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• CristinaAraujo04

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FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO

:

DISEÑO DE PAVIMENTOS

TRABAJO ENCARGADO:

“DISEÑO DE ESPESORES EN PAVIMENTOS FLEXIBLES”

MAYO, 2014

INTRODUCCIÓN: Las vías de comunicación conforman uno de los pilares del desarrollo de un país; son un factor determinante para abatir la discriminación geográfica y potenciar el desarrollo económico de una zona, permitiendo, con una buena planificación, una expansión económica y social sostenible.

Dentro de este marco, el ramo de la infraestructura vial pone mucho esfuerzo en la investigación, desarrollo, diseño y uso de pavimentos, que mejoren las vías de comunicación desarrolladas bajo este sistema.

Dada la variedad de tipos de pavimentos con que se cuenta y, tomando el factor económico como parámetro importante en la decisión final, para determinar el tipo de pavimento a utilizar en un proyecto determinado, es beneficioso contar con estructuras de pavimentos variadas, lo que hace posible seleccionar una determinada estructura a un monto económico adecuado, a los parámetros que regularán el proyecto. (Barrios, 2007, p. XIII).

Las estructuras de pavimento tienen como propósito absorber y luego disipar las cargas vehiculares a través de ésta, de manera que no afecten el comportamiento de la subrasante. En otras palabras, debido a que las cargas vehiculares son transitorias, no le transmiten carga a la subrasante. (Castaño & cols., 2009, p. 1).

Las estructuras de pavimento están compuestas, por lo general, de una capa de rodadura que puede ser flexible o rígida, apoyada debidamente en capas de materiales granulares competentes. El asfalto y el concreto son dos materiales comúnmente utilizados para pavimentos. El término "flexible" para un pavimento de asfalto y "rígido" para un pavimento de concreto se refiere a la rigidez del material y la forma en que cada material transmite las cargas del vehículo a la base de la carretera subyacente. Básicamente, las condiciones del suelo, el uso de la carretera y los recursos financieros, definirán el tipo de pavimentación a usar en una carretera. Dependiendo de la calidad y

resistencia de la subrasante, los espesores totales de la estructura de pavimento pueden variar, siendo éstos mayores para el caso de subrasantes blandas.

En este trabajo se describen los pavimentos flexibles, desarrollando aspectos teóricos de su tipología, características, especificaciones, usos, diseño y construcción, de acuerdo a los lineamientos, experiencias y normatividad vigente en nuestro país.

Por lo tanto, la elaboración del trabajo tiene los siguientes objetivos: - Brindar un conocimiento más amplio de los tipos, características, condiciones y métodos que se emplean para la utilización del pavimento flexible. - Conocer la reglamentación que rige la utilización de pavimento flexible. - Brindar una base teórica para comprender el diseño y la construcción de estructuras a base de pavimento flexible.

CAPÍTULO I: Marco conceptual -

Rasante Subrasante

CAPÍTULO II: Normatividad A. Ley Nº 27181, Ley General de Transporte y Tránsito Terrestre. El Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC) en su calidad de órgano rector a nivel nacional en materia de transporte y tránsito terrestre, es la autoridad competente para dictar las normas correspondientes a la gestión de la infraestructura vial y fiscalizar su cumplimiento. La Dirección General de Caminos y Ferrocarriles es el órgano de línea de ámbito nacional encargada de normar sobre la gestión de la infraestructura de caminos, puentes y ferrocarriles; así como de fiscalizar su cumplimiento. El MTC tiene entre sus competencias normativas, dictar los Reglamentos Nacionales establecidos en la Ley Nº 27181, en tal sentido aprobó el Reglamento Nacional de Gestión de Infraestructura Vial;

a. Reglamento Nacional de Gestión de Infraestructura Vial Mediante Decreto Supremo Nº 034-2008-MTC, el Ministerio de Transportes y Comunicaciones aprueba el Reglamento Nacional de Gestión de Infraestructura Vial, que en su Capítulo III Instrumentos de Gestión de la Infraestructura Vial, indica: - Artículo 17º De los instrumentos de gestión de la infraestructura vial Los instrumentos de gestión de la infraestructura vial están constituidos por las leyes, reglamentos, manuales, directivas y otros. - Artículo 18º De los manuales Los manuales son documentos de carácter normativoy de cumplimiento obligatorio, que sirven como instrumentos técnicos a las diferentes fases de gestión de la infraestructura vial. - Artículo 20º De los manuales para la gestión de carreteras Sin ser limitativos, los manuales para la gestión de carreteras son:

