RESÚMEN ABSTRACT INTRODUCCIÓN

RESÚMEN ABSTRACT INTRODUCCIÓN MARCO TEORICO PAVIMENTOS Concepto de pavimento La palabra pavimento es un término muy utilizado en el ámbito de la ingeniería civil y la arquitectura, derivada en su etimología del latín “pavimentu” y designa las obras de construcción que se realizan para dotar al suelo de solidez y resistencia, haciéndolo apto para el tránsito de personas, animales y circulación vehicular, para lo cual consta de varias capas que le confieren la capacidad de soportar peso, temperaturas elevadas y la acción de la humedad. A medida que las capas se alejan de la superficie requieren menor resistencia. Se trata de un revestimiento realizado con piedras, asfalto, betunes asfálticos u hormigón. Cuando se realiza con piedras se llama empedrado. Entre los años 1790 y 1796 se empedraron en la ciudad de Buenos Aires, treinta y seis calles, siendo traídas las piedras de la isla Martín García. Desde 1852 los adoquines suplantaron a las piedras. Eran rectangulares y de mayor valor estético. Para asfaltar se usa un material de color negro y pegajoso que integra los elementos que componen el pavimento y es impermeabilizante. Los romanos utilizaron un sistema de pavimentación conocido como calzada romana, que posibilitó unir su extenso imperio, agilizar el comercio y desplazar sus tropas. Para lograr construirla primero se procedía a la deforestación de la zona, se la aplanaba, se la delimitaba; y cuando ya estaba definido el sitio que ocuparía, se le daba solidez, colocando en el lugar, piedra en bruto. Luego una o varias capas de arena o grava (roca) que se apisonaban. La capa final y superficial estaba hecha con cantos rodados y arena. El sistema de pavimentación ha crecido actualmente en los espacios urbanos, y requiere no solo un costo elevado para su colocación, sino también para su mantenimiento en buen estado, ya que el tránsito pesado y factores ambientales, pueden deteriorarlo Lee todo en: Concepto de pavimento - Definición en DeConceptos.com http://deconceptos.com/general/pavimento#ixzz45gBYST2l Pavimento. 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. Puede definirse como la capa o conjunto de capas materiales apropiados, comprendida(s) entre el nivel superior de las terracedrías (subrasante) y la superficie de rodamiento, cuyas principales funciones son las de proporcionar una superficie de rodamiento uniforme, de color y textura apropiados, resistente a la acción del tránsito, a la del intemperismo y otros agentes perjudiciales; así como de transmitir adecuadamente los esfuerzos a la subrasante, de modo que ésta no se deforme de manera perjudicial. Fuente: http://www.arqhys.com/contenidos/pavimento-concepto.html Con la palabra tránsito se designa la suma de todos los vehículos que pasan por una vía durante un tiempo determinado. Sin embargo esa definición tan simple encierra algunas implicaciones, la primera tiene que ver con el hecho de tener que predecir para períodos largos, cuantos vehículos pasarán por la vía objeto de la pavimentación, con que características y especialmente cuanto pesan. La determinación de la variable tránsito se puede hacer con diferentes grados de aproximación. Las más precisas parten del análisis de registros históricos de conteos y pesajes sobre la vía que se va a pavimentar. Los conteos permiten que se haga una proyección con la idea de que el tránsito pasado permite predecir el que pasará. Por su parte los menos precisos se hacen teniendo en cuenta el ancho y el tipo de la vía que se tiene, o con base en algunas consideraciones acerca del servicio que va a prestar la vía Los pavimentos se diseñan para que duren un determinado número de años dependiendo del tipo escogido y de algunas condiciones económicas. Por las características funcionales de los pavimentos de concreto, se recomienda que el período de diseño sea igual o superior a los 20 años. Por su parte la vida útil es el número de años en que el pavimento está en condiciones de permitir la circulación de los vehículos en unas condiciones buenas de operación. SEGURIDAD : La adherencia neumático-pavimento es un factor fundamental que interviene en la seguridad de la circulación sobre pavimento flexible o rígido, ya que permite reducir la distancia de frenado y mantener en todo momento la trayectoria del vehículo. La adherencia neumático-pavimento puede definirse como la capacidad de unión o contacto íntimo entre dichos elementos, de forma que dé origen a una circulación segura. (Arriaga Patiño, Mario C. y Téllez Gutiérrez, Rodolfo. Diagnóstico de las características superficiales de los pavimentos. Publicación Técnica. Nº 111. Sanfandila, Qro. 1998) TIPOS DE PAVIMENTOS PAVIMENTOS FLEXIBLES Conformación Típica de un Pavimento Flexible Fuente : Arriaga Patiño, Mario C. y Téllez Gutiérrez, Rodolfo. Publicación Técnica Nº 111. GUÍA DE PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE UNA VIA EN PAVIMENTO FLEXIBLE GABRIEL ENRIQUE BONETT SOLANO UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA ESPECIALIZACION DE PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C. 2014 El pavimento flexible es una estructura formada por varias capas como lo son la sub-rasante, la sub base, la base y la carpeta asfáltica; cada una con una función determinada, las cuales en conjunto tienen los siguientes propósitos: Resistir y distribuir adecuadamente las cargas producidas por el tránsito Tener la impermeabilidad necesaria Resistir la acción destructora de los vehículos. Resistir los agentes atmosféricos. Poseer una superficie de rodadura adecuada Ser flexible para adaptarse a ciertas fallas de la base o sub-base. SUS CAPAS SON: Subrasante Sub-Base Base Capa De Rodadura. Pavimentos Con Superficie De Concreto Asfáltico. PASOS PARA CONSTRUIR UNA CARRETERA : SUBRASANTE Escarificación y homogeneización de la subrasante. Humectación del suelo de subrasante. Aireación del suelo de subrasante. Compactación de la subrasante. Recepción de la capa de subrasante. CAPA DE SUB-BASE: Procedimiento constructivo. Escarificación del material de protección de la subrasante. Colocación del material de sub-base. Distribución del material de sub-base. Compactación de la capa de sub-base. Recepción de la capa de sub-base. Protección de la capa recepcionada de sub-base. CAPA DE BASE. Proceso constructivo. Escarificación del material de protección de la sub-base. Colocación del material de base. Distribución del material de base. Compactación de la capa de base. Recepción de la capa de base. Riego de imprimación. El proceso principal de construcción del pavimento consiste en extender la mezcla a lo largo de la vía y compactarla adecuadamente hasta la densidad mínima especificada en las normas. La calidad del pavimento terminado depende en gran medida del éxito obtenido en el proceso de compactación. Se usan tres criterios para aprobar o reprobar una carpeta terminada. Estos son: textura superficial, tolerancia de la superficie y densidad. En el proceso de compactación debe obtenerse una densidad en los núcleos tomados en el campo, mayor del 97% en relación con la densidad media de las briquetas compactadas en el laboratorio con la misma mezcla. BIBLIOGRAFIA Rico Rodríguez, A. y Del Castillo, H. (2005). La ingeniería de Suelos en las Vías Terrestres: Carreteras, Ferrocarriles y Aeropistas, Volumen II. Edit. LIMUSA. México. Manual práctico de Construcción – Arq. Jaime Nisnovich – Biblioteca Práctica de la Construcción El Hornero – Buenos Aires.- Rico Rodríguez a. y Del Castillo Mejía. (1994), “Ingeniería de Suelos en las Vías Terrestres, Volumen 2, México. Montejo, Alfonso. Ingeniería de pavimentos para carreteras, 2ed. Instituto Mexicano del Cemento y Concreto. Diseño y técnicas de construcción de pavimentos de concreto. IMCYC. México 1985. Moncayo V., Jesús. Manual de pavimentos. CECSA. México 1985. Asociación de productores y pavimentadores asfalticos de Colombia Asopac (2004) Cartilla del pavimento asfaltico. Instituto del asfalto. www.asphaltinstitute.org PAVIMENTOS RÍGIDOS Conformación Típica de un Pavimento Rígido Fuente : Arriaga Patiño, Mario C. y Téllez Gutiérrez, Rodolfo. Publicación Técnica Nº 111. BIBLIOGRAFIA ARRIAGA PATIÑO MARIO Y TELLEZ GUTIERREZ RODOLFO DIAGNOSTICO DE LAS CARACTERÍSTICAS SUPERFICIALES DE LOS PAVIMENTOS. LA ADHERENCIA NEUMÁTICO-PAVIMENTO. Revista Carreteras. Juan F. Viguera G., José M. Garagorri Y., Ramón Crespo R. Argentina, noviembre 1997. Conservacion Angel Lacleta M, Carlos Kraemer H. VIII Curso Internacional de Carreteras Madrid, España, Junio 1992 Experimento Internacional AIPCR der comparación y armonización de las medidas de textura y resistencia al deslizamiento. Manual Diseño Concreto (ESTE DOCUMENTO FUE ELABORADO POR EL ICPC CON LA PARTICIPACIÓN DE JORGE ALVAREZ PABÓN CIPRIANO LONDOÑO NARANJO La característica que identifica los pavimentos de concreto y de la cual derivan buena parte de sus propiedades y ventajas es su alta rigidez, por la cual le trasmiten al suelo, las cargas y esfuerzos en áreas muy grandes. Esta característica hace que con frecuencia los costos de construcción compitan con los de otras alternativas cuando el suelo tiene baja capacidad de soporte o cuando se trata de vías con tráfico pesado o intenso, además de carreteras con tráfico muy bajo, en las cuales el pavimento de concreto se puede construir sobre el suelo sin interposición de una capa de material de soporte Los pavimentos de concreto ofrecen una alta resistencia al desgaste, no se ahuellan en ninguna dirección, y cuando las losas tienen menos de 5 m de longitud el efecto de la temperatura en los esfuerzos es despreciable En Colombia los métodos de diseño para los pavimentos de concreto más utilizados son los propuestos por la AASHTO en 1993 y la PCA en 1984 (Manual Diseño Concreto). Favorecen la selección de los pavimentos de concreto la disponibilidad de la mano de obra, sobre todo durante la construcción de pavimentos para vías secundarias o terciarias, que por sus características se pueden construir con medios muy sencillos, con equipos simples, herramientas de fácil consecución y con uso intenso de mano de obra con baja capacitación. Estas características permiten la rápida constitución de empresas de construcción en prácticamente cualquier lugar. Los pavimentos se diseñan para que duren un determinado número de años dependiendo del tipo escogido y de algunas condiciones económicas. Por las características funcionales de los pavimentos de concreto, se recomienda que el período de diseño sea igual o superior a los 20 años. Por su parte la vida útil es el número de años en que el pavimento está en condiciones de permitir la circulación de los vehículos en unas condiciones buenas de operación. Para diseñar pavimentos de concreto es necesario conocer la deformación que él tiene cuando se le aplica una carga, para ello se hace la prueba de placa; que está normalizada (Norma INVE 168-07, AASHTO T222, ASTM 1196) y consiste en aplicar sobre el suelo “in-situ” una carga por medio de una placa rígida de 760 mm de diámetro y medir su asentamiento.