![Tipos de fallas
De acuerdo a lo establecido anteriormente, un pavimento siempre tenderá a fallar, estas
fallas pueden ser:
Fallas Estructural: Significa el colapso de las estructuras del pavimento o rotura de
alguna de sus partes, esta es de tal magnitud que no es capaz de soportar cargas
impuestas sobre el en forma estable, los esfuerzos de trabajo exceden la zona de
comportamiento elástico del material.
Falla Funcional: Esta causa incomodidad a los pasajeros produciendo tensiones a los
vehículos, debido a su rugosidad, puedo no estar acompañada de una falla estructural
Este tipo de fallas se mide por un índice “PSI: Índice de serviceabilidad de un pavimento
(present servicebility index).
[ valores: (2.5 – 5.0) ]
Serviceabilidad: Capacidad de un pavimento de servir al trafico para el cual fue
diseñado
Pav. nuevos: 0 – 5
Pav. Rehabilitados: 0 – 4 . 2](https://image.slidesharecdn.com/clase1depavimentosdefinit-230221123712-9b21583f/85/CLASE-1-DE-PAVIMENTOS-definit-ppt-26-320.jpg)
CLASE 1 DE PAVIMENTOS definit.ppt
- 1. CONCEPTOS BASICOS Y ASPECTOS GENERALES PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS CAPITULO I Ing. Isandra Villegas Julien Universidad de Carabobo Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil
- 2. DISEÑO DE PAVIMENTOS. LA OEA, a través de su organismo técnico denominado Congreso Panamericano de Carreteras, define un pavimento como: Definición Estructural. “La superestructura de una vía, construida sobre la subrasante, compuesta por la sub base, la base y la capa de rodamiento, cuya función principal es soportar las cargas rodantes y transmitir los esfuerzos al terreno, estos se distribuyen de tal forma que no produzcan deformaciones perjudiciales, así como proveer una superficie lisa y resistente al tránsito. “Estructura multicapas, compuesta por material granular seleccionado y colocado sobre la subrasante de suelo natural, la cual es protegida por una capa asfáltica o de concreto de cemento Pórtland” Definición Funcional. “La parte superior de una carretera, pista de aterrizaje, o estacionamiento cuyo objetivo es servir al trafico de una manera segura, cómoda, eficiente, permanente y económica.”
- 3. DISEÑO: “Es el proceso de determinación de una combinación de materiales, y espesores de capas construidas con estos, que garanticen tanto el comportamiento estructural al ser sometido a efectos impuestos por las variables actuantes sobre esta estructura, así como el cumplimiento de las funciones para lo cual fue diseñado.” ASPECTOS RESALTANTES PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS. • Es prácticamente la única estructura que se diseña bajo la hipótesis que fallara en un tiempo determinado. • “Es de desarrollo resiente; se inicia a partir de 1945” • Es dinámico: los métodos están cambiando continuamente al obtener nuevos datos.
- 4. • Se diseña en un periodo de tiempo: Toma en consideración la variable “tiempo” a lo largo de un numero de años preestablecidos • No es uniforme: se dispone de numerosos métodos; existen diferencias sobre la aplicabilidad del mismo en diversos sitios. • Es critico: Están sujetos a condiciones ambiéntales, los cuales son no controlables (abuso carga pesada, mal mantenimiento, y los métodos no contemplan ningún “factor de seguridad” de aplicación directa. • Tiene una alta incidencia en la economía: Pequeñas variaciones (cm de esperar) resultan en altos valores de inversión por los grandes volúmenes que esto representa. • Genera Impactos Negativos: La perdida de horas/hombre, los accidentes de transito (muertos). • Requiere el uso de mucho criterio: no existen dos pavimentos en condiciones idénticas, para optimizar el proceso de diseño, se debe aportar la experiencia y criterios del ingeniero.
