuerzo para las otras fuerzas, ya que los esfuerzos se distribuyen de otra forma. Para recordar el concepto de esfuerzo considere el cuerpo de la figura 2.1.a, el cual está sometido a n fuerzas F1 , F2 , F3 , etc. Al hacer el corte mostrado en la figura 2.1.b y aislar la parte izquierda, se obtiene el diagrama de cuerpo libre mostrado en la misma figura, en el que aparece una fuerza interna F en la sección de corte. En general, esta fuerza tendrá una componente tangencial al plano, Ft , y una componente normal, Fn , tal como se muestra en la figura 2.1.c. σ=

Figura 2.1. Fuerzas normales y cortante en una sección de un elemento sometido a fuerzas externas.

3

ELASTICIDAD UNSCH

Si consideramos la sección de corte como la unión de un número finito de áreas, tal como se muestra en las figuras 2.2.d y 2.2.e, cualquier área ∆A soportará una fuerza tangencial, ∆Ft (figura 2.2.d), y una normal, ∆Fn (figura 2.2.e). La suma vectorial de todas estas fuerzas es igual a la fuerza interna F, y, en general, estas fuerzas no se distribuyen uniformemente sobre el área de corte.

Figura 2.2. Fuerzas normales y cortante en una sección de un elemento sometido a fuerzas externas

2.1.3.

Tipos de esfuerzo

Los elementos de una estructura deben de aguantar, además de su propio peso, otras fuerzas y cargas exteriores que actúan sobre ellos. Esto ocasiona la aparición de diferentes tipos de esfuerzos en los elementos estructurales, esfuerzos que estudiamos a continuación: Tracción: Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo. Los tensores son elementos resistentes que aguantan muy bien este tipo de esfuerzos.

Figura 2.3. Sólidos rectangulares sometidas a tracción

Al hacer un corte en una sección cualquiera del elemento de la figura 2.3, se obtiene una distribución uniforme de esfuerzos en dicha sección, tal como se muestra en la figura 2.4.a, para tracción, y 2.4.b, para compresión. El estado de esfuerzo en cualquier punto de la sección es uniaxial (sólo hay esfuerzo en una dirección), como se muestra en la misma figura 2.4.

Figura 2.4. Esfuerzos de tracción y compresión

Compresión: Un cuerpo se encuentra sometido a compresión si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo. Los pilares y columnas son ejemplo de elementos diseñados para resistir esfuerzos de compresión. Cuando se somete a compresión una pieza de gran longitud en relación a su sección, se arquea recibiendo este fenómeno el nombre de pandeo. FISICA II

4 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

Figura 2.5. Sólidos rectangulares sometidos a compresión

Flexión: Un elemento estará sometido a flexión cuando actúen sobre el, cargas que tiendan a doblarlo. Ha este tipo de esfuerzo se ven sometidas las vigas de una estructura.

Figura 2.6. Flexion en el plano XY

Corte o cizalladura: Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla. El ejemplo más claro de cortadura lo representa la acción de cortar con unas tijeras.

Figura 2.7. Solido sometido a fuerzas tangenciales

2.1.4.

Deformación:

El esfuerzo (resistencia) del material no es el único parámetro que debe utilizarse al diseñar o analizar una estructura; controlar las deformaciones para que la estructura cumpla con el propósito para el cual se diseñó tiene la misma o mayor importancia. El análisis de las deformaciones se relaciona con los cambios en la forma de la estructura que generan las cargas aplicadas. Una barra sometida a una fuerza axial de tracción aumentara su longitud inicial; se puede observar que bajo la misma carga pero con una longitud mayor este aumento o alargamiento se incrementará también. Por ello definir la deformación (λ) como el cociente entre el alargamiento (∆L) y la longitud inicial L, indica que sobre la barra la deformación es la misma porque si aumenta L también aumentaría. Matemáticamente la deformación será: λ=

FISICA II

∆L L

5 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

Figura 2.8. Cuadro de comparación

2.2 Desde un enfoque de la ingeniería.

2.2.1.

Definición de pavimento.

Para el mejor análisis de un problema es bueno conocer las propiedades y el funcionamiento de la estructura a tratar de acuerdo a la norma AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials), existen dos puntos de vista para definir un pavimento: el de la Ingeniería y el del usuario. De acuerdo a la Ingeniería, el pavimento es un elemento estructural que se encuentra apoyado en toda su superficie sobre el terreno de fundación llamado subrasante. Esta capa debe estar preparada para soportar un sistema de capas de espesores diferentes, denominado paquete estructural, diseñado para soportar cargas externas durante un determinado período de tiempo. Desde el punto de vista del usuario, el pavimento es una superficie que debe brindar comodidad y seguridad cuando se transite sobre ella. Debe proporcionar un servicio de calidad, de manera que influya positivamente en el estilo de vida de las personas. Las diferentes capas de material seleccionado que conforman el paquete estructural, reciben directamente las cargas de tránsito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada. Es por ello que todo pavimento deberá presentar la resistencia adecuada para soportar los esfuerzos destructivos del tránsito, de la intemperie y del agua, así como abrasiones y punzonamientos (esfuerzos cortantes) producidos por el paso de personas o vehículos, la caída de objetos o la compresión de elementos que se apoyan sobre él. Otras condiciones necesarias para garantizar el apropiado funcionamiento de un pavimento son el ancho de la vía; el trazo horizontal y vertical definido por el diseño geométrico; y la adherencia adecuada entre el vehículo y el pavimento, aún en condiciones húmedas.

2.2.2.

Clasificación de pavimento.

No siempre un pavimento se compone de las capas señaladas en la figura 2.9. La ausencia o reemplazo de una o varias de esas capas depende de diversos factores, como por ejemplo del soporte de la subrasante, de la clase de material a usarse, de la intensidad de tránsito, entre otros.

