• Author / Uploaded
• jas

• Categories
• Densidad
• Asfalto
• Materiales
• Ciencias fisicas
• Ciencia

Citation preview

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

TERCERA PRÁCTICA CALIFICADA Semestre Académico 2018-II

Curso : PAVIMENTOS Grupo : 03 Profesores : Ing. Mario Candia Gallegos; Fecha Entrega : 26/11/2018 Hora : 18:00hrs. Nota: El desarrollo del examen es personal, con texto original propio. Use referencias, y anote todas las fuentes de información en los textos, figuras, cuadros, ecuaciones, etc.

PREGUNTA Nº 1: (3 Puntos) Unidad 7 Respecto a los Asfaltos Modificados que se vienen utilizando en el Perú, explique Ud. porque la importancia del uso de polímeros y cómo mejoran las características y propiedades del ligante y de las mezclas asfálticas para lograr una mayor durabilidad de los pavimentos asfálticos. Podemos mencionar algunos puntos importantes y características beneficiosas del polímero en el asfalto: -

Se obtienen mezclas más rígidas a altas temperaturas reduciendo las roderas.

-

Se obtienen mezclas más flexibles a bajas temperaturas reduciendo el fisuramiento.

-

Disminuye la exudación del asfalto por la mayor viscosidad de la mezcla su menor tendencia a fluir y su mayor elasticidad.

-

Mayor cohesión pues el polímero refuerza la cohesión de la mezcla.

-

Mejor trabajabilidad y compactación por la acción lubricante del polímero o de los aditivos incorporados para el mezclado.

-

Mejor impermeabilización en los sellados bituminosos pues absorbe mejor los esfuerzos tangenciales evitando la propagación de las fisuras.

-

Mayor resistencia al envejecimiento: mantiene las propiedades del ligante, pues los sitios más activos del asfalto son ocupados por el polímero.

-

Mejora la vida útil de las mezclas (menos trabajos de conservación).

-

Permiten mayor espesor de la película de asfalto sobre el agregado.

-

Permite un mejor sellado de fisuras.

-

Aumenta el modulo de la mezcla.

-

Mayor resistencia al derrame de combustibles.

PREGUNTA Nº 2 : (4 PUNTOS Unidades 4, 5 y 7 Respecto al Diseño de Estabilidad MARSHALL y utilización de las Mezclas Asfálticas en Caliente (MAC), explique: Cómo se realiza el ensayo y su incidencia en la calidad de una MAC los parámetros de diseño VA, VAM, VFA, Contenido de Asfalto, filler, etc., según se diseñen en exceso o en defecto dentro del comportamiento de una mezcla asfáltica y los resultados obtenidos de Estabilidad y Fluencia.

El método Marshall, sólo es aplicable a mezclas asfálticas en caliente para pavimentación que contengan agregados con un tamaño máximo de 25 mm (1”) o menor. Está pensado para diseño en laboratorio y control de campo de mezclas asfálticas en caliente con graduación densa. El método Marshall emplea probetas de 4 pulg de diámetro y 2.5 pulg de altura, compactadas a alta temperatura, con diferentes proporciones de asfalto, las cuales son ensayadas a 60°C mediante deformación lateral hasta alcanzar la falla. La carga de falla de las probetas se denomina estabilidad y la deformación máxima se llama flujo. El objetivo principal de este método de diseño de mezcla asfáltica es determinar el contenido optimo de asfalto para una mezcla especifica de agregados, así como también proporcionar información sobre las características físicas y mecánicas de mezcla asfáltica en caliente, de tal manera que sea posible establecer si cumple en lo referente al establecimiento de densidades y contenidos óptimos de vacio durante la construcción de la capa del pavimento. Podemos mencionar que en el Método Marshall se elaboran tres tipos de pruebas: -

Determinación del peso unitario.

-

Prueba de estabilidad y flujo.

-

Análisis de densidad y vacios.

Por otro lado un contenido demasiado bajo de vacios, puede producir exudación de asfalto; una condición en donde el exceso de asfalto es exprimido fuera de la mezcla hacia la superficie, a comparación de un contenido alto de vacios al pavimento le puede entrar el agua y el aire y causar deterioro. El valor de estabilidad Marshall es una medida de la carga bajo la cual una probeta cede o falla totalmente. La fluencia Marshall, medida en centésimas de pulgada representa la deformación de la briqueta aquellas que tienen valores altos de fluencia son consideradas demasiado plásticas y tienen tendencia a deformarse fácilmente bajo las cargas de transito.

PREGUNTA Nº 3: (3 Puntos) Unidad 7 Explique en qué consiste la tecnología de la Mezclas Asfálticas Drenantes y la importancia de su utilización en el Perú. La mezcla asfáltica drenante hace parte de la estructura del sistema de pavimento poroso y tiene como característica una conductividad hidráulica mayor en comparación a las mezclas tradicionales, permitiendo que se filtren las aguas de escorrentía urbana que luego sean evacuadas a un sistema natural. En nuestro país, los sistemas de pavimento asfáltico poroso no son usados masivamente como mecanismo para el control de la escorrentía urbana.

