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DISEÑO MODERNO DE PAVIMENTOS
UNIVERSIDAD ALAS ALAS PERUANAS PERUANAS UNIVERSIDAD HUARAZ HUARAZ
PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO INTEGRANTES: ANGELO VALLADARES CONZUELO CAMPOS MORENO ELMER CAMPOS MERENO DANNY ANGEL ARCE VEGA
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
CONTENIDO : 1.-DEFINICIÓN 1.1.-PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO CON CARPETA ASFÁLTICA Y BASE TRATADA PARÁMETROS DE DISEÑO SECCIONES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO
1.2.- PAVIMENTO SEMIRRIGIDO CON ADOQUINES DE CONCRETO MÉTODO DE DISEÑO
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1. DEFINICIO Comprende N los pavimentos
cuya estructura está compuesta por una carpeta asfáltica y bases tratadas con asfalto, con cemento y con cal, esta solución se recomienda aplicar sobre subrasantes de categoría buena o con CBR ≥ 20% y para tráficos mayores a 1’000,000 de EE.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1. DEFINICIO N
En este tipo de pavimentos semirrígidos el Manual incluye los adoquines de concreto, que son pavimentos que en este manual se recomienda utilizar en los tramos donde la carretera atraviese poblados y para tráficos menores o iguales a
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1.1.- PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO CON CARPETA ASFÁLTICA Y BASE TRATADA
PARÁMETROS DE DISEÑO
Para los diseños de los pavimentos semirrígidos con carpeta asfáltica en caliente y base tratada, mantienen los mismos criterios de diseño especificados para los pavimentos flexibles, según rangos de tráfico (Cuadro 12.2), y a partir de ello se determina el espesor necesario de base tratada, cumpliendo así con el numero
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1.1.- PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO CON CARPETA ASFÁLTICA Y BASE TRATADA Se aplica a caminos que tienen un transito mayor de 1’000,000 EE, en el carril y periodo de diseño. Se aplica sobre subrasantes de categoría buena o con CBR ≥ 20%, sobre la cual se coloca la base tratada con asfalto, con cemento o con cal. En este tipo de
pavimento semirrígido no se han considerado capas granulares de base o
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1.1.- PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO CON CARPETA ASFÁLTICA Y BASE TRATADA
Los coeficientes estructurales utilizados en este manual para las capas del pavimento semirrígido son:
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS SECCIONES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO Para determinar las secciones de estructuras de pavimento semirrígido, se consideraron los siguientes espesores mínimos recomendados:
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
Las secciones de estructuras de pavimento semirrígido, que se recomiendan en el Manual, están en función al tipo de suelos (rango de CBR de diseño) y el tráfico vía expresado en número de ejes equivalentes, son las siguientes:
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
Catálogos de Números Estructural es (SN) adoptados por tipo de tráfico y de subrasante
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
Catálog os de Número s Estructu rales (SN) Base tratada con cemento
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
Catálog os de Número s Estructu rales (SN) Base tratada con cal
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS Secciones de Estructuras de Pavimento Semirrígido con base tratada con asfalto, para caminos con más de 1’000,000 EE en el carril de diseño, periodo de diseño en dos etapas de 10 años (total 20 años). Pavimento con Capa Superficial de Carpeta Asfáltica en Caliente.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
CATALOGO DE ESTRUCTURA DE PAVIMENTO SEMIRRIGIDO CON BASE TRATADA CON ASFALTO PERIODO DE DISEÑO POR ETAPAS 10 AÑOS
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
CATALOGO DE ESTRUCTU RA DE PAVIMENT O SEMIRRIGI DO CON BASE TRATADA CON ASFALTO
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS Secciones de Estructuras de Pavimento Semirrígido con base tratada con cemento, para caminos con más de 1’000,000 EE en el carril de diseño, periodo de diseño en dos etapas de 10 años (total 20
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
CATALOGO DE ESTRUCTURA DE PAVIMENTO SEMIRRIGIDO CON BASE TRATADA CON CEMENTO PERIODO DE DISEÑO POR ETAPAS 10
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
CATALOGO DE ESTRUCTURA DE PAVIMENTO SEMIRRIGIDO CON BASE TRATADA CON CEMENTO PERIODO DE DISEÑO POR ETAPAS 10 AÑOS
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
Secciones de Estructuras de Pavimento Semirrígido con base tratada con cal, para caminos con más de 1’000,000 EE en el carril de diseño, periodo de diseño en dos etapas de 10 años (total 20 años). Pavimento con Capa Superficial de Carpeta
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
CATALOGO DE ESTRUCTU RA DE PAVIMENT O SEMIRRIGI DO CON BASE TRATADA CON CAL PERIODO DE
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
CATALOGO DE ESTRUCTU RA DE PAVIMENT O SEMIRRIGI DO CON BASE TRATADA CON CAL. PERIODO DE
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
Secciones de Estructuras de Pavimento Semirrígido con base tratada con asfalto, para caminos con más de 1’000,000 EE en el carril de diseño, periodo de diseño en una etapa de 20 años. Pavimento
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
CATALOGO DE ESTRUCTU RA DE PAVIMENT O SEMIRRIGI DO CON BASE TRATADA CON ASFALTO.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
CATALOGO DE ESTRUCTU RA DE PAVIMENT O SEMIRRIGI DO CON BASE TRATADA CON ASFALTO.