FISICA II

6 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

Figura 2.9. Capas de una pista

Por esta razón, pueden identificarse 3 tipos de pavimentos, que se diferencian principalmente por el paquete estructural que presentan: Pavimento flexible: También llamado pavimento asfáltico, el pavimento flexible está conformado por una carpeta asfáltica en la superficie de rodamiento, la cual permite pequeñas deformaciones en las capas inferiores sin que la estructura falle. Luego, debajo de la carpeta, se encuentran la base granular y la capa de subbase, destinadas a distribuir y transmitir las cargas originadas por el tránsito. Finalmente está la subrasante que sirve de soporte a las capas antes mencionadas. El pavimento flexible resulta más económico en su construcción inicial, tiene un período de vida de entre 10 y 15 años, pero tiene la desventaja de requerir mantenimiento periódico para cumplir con su vida útil.

Figura 2.10. Pavimento flexible o asfáltico

Pavimento híbrido: Al pavimento híbrido se le conoce también como pavimento mixto, y es una combinación de flexible y rígido. Por ejemplo, cuando se colocan bloquetas de concreto en lugar de la carpeta asfáltica, se tiene un tipo de pavimento híbrido. Ver figura 2.7. El objetivo de este tipo de pavimento es disminuir la velocidad límite de los vehículos, ya que las bloquetas producen una ligera vibración en los autos al circular sobre ellas, lo que obliga al conductor a mantener una velocidad máxima de 60 km/h. Es ideal para zonas urbanas, pues garantiza seguridad y comodidad para los usuarios. Otro ejemplo de pavimento mixto, son aquellos pavimentos de superficie asfáltica construidos sobre pavimento rígido. Este pavimento, trae consigo un tipo particular de falla, llamada fisura de reflexión de junta.

FISICA II

7 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

Figura 2.11. Pavimento híbrido o mixto

Pavimento rígido: El pavimento rígido o pavimento hidráulico, se compone de losas de concreto hidráulico que algunas veces presentan acero de refuerzo. Esta losa va sobre la base (o subbase) y ésta sobre la subrasante. Este tipo de pavimentos no permite deformaciones de las capas inferiores. El pavimento rígido tiene un costo inicial más elevado que el pavimento flexible y su período de vida varía entre 20 y 40 años. El mantenimiento que requiere es mínimo y se orienta generalmente al tratamiento de juntas de las losas.

Figura 2.12. Pavimento rígido o hidráulico

Las capas que conforman el pavimento rígido son: subrasante, subbase, y losa o superficie de rodadura como se muestra en la Figura 2.13.

2.2.3.

Paquete estructural.

Losa (superficie de rodadura): Es la capa más expuesta al intemperismo y a los efectos abrasivos de los vehículos. Es la capa superior de la estructura de pavimento, construida con concreto hidráulico, por lo que debido a su rigidez y alto módulo de elasticidad, basan su capacidad portante en la losa, más que en la capacidad de la subrasante, dado que no usan capa de base. Subbase: Es la capa de la estructura de pavimento destinada fundamentalmente a soportar, transmitir y distribuir con uniformidad las cargas aplicadas a la superficie de rodadura de pavimento, de tal manera que la capa de subrasante la pueda soportar absorbiendo variaciones inherentes a dicho suelo que puedan afectar a la subbase. La subbase debe controlar los cambios de volumen FISICA II

8 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

y elasticidad que serían dañinos para el pavimento. Se utiliza además como capa de drenaje y contralor de ascensión capilar de agua, protegiendo así a la estructura de pavimento, por lo que generalmente se usan materiales granulares. Al haber capilaridad en época de heladas, se produce un hinchamiento del agua, causado por el congelamiento, lo que produce fallas en el pavimento, si éste no dispone de una subrasante o subbase adecuada. Subrasante: Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura de pavimento y que se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de diseño que corresponde al tránsito previsto. Esta capa puede estar formada en corte o relleno y una vez compactada debe tener las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos finales de diseño. El espesor de pavimento dependerá en gran parte de la calidad de la subrasante, por lo que ésta debe cumplir con los requisitos de resistencia, incompresibilidad e inmunidad a la expansión y contracción por efectos de la humedad, por consiguiente, el diseño de un pavimento es esencialmente el ajuste de la carga de diseño por rueda a la capacidad de la subrasante. Se considera como la cimentación del pavimento y una de sus funciones principales es la de soportar las cargas que transmite el pavimento y darle sustentación, así como evitar que el terraplén contamine al pavimento y que sea absorbido por las terracerías.

Figura 2.13. Capas de los pavimentos: rígido, flexible e híbrido.

¿ Qué son las veredas? Cinta horizontal de materiales duros (piedra, asfalto y concreto los más recurrentes), sobreelevada de pocos centímetros respecto al nivel de la calle, la vereda determina una ampliación, una suerte de"of f set", de los perímetros de los edificios que envuelve, y por consecuencia un umbral de indefinición entre lo privado y lo publico.

Descripción:

1 Son pavimentos de concreto que se usan comúnmente en las zonas urbanas para el tránsito de peatones y como protección de las edificaciones. 2 Se denomina vereda a la capa de concreto simple, que nos proporcionará una superficie de apoyo rígida, uniforme y nivelada, para enseguida poner el material de recubrimiento de piso. Los materiales que componen un firme son. 3 Las veredas también cumplen la función arquitectónica por ello se ubican en parques, calles, jardines, etc. y estas no soportan demasiada carga por ser de uso peatonal a comparación de las pistas o pavimentos que están diseñadas para soportar cargas mayores. 4 Hacer una vereda de cemento es un trabajo mayor para un propietario artesano, pero muchos prefieren la superficie suave del cemento a las alternativas más irregulares, como adoquines FISICA II

9 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

y o pavimento de piedra. El cemento es una buena elección para los propietarios con un presupuesto; el cemento premezclado puede ser entregado al propietario o éste lo puede mezclar, agregando agua para hacer su propio cemento. Algunas zonas podrían requerir permisos de construcción para este trabajo. Consulta con un inspector de construcciones local para averiguar los requisitos.