PREGUNTA Nº 4 : (2 Puntos)

Unidad 7

Definir y explicar los fundamentos teóricos, conceptos fundamentales, parámetros a usar y criterios de diseño de las METODOLOGIA EMPIRICA Y METODOLOGIA MECANISTICA. Metodología “Empírica”.- Comparación con casos anteriores y la evaluación del límite de resistencia y deformación

qu (carga ultima) τ = c + tanϕ 𝑞𝑢 qadm = 𝐹.𝑆

Metodología “Mecanistica”.- Predice el comportamiento o desempeño del material en base al modulo (Comparación de esfuerzo – deformación)

σ E (Modulo)

μ

μ ( Modulo de Poisson)

Concepto Empirico

Metodo Marshall (resistencia,estabilidad,flujo) Metodo Hveem (deformacion)

Concepto Mecanistico

Metodo SUPERPAVE (Modulo)

PREGUNTA Nº 5: (3 PUNTOS)

Unidades 4 y 5

Explique Ud. el proceso de preparación, traslado, colocación y compactación de las MAC dentro del proceso constructivo y su importancia como parte conformante de la carpeta de rodadura de un pavimento asfáltico. El proceso constructivo de una mezcla asfáltica en caliente, incluye la provisión de materiales, la fabricación, los transportes, la distribución y la compactación de la mezcla.

1. MATERIALES 1.1 Agregados Los agregados deberán clasificarse y acopiarse separados en al menos tres fracciones: gruesa, fina y polvo mineral (filler). Los materiales deberán acopiarse en canchas habilitadas especialmente para este efecto, de manera que no se produzca contaminación ni segregación de los materiales. 1.2 Polvo Mineral El filler deberá estar constituido por polvo mineral fino tal como cemento hidráulico, o de preferencia polvo de roca, libre de materia orgánica y partículas de arcilla, debiendo ser NP (no plástico). Su diseño se realizará por método Marshall.

2. PREPARACION Preparación de la Superficie Antes de iniciar los trabajos de colocación de las mezclas asfálticas en caliente, se deberá verificar que la superficie satisfaga los requerimientos establecidos para Imprimación, si corresponde a una base estabilizada y para Riego de Liga, si es un pavimento existente. 2.1 Plan de Trabajo El Contratista deberá proporcionar para su aprobación, previo a la colocación de las mezclas en las obras, un plan detallado de trabajo, el que deberá incluir un análisis y descripción de los siguientes aspectos: Equipo disponible .Se deberá indicar la cantidad, estado de conservación y características de los equipos de transporte, colocación y compactación, incluyendo los ciclos programados para cada fase.

2.2 Personal Se deberá presentar un organigrama detallando las áreas de competencia y las responsabilidades de los jefes de los trabajos, así como el número de personas que se asignará a las diversas operaciones. 2.3 Programación Se deberá incluir el programa a que se ajustarán los trabajos de manera de asegurar la continuidad y secuencia de las operaciones, y la disposición del tránsito usuario de la vía de acuerdo a la normativa vigente del Manual de Señalización de Tránsito y sus complementos.

3. TRANSPORTE Y COLOCACIÓN Las mezclas deberán transportarse a los lugares de colocación en camiones tolva convenientemente preparados para ese objetivo, cubiertos con carpa térmica y distribuirse mediante una terminadora autopropulsada. La superficie sobre la cual se colocará la mezcla deberá estar seca. En ningún caso se pavimentará sobre superficies congeladas o con tiempo brumoso o lluvioso, o cuando la temperatura atmosférica sea inferior a 5ºC. Cuando la temperatura ambiente descienda de 10ºC o existan vientos fuertes deberá tomarse precauciones especiales para mantener la temperatura de compactación. No se aceptará camiones que lleguen a obra con temperatura de la mezcla inferior a 120º C. La temperatura de la mezcla al inicio del proceso de compactación no podrá ser inferior a 110º C. El equipo mínimo que se deberá disponer para colocar la mezcla asfáltica será el siguiente: -Terminadora autopropulsada. -Rodillo vibratorio liso con frecuencia, ruedas y peso adecuado al espesor de la capa a compactar. -Rodillo neumático, con control automático de la presión de inflado. -Equipos menores, medidor manual de espesor, rastrillos, palas, termómetros y otros.

