Diseño Estructural de Pavimento Articulado.pptx

Pavimento Articulado

1. Diseño Estructural de Pavimentos Articulados Carlos Ochoa Andrés Ospino Edgar Pineda Naomi Tejeda Yaira Torres

2. Contenido Introducción. Objetivos. Pavimentos Articulados. Importancia del diseño Estructural. Factores a considerar en el diseño. Proceso constructivo del diseño. Utilización, reparación y mantenimiento. Limitaciones y aplicaciones. Ventajas y desventajas.

3. Introducción El diseño estructural de pavimentos articulados es un aspecto crítico en la planificación y construcción de infraestructuras viales y áreas pavimentadas. A continuación, exploraremos los fundamentos del diseño estructural de pavimentos articulados y cómo desempeñan un papel crucial en la durabilidad y el rendimiento de nuestras carreteras y espacios peatonales.

4. Objetivos Objetivos Específicos Destacar la importancia de un diseño estructural adecuado en la durabilidad y el rendimiento de los pavimentos articulados. Detallar la estructura típica de los pavimentos articulados, incluyendo los diferentes tipos de unidades utilizadas. Explicar los factores clave que deben ser considerados en el diseño de pavimentos articulados, incluyendo la carga, el suelo, el clima y otros factores ambientales. Describir el proceso paso a paso del diseño estructural de pavimentos articulados, desde la evaluación inicial hasta la implementación Identificar las limitaciones asociadas con el diseño y la construcción de pavimentos articulados. Explorar las diversas aplicaciones de los pavimentos articulados en entornos urbanos, rurales e industriales. Analizar las ventajas y desventajas de los pavimentos articulados en comparación con otros tipos de pavimentos. Objetivo General Explo rar los conceptos fundamentales del diseño estructural de pavimentos articulados y demostrar cómo se aplican en la construcción y el mantenimiento efectivo de carreteras y áreas pavimentadas.

5. Pavimentos Articulados Los pavimentos articulados son superficies pavimentadas construidas utilizando unidades que están diseñadas para distribuir cargas y permitir la expansión y contracción. La característica principal de estos pavimentos es su capacidad para moverse y adaptarse a las condiciones cambiantes del suelo, las temperaturas y las cargas. Esto los hace adecuados para áreas donde es importante permitir la expansión y contracción, como en climas con fluctuaciones extremas de temperatura.

6. Importancia del Diseño Estructural La importancia del diseño estructural de un pavimento articulado radica en su impacto directo en la durabilidad, el rendimiento y la seguridad de las carreteras y áreas pavimentadas. A continuación, se destacan algunos aspectos clave de su importancia: Durabilidad a largo plazo. Soporte de carga. Reducción de agrietamientos. Seguridad. Menos costos de mantenimiento. Resistencia a condiciones climáticas extremas. Sostenibilidad. Eficiencia en el tráfico.

7. Estructura de un Pavimento Articulado Un pavimento articulado está formado por elementos prefabricados de pequeñas dimensiones que individualmente son muy rígidos . La estructura típica de un pavimento articulado (adoquines) se muestra en la siguiente figura:

8. Subrasante y Subrasante mejorada La subrasante debe estar conformada de material libre de materia orgánica, que se debe compactar para permitir las labores de construcción de la base. Debe ser lo más homogénea posible, por lo que si existiera material de calidad inferior en alguna zona y por lo tanto de baja capacidad soporte, es conveniente reemplazarlo por otro material de la calidad requerida. A esta capa estabilizada se le conoce usualmente con el nombre de subrasante mejorada . Subbase y base Son capas de material colocadas entre la subrasante y la capa de rodamiento, que le dan mayor capacidad estructural al pavimento. Puede ser simple o estar compuesta por dos o más capas de materiales diferentes, en cuyo caso se llama sub-base a la capa inferior y base a la capa superior. La base puede ser de: 1. Material granular (grava con finos, arena o tierra) 2. Material granular estabilizado con cemento 3. Suelo-cemento, del espesor indicado en el diseño.

