IV - Biblioteca

iv
INDICE
DEDICATORIAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
AGRADECIMIENTOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ii
INDICE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .iv
LISTA DE TABLAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x
LISTA DE GRÁFICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xiii
LISTA DE FIGURAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiv
LISTA DE FOTOGRAFÍAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvi
RESUMEN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Antecedentes.
................................1
1.2 Planteamiento del problema.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
v
1.3 Objetivo General.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1.3.1 Objetivos Específicos.
1.4 Delimitaciones.
1.5 Justificación.
1.6 Hipótesis.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
...............................4
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
............................ ......5
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
2.1 Objetivo de la construcción de un pavimento.
.............6
2.2 Definición de pavimento.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
2.3 Sistema “Whitetopping”.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
2.3.1 Introducción.
2.3.2 Ventajas.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
2.3.3 Viabilidad.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
2.3.4 Eficiencia.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
2.3.5 Reparaciones preliminares.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.6 Control de reflexión de grietas.
2.3.7 Subdrenaje.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
2.3.7.1 El papel del drenaje en la rehabilitación.
. . . . . . . . .15
2.3.7.2 Historia del comportamiento del pavimento, topografía,
y geometría.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.8 Propiedades de los materiales.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.8.1 Determinación del Contenido de Humedad.
. . . . . . .17
2.3.8.2 Determinación del Peso Volumétrico Suelto.
. . . . . .18
vi
2.3.8.3 Determinación de la Granulometría.
. . . . . . . . . . .18
2.3.8.4 Determinación del Límite Líquido (prueba del cono). . .18
2.3.8.5 Determinación del Límite Plástico.
. . . . . . . . . . . .18
2.3.8.6 Determinación de la Contracción Lineal.
. . . . . . . . 19
2.3.8.7 Determinación del Valor Relativo de Soporte (VRS).
2.3.8.8 Determinación del módulo de reacción (k). . . . . . . .
2.3.9 Análisis de Tránsito.
. 19
. .19
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
2.3.10 Levantamiento físico de las condiciones (fallas).
2.3.11 Obtención de núcleos.
. . . . . . . 20
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
2.3.12 Criterios de Diseño.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.13 Diseño del Espesor.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.14 Colocación de las Sobrecapas.
. . . . . . . . . . . . . . . . . .21
2.3.14.1 Mezclado y colocación del concreto.
. . . . . . . . . .21
2.3.14.2 Separación entre juntas y aserrado.
. . . . . . . . . . 22
2.3.14.3 Datos Técnicos.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
CAPÍTULO III: METODOLOGÍA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.1 Selección del tramo de estudio.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.2 Levantamiento Físico de fallas.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3 Muestreo.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
3.4 Realización de pruebas de laboratorio.
3.5 Estudio de Tránsito.
. . . . . . . . . . . . . . . . .25
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
vii
3.5.1 Aforo de Tránsito.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
3.5.2 Tránsito Diario Promedio Anual (TDPA).
. . . . . . . . . . . . .26
3.5.3 Composición de Tránsito (Clasificación vehicular)
3.5.3 Tasa de crecimiento vehicular.
. . . . . . . 27
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.6 Diseño del Espesor de la Sobrecarpeta.
. . . . . . . . . . . . . . . . 27
CAPÍTULO IV: RESULTADOS DE ESTUDIOS. . . . . . . . .32
4.1Selección del tramo de estudio.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
4.2 Levantamiento físico de Fallas.
4.3 Muestreo.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
4.4 Determinación de Pruebas de Laboratorio.
4.5 Estudio de Tránsito.
. . . . . . . . . . . . . . .37
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
4.6 Cálculo de espesor de sobrecarpeta “Whitetopping” por el
Método de fatiga de la PCA.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.7 Cálculo de espesor de sobrecarpeta “Whitetopping”
en base a la ecuación de Pickett. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
4.8 Colocación y terminación del concreto. . . . . .
4.9 Separación entre juntas y aserrado.
. . . . . . . . . . . . .42
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
CONCLUSIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
RECOMENDACIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
viii
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
APÉNDICES
A Determinación del contenido de humedad (Capa Subrasante). . . . . . . . . 56
B Peso
Volumétrico Suelto.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
C Determinación de la granulometría. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
D Análisis granulométrico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
E Determinación del límite líquido y plástico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
F Contracción lineal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
G Determinación de VRS Capa Base. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
H Determinación de VRS Capa Subrasante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
ANEXOS
TABLA A.1. Factores de seguridad por carga. . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
TABLA A.2.