(Manual Diseño Concreto) Cuando se habla de pavimentos se debe tener en cuenta que el término hace referencia a todas las capas que conforman la estructura y no sólo a la superior, o de rodadura, que en el caso de los pavimentos de concreto son las losas. Los pavimentos de concreto pueden estar constituidos por varias capas a saber: nivelación, base y losa. (Manual Diseño Concreto) En los métodos de diseño de pavimentos de concreto, se considera la resistencia a la flexión, medida a 28 días, evaluada mediante su módulo de rotura, siguiendo el método de ensayo de la Norma INV E–414-07, como uno de los parámetros que determinan el espesor, sin embargo el ensayo que controla ese esfuerzo, es de difícil realización y motivo de grandes discusiones por la poca confiabilidad y gran dispersión en los valores que arroja el propio ensayo. (Manual Diseño Concreto) PÀVIMENTOS ARTICULADOS TRANSCRIPCION PREZI 2016 Transcripción de PAVIMENTO ARTICULADO PAVIMENTOS ARTICULADOS Se entiende por pavimento a la estructura superficial compuesta generalmente por varias capas de diferentes materiales que sirve de acabado a una vía, ya sea vehicular o peatonal. El sistema constructivo de pavimentos articulados es muy popular por: requerir poca maquinaria por ser facil de instalar y facil de reparar La etapa constructiva consiste en la colocacion de adoquines sobre una capa de arena gruesa, suelta, sin aglomerantes, con un sello de arena entre sus juntas, que finaliza con la compactacion del conjunto. PAVIMENTO son aquellos en los cuales la capa superior o acabado del pavimento está constituida por elementos prefabricados de concreto, piezas de arcilla cocida, o piedras duras en su forma natural o cortadas siguiendo algún patrón modular, que empalman entre si sin emplear materiales cementantes para fijarlos. Su origen se encuentra en los antiguos empedrados. PAVIMENTOS ARTICULADOS seccion tipica de un pavimento Subrasante Subbase Base Capa de rodadura ventajas de la utilización de adoquín 1) La utilización de arena disminuye el costo de los materiales. 2) los materiales llegan a la obra listos para ser utilizados. 3) no requiere de acabados superficiales cuidadosos y prolongados. 4) La puesta al servicio de las áreas adoquinadas es inmediata. 5) A lo largo de su vida útil el mantenimiento es mínimo. 6) No se requiere el empleo de personal o herramientas especializadas. 7) El mantenimiento bajo la capa de rodadura es muy sencillo. SECCION TIPICA DE UN PAVIMENTO Adoquin. Arena de sello. Capa de arena Base: recebo compactado, suelo-cemento. Subrasante: terreno natural. FUNCIONES DE LAS CAPAS DE UN PAVIMENTO ARTICULADO Subrasante SUB-BASE BASE CAPA DE RODADURA Entre las características funcionales de un pavimento articulado se destacan: La resistencia al deslizamiento mediante una adecuada textura superficial. La regularidad superficial del pavimento, tanto transversal como longitudinal. Las propiedades de reflexión luminosa. El ruido de rodadura, tanto en el interior de los vehículos como en el exterior. ARENAS UTILIZADAS PARA PAVIMENTO ARTICULADO Debe ser una arena limpia, común y lavada, preferiblemente gruesa, puede ser una arena natural procesada o arena fabricada, esta arena no podrá contener mas de un 3% de arcillas y/o limos y estara exenta de materias extrañas y sales perjudiciales. Arena de asiento Tendra que ser una arena fina natural, como la que se utiliza para pañetar, tiene que estar completamente seca, libre de cualquier materia organica y sales solubles perjudiciales. Nunca se le debe adicionar cemento, cal o mortero puesto que el sello fallaria y con el tiempo se saldria de la junta. Arena de sello ENSAYOS Se recomienda efectuar el ensayo de resistencia a los adoquines. Este ensayo es importante para corroborar la capacidad de aguantar la abrasión producida por el tránsito que para la rotura por las cargas del tráfico normal. Dimensiones En esta categoría lo más importante es la uniformidad dimensional frente a los diferentes adoquines para que empalmen bien entre sí y en conjunto produzcan una superficie plana, las tolerancias serán de más o menos 1.5 mm en las dimensiones en planta y de más o menos 2 mm para el espesor. El proceso constructivo de los pavimentos articulados o en adoquín, comprende la construcción de las diferentes capas que considera el diseño del pavimento. Proceso constructivo Compactación inicial Sellado de las juntas Construcción de la base Construcción de la capa de arena de apoyo Instalación de los adoquines Compactación final y limpieza Mantenimiento del pavimento CRECIMIENTO DE MATERIAL VEGETAL ENTRE LOS ADOQUINES En las zonas del pavimento en adoquines que presenten tráfico muy bajo, es común que aparezca el crecimiento de material vegetal entre los adoquines. Este material vegetal noafecta para nada la estabilidad del pavimento pero si daña su aspecto estético. FORMAS DE COLOCACION Y TIPOS DE ADOQUINES MAQUINAS PARA LA