9. Capa de Rodadura Es la capa superior del pavimento que soporta directamente el tránsito. Está compuesta por: La cama de arena de asiento: Es colocada directamente sobre la base, es de poco espesor y el material usado es arena gruesa y limpia, libre de materia orgánica, mica, contaminantes y tendrá una granulometría continua tal que la totalidad de arena pase por el tamiz (3/8) y no mas del (5%) pase por el tamiz (No. 200). Los adoquines de concreto: Los adoquines deben tener propiedades y características similares para poder resistir adecuadamente a las cargas de transito y fundamentalmente al desgaste producido por este. El sello de arena: Este sello está constituido por arena muy fina que es colocada en las juntas entre los adoquines y su principal función es servir de sello a las juntas y contribuir al funcionamiento de la estructura, en conjunto con los demás elementos de la capa de rodadura. Nota: Por su parte el diseño de los pavimentos a base de adoquines de concreto, debe considerar dos aspectos fundamentales: Diseño geométrico de la vía. Diseño de la estructura del pavimento.

10. Factores a Considerar en el Diseño El diseño de pavimentos articulados es un proceso complejo que requiere considerar cuidadosamente los siguientes factores para garantizar la durabilidad y el rendimiento del pavimento a lo largo del tiempo. Carga del Tráfico: Esto incluye el peso y la frecuencia de los vehículos que circularán sobre la superficie pavimentada. El diseño debe garantizar que el pavimento pueda soportar estas cargas sin deformarse ni agrietarse. Clima Local: Un buen diseño debe tener en cuenta cómo estas condiciones climáticas pueden influir en la durabilidad del pavimento y en la formación de hielo y nieve en invierno. Tipo de Suelo: Diferentes tipos de suelo tienen diferentes capacidades de carga y características de expansión y contracción. Calidad de los Materiales: Esto incluye la calidad de las unidades individuales (como adoquines de ladrillo o bloques de concreto), así como la calidad de los agregados, el cemento y otros materiales utilizados en la base y la sub-base . Tratamiento de Juntas: . Las juntas permiten la expansión y contracción y deben mantenerse adecuadamente con rellenos de juntas apropiados para evitar problemas como la acumulación de suciedad o el crecimiento de malezas. Drenaje: El diseño debe incluir una planificación adecuada para el drenaje de aguas pluviales.

11. Proceso Constructivo de Diseño Estructural El diseño estructural implica una secuencia de pasos que van desde la evaluación del tráfico y la determinación de los espesores requeridos hasta la selección de materiales y detalles de construcción. Actividades Preliminares: (Subrasante) Para la subrasante de terreno natural, se debe nivelar la subrasante con las pendientes definidas por el diseño geométrico de la vía para el drenaje. Se debe retirar el material que sobre en los cortes o se deben llenar las zonas bajas, o vacíos, con un material igual o mejor que el de la subrasante. Base: La base se construye por capas de espesor constante. El espesor de cada una de estas capas depende de la capacidad del equipo que se tenga disponible para la compactación. Como al compactar una cantidad definida del material de base se reduce su espesor, es necesario colocar un espesor requerido por el diseño. El material de base deberá tener niveles acordes a la estructura total del pavimento, que garanticen los espesores mínimos de los otros componentes.

12. 3. Elementos de confinamiento: La compactación de las capas del pavimento cerca de los confinamientos laterales debe ser realizada hasta que la cama y espalda del concreto, donde se apoya el bordillo, haya alcanzado la suficiente resistencia para prevenir el movimiento del confinamiento lateral. 4. Capa de arena de asiento: La arena se coloca suelta, lo más uniforme posible con un contenido de humedad aproximado del 5%. Para la colocación se utilizan 3 reglas de materia o aluminio, 2 de ellas como guías y otra como elemento nivelador. Las guías se colocan paralelas, tanto en el centro como al lado de la vía, con el objeto de cubrir todo su ancho.