Módulos de Ruptura recomendados. . . . . . .
. . . . . . . . . .75
TABLA A.3. Tabla que proporciona el número de pasadas de un eje en
particular, que llevaría a que la losa fallara según la
relación de esfuerzos. .
TABLA A.4.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Módulos elásticos más usuales. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .79
TABLA A.5. Formato para la Determinación del espesor de losa por el
Método de Fatiga de la Asociación de Cemento Portland. . . 79
ix
FIGURA A.1: Nomogramas para encontrar los esfuerzos que los ejes
sencillos causan en una losa de concreto hidráulico, en
función de la carga aumentada por impacto, el módulo
de reacción corregido y el espesor supuesto de la losa. . . .74
FIGURA A.2: Nomogramas para encontrar los esfuerzos que los ejes
tándem causan en una losa de concreto hidráulico, en
función de la carga aumentada por impacto, el módulo
de reacción corregido y el espesor supuesto de la losa. . . 74
FIGURA A.3: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. . . . . . . . . . . 76
FIGURA A.4: Carta para encontrar el factor de reducción por el método
de Números de Clasificación de carga (LCN) de la PCA,
para ruedas dobles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
FIGURA A.5: Carta para encontrar el factor de reducción por el método
de Números de Clasificación de carga (LCN) de la PCA,
para ejes tándem con ruedas dobles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
FIGURA A.6: Nomograma para encontrar el módulo de reacción
corregido en función de la Subrasante y al espesor de la
subbase de material granular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..78
FIGURA A.7: Nomograma para encontrar el módulo de reacción
corregido para una subrasante de acuerdo con el espesor
de la subbase estabilizada con cemento Portland. . . . . . . . . 78
x
LISTA DE TABLAS
CAPÍTULO II
TABLA II.1: Lineamiento
para poder reparar las fallas en los
Pavimentos de
asfalto antes de colocar la Sobrecarpeta . . .15
TABLA II.2: Resumen de las propiedades
en los materiales asociados
con problemas de drenaje en pavimentos . . . . . . . . . . . . . . . .17
CAPÍTULO IV
TABLA IV.1: Determinación del nivel de deterioro en fallas presentes en
el tramo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
TABLA IV.2: Resumen de resultados obtenidos en pruebas de
laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
TABLA IV.3: Aforo de tránsito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
TABLA IV.4: Especificación de los vehículos que circulan por el tramo. . . 40
TABLA IV.5: Clasificación vehicular (porcentaje de cada tipo de vehículo). 41
.
TABLA IV.6: TDPA futuro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
TABLA IV.7: Diseño de espesor de losa de pavimento. . . . . . . . . . . . . . . .42
TABLA IV.8: Diseño de espesor de losa de pavimento. . . . . . . . . . . . . . . . 43
APÉNDICE A
TABLA A.1: Contenido de Humedad Capa Subrasante. . . . . . . . . . . . . . . . 56
xi
APÉNDICE B
TABLA B.1: Peso
Volumétrico Suelto Capa Base . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
TABLA B.2: Peso Volumétrico Suelto
Capa Subrasante. . . . . . . . . . . . . . .57
APÉNDICE C
TABLA C.1: Composición granulométrica material
Capa Base . . . . . . . . . . .58
TABLA C.2: Composición granulométrica del material Capa Subrasante . . . 59
APÉNDICE E
TABLA E.1: Determinación del límite líquido (LL) material
TABLA E.2: Determinación del límite
TABLA E.3: Determinación
Capa Base . . . . . 61
plástico (LP), material Capa Base. . . .62
del límite líquido (LL), material Capa
Subrasante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
TABLA E.4: Determinación
del límite
plástico (LP), material Capa
Subrasante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
APÉNDICE F
TABLA F.1: Determinación de contracción lineal, material Capa Base. . . . . .64
TABLA F.2: Determinación
de contracción lineal, material Capa
Subrasante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
APÉNDICE G
TABLA G.1: Determinación
del Peso Volumétrico Máximo Porter
Capa Base. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
TABLA G.2: Lecturas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
xii
APÉNDICE H
TABLA H.1: Prueba Proctor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
TABLA H.2: Pesos específicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
TABLA H.3: Lecturas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
ANEXO