2.3 ¿Qué diferencia existe entre la fisura y la grieta?

2.3.1.

Fisuras

Definición: Las fisuras, son roturas que aparecen generalmente en la superficie del hormigón, por la existencia de tensiones superiores a su capacidad de resistencia. Las fisuras en el hormigón, son roturas que aparecen generalmente en la superficie del mismo, debido a la existencia de tensiones superiores a su capacidad de resistencia. Cuando la fisura atraviesa de lado a lado el espesor de una pieza, se convierte en grieta. Las fisuras se originan en las variaciones de longitud de determinadas caras del hormigón con respecto a las otras, y derivan de tensiones que desarrolla el material mismo por retracciones térmicas o hidráulicas o entumecimientos que se manifiestan generalmente en las superficies libres. La retracción térmica se produce por una disminución importante de la temperatura en piezas de hormigón cuyo empotramiento les impide los movimientos de contracción, lo que origina tensiones de tracción que el hormigón no está capacitado para absorber. Tipos de fisuras en losas:

1 Fisuras longitudinales y transversales: Fisuras con orientación longitudinal o transversal al eje del pavimento.

Figura 2.14. Fisura transversal

Causas posibles: Son fisuras originadas por fatiga, es decir el espesor de la calzada es insuficiente y/o separación de juntas excesivas. Reflexión de juntas o fisuras de capas inferiores a losas contiguas. Perdida de soporte por erosión. FISICA II

10 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

Asentamientos diferenciales (L).

2 Fisuras de retracción hidráulica por contracción de fraguado: Se producen en losas de pistas no muy gruesas y de espesor uniforme (pavimentos, losas de entresuelos y también se ve techos de edificios, etc.) por la rápida desecación superficial con relación a la masa por la acción del sol, la humedad relativa, y especialmente del viento, o por la combinación de ambos, estas fisuras aparecen en la superficie en forma serpenteante, orientadas en cualquier dirección. 3 Fisuras de retracción hidráulica por secado lento: Aparecen en piezas estructurales cuyos movimientos de retracción están impedidos por su empotramiento o en el caso de los pavimentos, por su adherencia al terreno. En éstos, si no se les hacen las juntas de contracción con las separaciones adecuadas, aparecen espontáneamente, a intervalos regulares, en dirección normal al sentido de marcha y de un espesor regular. 4 Fisuras de entumecimiento: Son provocadas por un aumento del volumen del hormigón que puede deberse a materiales expansivos incluidos en la masa. Las más conocidas son las expansiones producidas por la reacción álcali agregado (Alcali-sílice) que destruyen velozmente la estructura; otras más lentas como el ataque por sulfatos, la oxidación de los hierros de refuerzo o elementos férricos empotrados en la masa del hormigón, y el efecto de congelación y deshielo.

2.3.2.

Grietas

Definición: Una grieta se diferencia de la fisura en la siguiente forma; la fisura "no trabaja", y si se la cierra con algún método simple no vuelve a aparecer. La grieta en cambio, "si trabaja", y para anularla hay que eliminar el motivo que la produjo y además ejecutar trabajos especiales para "soldarla".

Tipos de grietas en pistas y veredas:

1 Grietas paralelas a la dirección del esfuerzo: Se producen por esfuerzo de compresión. Son muy peligrosas, especialmente en columnas porque "no avisan", ya que son producto de un agotamiento de la capacidad de carga del material, y el colapso puede producirse en cualquier momento. 2 Grietas normales a la dirección del esfuerzo: Indicativas de que éste es de tracción por los altos tonelajes de los vehículos estas actúan directamente como efecto de acción y reacción.

Figura 2.15. Grieta longitudinal

FISICA II

11 Ing. Civil

3

Desarrollo del experimento y objetivos

3.1 Desarrollo del experimento básico. En este experimento se tratará de caracterizar en un material denominado tecnopor, algunos de los esfuerzos que se producen en las pistas y veredas.

3.1.1.

Materiales:

Poliestireno (tecnopor).

3.1.2.

Procedimiento:

1. Experimento de compresión: Para este caso el experimento consiste en someter un trozo de poliestireno, denominada tecnopor, de sección uniforme y conocida, a una fuerza de compresión que va aumentando progresivamente. Al iniciarse el experimento, el material se deforma elásticamente; pues si la carga se elimina, el poliestireno recupera su forma inicial. Se dice que el material sobrepasó su límite elástico cuando la carga es de magnitud suficiente para iniciar una deformación plástica, esto es, no recuperable. En otras palabras, el material no recupera su característica inicial si se elimina la carga aplicada.

Figura 3.1. Comportamiento elástico del poliestireno frente a esfuerzos de compresión

Como consecuencia del esfuerzo puede generarse depresiones y/o caracterizaciones cuando se sobrecarga al material.

Figura 3.2. Consecuencias del esfuerzo de compresión

12

ELASTICIDAD UNSCH

2. Experimento de flexión: Este experimento consiste en someter el trozo de poliestireno, apoyado libremente por los extremos, a un esfuerzo aplicado en el centro o dos iguales aplicados a la misma distancia de los apoyos. Como en el caso anterior al iniciarse el experimento, el material se deforma elásticamente; pues si la carga se elimina, el poliestireno recupera su forma inicial. Así mismo se dice que el material sobrepasó su límite elástico cuando la carga es de magnitud suficiente para iniciar una deformación plástica, esto es, no recuperable. En otras palabras, el material no recupera su característica inicial si se elimina la carga aplicada.