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Secciones de Estructuras de Pavimento Semirrígido con base tratada con cemento, para caminos con más de 1’000,000 EE en el carril de diseño, periodo de diseño en una etapa de 20 años. Pavimento
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CATALOGO DE ESTRUCTU RA DE PAVIMENT O SEMIRRIGI DO CON BASE TRATADA CON
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
CATALOGO DE ESTRUCTU RA DE PAVIMENT O SEMIRRIGI DO CON BASE TRATADA CON
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS Secciones de Estructuras de Pavimento Semirrígido con base tratada con cal, para caminos con más de 1’000,000 EE en el carril de diseño, periodo de diseño en una etapa de 20 años. Pavimento
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1.2.-PAVIMENTO SEMIRRIGIDO CON ADOQUINES DE CONCRETO El pavimento de adoquines de concreto tiene sus raíces en los empedrados, que posteriormente evolucionaron hacia los adoquines de piedra, de madera y de arcilla. Para finalmente con mejores tecnologías de fabricación se lograron los adoquines de concreto resistentes y duraderos con formas y texturas homogéneas, y de colores diversos.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1.2.-PAVIMENTO SEMIRRIGIDO CON ADOQUINES DE CONCRETO MÉTODO DE DISEÑO
Para el diseño de pavimento con adoquines de concreto, se propone el método de diseño del II (Interloking Concrete Pavement Institute), que es un procedimiento simplificado que toma en cuenta las siguientes guías de diseño: “Structural Design of Concrete Block Pavements” (Rada, G.R., Smith, D.R., Miller, J.S., and Witczak,M.W.) y la Guide for Design of Pavement Structures (AASHTO’93).
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
FACTORES DE DISEÑO: a.- Aspectos ambientales Dos aspectos que influyen sobre el pavimento son la humedad y la temperatura. -La humedad afecta al suelo y las capas granulares del pavimento. -La temperatura puede afectar la capacidad de carga, especialmente cuando se tiene base tratada con asfalto, también cuando hay temperaturas frías bajo 0°C y a la vez humedad, el congelamiento y descongelamiento tiene efectos negativos en el pavimento. Estos efectos perjudiciales pueden ser reducidos o eliminados, considerando: Drenaje superficial y Drenaje subterráneo para el pavimento, de tal manera de evacuar el agua filtrada en las capas del pavimento. Mejoramiento de los suelos susceptibles a las heladas. Materiales que cumplan la calidad especificada en las Especificaciones Técnicas
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS FACTORES DE DISEÑO: b.- Tráfico expresado en ejes equivalentes En el capítulo 6 se describen los criterios a tener en cuenta en la determinación del Número de Repeticiones de Ejes Equivalentes para diseño. Para el caso de los pavimentos semirrígidos con adoquines de concreto, el Número de Repeticiones de Ejes Equivalentes que se recomienda aplicar, en este Manual, es hasta 15’000,000 EE en el carril de diseño y para un periodo de diseño de 20 años. No obstante, el Ingeniero Proyectista podrá proponer este tipo de pavimentos con adoquines de concreto para un mayor Número de Repeticiones de EE previa justificación y sustento técnico.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS FACTORES DE DISEÑO: c.- Características de la Subrasante Las características de la subrasante sobre la que se asienta el pavimento, están definidas en seis (06) categorías de subrasante, en base a su capacidad de soporte CBR.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS Materiales del Pavimento
Los materiales de la estructura de pavimento semirrígido de adoquines de concreto, son los siguientes:
Sub base Granular. Base Granular. Base Granular Tratada con Asfalto Base Granular Tratada con Cemento. Cama de Arena. Adoquines de Concreto. Arena para sello.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS Los espesores mínimos recomendados de adoquines de concreto y cama de arena, según el tipo de tráfico, serán los siguientes:
El espesor mínimo constructivo para base granular es de 100 mm, para bases tratadas con asfalto 90 mm y para bases tratadas con cemento es de 100 mm. Las Figuras 13.10, 13.11 y 13.12, se presentan los ábacos de diseño, que han sido adaptados de la metodología del II (Interlocking Concrete Pavement Institute), para base granulares, bases tratadas con asfalto y bases tratadas con cemento, respectivamente.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS ASPECTOS CONSTRUCTIVOS En general la ejecución en obra de los pavimentos semirrígidos con adoquines de concreto, se regirá por las Especificaciones Técnicas Generales para Construcción de Carreteras del MTC, Sección 440 vigente. En los adoquines intertrabados de concreto su especial diseño, permite bloquear unas piezas con otras, no requiriendo ningún tipo de aglomerante para su colocación. Siendo el bloqueo fundamental para el buen desempeño estructural y para impedir que los adoquines se desplacen; en tal sentido, se debe lograr los tres tipos de bloqueo: bloqueo vertical, bloqueo rotacional y
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS El patrón de colocación que proporciona un ensamblaje adecuado de los adoquines es el tipo “espina de pescado”, tal como se muestra en la figura siguiente:
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
En la figura 13.12 se muestra esquemáticamente las secciones transversales típicas del pavimento de adoquines de concreto.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA Descripción: Este trabajo consiste en la colocación de una capa de adoquines de concreto de cemento portland o de piedra, confinados, sellados y asentados en una cama de arena, sobre una superficie debidamente preparada, de acuerdo con las especificaciones y de conformidad con el Proyecto.
