diseÑo de pavimentos-icg-dp2007-06.pdf

8/12/2019 DISEO DE PAVIMENTOS-ICG-DP2007-06.pdf

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ICG - Inst i tuto de la Constru ccin y Gerencia / Av. Jorg e Basadre 1199, San Isidro , LIMA, PERUTelefax: (51 - 1) 4217896 / Portal: www.const ruccion.org.pe/ e-mai l : [email protected]

DISEO DE PAVIMENTOSM.Sc. JOSE RAFAEL MENENDEZ ACURIO

DI STANCIA CLASE 06

INSTITUTO DE LA CONSTRUCCION Y GERENCIA

EXPOSITOR : Ing. M.Sc. J.Rafael Menndez A.

DISEO DEPAVIMENTOS

EJEMPLO:Concesin Canchaque

Piura-Canchaque


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DI STANCIA CLASE 06

Base Tratada con Cemento

Agregados d e gradacin densa mezclados co ncemento por t land

Los mism os agregados de la base granular

20-25% de la resistencia del pavim ento de c onc reto

Sobreyacente a una subbase granu lar

Base Tratada con Cemento

Fcil d e co ns tru ir Mas fuerte y mas resis tente a la eros in que un a base

granular Ap rop iada para niv eles de trfico m edio y elevado

Con tr ibuy e a la capacid ad estruc tural si estadherida a lalosa

Pros:

Contras: Cuesta mas qu e la base granular Puede ser sus cept ib le a la erosin Puede caus ar agrietamiento ref lejo en las losas PCC Puede incrementar los esfuerzos de r izado de la losa si s e

despega de el la


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DI STANCIA CLASE 06

CASO: An tam ina

Suelo

mejorado

Base

granular

Carpeta asfltica en fro

arena

Mineroducto

Suelo estabilizadocon cemento

Base granular

arena

Mineroducto

Geomalla biaxial

carga

Base de Concreto Pobre(LCB Lean Concrete Base)

Simi lar al pavimento de conc reto, pero co n menoscemento y po r lo tanto de menor resistencia

Con tenid os de c emen to tpic os de 120-210 kg /m3

20-50% de la resistencia del pavim ento de c onc reto

Las juntas longi tudinales d e const rucc in deben coinc id i rcon las juntas long itudinales en la losa

La base y la losa pueden estar adheridas o no


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DI STANCIA CLASE 06

Base de Concreto Pobre

Soporte Uni forme Mas fuerte y resis tente a la eros in Ap rop iada para niv eles de trfico medio y alto Contr ibu ye a la capacidad estru ctural si estadherida

a la losa

Pros:

Contras:

Cuesta mas qu e una base granu lar u otra base tratada

Puede causar agrietamiento ref lejo en la losa PCC oen l a carpeta as flti ca

Puede incrementar los esfuerzos de combadura sipierde adherencia con la losa

Base Permeable

Remueve rpidamente el agua delpav imento

Requiere un s is tema co lec tor /sa liday una capa separadora

Requ iere p ied ra chancada de a l tacal idad

Agregados de gradacin ab ierta, no t ratados, ot ratados con as fal to o cemento


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DI STANCIA CLASE 06

Base Permeable

Drena mas rpidamente que la base degradac in densa

Puede presentar desar ro llo len to de fal lasrelac ionadas con la hum edad (Escalonamiento,Agr ietamiento D)

Contr ibuye a la capac idad est ruc tu ral s i es tadher ida a la losa

Pros:

Cues ta ms que una base granu lar

Puede ser di fci l de const ru i r (base permeable notratada)

Puede incremen ta r l os esfuerzos de r izado de la losa s ise despega de e lla

Contras:

Base Permeable


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DI STANCIA CLASE 06

Requ is ito s gran u lomtr icos

base granular

PARTICIPACIN DE AUDITORIO

Como q ue tiene o tro ms c errado no?

En realid ad es ms. Genera ms gravedad , enses mayo r

Evi ta la pod er func ionar con co ngelamiento


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DI STANCIA CLASE 06

Requisi tos base granular

Requ isi tos base granu lar


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DI STANCIA CLASE 06

Requ isi tos base granu lar

Requis i tos sub -base


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DI STANCIA CLASE 06

Requisi tos sub -base granu lar

Base yase y subub baseaseAASHTO 1993ASHTO 1993


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DI STANCIA CLASE 06

Conceptos con AASHTO

Serviciabi l idad

Nmero estru ctu ral

SN = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3

a1, a2 , a3: coef ic iente de capa

D1 , D2 , D3: espesores

m2 , m3: coef ic ientes de drenaje

1

pu lg

1

cm

____ , ____

Base granu lar

a2 = 0.249(log10EBS) 0.977 EBS = k1k2

a2 = 0.14EBS = 30,000 psi

CBR = 100 (aprox.)R-value = 85 (aprox.)