4. COMPACTACION Una vez esparcidas, enrasadas y alisadas las irregularidades de la superficie, la mezcla deberá compactarse hasta que alcance una densidad no inferior al 97% ni superior al 102 % de la densidad Marshall. La cantidad, peso y tipo de rodillos que se empleen deberá ser el adecuado para alcanzar la densidad requerida dentro del lapso durante el cual la mezcla es trabajable. La compactación deberá comenzar por los bordes más bajos para proseguir longitudinalmente en dirección paralela con el eje de la vía, traslapando cada pasada en un mínimo de 15 cm, avanzando gradualmente hacia la parte más alta del perfil transversal. Cuando se pavimente una pista adyacente a otra colocada previamente, la junta longitudinal deberá compactarse en primer lugar, para enseguida continuar con el proceso

de compactación antes descrito. En las curvas con peralte la compactación deberá comenzar por la parte baja y progresar hacia la parte alta con pasadas longitudinales paralelas al eje. Los rodillos deberán desplazarse lenta y uniformemente con la rueda motriz hacia el lado de la terminadora. La compactación deberá continuar hasta eliminar toda marca de rodillo y alcanzar la densidad especificada. Las maniobras de cambios de velocidad o de dirección de los rodillos no deberán realizarse sobre la capa que se está compactando. En las superficies cercanas a aceras, cabezales, muros y otros lugares no accesibles por los rodillos descritos, la compactación se deberá realizar por medio de rodillos de operación manual, y de peso estático mínimo 2 ton, asegurando el número de pasadas que corresponda para alcanzar los requisitos de densidad exigidas. Durante la colocación y compactación de la mezcla, se deberá verificar el cumplimiento de las siguientes condiciones: – Los requisitos estipulados anteriormente deberán considerar los aspectos climáticos y no se asfaltará si ellos no se cumplen. – La superficie a cubrir deberá estar limpia, seca y libre de materiales extraños – Se recomienda que la compactación se realice entre las temperaturas de 110º C y 140º C – La mezcla deberá alcanzar el nivel de compactación especificado. – La superficie terminada no deberá presentar segregación de material (nidos), fisuras, grietas, ahuellamientos, deformaciones, exudaciones ni otros defectos.

PREGUNTA Nº6 (5 PUNTOS)…….. Unidad 6 Determinar los espesores de la estructura de un Pavimento Asfáltico en una sola etapa por el Método de la Guía AASHTO 1993; bajo las siguientes consideraciones: - Periodo de Análisis Seleccionado : 20 Años - Periodo de Performance (Vida Útil) : 20 Años - IMDA (según Reglamento de Pesos y Dimensiones) : 5,000 vehículos - ESAL para el primer año (según estudio de tráfico, para una vía) : 1’000,000 - Tasa de Crecimiento : 4% - Factor Direccional = Dd = 50% (Vía en 2 direcciones) - Factor de Distribución de Carril = Dl = 100% (Se considera un carril en cada dirección) - Confiabilidad : 95%, - Estimación de la Desviación Standard (So):0.45, - Pérdida de Serviciabilidad (ΔPSI): 2.10 - Módulo Resilente del suelo efectivo de Subrasante : 6,700 psi - Características de los materiales de las capas del paquete estructural Concreto Asfáltico :330,000 psi Base Granular : 34,000 “ Sub Base Granular : 15,900 “ -Coeficiente de Drenaje “m” (Tiempo de expansión 5 y 25%) : 1.12

DISEÑO DE PAVIMENTO ASFALTICO METODO AASHTO 93 Dias del año

365 dias

Factor direccional (DD)

50%

Factor carril (DL)

100%

Tasa de crecimento (r%)

4%

Tiempo de diseño (n°)

20 años

IMDA

5000 vehiculos

W18 - ESAL

4.91E+07 6700

MR Subrasante (Psi) NUMERO DE ETAPAS NIVEL DE CONFIABILIDAD R (%) Coef. Estadístico De Desviación Estándar Normal (ZR)

1 95% -1.6448536

Desviación Estándar Combinada (So)

0.45

Variación de Serviciabilidad (ΔPSI)

2.10

NUMERO ESTRUCTURAL (SN) - iterar ahasta que SN nominal = SN calculado SN SN Descripcion Mr (psi) requerido nominal

SN calculado

Concreto asfaltico

330000

1.62

7.69

7.69

base granular

34000

3.75

7.69

7.69

sub base granular

15900

4.82

7.69

7.69

Descripcion

COEF. ESTRUCTURAL (a) - tablas SN Mr (psi) requerido

a

coef.dren(m)

Concreto asfaltico

330000

1.62

0.35

1.12

base granular

34000

3.75

0.15

1.12

sub base granular

15900

4.82

0.11

1.12

Diseño del pavimento - espesores del pavimento (pulg) SN Descripcion Mr (psi) requerido a

espesor

coef.dren(m) (pulg)

Concreto asfaltico

330000

1.62

0.35

1.12

4.63

base granular

34000

3.75

0.15

1.12

2.10

sub base granular

15900

4.82

0.11

1.12

2.30