Cama de Arena
Sellado
Colocación
Confinamiento
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA MATERIALES: a. Arena para capa de soporte: La arena utilizada para la capa de apoyo de los adoquines, será de origen aluvial, sin trituración, libre de finos plásticos, materia orgánica u otras impurezas.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA MATERIALES:
a. Arena para capa de soporte:
• Granulomet ría: La granulometría de la arena deberá corresponder a lo dispuesto en la NTP 400.037: Agregados. Especificaciones normalizadas para agregados en concreto, según lo indicado en la Tabla 440-01. Manual de Carreteras “Especificacione s Técnicas Generales para Construcción” (EG – 2013) Revisada y Corregida a Junio 2013
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA MATERIALES: b. Adoquines : Los adoquines de concreto son elementos prefabricados macizos( de diferentes formas y colores). se utilizan como capa de rodadura en todo tipo de pavimentos (desde patios y veredas hasta pistas de aterrizaje en aeropuertos).
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA MATERIALES: b. Adoquines Deberán cumplir los requisitos establecidos en el expediente técnico, los que deben estar : en conformidad con la NTP 399.611 Adoquines de concreto para pavimentos. Requisitos: su espesor y resistencia a la compresión deben ser los que señale el Proyecto.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA MATERIALES: c. Arena para sello: La arena utilizada para el sello de las juntas entre los adoquines será de origen aluvial sin trituración, libre de finos plásticos, materia orgánica u otras impurezas. Su granulometría se ajustará a los siguientes límites, según lo indicado en la Tabla 440-02.
Manual de Carreteras “Especificaciones Técnicas Generales para Construcción” (EG – 2013) Revisada y Corregida a Junio 2013
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA EQUIPOS: Básicamente, el equipo necesario para la ejecución de los trabajos consistirá de elementos para el transporte ordenado de los adoquines que impida la alteración de calidad de las piezas, vehículos para el transporte de la arena, una vibrocompactadora de placa y herramientas manuales como rieles, reglas, enrasadoras, martillos de goma, palas, cepillos, etc.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA
PROCESO CONSTRUCTIVO: Preparación de la superficie existente La capa de arena de soporte de los adoquines no se extenderá hasta que se compruebe que la superficie sobre la cual se va a colocar tenga la densidad apropiada y las cotas indicadas en el Proyecto y aprobadas por el Supervisor.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA
PROCESO CONSTRUCTIVO: Colocación y nivelación de la capa de arena La arena se colocará seca y en un espesor uniforme tal que, luego de nivelado el pavimento, tenga un espesor entre 3 cm y 5 cm. Si la arena ya colocada sufre algún tipo de compactación antes de colocar los adoquines, se someterá a la acción repetida de un rastrillo, para devolverle su carácter suelto y se enrasará de nuevo.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA
PROCESO CONSTRUCTIVO: Colocación de los adoquines Los adoquines se colocarán directamente sobre la capa de arena nivelada, a tope unos con otros, de manera que generen juntas que no excedan de 3 mm. La colocación seguirá un patrón uniforme, evitándose desplazamientos de los adoquines ya colocados, lo que se controlará con hilos para asegurar su alineamiento transversal y longitudinal. Para zonas en pendiente, la colocación de los adoquines se hará preferiblemente de abajo hacia arriba.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA
PROCESO CONSTRUCTIVO: Ajustes Una vez colocados los adoquines enteros dentro de la zona de trabajo, se colocarán ajustes en las áreas que hayan quedado libres contra las estructuras de drenaje o de confinamiento. Estos ajustes se harán, preferiblemente, partiendo adoquines en piezas con la forma necesaria.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA
PROCESO CONSTRUCTIVO: Compactación inicial Una vez terminados los ajustes con piezas partidas, se procederá a la compactación inicial de la capa de adoquines, mediante la pasada de una vibrocompactadora de placa, cuando menos 2 veces en direcciones perpendiculares. El área adoquinada se compactará hasta 1 m del borde del avance de la obra o de cualquier borde no confinado. Todos los adoquines que resulten partidos durante este proceso deberán ser extraídos y reemplazados.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA
PROCESO CONSTRUCTIVO: Compactación final y sello de juntas: Inmediatamente después de la compactación inicial, se aplicará la arena de sello sobre la superficie en una cantidad equivalente a una capa de 3 mm de espesor y se barrerá repetidamente y en distintas direcciones, con una escoba o cepillo de cerdas largas y duras. En el momento de su aplicación, la arena deberá encontrarse lo suficientemente seca para penetrar con facilidad por las juntas. Simultáneamente, se aplicará la compactación final, durante la cual cada punto del pavimento deberá recibir al menos 4 pasadas del equipo, preferiblemente desde distintas direcciones.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA
PROCESO CONSTRUCTIVO: Confinamiento: Los pavimentos de adoquines deberán tener una estructura de confinamiento que impida su desplazamiento lateral a causa del empuje horizontal del tránsito vehicular. Las estructuras de confinamiento deberán rodear completamente el área pavimentada y estar diseñadas para permanecer estáticas, aún cuando reciban impactos ocasionados por las llantas, asimismo deberán penetrar, por lo menos, 15 cm en la capa de base que se encuentre bajo la capa de arena y su nivel superior cubrirá, como mínimo, la mitad del espesor del adoquín después de compactado.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA
PROCESO CONSTRUCTIVO: Apertura al tránsito El tránsito automotor no se permitirá hasta que el pavimento haya recibido la compactación final y esté completamente confinado.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA
PROCESO CONSTRUCTIVO: Patrones de colocación Patrones de colocación para superficies de tránsito peatonal
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA
PROCESO CONSTRUCTIVO: Patrones de colocación Patrones de colocación para superficies de tránsito vehicular: Espina de pescado: Para tránsito vehicular, se utiliza el patrón en espina de pescado con adoquines rectangulares, ya sea a 45º o 90º , esto reduce la incidencia de arrastre del adoquín y distribuye mejor las cargas de los neumáticos a las capas de la estructura del pavimento, por lo que no se debe cambiar de alineamiento cuando se llegue a las
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA
PROCESO CONSTRUCTIVO: Patrones de colocación
Hiladas: Si los adoquines rectangulares se colocan en hiladas (trabadas entre sí) deben ir en sentido transversal al de la vía, al llegar a curvas o esquinas, hay que girar el patrón de colocación y el cambio se debe hacer con ajustes bien partidos. No se deben colocar las hiladas en el sentido longitudinal de la vía.
Patrones de colocación para superficies de tránsito vehicular:
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA LIMITACIONES EN LA EJECUCIÓN: Ninguna de las operaciones que forman parte de la construcción del pavimento de adoquines se realizará en presencia de precipitaciones pluviales. Si la capa de arena que sirve de apoyo a los adoquines ha soportado lluvia o agua de escorrentía, deberá ser levantada y reemplazada por una arena suelta de humedad baja y uniforme. Si se tenían adoquines colocados sin compactar ni sellar, el Supervisor verificará si el agua ha producido erosión de la arena por debajo de las juntas y, en caso de que ello haya sucedido, el Contratista deberá retirar los adoquines y la capa de arena y repetir el trabajo, a su cuenta, costo y riesgo.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA VENTAJAS: Facilidad de instalación: no se necesita mano de obra especializada. Generador de mano de obra: genera empleos para la comunidad. Económicos: no se pierde material al hacer arreglos en obras (se recoloca). Estéticos: por sus diversos colores y formas posibilitan trabajos artísticos. Seguros: al tener superficie áspera, incrementa la tracción de los vehículos.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA VENTAJAS: Mantenimiento económico: relleno cada vez que sea necesario en las juntas. Facilidad en las reparaciones: puedan levantarse, volverse a utilizar cuando y cuantas veces sea necesario. Impacto ambiental positivo: no genera contaminación, pues no se usan materiales contaminantes. Durables: alcanzan altas resistencias. Las juntas selladas con bitumen modificada con polímeros: no permiten el ingreso del agua al firme, protegiendo su estructura.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA Aplicaciones: Playa de estacionamiento Calles urbanas Almacenes Autopistas Puertos Aeropuertos Plataformas de ferrocarriles Estaciones de autobuses Ciclovías Estaciones de gasolinas
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
CONCLUSIONES Los pavimentos semirrígidos se aplica sobre subrasantes de categoría buena o con CBR ≥ 20%,sobre lo cual se coloca la base tratada con asfalto, cemento o cal. En este tipo de pavimento semirrígido no se consideran capas granulares de base o sub base. En este tipo de pavimentos semirrígidos se incluye los adoquines de concreto, que son pavimentos que se recomienda utilizar en los tramos donde la carretera atraviese poblados y para tráficos menores o iguales a 15’000,0000 de EE. Los resultados del sistema de pavimentación con adoquines son excelentes, no solo en lo relacionado al comportamiento bajo las cargas aplicadas por vehículos pesados, al bajo costo de fabricación o instalación, sino también en lo social, (genera empleo), y fundamentalmente no es nocivo para el medio ambiente (impacto ambiental satisfactorio).