13. Estas guías se colocan sobre la superficie de la base ya nivelada y compactada y en el espacio entre ellas se riega suficiente arena suelta como para que quede un poco para ser arrastrada. El espesor suelto a colocar deberá cubrir la altura de las reglas guías y puede ser entre 35mm y 50mm, de manera que al terminar de nivelar la cama de arena el espesor resultante quede entre 25mm y 40mm. Para asegurar que la superficie final del pavimento de adoquín sea uniforme, es necesario que la calidad de la arena, el espesor en que se coloca y la nivelación de esa capa sean constantes y uniformes. Al estar nivelada la capa de arena según las cotas y pendientes determinada en el diseño del pavimento, no se debe perturbar la superficie hasta que se coloquen los adoquines. Se debe llenar con arena suelta y enrasar con una llana o regla pequeña, las huellas que dejan los rieles cuando se retiran con suficiente cuidado para no dañar la superficie vecina ya terminada.

14. 5. Adoquines: Colocar un primer hilo a una distancia corta al borde del confinamiento y tomarlo como referencia para alinear la primera fila de adoquines. Colocar el segundo hilo a 90° del primer hilo, para asegurarse de que el patrón de colocación no se pierda. Se debe buscar en todo momento que las piezas a cada lado de la línea guía, sean piezas enteras o mitades, por lo que debe modularse el pavimento según la geometría de los adoquines que se vayan a colocar. Cuando se tengan interrupciones en el pavimento, como tragantes, cámaras de inspección, jardineras, brocales, etc. Una vez definido un frente de colocación, se debe verificar el alineamiento de los adoquines con al menos un hilo a lo largo e hilos transversales cada 2.5 metros. Para avanzar en la colocación en los tramos que se alejan de los hilos guía, los colocadores deberán formar caminos sobre adoquines ya colocados y así transportar los materiales.

15. 6. Compactación Inicial: Consiste en dar por lo menos dos pasadas con la plancha vibratoria desde diferentes direcciones, recorriendo toda el área del pavimento en una dirección antes de recorrerla en la dirección contraria. La compactación inicial y sellado del pavimento se debe realizar un metro antes de los extremos no confinados del pavimento. Después, se deben retirar con la ayuda de dos cucharas, los adoquines que se hayan partido y se deben reemplazar con adoquines buenos. 7 . Sellado de arena y compactación final: El sellado de arena se deberá esparcir sobre los adoquines haciendo uso de escobas y en capas delgadas. Se deben dar, al menos cuatr o pasadas con la plancha vibratoria, en diferentes direcciones y traslapando cada recorrido con el anterior. Es muy importante verificar que no se acumule arena sobre los adoquines y que no se formen protuberancias que hagan hundir los adoquines al pasar el vibro compactador sobre ellos.

16. 8. Limpieza y colocación de la loseta guía: Terminado el sellado de la junta, se procede a recoger el sello excedente y a humedecer el pavimento con un rocío de agua similar al de una llovizna. Para esta actividad no usar el chorro de la manguera sobre los adoquines.

17. Utilización, Reparación y Mantenimiento Es muy importante el cuidado de los pavimentos de adoquines y las entidades a cargo del mantenimiento deben aprender a identificar sus daños o problemas a tiempo para programar el mantenimiento requerido. En este sentido, es esencial llevar a cabo un mantenimiento preventivo que englobe una serie de actividades críticas, tales como: Limpieza. Evitar abrasión. Cuidado de juntas. Hundimiento.

18. Limitaciones y Aplicaciones Si bien los pavimentos articulados ofrecen una serie de ventajas en términos de durabilidad y adaptabilidad, es importante reconocer sus limitaciones. Entre ellas, se encuentra: Costo inicial. Mantenimiento de juntas. Necesidad de nivelación. No adecuado para todas las aplicaciones. Además, los pavimentos articulados pueden no ser la opción óptima en entornos industriales de tráfico extremadamente pesado. En cuanto a las aplicaciones, los pavimentos articulados gozan de una amplia variedad de usos en entornos urbanos, rurales e industriales. Son ideales para: Calles peatonales y plazas. Calles residenciales. Áreas históricas. Caminos rurales. Entornos industriales. Aeropuertos. Estacionamientos. Estas aplicaciones demuestran la versatilidad y la resistencia de los pavimentos articulados en una variedad de contextos .