Figura 3.3. Comportamiento elástico del poliestireno frente a esfuerzos de flexión

Algunos aspectos que tendremos que tener en cuenta para este experimento son las propiedades físicas de este material (tecnopor).

Figura 3.4. Cuadro de las propiedades fisicas del tecnopor.

FISICA II

13 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

3.1.3.

Conclusiones del experimento:

Al realizar este experimento comprendimos los distintos esfuerzos a los que están sometidos las pistas y veredas día día, estos pueden ser una de las causas para que se produzcan las fisuras y las grietas. En la exposición explicaremos estos esfuerzos(que aplicaremos al poliestireno) y detallaremos como actúan, para luego hacer una comparación en las pistas. Tomando en cuenta los los dos objetivos planteados lineas arriba.

3.2 Explicar físicamente las grietas y fisuras determinando los factores que lo produce

3.2.1.

Las grietas en las pistas

En teoría, el agrietamiento de las capas asfálticas es una señal de "fatiga"de la carpeta o capa como resultado de la acumulación de esfuerzos horizontales de tensión generados por las cargas transmitidas por los vehículos pesados; así como de los factores ambientales como la temperatura y humedad. De acuerdo a la teoría elástica, estas grietas se inician en la fibra inferior de la capa asfáltica o cerca de ella, propagándose luego hacia arriba para aparecer en la superficie, siendo visible al ojo humano cuando ya el daño ha ocurrido y ha atravesado toda la capa. Por fatiga del pavimento. Este tipo de fallo, también conocido como "piel de cocodrilo", ocurre generalmente en áreas del pavimento sujeta al impacto de numerosas y repetidas cargas por tráfico, principalmente en la zona de rodadura de la calzada, en la cual la mezcla asfáltica sufre una fatiga, o pérdida paulatina de sus propiedades estructurales, producto de las cargas reiteradas. Generalmente este tipo de fallo se caracteriza por tener un patrón geométrico descrito por numerosas grietas interconectadas entre sí, formando trozos de ángulos agudos. La falla por fatiga se puede presentar en diferentes niveles de severidad, Figura 3.1.

Figura 3.5. Grietas por fatiga en diferentes niveles de severidad. (a). bajo. (b). moderado. (c)alto. (fuente: FHWA.2003)

Dentro de los deterioros de fisuración por fatiga se pueden identificar dos mecanismos. El primero, en que la fisura progresa desde la capa de base, se conoce como fisura ascendente (bottom-up cracking), o también, fisuración çlásica"por fatiga. Este fallo se produce por tensiones y deformaciones producto de esfuerzos de tracción en la base de la capa asfáltica, que provoca que la fisura se inicie y se propague hacia la superficie. En el segundo mecanismo, las fisuras se inician y se propagan desde la superficie del pavimento hacia la base y es conocida como fisuración por fatiga descendente. Este fallo ocurre generalmente en pavimentos de mayor espesor, a causa de tensiones combinadas de tracción y corte en la superficie del pavimento, en la interfase neumático - pavimento, producto del tránsito de vehículos pesados con neumáticos con altas presiones de inflado, sumado también FISICA II

14 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

el efecto del envejecimiento de la mezcla asfáltica y el efecto térmico que provoca retracciones en el pavimento cuando las temperaturas bajan. Ahuellamiento en el pavimento El ahuellamiento se deriva de una deformación permanente en cualquiera de las capas del pavimento o la sub-rasante, usualmente producida por consolidación o movimiento lateral de los materiales debidos a la carga del tránsito.

Por contracción del pavimento Son grietas interconectadas que dividen el pavimento en pedazos aproximadamente rectangulares, su tamaño puede variar de 0.30 m x 0.30 m a 3.0 m x 3.0 m; principalmente se originan por la contracción del concreto asfáltico y los ciclos de temperatura diarios (lo cual origina ciclos diarios de esfuerzo / deformación unitaria); este tipo de falla no está asociada a cargas, lo que indican es que el asfalto se ha endurecido significativamente.

Figura 3.6. Grietas por contracción del concreto.

3.2.2.

Las grietas en las veredas.

En teoría, el agrietamiento de las capas de las veredas es también una señal de fatigamiento como resultado de la acumulación de esfuerzos horizontales de tensión y compresión generados por los factores ambientales y también a las cargas transmitidas por el peso de las personas, aunque se sabe que estas no influyen de manera muy notoria.

3.2.3.

Las fisuras en las pistas y veredas.

Las fisuras, estas se presentan cuando los esfuerzos o deformaciones exceden ciertos valores límites ocasionado por el endurecimiento del asfalto el cual incrementa la rigidez de la superficie asfáltica, el cual se torna frágil y propenso a fisurar bajo esfuerzos de decrecimiento de la temperatura de la capa asfáltica, este efecto no solo crea esfuerzos de tensión debido a la contracción térmica, sino también incrementa su rigidez, haciendo más variable a las fallas por tensión ocasionados por el tránsito, en el caso de las pistas ;estas fracturas en las pistas y veredas constituyen el inicio del deterioro de la carpeta asfáltica, ya que, a través de ellos se producen infiltración de aguas superficiales (lluvias), las cuales provocan deformaciones de la sub estructura, por pérdida de resistencia al esfuerzo cortante del material conformante de la sub base o sub rasante. FISICA II

15 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

3.2.4.

