curso “diseño estructural de pavimentos”

Programa de Doctorado en Ingeniería Civil
Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de San Juan
CURSO “DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS”
Profesor Responsable: Dr. Ing. Marcelo G. Bustos
OBJETIVOS, PROGRAMA Y BIBLIOGRAFÍA
1.
Objetivos del Curso
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2.
Conocer los diferentes materiales que se pueden utilizar en las obras viales
Identificar los diferentes ensayos de laboratorio con que se analizan los mismos,
y los requisitos exigidos por normas para certificar su aptitud
Interiorizarse sobre métodos para verificar las resistencias esperables
Capacitarse en el conocimiento y forma de aplicación de diferentes métodos
para el diseño estructural de pavimentos
Adquirir criterios para establecer el tipo de pavimento y la metodología de
diseño más conveniente y adecuada en cada caso
Identificar las tecnologías en uso para la construcción y/o rehabilitación de
pavimentos y profundizar su conocimiento
Programa del Curso
UNIDAD 1: Estudio de Suelos
Tema 1. Generalidades. Origen y tipo de suelos. El agua en el suelo. Efectos en el
comportamiento de los suelos. Capilaridad. Permeabilidad. Energía de Unión.
Relaciones volumétricas. Propiedades índice. Análisis granulométrico. Ensayos más
comunes. Sistemas de clasificación de suelos.
Tema 2. Teoría de la compactación. Factores que influyen. Laboratorio y campaña.
Distintos métodos. Densidad máxima y humedad óptima. Densidad y humedad de
equilibrio. Control de densidad. Cálculos. Resistencia de los suelos. Valor Soporte
Relativo V.S.R (CBR). Módulo resiliente. Elaboración de planilla de exploración de
suelos y perfil edafológico.
Tema 3. Estabilidad de suelos. Estabilización mecánica. Estabilización física. Distintos
métodos. Estabilización con cal. Estabilización con cemento. Estabilización con asfalto.
Tratamiento con sales y otros materiales.
UNIDAD 2: Materiales Viales
Tema 1. Generalidades. Clasificación de los materiales. Áridos. Exploración. Muestreo.
Explotación, arena y grava. Fuentes de extracción. Depósitos residuales. Conos. Ríos.
Trituración. Áridos reciclados. Ensayos de calidad.
Tema 2. Asfaltos. Origen. Uso. Clasificación. Cementos asfálticos. Teoría de las
emulsiones. Emulsiones asfálticas (catiónicas, aniónicas). Asfaltos diluídos.
Aplicaciones. Mejoradores de adherencia. Efectos sobre el asfalto del clima extremo
propio de zonas de montaña.
UNIDAD 3: Pavimentos Flexibles
Tema 1. Capas estructurales en los pavimentos flexibles. Funciones que cumplen.
Tránsito. Espectro de cargas. Factores equivalentes de carga por eje y por vehículo. Eje
tipo. Teoría de semi-espacio elástico. Modelos bi-capa y multi-capa. Cargas. Tensiones.
Tema 2. Métodos de diseño empíricos y racionales. Antecedentes de métodos de
diseño. AASTHO´93. SHELL 78. Principios fundamentales. Evaluación. Introducción
al método mecánico-empírico MEPDG (AASHTO 2002). Ejercicios de aplicación.
Usos de softwares.
Tema 3. Pavimento bajo congelamiento. Métodos de diseño.
Tema 4. Diferentes capas de rodamiento. Tratamientos bituminosos superficiales.
Concretos asfálticos en frío y en caliente. Asfaltos con polímeros. Diseño de mezclas
asfálticas y lechadas asfálticas.
Tema 5. Diseño de refuerzos de pavimentos flexibles. Reconstrucción de pavimentos.
Interpretación de ensayos no destructivos con deflectómetro de impacto (FWD).
Tema 6. Construcción de la obra básica para el pavimento. Métodos constructivos.
Equipos necesarios. Controles constructivos.
UNIDAD 4: Pavimentos Rígidos
Tema 1: Tecnología del hormigón. Materiales componentes. Agregados. Resistencia al
congelamiento. Reactividad con los álcalis. Cementos: Tipos y características. Normas
IRAM 50000 y 50001, DNV y CIRSOC 201. Aditivos químicos. Propiedades del
hormigón en estado fresco y parámetros de control. Trabajabilidad. Cohesión.
Contenido de Aire. Temperatura. Peso unitario volumétrico.
Tema 2: Propiedades del hormigón endurecido. Microestructura del hormigón.
Resistencia. Durabilidad. Procesos de deterioro por causas físicas y químicas. Diseño de
mezclas por resistencia y por durabilidad. Hormigonado en tiempo frío. Definición de
tiempo frío. Congelamiento prematuro. Hormigonado en tiempo caluroso. Efecto sobre
la evolución de resistencias. Concepto de madurez. Edad de diseño.