COLOCACION DE ADOQUIN IMAGENES GRACIAS PAVIMENTOS PÈRMEABLES PAVIMENTOS ASFÁLTICOS OBJETIVOS DEL PAVIMENTO DISEÑO DE PAVIMENTOS Los pavimentos se diseñan y construyen con el objetivo de prestar el servicio para el cual fue concebido, durante un periodo determinado, manteniendo unas condiciones de seguridad óptimas, con un costo apropiado. En el diseño del pavimento es necesario tener en cuenta varios elementos, de los cuales los más importantes son la capacidad de soporte del suelo, el tránsito que circulará sobre la estructura durante todo su periodo de diseño, las condiciones climáticas y los materiales con que se construirá DISEÑO DEL PAVIMENTO - MÉTODO SHELL Este método considera la estructura del pavimento como un sistema multicapa linealmente elástico, bajo la acción de las cargas de tránsito, en el cual los materiales se encuentran caracterizados por su módulo de elasticidad de Young (E) y su relación de Poisson (μ). Los materiales de la estructura se consideran homogéneos y se asume que las capas tienen una extensión infinita en sentido horizontal. El procedimiento básico supone al pavimento como una estructura tricapa (Figura 18), en la que la capa superior corresponde a las carpetas asfálticas, la intermedia a las capas granulares y la inferior, que es infinita en sentido vertical, corresponde a la subrasante. El método utiliza un programa BISAR de cómputo, el cual permite calcular los esfuerzos y deformaciones que se producen en cualquier punto de la estructura la SHELL ha logrado determinar las combinaciones de espesores de las diferentes capas del pavimento que garantizan el cumplimiento de los valores εt y εz durante el periodo de diseño. Características de la mezcla asfáltica: Aún cuando existan muchos tipos de mezclas asfálticas, la SHELL considera que son dos las propiedades fundamentales de ellas, que inciden en su comportamiento. a. Módulo de elasticidad dinámico b. Resistencia de la mezcla a la fatiga, es decir, a la acción repetida de las cargas. 15. BIBLIOGRAFÍA • LEDERMAN, Pablo. METODO DE DISEÑO DE LA SHELL, PAVIMENTOS FLEXIBLES. Folleto. • A.I.M. ingenieros civiles. Informe de laboratorio IL-2006. Diseño de Mezcla Asfáltica Norma INVÍAS MDC-2 con asfalto 60-70 normalizado. Método Marshall. • Manual de diseño de Geo-sistemas de drenaje y sub-drenaje. PAVCO. • Arredondo Arango, Carlos Eduardo. Aristizabal, Alba Luz. Morales, Marcela. ENFOQUE MECANÍSTICO DEL MÉTODO SHELL Y SU APLICACIÓN EN LA REPÚBLICA DE COLOMBIA. AIM, 1989. 32P. • LEDERMAN S., PABLO. Asociación de Ingenieros civiles Universidad Nacional de Colombia. En: Diseño de pavimentos: Memorias (1991: Santa Fe de Bogotá) AICUN, 1991. P.1-45; P.V. 47088P. • SHELL PAVEMENT DESIGN MANUAL: ASPHALT PAVEMENT AND OVERLAYS FOR ROAD TRAFFIC. SHELL INTERNATIONAL PETROLEUM. LONDON, SHELL, 1978. 435P. 46620P. • VIECO, Bernardo. Estudio de suelos y pavimentos para SABANETA (06’122). Medellín septiembre 21 de 2006. • Manual de diseño ASSHTO 93. • SANCHEZ SABOGAL, Fernando. Pavimentos. Tomos I y II. • MONTEJO FONSECA, Alfonso. Ingeniería de pavimentos para carreteras, 2002. • Municipio de Sabaneta, Antioquia. Secretaría de Obras Públicas. Estudio de Suelos para proyecto “Construcción de la carrera 46 entra calles 75 y 77 Sur, vías adyacentes y obras complementarias, municipio de Sabaneta”. 105 • Municipio de Sabaneta, secretaría de tránsito. Aforos y estudios de tránsito en Carrera 46 entre calles 75 y 77 sur, vías adyacentes y obras complementarias, municipio de Sabaneta. • FERNÁNDEZ LOAIZA, Carlos. Mejoramiento y estabilización de suelos. • DE LILI, Félix. Curso sobre diseño racional de pavimentos flexibles. Universidad del Cauca, 1991. 1.5.ANALISIS GRANULOMETRICO. DEFINICION DE GRANULOMETRIA Bajo este título general se comprenden todos los métodos para la separación de un suelo en diferentes fracciones, según sus tamaños. De tales métodos se mencionará el cribado por mallas, que es el de mayor interés para la mayoría de los proyectos. La granulometría de un suelo tiene considerable importancia. Las dimensiones de los fragmentos que lo integran son, en parte, la base de la subdivisión en gravas, arenas y arcillas. El tamaño y la uniformidad de la dimensión o selección revelan la competencia y eficiencia del agente de transporte. En materiales normales depositados por agua, su tamaño es en cierto grado un índice de la proximidad mayor o menor de la roca generadora. Por eso, un suelo con granos muy gruesos indica poco transporte. Los distintos agentes y modos de transporte conducen a depósitos que difieren materialmente en selección y capacidad de transporte. Las corrientes de turbidez son capaces de conducir materiales gruesos a largas distancias sin mayor selección, mientras que las corrientes normales de agua o aire depositan algunos de los sedimentos mejor seleccionados que se conocen, es decir, arenas de playa, médanos. Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. Así es posible también su clasificación mediante sistemas como AASHTO o USCS. El ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser utilizados en bases o subbases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este análisis. Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente. Para suelos con tamaño de partículas mayor a 0,074 mm. (74 micrones) se utiliza el método de análisis mecánico mediante tamices de abertura y numeración Método para análisis mecánico . - Equipo necesario. - Un juego de tamices normali zados según la tabla anterior. - D o s b a l a n z a s : c o n c a p a c i d a d e s s u p e r i o r e s a 2 0 k g s . y 2 0 0 0 g r s . y precisiones de 1 gr. y 0,1 gr. Respectivamente. - Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de mantenerse en 110º ± 5º C. - U n v i b r a d o r m e c á n i c o . - Herramientas y accesorios. Band eja metálica, poruña, recipientes plásticos y escobilla. FACTORES DE DISEÑO EVALUACION DE PAVIMENTOS RENDIMIENTO DE LOS PAVIMENTOS EVALUACIÓN CLIMATOLÓGICA PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS DEL ASFALTO COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ASFALTO COMPOSICIÓN FÍSICA DEL ASFALTO DEFINICION DE GRANULOMETRIA Bajo este título general se comprenden todos los métodos para la separación de un suelo en diferentes fracciones, según sus tamaños. De tales métodos se mencionará el cribado por mallas, que es el de mayor interés para la mayoría de los proyectos. La granulometría de un suelo tiene considerable importancia. Las dimensiones de los fragmentos que lo integran son, en parte, la base de la subdivisión en gravas, arenas y arcillas. El tamaño y la uniformidad de la dimensión o selección revelan la competencia y eficiencia del agente de transporte. En materiales normales depositados por agua, su tamaño es en cierto grado un índice de la proximidad mayor o menor de la roca generadora. Por eso, un suelo con granos muy gruesos indica poco transporte. Los distintos agentes y modos de transporte conducen a depósitos que difieren materialmente en selección y capacidad de transporte. Las corrientes de turbidez son capaces de conducir materiales gruesos a largas distancias sin mayor selección, mientras que las corrientes normales de agua o aire depositan algunos de los sedimentos mejor seleccionados que se conocen, es decir, arenas de playa, médanos. COMPOSICIÓN FÍSICA DEL ASFALTO COLOMBIA La red de carreteras en Colombia está constituida por aproximadamente 163.000 km, las cuales se distribuyen en 16.640 km de red Primaria y 146.500 km de red Secundaria y Terciaria, es decir, gran parte de las vías del país son de bajo tráfico Están a cargo de los departamentos, normalmente hacen parte de la red secundaria, aunque algunas pueden tener características similares a las de las vías nacionales. Estas carreteras unen municipios de uno o más departamentos, en buena parte de ellas la superficie sobre la que circulan los vehículos corresponde a la de materiales granulares, que pueden ser seleccionados o no. Estas carreteras por su importancia se denominan como Secundarias. Son las que dependen administrativamente de los municipios. Dependiendo de la importancia que tengan pueden estar pavimentas o no, algunas pueden unir dos o más municipios sin llegar a ser departamentales. En principio con esta red se sirve a las veredas y a los caseríos. En el país existen otras figuras administrativas como son los distritos (capitales, turísticos, especiales) o las Áreas Metropolitanas, en ese caso las características de las vías se pueden asimilar a alguna de las definidas en los anteriores numerales. La selección del tipo de pavimento está determinada por muchas variables entre las que están los criterios técnicos, los factores económicos del país o de la zona, de las fuentes de materiales, su idoneidad y distancia de acarreo, ahorros en energía, materiales y otros que en determinadas ocasiones pueden inclinar la decisión hacia un pavimento, como pueden ser las condiciones ambientales o la disponibilidad de equipos y de mano de obra. Las metodologías de diseño de pavimentos flexibles son generalmente de carácter empírico o mecánico – empíricas. En el caso de los métodos empíricos se correlaciona el comportamiento de los pavimentos in situ, a través de observaciones y mediciones de campo, con los factores que causan los mecanismos de degradación en estas estructuras. Los factores más importantes son las cargas impuestas por el tránsito, las condiciones ambientales (principalmente temperatura y precipitación) a las cuales se encuentra sometida la estructura, el tipo de suelo o terreno de fundación (subrasante), la calidad de los materiales empleados y deficiencias durante el proceso constructivo. Todos estos factores son controlados y medidos durante las fases de estudio para correlacionarlos con los mecanismos de degradación y crear así el método de diseño. (UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA Ciencia e Ingeniería Neogranadina, Vol. 17-2, 2007 43) Caso Colombiano En Colombia el método de diseño de pavimentos flexibles del Instituto Nacional de Vías [50], es empírico. Como ya se mencionó, cambios en el tiempo de las condiciones de tránsito o del clima de la zona de estudio pueden hacer que métodos de este tipo pierdan confiabilidad en la predicción del dimensionamiento de pavimentos. Lo delicado de esta situación es que en Colombia las condiciones de tránsito y clima son cambiantes: • El transporte por carretera es el sistema más utilizado de desplazamiento de carga y de pasajeros (a pesar que en los últimos años ha venido aumentando el uso del transporte aéreo). La tendencia del parque automotor por este medio de transporte en los últimos 30 años, ha