Análisis técnico

La mayoría de las grietas del concreto ocurren usualmente debido a muchos factores; pero particularmente a causa de un inadecuado diseño y a malas prácticas al momento de ejecutar la construcción de estas. Falta de estudio técnico de los suelos: Todos los proyectos cuentan con un perfil y expediente técnico la cual detalla el estudio de suelos, pero las empresas ejecutoras de las obras no cumplen con estos estudios por maximizar sus ganancias y minimizar los costos. De acuerdo a la mecánica de suelos, se han establecido sistemas de clasificación de los suelos, siendo los más importantes el sistema de clasificación AASHTO y el de clasificación Unificada. En la pavimentación de una pista y vereda se tiene que hacer un buen análisis de suelo,por ejemplo las arcillas(limoarcillas) son suelos muy malos que al estar en contacto con la humedad aumenta su volumen generando esfuerzos de empuje en la losa de concreto, provocando así fisuras y grietas. Una vez que cesa la humedad los suelos arcillosos vuelven a su estado original dejando vacíos que efectan al pavimento provocando fisuras y rajaduras. Mala compactación de base: Una vez determinada el tipo de suelo se debe definir si sacar toda la tierra o solamente compactarlo según sea el tipo de suelo arcilloso o compacto. Los suelos arcillosos deben ser reemplazados por otro material,se hace una excavación de unos 40 cm de profundidad, entonces el material de arcilla expulsado es reemplazado por material de cantera previo estudio y análisis del material de relleno. Si no se realiza estos procedimientos en el futuro el pavimento sufrirá fisuras, rajaduras y agrietamientos. La capa de soporte se debe compactar a la densidad especificada, es decir que existe un grado de compactación del suelo y también se debe cumplir las tolerancias en cuanto a los alineamientos horizontal y vertical.

Figura 3.7. Maquinaria compactando el suelo.

Mala dosificación del concreto: Para que el concreto se diseñe de modo que el material resultante satisfaga eficientemente los requerimientos particulares del proyecto, es necesario conocer

FISICA II

16 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

sus componentes y su interacción entre ellos. Un método de dosificación racional es el ACI(American concrete Institute). Así la elección de los materiales y su dosificación se hace en base a: 1. Resistencia para alcanzar lo requerido. 2. Durabilidad, que satisfaga las condiciones de servicios previstos. 3. Relación agua cemento, para obtener mayor resistencia y durabilidad. 4. Utilizar la menor cantidad de agua posible, para reducir el fenómeno de la contracion. Sino se cumplen las indicaciones mencionadas el armado del concreto sera pobre(tendrá menos resistencia) que en el futuro dicha losa de contero sufrirá rajadura, fisuras y desgaste en la capa superior.

Figura 3.8. Diseño del concreto para la mezcla testigo.

Falta de curado de estructuras: El mantenimiento de unas condiciones de humedad satisfactorias durante la edad temprana del pavimento retrasa la contracción del concreto y favorece la hidratación del cemento y el endurecimiento del concreto. El curado es una parte muy importante para un concreto ya que una vez que se tenga el concreto en proceso de secado se debe realizar el curado para que impermeabilice la superficie del concreto; es decir los aditivos que se aplican en la superficie de un concreto tapa los poros que poseen estas evitando así el ingrese de agua y humedad a la parte interna y luego a la base del concreto.

Figura 3.9. Proceso de curado de una losa de concreto.

Si el agua atraviesa la losa de concreto, humedece el suelo generando la inestabilidad del suelo provocando así fisuras y grietas en las losas de concreto. FISICA II

17 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

3.3 Analizar los distintos esfuerzos que soportan las estructuras estudiadas.

3.3.1.

Esfuerzos de alabeo (cambio de forma)

Por cambios de temperatura Al cambiar la temperatura ambiente durante el día, también cambia la temperatura del pavimento, este ciclo térmico crea un gradiente térmico en la losa, el gradiente produce un alabeo (cambio de forma) en la losa. El peso propio de la losa y su contacto con la superficie de apoyo restringen el movimiento, generándose esfuerzos tales como la tensión en las partes convexa y a compresión en la parte cóncava.

Figura 3.10. Esfuerzos por cambios de temperatura.

Dependiendo de la hora del día, estos esfuerzos se pueden sumar o restar de los efectos producidos por las cargas del tránsito.

Figura 3.11. Esfuerzos por cambios de temperatura con análisis de carga.

Por cambios de humedad El alabeo también se produce por cambios de la humedad en la losa, estos esfuerzos suelen ser opuestos a los producidos por cambios cíclicos de temperatura en climas húmedos, la humedad de las losas es relativamente constante, en climas secos, la superficie se encuentra más seca que el fondo, estos esfuerzos generan tensión y compresión.

Figura 3.12. Esfuerzos por cambio de humedad.

FISICA II

18 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

3.3.2.

Esfuerzos producidos por cargas durante la vida útil

Los pavimentos rígidos y los pavimentos flexibles son pavimentos de tránsito vehicular que soportan cargas muy pesadas (toneladas). En un determinado instante de tiempo las llantas de los vehículos soportan todo el peso del vehículo más la carga que lleva, entonces todo el peso se concentra en la base de la llanta que actúa en la superficie de rodamiento del pavimento. Estas cargas actúan de forma vertical sobre la superficie del pavimento generando compresión, pero sabemos que el concreto posee una mayor capacidad para resistir esfuerzos de compresión (20M N/m2 ); que para soportar esfuerzos de tracción(2M N/m2 ). Debido a este comportamiento los pavimentos rígidos sufren un mínimo esfuerzos de compresión. En un pavimento rígido, debido a la consistencia de la superficie de rodadura, se produce una buena distribución de las cargas, dando como resultado tensiones muy bajas en la subrasante. La carga que actúa en la losa, genera esfuerzos internos que se transmiten a través de ella a la base(o subbase) y se distribuye de forma uniforme y continua sobre la base(o subbase).

Figura 3.13. Esfuerzos en un pavimento rígido.

Lo contrario sucede en un pavimento flexible, la superficie de rodadura al tener menos rigidez, se deforma más y se producen mayores tensiones en la subrasante. En este caso la carga que actúa en la carpeta asfáltica, genera esfuerzos internos que se transmiten en forma variable.

Figura 3.14. Esfuerzos en un pavimento flexible.