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
BIBLIOGRAFÍA Manual
de
Carreteras
“Especificaciones
Técnicas
Generales
para
Construcción” (EG – 2013) Revisada y Corregida a Junio 2013 Manual de Carreteras “suelos, geología, geotecnia y pavimentos” Sección: suelos y pavimentos.
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PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO INTEGRANTES: ANGELO VALLADARES CONZUELO CAMPOS MORENO ELMER CAMPOS MERENO DANNY ANGEL ARCE VEGA
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CONTENIDO : 1.-DEFINICIÓN 1.1.-PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO CON CARPETA ASFÁLTICA Y BASE TRATADA PARÁMETROS DE DISEÑO SECCIONES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO
1.2.- PAVIMENTO SEMIRRIGIDO CON ADOQUINES DE CONCRETO MÉTODO DE DISEÑO
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1. DEFINICIO Comprende N los pavimentos
cuya estructura está compuesta por una carpeta asfáltica y bases tratadas con asfalto, con cemento y con cal, esta solución se recomienda aplicar sobre subrasantes de categoría buena o con CBR ≥ 20% y para tráficos mayores a 1’000,000 de EE.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1. DEFINICIO N
En este tipo de pavimentos semirrígidos el Manual incluye los adoquines de concreto, que son pavimentos que en este manual se recomienda utilizar en los tramos donde la carretera atraviese poblados y para tráficos menores o iguales a
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1.1.- PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO CON CARPETA ASFÁLTICA Y BASE TRATADA
PARÁMETROS DE DISEÑO
Para los diseños de los pavimentos semirrígidos con carpeta asfáltica en caliente y base tratada, mantienen los mismos criterios de diseño especificados para los pavimentos flexibles, según rangos de tráfico (Cuadro 12.2), y a partir de ello se determina el espesor necesario de base tratada, cumpliendo así con el numero
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1.1.- PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO CON CARPETA ASFÁLTICA Y BASE TRATADA Se aplica a caminos que tienen un transito mayor de 1’000,000 EE, en el carril y periodo de diseño. Se aplica sobre subrasantes de categoría buena o con CBR ≥ 20%, sobre la cual se coloca la base tratada con asfalto, con cemento o con cal. En este tipo de
pavimento semirrígido no se han considerado capas granulares de base o
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1.1.- PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO CON CARPETA ASFÁLTICA Y BASE TRATADA
Los coeficientes estructurales utilizados en este manual para las capas del pavimento semirrígido son:
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS SECCIONES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO Para determinar las secciones de estructuras de pavimento semirrígido, se consideraron los siguientes espesores mínimos recomendados:
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Las secciones de estructuras de pavimento semirrígido, que se recomiendan en el Manual, están en función al tipo de suelos (rango de CBR de diseño) y el tráfico vía expresado en número de ejes equivalentes, son las siguientes:
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Catálogos de Números Estructural es (SN) adoptados por tipo de tráfico y de subrasante
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Catálog os de Número s Estructu rales (SN) Base tratada con cemento
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Catálog os de Número s Estructu rales (SN) Base tratada con cal
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS Secciones de Estructuras de Pavimento Semirrígido con base tratada con asfalto, para caminos con más de 1’000,000 EE en el carril de diseño, periodo de diseño en dos etapas de 10 años (total 20 años). Pavimento con Capa Superficial de Carpeta Asfáltica en Caliente.