Q = stress state or sum of principal stresses1 + 2 + 3 (psi), and

k1, k2 = regression constants which are afunction of material type

Typical values for base materials are:k1 = 3,000 to 8,000k2 = 0.5 to 0.7


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DI STANCIA CLASE 06

Base granu lar

Sub -base granu lar

a3 = 0.227(log10EBS) 0.839

a3 = 0.11EBS = 15,000 psi

CBR = 30 (aprox.)R-value = 60 (aprox.)


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DI STANCIA CLASE 06

Coefic ientes de capa

Figur a 5.32Variacin decoeficientes a2con diferentesparmetro s deresistencia de la

subbase

Base yase y subub baseaseInstituto del Asfaltonstituto del Asfalto


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DI STANCIA CLASE 06

Base y sub -base granular

Base yase y subub baseaseAASHTO 2 2ASHTO 2 2


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DI STANCIA CLASE 06

NIVEL 1:

3k

1aP

oct2k

aPap1krM

+

=

2)32(

2)31(

2)21(3

1stressshearoctahedraloct ++==

NIVEL 2:Correlacin co n otras pro piedades del material


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DI STANCIA CLASE 06

Procedimiento declculo d el mdu lo

resi lente(AASHTO 2002)

NIVEL 3:ValoresTpicos

MATERIALESATERIALESBITUMINOSOSITUMINOSOSIng. M.Sc. J.Rafael Menndez A.


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DI STANCIA CLASE 06

1800 D.C.

En Fran cia s e emp lea la roc a asfltica p ara

pavimentacin d e suelos , puentes y aceras

1838 D.C.

En Filadelf ia s e emplea la roc a asflticaimpo rtada para la cons truccin de aceras

RESUMEN HISTRICO DELUSO DEL ASFALTO


1870 D.C.

Cons truc cin del p rimer p avimento as flt ico

en Newark, New Jersey

1876 D.C.

Cons truc cin del p rimer p avimento as flt ico

t ipo Sheet Asphal t en Whasington con

asfalto de lago


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DI STANCIA CLASE 06

1902 D.C.

En EE.UU. Se com ienza a ob tener asfalto po rdest i lacin del petroleo a razn de 20.000 Tnanuales


Millonesdeton

eladas

30

25

20

15

10

0

Ao

200019801960194019201900

5

CRECIMIENTO DEL CONSUMO DEASFALTO


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DI STANCIA CLASE 06

NOMENCLATURA DEMATERIALES B ITUMINOSOS

ASFALTOS

Mater iales aglom erantes slidos o semisl idosde c olor negro que se l icu an fcilmente alcalentarse, cuy os co nst i tuyentes predom inantesson BETUNES, que se dan en la Naturaleza en

forma slida o s emisl ida o se ob t ienen a part irdel Petrleo


BETUNES

Son mezclas de hidroc arburos de or igennatural que se caracter izan por ser totalmentesolub les en SULFURO DE CARBONO


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DI STANCIA CLASE 06

ALQUITRANES

Son BETUNES que se ob t ienen de ladest i lacin de carbones fsi les, maderas uot ras su stan cias o rgnic as


BREA

Son BETUNES sl idos o semislidosob tenido s de la Desti lacin del A lqu itrn quedesar ro l lan propiedades l igantes y c ohesivasy cu ya consis tenc ia disminuye con latemperatura



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DI STANCIA CLASE 06

En Europa

ASFALTO = Betn + Ag regados Minerales

En Amrica del Nort e

ASFAL TO = BETUN


El ASFALTO que se emplea en pavimentacin

en Mezclas en Caliente se lo co noc e comoCEMENTO ASFALTICO



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DI STANCIA CLASE 06

Tipos de mezclas asflti cas

ASFALTO EN FRO

Diluido RC-250+

Grava

+

Arena

+

Filler

+

Aditivo

MEZCLA ASFLTICAEN CALIENTE (HMA)

Cemento asfltico+

Grava

+

Arena

+

Filler

+

Aditivo

mejorador deAdherencia

+

Modificador

polmero

Cemento asfltico+

Emulsificante

+

Agua

+

Grava+

Arena

+Filler

+

Aditivo

+

Polmero

EMULSIONES

DEL PETRLEO

DE ROCAS

DE LAGOS

LOS ASFALTOS PROVIENEN


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DI STANCIA CLASE 06

CLASIFICACIN DE LOSPETRLEOS

En base a su Densidad API

(Amer ican Pet ro leum Inst i tu te)

141,5

API = -----------------------Peso especfic o

DESTILACIN DEL PETRLEO


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DI STANCIA CLASE 06

DESTILACIN DEL PETRLEOGASOLINA

NAFTA

KEROSENE

GAS OIL LIVIANO

GAS OIL PESADO

FUEL OIL O MEZCLA

230-315 C

CRUDO

FRAC.