FISICA II

19 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

Nota: Sabemos que el esfuerzo es proporcional a la fuerza de deformación, quiere decir que a mayor fuerza aplicada se produce mayores esfuerzos. F A Si el área donde actúa la fuerza es mínima genera mayores esfuerzos pero si el área es mucho mayor la fuerza que actúa genera esfuerzos mínimos entonces la carga que actúa en la superficie de la losa se distribuye a la base donde posee una área mayor. σ=

3.3.3.

Esfuerzos de flexión

El concreto es un material elástico que tiende a sufrir ?exión frente a la acción de cargas, por tanto, las cargas que actúan en la zona central de la losa del pavimento generan ?exión, a este hecho favorece el caso en el cual el suelo no este correctamente compactado.

Figura 3.15. Ejemplo de esfuerzo de flexión.

Concentración de la carga en el centro de la losa: La cara superior de la losa sufre esfuerzos de compresión, estos esfuerzos afectan en menor proporción a la losa ya que el concreto es muy resistente a esfuerzos de compresión.

Figura 3.16. Esfuerzos en el centro de la losa.

La cara inferior de la losa está sujeto a esfuerzos de tracción, ahora el concreto no está diseñado para soportar esfuerzos de tracción quiere decir que la resistencia del concreto a esfuerzos de tracción es mínima, por tanto, la tracción que se produce debido a la flexión genera inicialmente ?suras en la losa del pavimento que poco a poco estas ?suras se transforman en grietas.

Figura 3.17. Esfuerzos en el centro de la losa.

FISICA II

20 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

Concentración de la carga en un extremo de la losa: Si la carga del vehículo se concentra en los extremos de la losa del pavimento genera esfuerzos de corte

Figura 3.18. Esfuerzos en el extremo de la losa.

Entre las secciones B y C se concentra la carga del vehículo de forma perpendicular dirigida hacia abajo pero en la sección C existe una reacción de la base hacia la losa dirigida hacia arriba lo que genera un esfuerzo de corte en la sección BC. En la sección AB no existe esfuerzos de corte. El esfuerzo de corte en la sección BC genera ?suras y agrietamientos en el extremo de la losa del pavimento. Una solución a este tipo de problema es que se colocan unas barras de acero (?erros) entre losa y losa (las losas están separadas por juntas), estas barras de acero se encargan de distribuir la carga que se encuentra en un extremo de la losa hacia el otro extremo de la losa Nota: Los esfuerzos por alabeo pueden superar a los producidos por las cargas del tránsito; sin embargo, las juntas y el acero se emplean para aliviar o cuidar los esfuerzos por alabeo.

3.3.4.

Esfuerzos producidos en las juntas

Uno de los procesos más sencillos durante la construcción de pistas y veredas es la realización del sellado de las juntas, sin embargo también es uno de los procesos donde se cometen errores debido a la falta de conocimiento de los esfuerzos (Tracción, Compresión, Torsión, Flexión, Cortante) a los cuales se encuentran sometidas, trayendo consigo una serie de patologías en las losas tales como el efecto de bombeo, debilitamiento en el material de fundación, presencia de humedad, presencia de material orgánico, presencia de objetos o material sólido, los cuales disminuyen la vida útil de la estructura y que al final se necesita realizar mantenimientos y/o rehabilitaciones antes de tiempo de servicio al cual fueron diseñados.

Figura 3.19. Esfuerzos en las juntas de los pavimentos.

FISICA II

21 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

3.3.5.

Esfuerzos de corte:

Estos esfuerzos se hacen presente, generalmente, cuando una losa no transmite de manera equivalente a las losas de sus ambos costados.

Figura 3.20. Esfuerzos de corte.

3.3.6.

Esfuerzos combinados:

Se realiza una secuencialidad en las imágenes donde se puede apreciar que durante el día se presenta el esfuerzo de tensión en las losas de los pavimentos.

FISICA II

22 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

Figura 3.21. Esfuerzos de temperatura.

Figura 3.22. Esfuerzos de temperatura y carga.

FISICA II

23 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

Figura 3.23. Análisis del esfuerzo de carga en el día.

Figura 3.24. Análisis del esfuerzo de carga en el noche.

FISICA II

24 Ing. Civil

4

Impacto ambiental

4.1 En el proceso constructivo de pistas y veredas

1. Incremento de ruido laboral y ambiental: En la construcción de pistas y veredas se desarrollan actividades en el banco de materiales que involucran un movimiento constante de maquinaria pesada, camiones de carga, personal y la operación de trituradoras, lo que genera niveles de ruido alto y variable. Este ruido ahuyenta a la fauna y en algunos casos ocasiona problemas de salud como sordera temporal o permanente si existe exposición prolongada a esos niveles de ruido. Asimismo, si una población cercana se encuentra expuesta a niveles de ruido altos, puede sufrir estrés u otras alteraciones sicosomáticas relacionadas con el ruido. A este impacto se le identificó como adverso poco significativo porque es un impacto temporal e intermitente. 2. Disminución en la calidad del suelo e incremento en la erodabilidad: En muchos casos la superficie agrícola del suelo es retirada en su totalidad durante el aprovechamiento de los bancos de material, por tanto sus características físicas como estructura, espacio poroso y densidad, entre otras, se pierden. Al mismo tiempo al separarlo de su cubierta vegetal y acumularlo en montículo o dispuesto en otras áreas es lavado por la lluvia, lo cual disminuye su fertilidad sobre todo porque ya no cuenta con la cubierta vegetal, además es arrastrado más fácilmente por la misma lluvia y viento erosionándose rápidamente. Por otro lado la superficie que ha sido despojada de la cubierta vegetal y de la capa superficial del suelo afectada dejando al descubierto el material litológico profundo convirtiéndolo en material fácilmente erosionable por la acción del viento y el agua. Este impacto es adverso significativo debido a que la recuperación total del sitio llevará varios años para el establecimiento de las primeras etapas de la sucesión ecológica de la vegetación y varios cientos de años para el desarrollo de un horizonte orgánico de suelo. 3. Afectaciones a la salud: Las partículas sólidas suspendidas en el aire por la actividad de aprovechamiento de bancos de material quedan disponibles para ser ingeridas a través del sistema respiratorio y digestivo, provocando generalmente enfermedades respiratorias que pueden ser desde un flujo continuo de mucosidad hasta llegar a favorecer la aparición de asma, debido a la acumulación de partículas de polvo en las vías respiratorias y membranas pulmonares, de esto pueden derivar gastos médicos y pensiones por enfermedad. El impacto generado es adverso poco significativo, debido a que la población expuesta es en su mayoría personal que labora en la obra y cuenta con equipo de seguridad. 4. Modificación de la topografía: Para la extracción de material se eligen generalmente cerros, resultando que la extracción puede ser tan severa que desaparezcan parcial o completamente convirtiendo la zona en una serie de depresiones en el terreno con roca desnuda, en la cual la cubierta vegetal tardará algunos años en establecer los primeros estadios de la sucesión ecológica y algunos cientos de años en volver a formar una capa de suelo orgánico (horizontes con estructura, textura, porosidad y materia orgánica), por lo tanto, es imposible recuperar las condiciones iniciales, por tanto se clasifica como un impacto adverso significativo.