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CATALOGO DE ESTRUCTURA DE PAVIMENTO SEMIRRIGIDO CON BASE TRATADA CON ASFALTO PERIODO DE DISEÑO POR ETAPAS 10 AÑOS
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CATALOGO DE ESTRUCTU RA DE PAVIMENT O SEMIRRIGI DO CON BASE TRATADA CON ASFALTO
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS Secciones de Estructuras de Pavimento Semirrígido con base tratada con cemento, para caminos con más de 1’000,000 EE en el carril de diseño, periodo de diseño en dos etapas de 10 años (total 20
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CATALOGO DE ESTRUCTURA DE PAVIMENTO SEMIRRIGIDO CON BASE TRATADA CON CEMENTO PERIODO DE DISEÑO POR ETAPAS 10
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Secciones de Estructuras de Pavimento Semirrígido con base tratada con cal, para caminos con más de 1’000,000 EE en el carril de diseño, periodo de diseño en dos etapas de 10 años (total 20 años). Pavimento con Capa Superficial de Carpeta
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CATALOGO DE ESTRUCTU RA DE PAVIMENT O SEMIRRIGI DO CON BASE TRATADA CON CAL PERIODO DE
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
CATALOGO DE ESTRUCTU RA DE PAVIMENT O SEMIRRIGI DO CON BASE TRATADA CON CAL. PERIODO DE
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PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS Secciones de Estructuras de Pavimento Semirrígido con base tratada con cal, para caminos con más de 1’000,000 EE en el carril de diseño, periodo de diseño en una etapa de 20 años. Pavimento
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PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1.2.-PAVIMENTO SEMIRRIGIDO CON ADOQUINES DE CONCRETO El pavimento de adoquines de concreto tiene sus raíces en los empedrados, que posteriormente evolucionaron hacia los adoquines de piedra, de madera y de arcilla. Para finalmente con mejores tecnologías de fabricación se lograron los adoquines de concreto resistentes y duraderos con formas y texturas homogéneas, y de colores diversos.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS 1.2.-PAVIMENTO SEMIRRIGIDO CON ADOQUINES DE CONCRETO MÉTODO DE DISEÑO
Para el diseño de pavimento con adoquines de concreto, se propone el método de diseño del II (Interloking Concrete Pavement Institute), que es un procedimiento simplificado que toma en cuenta las siguientes guías de diseño: “Structural Design of Concrete Block Pavements” (Rada, G.R., Smith, D.R., Miller, J.S., and Witczak,M.W.) y la Guide for Design of Pavement Structures (AASHTO’93).
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FACTORES DE DISEÑO: a.- Aspectos ambientales Dos aspectos que influyen sobre el pavimento son la humedad y la temperatura. -La humedad afecta al suelo y las capas granulares del pavimento. -La temperatura puede afectar la capacidad de carga, especialmente cuando se tiene base tratada con asfalto, también cuando hay temperaturas frías bajo 0°C y a la vez humedad, el congelamiento y descongelamiento tiene efectos negativos en el pavimento. Estos efectos perjudiciales pueden ser reducidos o eliminados, considerando: Drenaje superficial y Drenaje subterráneo para el pavimento, de tal manera de evacuar el agua filtrada en las capas del pavimento. Mejoramiento de los suelos susceptibles a las heladas. Materiales que cumplan la calidad especificada en las Especificaciones Técnicas
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS FACTORES DE DISEÑO: b.- Tráfico expresado en ejes equivalentes En el capítulo 6 se describen los criterios a tener en cuenta en la determinación del Número de Repeticiones de Ejes Equivalentes para diseño. Para el caso de los pavimentos semirrígidos con adoquines de concreto, el Número de Repeticiones de Ejes Equivalentes que se recomienda aplicar, en este Manual, es hasta 15’000,000 EE en el carril de diseño y para un periodo de diseño de 20 años. No obstante, el Ingeniero Proyectista podrá proponer este tipo de pavimentos con adoquines de concreto para un mayor Número de Repeticiones de EE previa justificación y sustento técnico.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS FACTORES DE DISEÑO: c.- Características de la Subrasante Las características de la subrasante sobre la que se asienta el pavimento, están definidas en seis (06) categorías de subrasante, en base a su capacidad de soporte CBR.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS Materiales del Pavimento
Los materiales de la estructura de pavimento semirrígido de adoquines de concreto, son los siguientes:
Sub base Granular. Base Granular. Base Granular Tratada con Asfalto Base Granular Tratada con Cemento. Cama de Arena. Adoquines de Concreto. Arena para sello.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS Los espesores mínimos recomendados de adoquines de concreto y cama de arena, según el tipo de tráfico, serán los siguientes:
El espesor mínimo constructivo para base granular es de 100 mm, para bases tratadas con asfalto 90 mm y para bases tratadas con cemento es de 100 mm. Las Figuras 13.10, 13.11 y 13.12, se presentan los ábacos de diseño, que han sido adaptados de la metodología del II (Interlocking Concrete Pavement Institute), para base granulares, bases tratadas con asfalto y bases tratadas con cemento, respectivamente.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS ASPECTOS CONSTRUCTIVOS En general la ejecución en obra de los pavimentos semirrígidos con adoquines de concreto, se regirá por las Especificaciones Técnicas Generales para Construcción de Carreteras del MTC, Sección 440 vigente. En los adoquines intertrabados de concreto su especial diseño, permite bloquear unas piezas con otras, no requiriendo ningún tipo de aglomerante para su colocación. Siendo el bloqueo fundamental para el buen desempeño estructural y para impedir que los adoquines se desplacen; en tal sentido, se debe lograr los tres tipos de bloqueo: bloqueo vertical, bloqueo rotacional y
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS El patrón de colocación que proporciona un ensamblaje adecuado de los adoquines es el tipo “espina de pescado”, tal como se muestra en la figura siguiente:
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
En la figura 13.12 se muestra esquemáticamente las secciones transversales típicas del pavimento de adoquines de concreto.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA Descripción: Este trabajo consiste en la colocación de una capa de adoquines de concreto de cemento portland o de piedra, confinados, sellados y asentados en una cama de arena, sobre una superficie debidamente preparada, de acuerdo con las especificaciones y de conformidad con el Proyecto.