CALOR

FRAC.

GAS OIL

GAS OIL

RESIDUO

O

O

O

BITUMEN -2.5 AC A -40 AC

PROCESO SOLVENTE BITUMEN PPT

AIR BLOWING PAVIMENTO O ESPECIAL

PROCESO ALTERNADO COKE, FUEL

300-390 C

160-260 C

180-200 C

60-160 C

ATM.

CALOR

315-405 C

390-450 C

VAC.

Term op lsti co

Bu ena Adhesiv idad

Exc elentes Prop iedades Mecnic as

Altamente Impermeable

Bu ena Durabi l idad

PRINCIPALES PROPIEDADESDE LOS ASFALTOS


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DI STANCIA CLASE 06

PAVIMENTACIN

Cementos Asflti co s

As fa ltos Di ludos (Cut Back)

Emuls ion es Asfltic as

As fa ltos Modi f icados

DIFERENTES USOS DE LOSASFALTOS

En Caliente

Mezclas en PlantaEn Fro

Mezclas en Sitio

Tratamientos Superficiales

TIPOS DE CONSTRUCCIN DEPAVIMENTOS ASFLTICOS


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DI STANCIA CLASE 06

Cementos Asfementos Asflticosticos

Especifi cac iones cemento as fltic o


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DI STANCIA CLASE 06

Especifi cac iones cemento as fltic o

Clasif icacin

Por Penetracin : AASHTO M 20

Por Viscosidad : AASHTO M 226

PG (Performanc e Grade) AASHTO MP 1

Cementos asflti cos


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DI STANCIA CLASE 06

Viscosity,

60C(

140F) 40

50

60

7085

100

120

150 200

300

Penetration Grades

AC 40

AC 20

AC 10

AC 5

AC 2.5

100

50

10

5

CEMENTOS ASFLTICOSClasif icacin

Penetracin(1900s)

Viscosidad(1950s)

vacio

CANNON

100A9

100 g100 g100 g

penetration

0 sec5 sec


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DI STANCIA CLASE 06

P G : Per formance Grade

SUPERPAVE : AASHTO MP 1

Propone controlar las:

Deform aciones permanentesLa f isuracin a baja temperatura

La f isurac in por Fatiga

CEMENTOS ASFLTICOSClasif icacin

Segur idad Punto de inf lamacin

Manejo ViscosidadEnvejecimiento RTFOT y PAV

Ahuellam ien to Remetro de Corte

Fisuracin por fat iga Remetro de corte

Fisu racin Trm ica Remetro de flexin

CEMENTOS ASFLTICOSClasif icacin SUPERPAVE


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DI STANCIA CLASE 06

Asfal to en Pav imentac iones

No trabajable, extrema visco sidad

Tcn icas de manejo :

Calentamiento

Mezclas en cal iente (Concreto asfl t ico)

Dilucincon solventes der iv. de petrleo

Di luidos (Mezclas en fro, impr imantes.)

Emulsi f icacincon agua

Emu lsin As flt ica (Mezclas en fro,reciclado s, etc)

Propiedades del Asfalto

Penetracin

Ducti l idad

Viscosidad

Punto de Inf lamacin

Solubi l idad

nd ice de pen etr ac in

Ens ayo de p elcu la delgad a


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DI STANCIA CLASE 06


penetracin Punto de inflamacin(copa abierta de Cleveland)

Viscosidad

Fig. 3.47 Viscosmetro devaco del Asphalt Institute

Fig. 3.48 Viscosmetro devaco de Cannon-Manning


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DI STANCIA CLASE 06


Ensayo dePelcula delgada

Viscosidad SayboltFurol

Duct i l idad

Fig. 3.50 Ensayo de ductilidad


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DI STANCIA CLASE 06

Peso especfico agregado fino

Abso rc in agregado f ino


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DI STANCIA CLASE 06

Peso especfic o agregadogrueso

Angu lar idad agregado fino


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DI STANCIA CLASE 06

Angu lar idad delos agregados

Asfaltos Modificadossfaltos Modificados


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DI STANCIA CLASE 06

Po lmeros

Sustancias formadas po r a unin de m i les depequeas molcu las pequeas ll am adasmo nmeros, que adicion adas al cementoasflt ico si log ran ser compatibles mejoranlas prop iedades reolgicas de la mezcla

Compatib il id ad de los polmeros

Para que mejo ren lo s asfalto s u sado s en vas,los po lmeros deben tener las s igu ientes

car ac terst ic as:

Cadena general suf ic ientemente larga

Baja polar idad, para faci l i tar sucom pat ibi l idad con el asfalto

Peso molecular elevado para dismin uirr iesgos por exces iva v iscos idad y prob lemasde dispersin

Baja tem peratu ra vtrea, para perm it ir mejo rarlos pro blemas de deformaciones a bajastemperaturas.