• Diseño geométrico • Suelos, geología, geotecnia y pavimentos • Puentes • Túneles, muros y obras complementarias • Hidrología, hidráulica y drenaje • Especificaciones técnicas generales para construcción • Ensayo de materiales • Estudios socio ambientales • Dispositivos de control del tránsito automotor para calles y carreteras • Seguridad vial • Mantenimiento o conservación vial

La normatividad relacionada con el presente trabajo se encuentra especificada en los siguientes manuales: - “Manual de Carreteras: Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” en su Sección Suelos y Pavimentos, aprobado por R.D. N° 10-2014MTC/14. Constituye un documento técnico de carácter normativo, que rige a nivel nacional y es de cumplimiento obligatorio, en los tres niveles de gobierno. Tiene por finalidad proporcionar criterios homogéneos en materia de suelos y pavimentos, que faciliten el diseño de las capas superiores y de la superficie de rodadura en carreteras pavimentadas y no pavimentadas, dotándose de estabilidad estructural para lograr su mejor desempeño en términos de eficacia técnico – económica; siendo por tanto una herramienta para el diseño estructural de los pavimentos, tomando en consideración la experiencia, estudio de las características y comportamiento de los materiales, y de acuerdo a las condiciones específicas de los diversos factores que inciden en el desempeño de los pavimentos, como son el tráfico, el clima y los sistemas de gestión vial.

- “Manual de Carreteras: Especificaciones técnicas generales para construcción - EG-2013” actualizado con la RD N° 22-2013-MTC/14, en junio del 2013. También es un documento técnico normativo, de cumplimiento obligatorio y tiene por finalidad uniformizar las condiciones, requisitos, parámetros y procedimientos de las actividades relativas a las obras de infraestructura vial, con el propósito de estandarizar los procesos que conduzcan a obtener los mejores índices de calidad de la obra, que a su vez tienen por objeto prevenir y/o evitar las probables controversias que se generan en la administración de los contratos.

B. Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE): Norma Técnica CE.010: Pavimentos Urbanos El RNE contiene la Norma Técnica de Edificación–Habilitaciones Urbanas– Componentes Estructurales- CE.010: Pavimentos, que tiene por objeto establecer los requisitos mínimos para el diseño, construcción, rehabilitación, mantenimientos, rotura y reposición de pavimentos urbanos, desde los puntos de vista de la Mecánica de Suelos y de la Ingeniería de Pavimentos, a fin de asegurar la durabilidad, el uso racional de los recursos y el buen comportamiento de aceras, pistas y estacionamientos de pavimentos urbanos, a lo largo de su vida de servicio.

CAPÍTULO III: Generalidades de los Pavimentos 3.1. Definición: Según Barrios (2007), 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. El Manual de Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” en su Sección Suelos y Pavimentos indica que: “El pavimento es una estructura de varias capas construida sobre la subrasante del camino para resistir y distribuir esfuerzos originados por los vehículos y mejorar las condiciones de seguridad y comodidad para el tránsito”. Por lo general, está conformada por las siguientes capas: - Subbase: Es una capa de material especificado y con un espesor de diseño, el cual soporta a la base y a la carpeta. Además de utiliza como capa de drenaje y controlador de la capilaridad del agua. Dependiendo del tipo, diseño y dimensionamiento del pavimento, esta capa puede obviarse. Esta capa puede ser de material granular (CBR  40%) o tratada con asfalto, cal o cemento. - Base: Es la capa inferior a la capa de rodadura, que tien como principal función de sostener, distribuir y transmitir las cargas ocasionadas por el tránsito. Esta capa será de material granular drenante (CBR  80%) o será tratada con asfalto, cal o cemento. - Capa de rodadura: Es la parte superior de un pavimento, que puede ser de material bituminoso (flexible) o de concreto de cemento Portland (rígido) o de adoquines, cuya función es sostener directamente el tránsito.