Cama de Arena
Sellado
Colocación
Confinamiento
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA MATERIALES: a. Arena para capa de soporte: La arena utilizada para la capa de apoyo de los adoquines, será de origen aluvial, sin trituración, libre de finos plásticos, materia orgánica u otras impurezas.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA MATERIALES:
a. Arena para capa de soporte:
• Granulomet ría: La granulometría de la arena deberá corresponder a lo dispuesto en la NTP 400.037: Agregados. Especificaciones normalizadas para agregados en concreto, según lo indicado en la Tabla 440-01. Manual de Carreteras “Especificacione s Técnicas Generales para Construcción” (EG – 2013) Revisada y Corregida a Junio 2013
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA MATERIALES: b. Adoquines : Los adoquines de concreto son elementos prefabricados macizos( de diferentes formas y colores). se utilizan como capa de rodadura en todo tipo de pavimentos (desde patios y veredas hasta pistas de aterrizaje en aeropuertos).
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA MATERIALES: b. Adoquines Deberán cumplir los requisitos establecidos en el expediente técnico, los que deben estar : en conformidad con la NTP 399.611 Adoquines de concreto para pavimentos. Requisitos: su espesor y resistencia a la compresión deben ser los que señale el Proyecto.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA MATERIALES: c. Arena para sello: La arena utilizada para el sello de las juntas entre los adoquines será de origen aluvial sin trituración, libre de finos plásticos, materia orgánica u otras impurezas. Su granulometría se ajustará a los siguientes límites, según lo indicado en la Tabla 440-02.
Manual de Carreteras “Especificaciones Técnicas Generales para Construcción” (EG – 2013) Revisada y Corregida a Junio 2013
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA EQUIPOS: Básicamente, el equipo necesario para la ejecución de los trabajos consistirá de elementos para el transporte ordenado de los adoquines que impida la alteración de calidad de las piezas, vehículos para el transporte de la arena, una vibrocompactadora de placa y herramientas manuales como rieles, reglas, enrasadoras, martillos de goma, palas, cepillos, etc.
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PROCESO CONSTRUCTIVO: Preparación de la superficie existente La capa de arena de soporte de los adoquines no se extenderá hasta que se compruebe que la superficie sobre la cual se va a colocar tenga la densidad apropiada y las cotas indicadas en el Proyecto y aprobadas por el Supervisor.
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PROCESO CONSTRUCTIVO: Colocación y nivelación de la capa de arena La arena se colocará seca y en un espesor uniforme tal que, luego de nivelado el pavimento, tenga un espesor entre 3 cm y 5 cm. Si la arena ya colocada sufre algún tipo de compactación antes de colocar los adoquines, se someterá a la acción repetida de un rastrillo, para devolverle su carácter suelto y se enrasará de nuevo.
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PROCESO CONSTRUCTIVO: Colocación de los adoquines Los adoquines se colocarán directamente sobre la capa de arena nivelada, a tope unos con otros, de manera que generen juntas que no excedan de 3 mm. La colocación seguirá un patrón uniforme, evitándose desplazamientos de los adoquines ya colocados, lo que se controlará con hilos para asegurar su alineamiento transversal y longitudinal. Para zonas en pendiente, la colocación de los adoquines se hará preferiblemente de abajo hacia arriba.
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PROCESO CONSTRUCTIVO: Ajustes Una vez colocados los adoquines enteros dentro de la zona de trabajo, se colocarán ajustes en las áreas que hayan quedado libres contra las estructuras de drenaje o de confinamiento. Estos ajustes se harán, preferiblemente, partiendo adoquines en piezas con la forma necesaria.
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PROCESO CONSTRUCTIVO: Compactación inicial Una vez terminados los ajustes con piezas partidas, se procederá a la compactación inicial de la capa de adoquines, mediante la pasada de una vibrocompactadora de placa, cuando menos 2 veces en direcciones perpendiculares. El área adoquinada se compactará hasta 1 m del borde del avance de la obra o de cualquier borde no confinado. Todos los adoquines que resulten partidos durante este proceso deberán ser extraídos y reemplazados.
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PROCESO CONSTRUCTIVO: Compactación final y sello de juntas: Inmediatamente después de la compactación inicial, se aplicará la arena de sello sobre la superficie en una cantidad equivalente a una capa de 3 mm de espesor y se barrerá repetidamente y en distintas direcciones, con una escoba o cepillo de cerdas largas y duras. En el momento de su aplicación, la arena deberá encontrarse lo suficientemente seca para penetrar con facilidad por las juntas. Simultáneamente, se aplicará la compactación final, durante la cual cada punto del pavimento deberá recibir al menos 4 pasadas del equipo, preferiblemente desde distintas direcciones.