- 5. Pavimentos flexibles •Capacidad estructural la proporciona la capacidad de aceptación y distribución de las capas. •Son construidos en al menos la capa superior, con material asfáltico. •Las propiedades de las mezclas, afectan, aun cuando en menor grado, la resistencia del conjunto multicapas. Pavimentos Rígidos •Distribuye carga sobre un área relativamente grande del suelo; por la rigidez y alto nódulo de elasticidad de sus componentes. •Gran parte de la capacidad estructural la proporciona la capa superior. •Construidos de Concreto (cemento). •Su comportamiento depende de la resistencia del concreto. •Variaciones pequeñas de suelo tienen poca inclinación en la capa estructural. Clasificación de los Pavimentos De acuerdo a la forma con la que se transporta la carga a la sub rasante se clasifican en: a.- Pavimentos flexibles. b.- Pavimentos Rígidos.
- 6. Tendencia generalizada de la Servicapacidad con el tiempo de servicio
- 7. Secciones transversales típicas de pavimentos flexible
- 8. Secciones transversales típicas de pavimentos rígido
- 9. Los Diseños de Pavimento están basados sobre los siguientes Parámetros • Tipo de Tráfico que soportaran: Autopistas, carreteras, aeropuertos, estacionamientos etc. • Intensidad de tráfico que circulan sobre ellos : trafico liviano, medio, pesado • Proceso construcción: Mezclados sobre la vía, en planta, pavimentos en frío o en caliente. Estructura Pavimento Flexible Sub-base Material de Sub- rasante compactada Base granular ó estabilizada
- 10. Definiciones • Sub-rasante: ancho total de la vía que constituye la fundación del pavimento, hombrillos y zonas de estabilización. Esta no forma parte del pavimento, pero es una variable fundamental en su determinación. • Sub-base: Parte de la estructura del pavimento construida directamente sobre la sub- rasante y que sirve de soporte a la base. •Base: Capa o capas de agregados, o de suelos tratados, destinados a distribuir las cargas provenientes del peso de los vehículos sobre la sub-base a sub rasante de la vía, sobre esta se construye la capa de rodamiento •Capa rodamiento: soporta directamente el transito. Constituida por 10 mas capas •Tránsito (trafico): Todo tipo de vehículo, con sus respectivos cargas, consideradas aisladamente o en su conjunto.
- 11. Un Sistema de Gerencia o Gestión de Pavimentos (SGP) se define, según la guía AASHTO93 como: Una serie de procedimientos y/o métodos que apoyan la toma de decisiones para definir estrategias óptimas para proveer y mantener pavimentos en una adecuada condición de servicio, durante un periodo de tiempo establecido. En un amplio sentido, un SGP abarca todas las actividades comprendidas en planificación, diseño, construcción, mantenimiento, evaluación y rehabilitación de pavimentos. La Figura Siguiente Muestra esquemáticamente la interrelación de todas estas actividades, destacándose una gran base de datos que sirve de apoyo todas las actividades y componentes del SGP. La función principal de un SGP es mejorar la eficiencia de las decisiones, expandir su alcance y proveer retroalimentación sobre las consecuencias de las acciones aplicadas. Adicionalmente, un SGP facilita la coordinación de actividades dentro de una organización y asegura la consistencia de las decisiones que se tomen a diferentes niveles. DEFINICION DE SISTEMA DE GERENCIA DE PAVIMENTOS
- 13. La red vial nacional Es importante conocer la manera conocer como se ha dividido la misma , ya sea en función de la importancia de la vía, o de tipo de superficie de rodamiento. Definiciones por importancia (Clasificación Reglamentaria de la red) De acuerdo a la importancia de la vía, la red de carretera y autopista de Venezuela se clasifican en: • Carreteras Troncales (se codifican “TO-01”). • Carreteras locales (se codifican “LO-01”). • Carreteras ramales (se codifican “R-01”). • Carreteras sub ramales (se codifican “SR-01”). Nota: los dígitos impares significan que su trazado es “E-W” o “W-E” y los dígitos pares se ha reservado para las troncales con sentido “N-S” o “S-N”
- 14. Definiciones de acuerdo al tipo de superficie de rodamientos • Carreteras de concreto: Vías cuya superficie de rodamiento esta construida por mezcla de concreto- cemento. • Carreteras de asfalto: vías cuya superficie de rodamiento está formada por una mezcla asfáltica. • Carreteras engranzonadas: Vías que tienen como capa de rodamiento un material granular grueso o fino. • Carreteras de tierra tratada: Todas aquellas vías que presentan como capa de rodamiento una mezcla estabilizada de suelo. • Carreteras de tierra: Vías construidas de suelo natural.