Según este Manual, los tipos de pavimento son los siguientes: - Pavimentos Flexibles - Pavimentos Semirrígidos - Pavimentos Rígidos - El pavimento flexible es una estructura compuesta por capas granulares (subbase, base) y como capa de rodadura una carpeta constituida con materiales bituminosos como aglomerantes, agregados y de ser el caso aditivos. Principalmente se considera como capa de rodadura asfáltica sobre capas granulares: mortero asfáltico, tratamiento superficial bicapa, micropavimentos, macadam asfáltico, mezclas asfálticas en frío y mezclas asfálticas en caliente. - El pavimento semirrígido es una estructura de pavimento compuesta básicamente por capas asfálticas con un espesor total bituminoso (carpeta asfáltica en caliente sobre base tratada con asfalto); también se considera como pavimento semirrígido la estructura compuesta por carpeta asfáltica sobre base tratada con cemento o sobre base tratada con cal. Dentro del tipo de pavimento semirrígido se ha incluido los pavimentos adoquinados. - El pavimento rígido es una estructura de pavimento compuesta específicamente por una capa de subbase granular, no obstante esta capa puede ser de base granular, o puede ser estabilizada con cemento, asfalto o cal, y una capa de rodadura de losa de concreto de cemento hidráulico como aglomerante, agregados y de ser el caso, aditivos. Dentro de los pavimentos rígidos existen tres categorías: 

Pavimento de concreto simple con juntas



Pavimento de concreto con juntas y refuerzo de acero en forma de fibras o mallas



Pavimento de concreto con refuerzo continuo.

3.2. Características que debe reunir el pavimento Un pavimento para cumplir sus funciones debe reunir los siguientes requisitos: - Ofrecer resistencia ante la acción de cargas impuestas por el tránsito. - Ser resistente ante los agentes de intemperismo. - Presentar una textura superficial aceptable a las velocidades previstas del tránsito. - Presentar una resistencia al desgaste abrasivo de las llantas. - Debe

presentar

regularidad

superficial

tanto

transversal

como

longitudinalmente tal que permita la comodidad a los usuarios. - Presentar comportamiento aceptable respecto al drenaje y subdrenaje. - Debe poseer el color adecuado para evitar reflejos y deslumbramientos a fin de salvaguardar al usuario. - El ruido generado por la fricción entre las llantas contra el pavimento debe ser tal que no perturbe el sentido auditivo del usuario.

CAPÍTULO IV: PAVIMENTOS FLEXIBLES 4.1. Definiciones. Diez, M. y Alvarado, J. (2008) definen al pavimento flexible como un tipo de pavimento formado por una carpeta bituminosa apoyada generalmente sobre dos capas no rígidas, la base y la subbase. No obstante, puede prescindirse de cualquiera de estas, dependiendo de las necesidades particulares de la obra.

Asimismo, Rico y Del Castillo (1984), citados por Sánchez, S. (2006) dicen que sobre la capa subrasante se construye el pavimento flexible, que está compuesto por la subbase, base y la carpeta asfáltica. El pavimento flexible debe proporcionar una superficie de rodamiento uniforme, resistente a la acción del tránsito, a la del intemperismo y otros agentes perjudiciales, así como transmitir a las terracerías los esfuerzos por las cargas de tránsito.

Coronado, J (2002), añade que en un pavimento flexible, la superficie de rodadura al tener menos rigidez, se deforma más y se producen mayores tensiones en la subrasante.

Otros autores destacan dos definiciones más, la estructural y la funcional.

Definición Estructural: “La superestructura de una vía, construida sobre la subrasante, compuesta 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, estos se distribuyen de tal forma que no produzcan deformaciones perjudiciales, así como proveer una superficie lisa y resistente al tránsito”. “Estructura multicapas, compuesta por material granular seleccionado y colocado sobre la subrasante de suelo natural, la cual es protegida por una capa asfáltica o de concreto de cemento Portland”

Definición Funcional: “La parte superior de una carretera, pista de aterrizaje, o estacionamiento cuyo objetivo es servir al tráfico de una manera segura, cómoda, eficiente, permanente y económica.”

A continuación se muestra la composición estructural de un pavimento flexible convencional.

Fig. 01: Composición estructural de un pavimento flexible convencional

4.2. Tipos de clasificación: El MTC clasifica a los pavimentos flexibles de la siguiente manera: - Pavimentos flexibles con capas granulares (subbase y base drenantes) y una superficie bituminosa de espesor variable menor a 25 mm, como son los tratamientos superficiales bicapa y tricapa.

- Pavimentos flexibles con capas granulares (subbase y base drenantes) y una capa bituminosa de espesor variable mayor a 25 mm, como son las carpetas asfálticas en frío y en caliente.