25

ELASTICIDAD UNSCH

4.2 Apertura al público:

1. Aumento de la infraestructura y servicios para la comunidad. A partir del tendido de la superficie de rodamiento y una vez que se ha endurecido totalmente, se contará con vías de comunicación que permiten disminuir los tiempos de traslado y el acceso rápido a centros de atención primaría, esto producirá un incremento en la demanda de infraestructura local, lo cual dará lugar a la instalación de más servicios. Se mejorará considerablemente el nivel de vida de las comunidades, también se favorece el comercio entre las poblaciones y la comunicación en general teniendo como resultado intercambios comerciales constantes. Este impacto se considera siempre como benéfico significativo. 2. Crecimiento de la mancha urbana. El trazo de la carretera favorece el asentamiento irregular de personas a lo largo de ella, aumentando el detrimento del ecosistema y de las posibilidades de atropellamientos, mutilaciones y traumatismos, por un crecimiento acelerado de la mancha urbana fuera de cualquier plan o programa de desarrollo urbano. Lo anterior propicia un impacto adverso significativo, debido a que es un impacto permanente y creciente.

Figura 4.1. Matriz de identificación de impactos.

4.3 Conservación:

1. Aprovechamiento de recursos. Existen varios métodos para dar mantenimiento a una superficie de rodamiento pero estos dependerán del tipo de falla que se tenga. Dentro de estos, un aspecto que es importante resaltar es que durante la aplicación de esos métodos es posible reciclar los materiales que se retiran de la superficie de rodamiento y procesarlos, ya sea solo o mezclado con material nuevo para complementar la mezcla de concreto. Esta actividad genera un impacto que se identifica como benéfico poco significativo, debido a que disminuye la explotación de bancos de material, que es la fuente principal de los elementos requeridos para la elaboración del concreto hidráulico.

FISICA II

26 Ing. Civil

ELASTICIDAD UNSCH

4.4 Conclusiones del impacto ambiental:

1. Se identificaron dos impactos benéficos en la construcción y conservación de superficies de rodamiento en pavimentos rígidos: la generación de empleos y, debido a que con la construcción de la carpeta hidráulica como superficie de rodamiento mejora la operación de la carretera, la comunicación entre poblaciones, centros de desarrollo y sitios de interés, lo que se evalúa como significativo y es el principal objetivo de un proyecto carretero. 2. Al deformar se las losas de concreto generan fisuras, grietas y rupturas en las pistas y veredas lo cual ocasiona que los vehículos que transitan por el pavimento sean maltratadas generando con el tiempo que estos vehículos contamine el medio ambiente(contaminación al aire) 3. Debido a que los bancos de material son inherentes a los proyectos carreteros, especialmente, como proveedor de los agregados pétreos que requiere la superficie de rodamiento, se involucró la explotación de ellos en la evaluación del impacto ambiental. Las actividades requeridas para la explotación de los bancos de material, son las que mayor número de impactos adversos genera y que son más significativos en mayor número de elementos ambientales. 4. De las actividades específicas en la construcción y conservación de la superficie de rodamiento de pavimentos rígidos, la colocación y extensión del concreto hidráulico, manejo y almacenamiento de combustibles son las que generan impactos adversos significativos. 5. Los elementos ambientales que sufren impactos adversos significativos son el aire, el suelo y el agua. A este último se le identifica (en algunos casos) un impacto adverso significativo, más por el valor ambiental que por el daño que puede sufrir durante las actividades de construcción y conservación de la superficie de rodamiento de pavimentos rígidos. 6. Las materias primas empleadas para la construcción de superficies de rodamiento de pavimentos rígidos no implican un riesgo a la salud de los trabajadores, debido a sus que son en su mayoría productos pétreos salvo los utilizados como combustibles, los tiempos de exposición reducidos y el factor de dilución al desarrollar los trabajos a la intemperie. 7. Los materiales pétreos empleados para la construcción de superficies de rodamiento de pavimentos rígidos no implican un riesgo a la salud por sus características tóxicas, únicamente una acumulación de partículas en los pulmones puede causar alguna enfermedad, pero gracias al factor de dilución debido a que el trabajo se desarrolla al aire libre y a que los materiales se mantienen húmedos, no se tienen reportes de enfermedades en esta actividad. 8. Es importante destacar los impactos adversos que se identifican en el ambiente laboral, debido a que se generan gases con características tóxicas, ruido con niveles que pueden dañar el oído y en el manejo de sustancias identificadas como peligrosas, particularmente combustibles. Por esta razón, es muy importante dotar de equipo de seguridad a los trabajadores de acuerdo a la normatividad que aplique (Secretaría del Trabajo y Previsión Social) y realizar y aplicar procedimientos por cada actividad que requiere la construcción y conservación de superficies de rodamiento en pavimentos rígidos. 9. El 75 o/o de los impactos identificados son no significativos, el 20 o/o son poco significativos y solamente el 5 o/o son significativos. Por otra parte, de todos los impactos identificados, el 98 o/o se puede mitigar, compensar o inclusive inhibir. El 2 o/o que no se puede mitigar, compensar o inhibir, son impactos producidos por la explotación de los bancos de materiales, particularmente en la modificación del relieve local. 10. De acuerdo con el punto anterior, los impactos generados por la construcción y conservación de superficies de rodamiento en pavimentos rígidos, no representan un costo ambiental y social alto, por lo que en una evaluación beneficio-costo, son los impactos que menor número aportan y con menor valor.