- 15. Sistema Nacional de Carreteras Troncales y Autopistas de Venezuela
- 16. Red Vial Venezolana registrada (Km) por Tipo de pavimento y nomenclatura para el año 1997
- 18. • Número y tipo de vehículos a lo largo del periodo de diseño •Magnitud de la carga aplicada •Configuración de la carga •Velocidad de desplazamiento •Presión de inflado / área de contacto •Error esperado en las estimaciones Trafico • Precipitación Pluvial •Temperatura , altura sobre el nivel del mar, (de la unidad de diseño) •Drenaje del área de estudio •Pendiente longitudinal promedio de la unidad de diseño. Condiciones Ambientales Unidad de Diseño Son tramos de vía que presentan condiciones similar, de topografía, drenaje, clima, trafico esperando, suelos existentes, y materiales de construcción, para facilitar la construcción se establecen una longitud minima de 2 Km. Como regla para las unidades de diseño Variables que Intervienen en el Diseño de Pavimentos
- 19. •Resistencia o estabilidad •Densidad •Contenido de humedad •Textura o estructura •Grado de confinamiento Suelo de Fundación Materiales a se empleados en la estructura del pavimento Nivel de servicio •Seguridad / comodidad •Capacidad de servicio •Durabilidad del pavimento •Métodos constructivos •Mantenimiento durante el periodo de servicio •De construcción •Costos anual de mantenimiento Costos • Tipo de sub base • Tipo de base • Tipo de rodamiento
- 20. Métodos de Diseño Todo Ingeniero que diseña pavimentos debe tener claro lo siguiente: a) Los conceptos teóricos empleados para predecir parámetros de falla. b) Los métodos de evaluación de las propiedades de las materiales o mezclas que forman parte de la estructura. c) Relación de los criterios de falla y el comportamiento esperado. Etapas de Diseño Etapa I Etapa II • Cuantificación del tránsito • Caracterización del suelo de fundación y de los materiales y mezclas a emplear • Determinar los espesores de las diferentes capas (Métodos apropiados)
- 21. Distribución de cargas La figura muestra la carga” W “, que es transmitida a la superficie del pavimento a través del caucho, de esta resulta una presión unitaria vertical “ Po”, absorbida por cada capa, llevando el esfuerzo menor a la subrasante.
- 22. El paso de un veh. Causa una deformación o deflexión, que es recuperable (elástica), la carga “W “deforma levemente la estructura, causando esfuerzos de tracción y compresión en la capa asfáltica.
- 23. Un pavimento está compuesto por un sistema multicapas, los materiales de cada capa son homogéneos, cada capa tiene un espesor finito, excepto la subrasante, no ocurren esfuerzos cortantes en la capa de rod., los esfuerzos se definen mediante dos propiedades: la relación de Poisson (μ ) y su módulo elástico (E).
- 24. Como se presentan la fallas ?, Estas se presentan en forma de grietas en los pavimentos tanto rígidos como flexibles. • Grietas longitudinales • Transversales • Huecos • Piel de cocodrilo • Ahuellamiento Periodo de Diseño Es el lapso seleccionado para el cual se diseña un pavimento (5 – 25 años) dependiendo el tipo de vía.