Tema 3: Hormigones expuestos al congelamiento. Mecanismo simplificado de daño.
Saturación crítica. Resistencia al congelamiento. Efecto de la incorporación de aire.
Factor de espaciamiento. Influencia de la relación agua/cemento y curado. Deterioro
superficial por efecto de sales descongelantes.
Tema 4: Diseño de Pavimentos Rígidos. Subrasante y Subbases. Tensiones por Cargas
y por Temperatura. Dimensiones de las losas y tipos de juntas. Métodos de diseño de
pavimentos rígidos: Portland Cement Association (PCA) y AASHTO 1993. Diseño de
refuerzos de concreto asfáltico sobre hormigón, y de hormigón sobre asfalto u
hormigón, utilizando método AASHTO ’93. Nuevos conceptos en el diseño AASHTO:
Suplemento 1997 para pavimentos rígidos. Introducción a la Guía EmpíricoMecanicista de Diseño (MEPDG). Ejercicios de aplicación.
Tema 5. Construcción de pavimentos de hormigón. Obra básica y capas inferiores del
paquete estructural. Elaboración y puesta en obra del hormigón. Curado, texturado y
ejecución de juntas. Uso de equipos de pavimentación de alto rendimiento. Controles
constructivos.
UNIDAD 5: Conservación de Pavimentos
Importancia. Objetivos. Planificación de la conservación. Conservación de rutina.
Conservación especial. Distintos tipos de defectos y fallas. Trabajos usuales para su
corrección en pavimentos flexibles y rígidos. Diseño de refuerzos estructurales. Temas
especiales sobre caminos de Montaña.
Total de horas de clases: 160
BIBLIOGRAFÍA
1) Materiales y Suelos. Apuntes de clase. Carlos R. Chiappero, Jorge S. Maturano y
Oscar V. Cordo. Publicación interna de la EICAM. San Juan, 2000.
2) Geotecnia y Cimientos, Tomo I. José A. Jiménez Salas y José L de Justo Alpañés.
Editorial Rueda. Madrid, 1981.
3) Normas de Ensayo. Publicada por la Dirección Nacional de vialidad. Buenos Aires,
1998.
4) La Ingeniería de Suelos en las Vías Terrestres. Alfonso Rico y Hermilo del Castillo.
Editorial Limusa. México, 1988.
5) Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica. Karl Terzaghi y Ralph Peck. Editorial
El Ateneo. Barcelona, 1997.
6) Módulo Resiliente de Suelos y Materiales Granulares. Apuntes de Seminario Taller.
Juan E. Marcet, Juan M. Fiore, Oscar V. Cordo y otros. Publicación interna de la
EICAM. San Juan, 2006.
7) Resilient Modulus of Unbound Granular Base/Subbase Materials and Subgrade Soils.
AASHTO Designation T 294-92 I.
8) Construcción de Pavimentos de Suelo-Cemento - Manual. Publicación del Instituto
del Cemento Portland Argentino. Buenos Aires, 1974.
9) Materiales y Mezclas Asfálticas para Pavimentos. Apuntes del Curso de
Actualización Tecnológica. Jorge A. Agnusdei, Horacio Osio, Rosana Marcozzi,
Francisco Morea y Omar Iosco. Publicación del LEMIT. La Plata, 2007.
10) Evaluación de la Efectividad del Cloruro de Magnesio Hexahidratado como
Estabilizador Químico de Carpetas Granulares de Rodado. Tesis de Maestría del Ing
Sergi E. Vera Araya. Escuela de Ingeniería. Pontificia Universidad Católica. Santiago,
Chile, 2001.
11) Pavimentos Asfálticos. Apuntes de clase. Oscar V. Cordo y Jorge S. Maturano.
Publicación interna de la EICAM. San Juan, 2004.
12) Curso de Actualización de Diseño Estructural de Caminos. Método AASHTO ´93.
Publicado por la EICAM, San Juan, 1998.
13) AASHTO Design Procedures for New Pavements. A Training Course. Editado por:
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14) Método Shell ´78. Teoría y Atlas de Gráficos. Traducido por la División Suelos y
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15) Pavement Analysis and Design System NCHRP 1-37A. Publicado en Acrobat por
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16) Thickness Design for Concrete Highways and Street Pavements. Robert G. Packard.
Publicación de la Portland Cement Association. Skokie, Illinois, EEUU, 1984.
17) Pavement Analysis and Design. Yang H. Huang. Editorial Prentice Hall, Upper
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18) Garber, N. y Hoel, L. Ingeniería de Tránsito y Carreteras. Editorial Thomson,
México, 2005.