FISICA II

27 Ing. Civil

5

Opinión crítica

En la actualidad los diferentes proyectos de ingeniería que se realizan deberían ser minuciosamente estudiadas, ya que de este estudio dependerá que el proyecto sirva de manera eficiente a la población. Como se sabe las pistas y veredas se usan de manera cíclica y constante, y de esto dependen muchos transportistas, empresas, poblaciones y sobre todo la vida de las personas; como vimos existen muchos factores que podrían deteriorarlo y no cumplir su tiempo de vida previsto, en consecuencia podría provocar accidentes, es por ello que se debe prever los distintos factores a los que estará expuesto y si el daño ya está hecho sería importantísimo vigilarlas de cerca y determinar su causa para evitar males mayores, puesto que una grieta o fisura puede estar avisando de un daño serio y muy peligroso.

1 Este trabajo fue de mucha utilidad dado que permitió al grupo indagar nuevos conceptos técnicos y físicos que aportarán en gran medida en el desempeño laboral como profesionales y no cometer los errores que se ven a diario en este tipo de edificaciones. 2 En todo proyecto se presenta un expediente técnico y sus respectivas especificaciones técnicas, pero el gran defecto está en la ejecución incorrecta o falta de control de dichas normas por la empresa constructora, dado que estas solo quieren lucrarse. 3 La construcción genera puestos de trabajo, pero también para su ejecución se necesita de un fuerte presupuesto, por ello todos los ciudadanos estamos llamados a la supervisión de los diferentes trabajos locales que se están ejecutando. 4 La mayoría de las fisuras que se presentan en este tipo de pistas y veredas no tienen implicancia estructural y representan un comportamiento normal del material que no puede ser suprimido, aunque si controlado. 5 Hay mucha investigación sobre este fenómeno y se ha encontrado que la magnitud del cambio volumétrico es influida por factores como el diseño de mezcla (relación agua, cemento, tamaño de agregados y otros), la relación volumen/superficie del elemento, el curado, etc.

28

6 6.0.1.

Conclusiones

Conclusiones

1. Analizando físicamente las distintas condiciones ya sea por fatigamiento, ahuellamiento y por contracción, pudimos entender porque se producen las fisuras que después se convierten en grietas causando molestares en los ciudadanos, transeúntes, conductores que circulan por estas estructuras. También podemos observar estas fallas (fisuras y grietas) desde el punto de vista técnico que nos detalla que estas se producen por un mal diseño o mala ejecución de estas estructuras. Para poder dar soluciones a estos tipos de problemas como son las fisuras ya las grietas planteamos que se debería tener en cuenta todos los factores que ocasionan estos tipos de deterioros en las pistas y veredas, generando malestares en los usuarios. 2. En el estudio que realizamos determinamos los diferentes esfuerzos a los que son sometidos las pistas y veredas ya sean por albeo que son generados por cambios de temperatura y humedad en las estructuras; por los esfuerzos que generan las cargas vivas ( vehículos, transeúntes) que hacen uso de estas estructuras; por los esfuerzos de flexión y los esfuerzos combinados; los cuales generan primero las fisuras que con el tiempo se transforman en grietas que son perjudiciales para estas estructuras (pistas y veredas). 3. Por último realizaremos un experimento en el cual detallaremos y mostraremos como estas estructuras son sometidas a diferentes cargas (fuerzas) y los esfuerzos que producen estas en el interior de nuestras estructuras.

29

Bibliografía

[1] F.L. Singer A. Pytel (1994)- Resistencia de Materiales. [2] K. Janampa.(2018) Física II - Elasticidad.UNSCH. [3] Serway Raymond. Fisica I. Editorial Mc Graw Hill,Quinta edición. [4] Medina H. (2009) Fisica 2. Editorial PUCP. Lima.Peru. Miranda J. (2010). DETERIOROS EN PAVIMENTOS FLEXIBLES Y RÍGIDOS. Valdivia.Chile. [5] ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL.MEJORAMIENTO DE PISTAS Y VEREDAS DEL JIRON SAN PEDRO DE PALCO DISTRITO DE PUQUIO- PROVINCIA LUCANAS DEPARTAMENTO AYACUCHO (expediente técnico). [6] ng. Paulo G. Yugovich Apuntes de un cogreso de patologia de estruccturas de concreto. [7] erón M., Duarte F., Castillo W. (1996). Propiedades físicas de los agregados pétreos de la ciudad de Mérida. Boletín académico FIUADY, (México). [8] ww. wikipedia.pavimentos rigidos. [9] ING SAUD UNIVERSITY COLLEGE OF ENGINEERING CIVIL ENGINEERING DEPARTMEN. [10] esis Edgar Daniel Rodríguez Velásquez de la universidad de Piura. [11] ribe R. (1991). El control de calidad en los agregados para concreto 3a parte. Construcción y tecnología, (México)

30