- 25. 1. GRIETA PIEL DE COCODRILO (M2) 13. HUECOS (N°)
- 26. Tipos de fallas De acuerdo a lo establecido anteriormente, un pavimento siempre tenderá a fallar, estas fallas pueden ser: Fallas Estructural: Significa el colapso de las estructuras del pavimento o rotura de alguna de sus partes, esta es de tal magnitud que no es capaz de soportar cargas impuestas sobre el en forma estable, los esfuerzos de trabajo exceden la zona de comportamiento elástico del material. Falla Funcional: Esta causa incomodidad a los pasajeros produciendo tensiones a los vehículos, debido a su rugosidad, puedo no estar acompañada de una falla estructural Este tipo de fallas se mide por un índice “PSI: Índice de serviceabilidad de un pavimento (present servicebility index). [ valores: (2.5 – 5.0) ] Serviceabilidad: Capacidad de un pavimento de servir al trafico para el cual fue diseñado Pav. nuevos: 0 – 5 Pav. Rehabilitados: 0 – 4 . 2
- 27. Fórmula: PSI = 5.03 – 1.91log (I + SV) – 138 RD 2 – 0.01 (C+P) 0.5 SV: Varianza de la pendiente longitudinal / (de formación). RD: Promedio aritmético de las deformaciones transversales (ahuellamiento transversal). C: Área de grietas por cada 1000 pie 2 / pavimento (grietas reparadas) P: Área reparada por cada 1000 pie 2 / pavimento (baches o parches reparados) Correlación del PSI con PCI PSI = 1.5 + 0027 PCI PCI: Índice de condiciones de un Pavimento se obtiene por medio de un método de observación visual y determina la condición la condición del pavimento, fue traducido y adaptado en el año 87 por el Ing. Augusto Jugo.
- 28. El Banco Mundial de Desarrollo otro indicador de servicio “IRI” índice de rugosidad internacional, este mide lo mismo que el PSI pero a la inversa.
- 29. Causas de las falla : El grado de falla de un pavimento es progresivo; con el paso del tránsito (cargas) y los efectos adversos de las condiciones climatologías van haciendo aparecer, y avanzar, las fallas. Estas causas pueden provenir de múltiples razones: Sobrecargas: Cargas rodantes excesivas: cargas totales muy altas, repeticiones del paso de camiones muy por encima de las estimaciones principales, y elevados presiones de contacto entre el caucho y el pavimento Presión inflamado Tipo estructura Carga diseño N° Pasadas / dia Canal critico 60 a 90 Ps,o Carretera 9000 lb / nudo 18000 lb eje 1000 - 2000 Canal derecho 400 Psi Aeropuerto 100000 lb / nudo 20000 a 40000 pesada / año Centro pista • Trafico diseño interno • Altas presiones de inflado
- 30. Costa Rica, Sábado 21 de febrero de 2009
- 31. Sobrecargas: • Cargas rodantes excesivas • Trafico diario interno • Altas presiones de inflado (esfuerzos actos) Condiciones ambientales: • Estas van progresivamente deteriorando un pavimento (Temperatura lluvia, sol aire etc.). La certeza en la predicación de su efectos sobre el pavimento sigue siendo pobre Defectos en la construcción: Materiales con niveles de calidad menores a las supuestas en el diseño • Drenajes deficientes de las vías (superficie y de la base) • Juntas de losas mal diseñadas, mal construidas (debe haber buena transferencia de carga) • Falla en las juntas (hombrillo es de C.A.) por excesiva penetración de agua • Mala compactación (falla de corte) Variabilidad propia de los materiales: • Materiales de mala calidad CBR bajo. • Mezclas de C.A. inestables, sin control de calidad de la mezcla de trabajo C- 12-10 2000-83 • Modulo de ruptura insuficiente en pavimentos de concreto de CCP Este valor es alto para cada mezcla de concreto y es función de la resistencia a la compresión Rcr Mrup > = 7.5 Rcr 28 en Psi
- 32. Mal diseño: • Errores en la información de entrada al mando, o mala aplicación o interpretación de los resultados de ensayos. Mantenimiento inadecuado: • De no hacerlo en el momento adecuado y con prevención, produciría fallas prematuras.