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DI STANCIA CLASE 06

Apl icaciones

Aum entar la rigidez a altas temp eraturas deservic io, mejorando la resistencia a la deformacinpermanente

Reducir la rigidez a bajas temperaturasprev iniendo la fisu racin trm ica

Aum entar la resistencia a la fatiga de las m ezclas Mejorar la adh esin c on los agregados ptreos

Mejorar la coh esin brin dando retencin de losagregados en la vida inic ial de los tratamientosuperf ic iales.

As fal tos Mod if icados


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DI STANCIA CLASE 06

PARTICIPACIN DE AUDITORIO Puedo plantearle mi caso . Santa Rosa, puenteMontalvo es el alcance que lo est haciendoMlaga y a fines de este mes ap lic a a Santa Ros a,puente Montalvo jun to al com plejo

Con SBS, pero como bien lo dice us ted, SBS Sreciente se h a aplic ado all Yo creo que es lo mism o, s ino q ue se coloca a

140 grados Rod il lo neumtico creo qu e es

Aquese era un mito que termin a pues PDM no?Ahor i ta lo esthaciendo Amo rs

l esthaciendo el asfalto mod if icado aquy lol leva hasta Moquegua

Para carp eta asfltic a en cali ente en p lant a, local ienta a 190 grados y l isto

Apl icaciones

Reducir el endurecim iento en servic io.

Dism inu ir la s us ceptib i l idad trm ica

Aum entar la visco sidad a bajas temperaturas deco rte, perm it iend o mejores esp esor es de pelcu laen el agregado d e mezclas abiertas y recudiendola exudacin en tratamientos s uperf ic iales


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DI STANCIA CLASE 06




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DI STANCIA CLASE 06



Muestra de mezcla asfltica modificada con polmeros

Muestra de mezcla asfltica convencional


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DI STANCIA CLASE 06


Efecto d el t ipo de cementoasflti co en el ahuellam ien to


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DI STANCIA CLASE 06

Comportam iento vis coelstic o

oeoHid

oeoHidcuc


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DI STANCIA CLASE 06

Propo rcion es de mater iales

en el con creto

Requisitos de losequisitos de losagregadosgregados


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DI STANCIA CLASE 06

Granu lometraagregadogrueso

Lo que buscamos en una mezclade agregados de grava y arena

Agregadogrueso

ArenaMaterial

producido


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DI STANCIA CLASE 06

Granu lometra ag regado fino

Requ is i tos agregado f ino


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DI STANCIA CLASE 06

Tipos de cemento

Resistencia por t ipo de cemento


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DI STANCIA CLASE 06

Cementosmezclados

Evolucivolucin de lade laresistenciaesistencia


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DI STANCIA CLASE 06

Evolu cin de la resistencia

Efecto de la temperaturaen la evoluc in de la resistencia


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DI STANCIA CLASE 06

Resistencia vs relacin a/c

Resis tenc ia vs conten ido d e ai re


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DI STANCIA CLASE 06


Con cu alqu iera. Se le da de go lpe n ada ms,con cabal los d e golpe

Depende. A veces cuando supervis in lopide, en un bu en negocio a veces no lo dan ya veces dan

Ensayosnsayos


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DI STANCIA CLASE 06

Efec to de los v acos en

las propiedades del conc reto

Propiedades a analizar

Esfuerzos

de tensin

por flexin

Carga distribuida

losa

deformacin


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DI STANCIA CLASE 06

s lump

Relac in ent re

con ten ido deair e y s lump


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DI STANCIA CLASE 06

conten ido de ai re

Compres in s imp le


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DI STANCIA CLASE 06

Ensayo de compres indiagonal

Mdu lo de Rotura del Concreto


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DI STANCIA CLASE 06

Pavimentos de conc reto Mdu lo d e rotu ra del con creto a los 28 das

ensayo d e viga cargada en el tercio

Mdu lo de elast ic idad


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DI STANCIA CLASE 06

Tes t igos d iamantina

Ult rasonido

(Impact-Echo Test)


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DI STANCIA CLASE 06

Fatiga enpavimentosde conc reto

Fat iga en pavim entos de conc reto


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DI STANCIA CLASE 06


Dependiendo del conc reto, son afectados p ordef lexiones p or crep


El MTC obl iga al contrat ista a evaluar lasubrasante antes de cruzar la sub-base ybase; tenemos un nuevo parmetro decon trol y con el sistema vigente de que las

def lexiones se miden a nivel de superf ic ief inal


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DI STANCIA CLASE 06

EJEMPLO:Evaluacin deflectomtrica a nivel de carpeta de rodadura

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