19. Ventajas Los pavimentos articulados son conocidos por su durabilidad a largo plazo. Debido a las juntas entre las unidades individuales, los pavimentos articulados son altamente adaptables a terrenos irregulares y condiciones climáticas cambiantes, lo que reduce la probabilidad de agrietamientos. Ofrecen opciones estéticas variadas y la posibilidad de crear patrones y diseños personalizados, lo que los hace ideales para áreas urbanas y entornos históricos. En caso de daños o desgaste, el mantenimiento se puede realizar de manera localizada, lo que minimiza los costos y las interrupciones en comparación con otros tipos de pavimentos. Las juntas permiten un drenaje efectivo del agua, reduciendo el riesgo de acumulación de agua en la superficie. Desventajas El costo inicial de instalación puede ser más alto en comparación con otros tipos de pavimentos, especialmente si se requiere una instalación precisa de las unidades individuales. Se requiere un mantenimiento regular de las juntas para evitar problemas como el crecimiento de malezas o la acumulación de suciedad. En entornos de tráfico extremadamente pesado, como áreas industriales con maquinaria pesada, los pavimentos articulados pueden no ser la opción más adecuada. La instalación precisa de las unidades individuales requiere habilidad y experiencia, lo que puede ser un desafío en proyectos con mano de obra no calificada. En comparación con algunos otros tipos de pavimentos, los pavimentos articulados pueden tener una superficie más rugosa, lo que podría ser menos cómodo para el tráfico de bicicletas o sillas de ruedas.

20. Conclusión L os pavimentos articulados se destacan como una opción de pavimentación versátil y duradera que ofrece beneficios significativos en términos de adaptabilidad, durabilidad y estética personalizable. Su capacidad para resistir cargas vehiculares, adaptarse a terrenos irregulares y facilitar el drenaje eficiente del agua los convierte en una elección sólida en una variedad de entornos urbanos, rurales e industriales. A pesar de algunas limitaciones y requisitos de mantenimiento específicos, su capacidad para brindar una superficie de rodadura confiable y estéticamente atractiva hace que los pavimentos articulados sean una opción valiosa en la construcción y el diseño de infraestructura vial y áreas pavimentadas. La selección cuidadosa y contextualizada es fundamental para aprovechar al máximo sus ventajas en proyectos específicos.

21. Diseñar un adoquinado de un camino clasificado como una colectora rural, en el estudio de tránsito se determinó un ESAL's de diseño de 17 millones de ejes, el estudio de suelo del sitio determino un C.B.R de la sub-rasante del 4%. Y un módulo de resiliencia de la base de 30 mil psi. Con una carga característica por rueda de 7 Ton. EJEMPLO DE DISEÑO

22. Podemos tomar P = 4.2; y P t =2.0; de aquí ΔPSI=2.2 ΔPSI= Diseño de perdida de seriviciabilidad

23. Tomaremos: R=70% S =0.35

24. Para determinar la capa de pavimento se utiliza la siguientes ecuación: SN = a1D1-a2D2 SN= Numero estructural a1= Coeficiente de la capa del adoquín D1= Espesor de la capa de adoquín a2= Coeficiente de la capa de la base D2= Espesor de la capa base

25. Para determinar la capa de pavimento se utiliza la siguientes ecuación: SN = a1D1-a2D2 SN = 0.45*3.937”-a2D2 SN= Numero estructural a1= Coeficiente de la capa del adoquín D1= Espesor de la capa de adoquín a2= Coeficiente de la capa de la base D2= Espesor de la capa base

26. Variación en el coeficiente estructural de la capa de base a2= 0.14

27. Mr =1500*CBR = 6000 SN= 4.4

28. SN = a1D1-a2D2 4.4 = 0.45*3.937”-0.14*D2 D2=18.77” » 48 cm

29. REFERENC IAS file:///C:/Users/Yaira%20Torres/Downloads/gua%20de%20instalacion%20adoquines%20iccg%20-%20octubre%202014-sitio%20web.pdf file:///C:/Users/Yaira%20Torres/Downloads/GUIA%20CONSTRUCCION%20PAVIMENTO%20ARTICULADO.pdf