- 34. • Problemática de la vialidad Venezolana • La vialidad venezolana ha pasado de ser en la década de los setenta, de una de las mas avanzadas de Latinoamérica, a ser en el siglo XXI, Una de las mas deterioradas y desfasadas en el tiempo, no adaptada a las exigencias del desarrollo tecnológico actual y del crecimiento del país y de la región. • Este deterioro, originado a mediado de los 80 y acelerado los últimos 15 años, se debe a la carencia de un verdadero plan nacional de movilidad (vialidad e infraestructura). La vialidad forma parte de un sistema y, no es un componente aislado.
- 35. • Problemática de la vialidad Venezolana • La vialidad venezolana ha pasado de ser en la década de los setenta, de una de las mas avanzadas de Latinoamérica, a ser en el siglo XXI, Una de las mas deterioradas y desfasadas en el tiempo, no adaptada a las exigencias del desarrollo tecnológico actual y del crecimiento del país y de la región. • Este deterioro, originado a mediado de los 80 y acelerado los últimos 15 años, se debe a la carencia de un verdadero plan nacional de movilidad (vialidad e infraestructura). La vialidad forma parte de un sistema y, no es un componente aislado.
- 36. Red Vial Nacional Actual: La vialidad venezolana, ha pasado de ser en la década de los 70, una de las más avanzadas en Latinoamérica, a ser hoy en el siglo XXI, una de las más deterioradas y obsoletas, donde el deterioro físico existente en la red actual aunado a la falta de capacidad de la misma ha traído como consecuencia incalculables pérdidas materiales y humanas. Clasificación administrativa Clasificación según Tipo de Pavimentos Red Nacional Vial Total Vías con Asfalto Vías Engranzonadas Total Long (km) % Long (km) % Long(km) % Long(km) % Troncal 10.603 11.3 181 0.2 925 1.0 11.709 12.5 Local 8.009 8.6 1.530 1.6 1.079 1.2 10.618 11.4 Ramal 7.502 8.0 9.573 10.2 4.517 4.8 21.529 23.1 Sub-ramal 3.840 4.1 15.084 16.1 30.629 32.8 49553 53.0 Total 29.854 32.0 26.368 28.2 37.150 39.7 93.472 100
- 37. Red Vial Nacional Actual: • El 68% de la vialidad es de tierra y granzón. • Desde 1978 existen 9265.5 km de troncales asfaltadas, y a partir de 1992 esta cifra aumento a 10.603 km ( apenas 1337.5 km) • El sistema de autopistas apenas llega aproximadamente a 965.8 km. (el 85% construido hace más de 30 años), (esto es una vergüenza, ya que otros países han construido en dos años 1000 km (México, Chile). • Están obsoletas sin sistemas modernos de información al usuario, ni controles de seguridad a robos y accidentes, señales deterioradas, no hay servicios de ningún tipo)
- 38. Niveles de Accidentalidad en la red vial venezolana. • En Venezuela muere una persona cada 75 minutos como consecuencia de algún accidente de tránsito (El Nacional 18 mayo 2011), constituye la segunda causa de muerte violeta en el país, solo superada por los homicidios, esta cifra ha ido en aumento llegando a 7714 muertes en 2011 (Anuario MPPS 2008), ocupando el quinto lugar a nivel mundial en cuanto a tasas de mortalidad por esta causa. • El segmento de la población juvenil que inicia etapa productiva (19-25 años) ocupa el segundo lugar en Latinoamérica y quinto lugar a nivel mundial, además de gran parte de la población juvenil lesionada por esta causa. • El coordinador del observatorio venezolano de la salud (sociólogo Jorge Díaz.) manifiesta, “la mortalidad por accidentes de tránsito en el país adquirió el nivel de una epidemia” • No hay planes de educación vial, nadie respeta las leyes y los entes encargados de su aplicación atraviesan grandes crisis de perdida de valores morales! La crisis de valores de un país se refleja en la manera de conducir los vehículos!