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PROCESO CONSTRUCTIVO: Confinamiento: Los pavimentos de adoquines deberán tener una estructura de confinamiento que impida su desplazamiento lateral a causa del empuje horizontal del tránsito vehicular. Las estructuras de confinamiento deberán rodear completamente el área pavimentada y estar diseñadas para permanecer estáticas, aún cuando reciban impactos ocasionados por las llantas, asimismo deberán penetrar, por lo menos, 15 cm en la capa de base que se encuentre bajo la capa de arena y su nivel superior cubrirá, como mínimo, la mitad del espesor del adoquín después de compactado.
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PROCESO CONSTRUCTIVO: Apertura al tránsito El tránsito automotor no se permitirá hasta que el pavimento haya recibido la compactación final y esté completamente confinado.
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PROCESO CONSTRUCTIVO: Patrones de colocación Patrones de colocación para superficies de tránsito peatonal
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PROCESO CONSTRUCTIVO: Patrones de colocación Patrones de colocación para superficies de tránsito vehicular: Espina de pescado: Para tránsito vehicular, se utiliza el patrón en espina de pescado con adoquines rectangulares, ya sea a 45º o 90º , esto reduce la incidencia de arrastre del adoquín y distribuye mejor las cargas de los neumáticos a las capas de la estructura del pavimento, por lo que no se debe cambiar de alineamiento cuando se llegue a las
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PROCESO CONSTRUCTIVO: Patrones de colocación
Hiladas: Si los adoquines rectangulares se colocan en hiladas (trabadas entre sí) deben ir en sentido transversal al de la vía, al llegar a curvas o esquinas, hay que girar el patrón de colocación y el cambio se debe hacer con ajustes bien partidos. No se deben colocar las hiladas en el sentido longitudinal de la vía.
Patrones de colocación para superficies de tránsito vehicular:
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA LIMITACIONES EN LA EJECUCIÓN: Ninguna de las operaciones que forman parte de la construcción del pavimento de adoquines se realizará en presencia de precipitaciones pluviales. Si la capa de arena que sirve de apoyo a los adoquines ha soportado lluvia o agua de escorrentía, deberá ser levantada y reemplazada por una arena suelta de humedad baja y uniforme. Si se tenían adoquines colocados sin compactar ni sellar, el Supervisor verificará si el agua ha producido erosión de la arena por debajo de las juntas y, en caso de que ello haya sucedido, el Contratista deberá retirar los adoquines y la capa de arena y repetir el trabajo, a su cuenta, costo y riesgo.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA VENTAJAS: Facilidad de instalación: no se necesita mano de obra especializada. Generador de mano de obra: genera empleos para la comunidad. Económicos: no se pierde material al hacer arreglos en obras (se recoloca). Estéticos: por sus diversos colores y formas posibilitan trabajos artísticos. Seguros: al tener superficie áspera, incrementa la tracción de los vehículos.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA VENTAJAS: Mantenimiento económico: relleno cada vez que sea necesario en las juntas. Facilidad en las reparaciones: puedan levantarse, volverse a utilizar cuando y cuantas veces sea necesario. Impacto ambiental positivo: no genera contaminación, pues no se usan materiales contaminantes. Durables: alcanzan altas resistencias. Las juntas selladas con bitumen modificada con polímeros: no permiten el ingreso del agua al firme, protegiendo su estructura.
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS PAVIMENTO DE ADOQUINES DE CONCRETO O PIEDRA Aplicaciones: Playa de estacionamiento Calles urbanas Almacenes Autopistas Puertos Aeropuertos Plataformas de ferrocarriles Estaciones de autobuses Ciclovías Estaciones de gasolinas
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
CONCLUSIONES Los pavimentos semirrígidos se aplica sobre subrasantes de categoría buena o con CBR ≥ 20%,sobre lo cual se coloca la base tratada con asfalto, cemento o cal. En este tipo de pavimento semirrígido no se consideran capas granulares de base o sub base. En este tipo de pavimentos semirrígidos se incluye los adoquines de concreto, que son pavimentos que se recomienda utilizar en los tramos donde la carretera atraviese poblados y para tráficos menores o iguales a 15’000,0000 de EE. Los resultados del sistema de pavimentación con adoquines son excelentes, no solo en lo relacionado al comportamiento bajo las cargas aplicadas por vehículos pesados, al bajo costo de fabricación o instalación, sino también en lo social, (genera empleo), y fundamentalmente no es nocivo para el medio ambiente (impacto ambiental satisfactorio).
PAVIMENTOS SEMIRRIGIDOS
BIBLIOGRAFÍA Manual
de
Carreteras
“Especificaciones
Técnicas
Generales
para
Construcción” (EG – 2013) Revisada y Corregida a Junio 2013 Manual de Carreteras “suelos, geología, geotecnia y pavimentos” Sección: suelos y pavimentos.
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