sido incrementar en número y magnitud de cargas. En general, el incremento promedio anual del tránsito es del 4,6% y la capacidad instalada del parque automotor de carga ha venido creciendo con una tasa anual promedio del 5,08% [47, 71, 72]. • Con respecto al clima, fenómenos ambientales como “El Niño” o “La Niña”, hacen que la temperatura presente variabilidad interanual de 2°C en algunas zonas del territorio UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA Ciencia e Ingeniería Neogranadina, Vol. 17-2, 2007 47 nacional y que la precipitación aumente provocando períodos de lluvia de hasta dos meses más de lo normal por año [47]. El problema anterior se agrava cuando por las carreteras colombianas los pesos máximos permitidos de carga en muchas ocasiones son excedidos como se observa en las Tablas 1 y 2. Tabla 1. Peso máximo permitido, porcentaje de excedidos y peso máximo registrado de camiones tipo C2 en 5 vías colombianas Camión C2 Bogotá-Girardot Ibagué-Cali Buga-Buenaventura Medellín-La Pintada Santamaría-Bosconia Muestra eje sencillo, llanta sencilla 3380 1035 2014 2615 999 Mayores al permitido, (6 ton). 8 4 3 25 5 % de excedidos .0.2 0.4 0.2 1.0 0.5 Muestra eje sencillo, llanta doble 3380 1035 2014 2615 999 Mayores al permitido (11 ton) 1025 368 651 747 542 % de excedidos 30.3 35.6 32.3 28.6 54.3 Fuente. Ciencia e Ingeniería Neogranadina, Vol. 17-2, 2007 Tabla 2. Peso máximo permitido, porcentaje de excedidos y peso máximo registrado de camiones tipo C3 en 5 vías colombianas Camión C3 Bogotá- Girardot Ibagué- Cali Buga - Buenaventura Medellín - La Pintada Santamaría- Bosconia Muestra eje sencillo, llanta sencilla 934 586 795 678 355 Mayores al permitido, (6 ton). 123 116 132 - 82 % de excedidos 13.2 19.8 16.6 - 23.1 Muestra eje tándem, llanta doble 934 586 795 678 355 Mayores al permitido (22 ton) 138 246 88 142 104 % de excedidos 14.8 42.0 11.1 20.9 29.3 Fuente. Ciencia e Ingeniería Neogranadina, Vol. 17-2, 2007 En Colombia los métodos de diseño para los pavimentos de concreto más utilizados son los propuestos por la AASHTO en 1993 y la PCA en 1984. Ambos métodos tienen características distintas y los espesores calculados con ellos, para condiciones similares, pueden ser diferentes, pese a lo anterior, se siguieron las recomendaciones de los dos métodos para la elaboración de las cartas de diseño que se proponen en el catálogo de estructuras. En Colombia se tiene una gran tradición en la construcción de pavimentos de concreto en prácticamente cualquiera de sus aplicaciones, desde pisos industriales, en bodegas para el almacenamiento de cargas livianas hasta grandes áreas para el manejo de contenedores; pasando por la adecuación de los pisos de viviendas, ciclovías, andenes, pavimentos urbanos, pavimentos rurales, autopistas y en fin en cuanta posibilidad exista. En general se recomienda que el espesor de cualquier losa para pavimentos de concreto no tenga menos de 13 cm de espesor y que la longitud de las losas no sea mayor a 25 veces el espesor ni mayor a 1,3 veces el ancho de la misma. REFERENCIAS AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS. AASHTO Guide for design of pavement structures. Washington : AASHTO, 1986. 1993. 1998. 2 vol. 7.2 ASSOCIATION MONDIALE DE LA ROUTE. La carretera de Hormigón : guía práctica para la transferencia de tecnología. Panamá : FICEM, 2006. 59 p. 7.3 COLOMBIA. 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Diseño, construcción y mantenimiento de pavimentos de concreto. Medellín : ICPC, 2001. 198 p. 7.11 LONDOÑO NARANJO, Cipriano Alberto, Pavimentos de concreto : guía para reparaciones de profundidad parcial. Bogotá : ACPA : ICPC, 1999. 12 p. 7.12 LONDOÑO NARANJO, Cipriano Alberto, Pavimentos de concreto : guía para reparaciones de profundidad total. Bogotá : ACPA : ICPC, 1999. 14 p. 7.13 LONDOÑO NARANJO, Cipriano Alberto. Tránsito terrestre. Medellín : ICPC, 1988. 12 p. 7.14 MONTEJO FONSECA, Alfonso. Ingeniería de pavimentos para carreteras. Bogotá : Universidad Católica de Colombia, 1998. 759 p. 7.15 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Design and construction of joints for concrete streets. Skokie : PCA, 1992. 12 p. 7.16 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Joint design for concrete pavements. Skokie : PCA, 1961. 10 p. 7.17 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Fuel Savings of Heavy Trucks on Concrete Pavement,. Skokie : PCA, 2001. 8 p. 7.18 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. 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Life Cycle Cost Analysis - A Guide for Comparing Alternate Pavement Designs. ACPA, 2002, 50 p. NUEVOS MÉTODOS DE ANÁLISIS DE PAVIMENTOS (METODOLOGÍAS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES: TENDENCIAS, ALCANCES Y LIMITACIONES) Hugo Alexander, Rondón Quintana Ing. Civil, M.Sc., Docente, Facultad de Ingeniería Civil, Investigador Grupo de Pavimentos y Materiales de Ingeniería. Universidad Católica de Colombia, Bogotá D.C., Colombia, [email protected]. Fredy Alberto, Reyes Lizcano Ing. Civil, Ph.D., Departamento de Ingeniería Civil, Investigador Grupo CECATA. Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá D.C., Colombia, [email protected] PRIMERO. Actualmente se ha venido desarrollando una nueva metodología para el estudio y análisis de pavimentos la cual emplea programas de elementos finitos para la determinación de esfuerzos y deformaciones. Para el caso de los pavimentos, son capaces de modelar diferentes geometrías, condiciones de frontera, criterios de falla y carga cíclica. En el mercado existen diversos programas de elementos finitos pero los que se especializan en pavimentos son el SENOL (University of Nottingham), FENLAP (University of Nottingham), ILLI-PAVE (University of Illinois), GT-PAVE (Georgia Institute of Technology) y el NOEL (Université de Nantes), y códigos como el DIANA (Delft University of technology) y el CESAR (Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Ciencia e Ingeniería Neogranadina, Vol. 17-2, 2007 53 • El comportamiento de estos materiales bajo carga cíclica es complejo y aún no ha sido totalmente entendido [12, 17, 63, 64, 96, 99]. Uzan [94] menciona que bajo carga cíclica la respuesta de estos materiales es fuertemente no lineal. Además bajo esfuerzos de corte ellos exhiben dilatancia y deformación tanto resiliente como permanente. • La estructura del pavimento está compuesta por diferentes materiales que experimentan diferentes comportamientos bajo carga cíclica y condiciones del medio ambiente. • Las capas asfálticas presentan un comportamiento viscoso con componentes elásticas y plásticas. • La temperatura y humedad de las capas granulares varía en el tiempo y por lo tanto su comportamiento con cada repetición de carga. • El tipo y magnitud de la carga cíclica varía constantemente y no es conocida con exactitud previa a los ensayos de laboratorio y las simulaciones computacionales. Además, las trayectorias de esfuerzos en el laboratorio son limitadas y no reproducen las reales en el pavimento (Figura 7). • A pesar de que los materiales granulares presentan anisotropía inherente (por la geometría de las partículas, efectos de la compactación y la gravedad), muy pocas ecuaciones constitutivas tienen en cuenta esta consideración ya que es de difícil obtención numérica y experimental. • El tamaño máximo del agregado para conformar capas de base en pavimentos por lo general se encuentra entre 2 cm y 5 cm, requiriendo en los ensayos experimentales grandes especimenes de al menos 15,2 cm de diámetro, • El comportamiento de la muestra en el laboratorio es diferente al de campo, • En el laboratorio por lo general, el efecto de la compactación y la historia de carga durante la construcción del pavimento no se tienen en cuenta. Figura 7. Variación de esfuerzos con respecto al tiempo cuando se aplica una carga vehicular. [12] (extraída de [30]). Otra metodología de análisis reciente es emplear modelos numéricos computacionales llamados Elementos Discretos (DEM por sus siglas en inglés) los cuales utilizan este tipo de elementos para el cálculo de fuerzas y desplazamientos entre las partículas de un esqueleto granular. El fin de esta metodología es intentar describir fenómenos físicos del comportamiento de los materiales a nivel micromecánico para poder entender el comportamiento a nivel macro. (METODOLOGÍAS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES: TENDENCIAS, ALCANCES Y LIMITACIONES. 54 Rondón Quintana, Reyes Lizcano) IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO CLIMÁTICO DE LA MEPDG ―AASHTO 2008‖ EN COLOMBIA PARA TRES CONDICIONES CLIMATICAS WILMER BERNARDO MENA ABADÍA UNIVERSIDAD EAFIT ESCUELA DE INGENIERIA 2013 El factor clima junto con el tráfico es uno de los factores más importantes que lleva al pavimento a un progresivo deterioro a lo largo de su vida útil. Los diseños de pavimentos durante los últimos tiempos se han llevado acabo teniendo como base el Método de diseño de pavimentos AASHTO-93 que también considera los efectos ambientales, a través de la estimación de un sistema eficaz del módulo resiliente que refleja las variaciones estacionales atribuidas a la susceptibilidad de la humedad de los suelos, dejando aislado las variaciones generadas en los pavimentos por efecto de las fluctuaciones en la precipitación, velocidad del viento, nubosidad, temperaturas, humedad del aire y demás parámetros que incluye el modelo climático de la MEPDG. La adaptación del factor climático a la Guía de pavimento Mecanístico-Empírico de diseño (MEPDG) que se genera con este proyecto de Maestría representa un cambio de paradigma en el diseño y la rehabilitación de las estructuras de pavimento sobre su predecesor de AASHTO 1993. Esta adaptación indudablemente traerá mejores predicciones del comportamiento de los pavimentos en Colombia y por ende estructuras capaces de soportar las agresiones de los factores externos y cumplir con la vida útil para la cual se diseñan. Los efectos climáticos al igual que el tráfico también causan deterioros, por ejemplo, cambios de temperatura causan fisuras térmicas sobre los pavimentos, envejecen el asfalto.... El elemento climático más perjudicial para un pavimento es la precipitación. El agua puede llegar a desgastar capas como la base y sub-base hasta tener contacto con la subrasante y generar disminución de soporte, deformaciones permanentes y el deterioro de la superficie de rodadura. Por todo lo anterior este proyecto basa sus esfuerzos en la aplicación de la Guía de diseño de pavimentos mecanicista-empírica AASHTO 2008 en nuestro país, que proporciona modelos útiles de predicción, metodologías de análisis, y