4.3. Especificaciones Técnicas: Los requisitos mínimos para el pavimento, son los indicados en el siguiente cuadro:

CUADRO 01: Requisitos mínimos para el pavimento flexible ELEMENTO

PAVIMENTO FLEXIBLE

Subrasante

95% de compactación Suelos Granulares - Proctor Modificado Suelos Cohesivos - Proctor Estándar

Sub-base

CBR 40 %

Base

CBR 80 %

Imprimación/capa de apoyo

Penetración de la Imprimación 5 mm

Espesor de la capa de rodadura

Vías locales

50 mm

Vías colectoras

60 mm

Vías arteriales

70 mm

Vías expresas

80 mm Concreto asfáltico (El concreto asfáltico debe ser hecho preferentemente con mezcla en caliente. Donde el Proyecto considere mezclas en frío, estas deben ser hechas con asfalto emulsificado)

Material

Fuente: Norma CE.010 Pavimentos Urbanos

Se incluyen las siguientes indicaciones: a) En ningún caso la capa de rodadura será la base granular o el afirmado. b) En el caso de los pavimentos flexibles y bajo responsabilidad de la entidad encargada de otorgar la ejecución de las obras, se podrá considerar otras soluciones tales como: micropavimentos, lechadas bituminosas (slurry seal), tratamientos asfálticos superficiales, etc. c) Los estacionamientos adyacentes a las vías de circulación tendrán de preferencia,

las

mismas

características

estructurales

de

estas.

Alternativamente se podrán usar otros tipos de pavimentos sustentados con un diseño.

El Anexo C Lineamientos Generales para la Elaboración de las Especificaciones Técnicas Constructivas de Pavimentos Asfálticos Urbanos, de la Norma EC.010, indican las Especificaciones Técnicas Constructivas mínimas para la construcción de pavimentos urbanos de asfalto, las mismas que se describen a continuación:

1. GENERALIDADES Donde se describen las partidas del proceso constructivo de los pavimentos de concreto asfaltico.

2. TRABAJOS PRELIMINARES Donde se describen las actividades previas a la construcción de los pavimentos asfalticos tales como: demolición, limpieza, roce y desbroce, etc.

3. SUB-RASANTE Donde se describen las calidades de los materiales, procedimientos constructivos y controles a seguir para alcanzar el nivel de sub-rasante, el Profesional Responsable podrá considerar el uso de materiales geosintéticos y estabilizadores en caso lo considere conveniente.

4. PAVIMENTO Subbase: Donde se describen las calidades de los materiales, procedimientos constructivos y controles a seguir para fabricar la capa de sub-base, si esta existe en el proyecto.

Base:

Donde

se

describen

las

calidades

de

los

materiales,

procedimientos constructivos y controles a seguir para fabricar la capa de base.

Riego de Imprimación: Donde se describen las calidades de los materiales asfalticos, equipos y procedimientos constructivos para el riego asfaltico y los controles a seguir para ejecutar el riego de imprimación asfáltica sobre una base granular.

Capa de Superficie Asfáltica: Donde se describen las calidades de los materiales asfalticos, equipos, procedimientos constructivos y controles a seguir para la construcción de la capa de superficie asfáltica. El profesional responsable debe incluir en sus Especificaciones Técnicas Particulares, los componentes de la Formula de Trabajo que el Contratista tiene la obligación de presentar a la Supervisión antes de empezar los trabajos correspondientes a esta partida, asi como las características y ubicación del Tramo de Prueba si estuviera especificado en el proyecto.

Capa de Base Asfáltica: Si estuviera especificada en el proyecto, contendrá la descripción de las calidades de los materiales asfalticos, equipos, procedimientos constructivos y controles a seguir para la construcción de la capa de base asfáltica. El profesional responsable debe incluir en sus Especificaciones Técnicas Particulares, los componentes de la Formula de Trabajo que el Contratista tiene la obligación de presentar a la Supervisión antes de empezar los trabajos correspondientes a esta partida, así como las características y ubicación del Tramo de Prueba si estuviera especificado en el proyecto.

Riego Asfaltico de Liga: Donde se describen las calidades de los materiales asfalticos, equipos y procedimientos constructivos para el riego asfaltico y los controles a seguir para ejecutar el riego asfaltico de liga sobre una superficie asfáltica existentes.

5. CONTROLES Además de los controles especificados sobre los materiales y procedimientos para cada capa del pavimento, el profesional responsable está obligado a incluir en sus especificaciones particulares los controles de producto terminado, tolerancias y criterios de aceptación de cada una de ellas, con el objeto de alcanzar los requisitos de resistencia y durabilidad del proyecto.

6. MÉTODOS DE MEDICIÓN Donde se describe la forma de calcular el trabajo ejecutado y las unidades de medida para cada partida.

7. FORMAS DE PAGO Donde se describe la forma de pago de las partidas ejecutadas, las que deben incluir: Mano de Obra, Materiales, Equipos y Herramientas y cualquier otro elemento que el profesional responsable considere necesario para la correcta ejecución de los trabajos.