un procedimiento de diseño que puede ser ajustado, mejorado y calibrado hacia condiciones locales, y de esta forma proporcionar capacidades de predicción razonables para los diferentes diseños de estructuras de pavimentos ALGUNOS PARADIGMAS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS Como se indicó en el capítulo 1, los métodos de diseño han evolucionado con los años en respuesta a agentes externos como el clima y el tráfico y como una función del avance de la tecnología. Algunos de los procedimientos convencionales de diseño de pavimento utilizados en el pasado fueron los 56 catálogos, el método de la relación de soporte California (CBR- 1929 T. E. Stanton y O. J. Porter), diseño de pavimentos con la Shell-1978, notas Road 29 y 31 (de origen británico- 1960), el Manual de Diseño de Carreteras III (HDM3- Paterson, 1987) del Banco Mundial, el número de clasificación de Aeronaves (ACN-1981) y la AASHTO 1972, 1986 y 1993 [26]. La mayoría de estos procedimientos se basan en datos obtenidos a partir de sitios de prueba, y con ecuaciones matemáticas empíricas que están formuladas para guiar los futuros procesos de diseño. Los diseños en Colombia han sido híbridos, es decir, se han realizado apoyándose de las notas Road, el CBR y en gran parte de la AASHTO. En últimas, la función de la MEPDG es predecir los deterioros o fallas y el IRI (índice de regularidad internacional) a un nivel de confiabilidad seleccionado. BIBLIOGRAFIA [1] HUANG, Yang. (2004). Pavement Analysis and Design. Second Edition. [2] ARIZONA AND TEXAS PAVEMENT DESIGN ON EXPANSIVE SUBGRADE SOIL: A COMPARISON. ARIZONA STATE UNIVERSITY. THESIS; Claudia E. Zapata, Chair, Sandra L. 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Además muestra el plan de modernización en los laboratorios de control de calidad del MOP, para hacer frente al cumplimiento de las especificaciones, debido a que este organismo se constituye en la autoridad de fiscalización de dichas obras. La provisión de ligante asfáltico en la República de Panamá, es producto de la importación desde la República de Venezuela, la cual se realiza frente a los requerimientos de la demanda nacional. El gobierno de Panamá es el encargado de la importación. Los envíos del ligante asfáltico se realizan en buques por el océano Pacífico. Antes de proceder a la distribución del ligante asfáltico, el gobierno de Panamá, a través del Laboratorio de Materiales del Ministerio de Obras Públicas de la Nación realiza los controles de calidad que permitan garantizar la calidad del producto y por ende la durabilidad de las obras viales en las que el mismo se utiliza. El producto controlado es comercializado por Refinería Panamá S.A. Las mezclas asfálticas en caliente que se ejecutan en Panamá, se desarrollan en el Capítulo Nº 24 de las Especificaciones Técnicas Nacionales denominado “Carpetas de hormigón asfáltico”. Tecnología de la fabricación: se dispone de plantas asfálticas distribuidas en todo el país, con disímil tecnología según la región. La mezcla constará de la combinación de agregados gruesos, finos, relleno mineral y cemento asfáltico para uso vial en proporciones tales que satisfagan los requisitos físicos y de desempeño (entiéndase por acción de las cargas del tránsito vehicular e intemperismo). Las proporciones granulométricas de los agregados gruesos, finos y relleno mineral deberán ser tales que se ajusten a los requisitos de una mezcla asfáltica caliente de gradación densa. El método de diseño es bajo la metodología Marshall, exigiéndose la verificación del punto óptimo. Cada parámetro exigido, responde a criterios de calidad internacionalmente aceptados. CONCLUSIONES Existen en la actualidad serias deficiencias en el Pliego de Especificaciones Técnicas del MOP (Panamá), en cuanto al alcance de las especificaciones técnicas. El laboratorio del Ministerio, bajo este contexto, ha solicitado la colaboración y asistencia, mediante la formación de un proyecto de cooperación Binacional en donde decide modificar el capítulo 24, el cual hasta aquí presenta un desarrollo de un 70 % del trabajo. Lo expresado en el artículo, presenta los puntos más salientes, que representan los grandes temas faltantes. Su ausencia ha provocado innumerables inconvenientes en el control de calidad y en la durabilidad de las obras. El marco del trabajo se desarrolló con la participación de los principales actores, recorriendo diferentes zonas del país a efectos de tener plena conciencia de la realidad y dificultades que el sector vial poseía a la fecha. Se han organizados talleres de discusión y difusión durante los años 2008 y 2009. Se ha diseñado un plan de evaluación para cuantificar el impacto de estos cambios en la durabilidad de las obras viales. Referencias bibliográficas 1. Carasalle, César. (2004). Taller de manejo de grupos. Ediciones UTN. 2. CEDEX. (2001). Normas NLT Normas de ensayo del Laboratorio de Transporte y Mecánica del suelo del Centro de Estudios y Experimentación del Ministerio de Obras Públicas, España. 3. AASHTO. (2005). American Association of State Highways and Transportation Officials, USA. 4. ASTM. (2006) American Society for Testing and Materials, USA. 5. Comisión Permanente del Asfalto (2006). Especificaciones técnicas generales de concretos asfálticos densos, semidensos y gruesos en caliente. Argentina