TABLA A.1: Factor de Seguridad por Carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
TABLA A.2: Módulo de Ruptura Recomendados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
TABLA A.3: Tabla que proporciona el número de pasadas de un eje en
particular, que llevaría a que la losa fallara según la relación
de esfuerzos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
TABLA A.4: Módulos elásticos más usuales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
TABLA A.5: Formato para la Determinación del espesor de losa por el
Método de Fatiga de la Asociación de Cemento Portland. . . . .79
xiii
LISTA DE GRÁFICAS
CAPÍTULO II
GRÁFICA II.1: Comparación entre espesores de carpetas contra
vida útil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
APÉNDICE E
GRÁFICA E.1: Límite líquido (LL), material capa Base. . . . . . . . . . . . . . . . 61
GRÁFICA E.2: Límite líquido (LL), material Capa Subrasante. . . . . . . . . . 63
APÉNDICE G
GRÁFICA G.1: Valor Relativo de Soporte Estándar Material Capa Base. . 67
GRÁFICA G.2: Valor Relativo de Soporte Estándar
Material Capa Base. .68
APÉNDICE H
GRÁFICA H.1: Curva de compactación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
GRÁFICA H.2: Valor Relativo de Soporte Estándar Material Capa
Subrasante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
xiv
LISTA DE FIGURAS
CAPÍTULO II
FIGURA II.1: Distancias de frenado medidas en dos diferentes vehículos
sobre varias condiciones de rodamiento. . . . . . . . . . . . . . . . .10
CAPÍTULO IV
FIGURA IV.1: Localización del tramo de estudio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
FIGURA IV.2: Localización de la extracción de la muestra . . . . . . . . . . . . 36
FIGURA IV.3: Espesores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
FIGURA IV.4: Corte calle No. Reelección actual a rehabilitar. . . . . . . . . . . 47
FIGURA IV.5: Corte calle No. Reelección propuesta a rehabilitar. . . . . . . . 47
FIGURA IV.6: Guarnición actual y propuesta del tramo de estudio. . . . . . . 48
FIGURA IV.7: Junta de contracción lineal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
APÉNDICE D
FIGURA D.1: Análisis granulométrico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
ANEXO
FIGURA A.1: Nomogramas para encontrar los esfuerzos que los ejes
sencillos causan en una losa de concreto hidráulico, en
función de la carga aumentada por impacto, el módulo
de reacción corregido y el espesor supuesto de la losa. . . . . 74
xv
FIGURA A.2: Nomogramas para encontrar los esfuerzos que los ejes
tándem causan en una losa de concreto hidráulico, en
función de la carga aumentada por impacto, el módulo
de reacción corregido y el espesor supuesto de la losa. . . . .74
FIGURA A.3: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. . . . . . . . . . . . .76
FIGURA A.4: Carta para encontrar el factor de reducción por el método de
Números de Clasificación de carga (LCN) de la PCA, para
ruedas dobles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
FIGURA A.5: Carta para encontrar el factor de reducción por el método de
Números de Clasificación de carga (LCN) de la PCA, para
ejes tándem con ruedas dobles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
FIGURA A.6: Nomograma para encontrar el módulo de reacción
corregido en función de la Subrasante y al espesor de la
subbase de material granular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
FIGURA A.7: Nomograma para encontrar el módulo de reacción corregido
para una subrasante de acuerdo con el espesor de la
subbase estabilizada con cemento Portland. . . . . . . . . . . . . . . 78
xvi
LISTA DE FOTOGRAFÍAS
CAPÍTULO IV
FOTOGRAFÍA IV.1: Estado actual del tramo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
FOTOGRAFÍA IV.2: Estado actual
de baches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
FOTOGRAFÍA IV.3: Desprendimiento de agregados . . . . . . . . . . . . . . . 34
FOTOGRAFÍA IV.4: Protuberancias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . .34
FOTOGRAFÍA IV.5: Agrietamiento longitudinal y transversal . . . . . . . . .35
FOTOGRAFÍA IV.6: Colocación y terminación del concreto. . . . . . . . . .45
FOTOGRAFÍA IV.7: Juntas y aserrado . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 46
FOTOGRAFÍA IV.8: Terminado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
i
Dedicatorias
A Dios:
Por brindarme la oportunidad y dicha de vivir este
momento tan importante en mi vida.
A mis dos madres:
María del S. Ramírez Leyva y Juana E. Leyva Hernández…
Por su inmenso amor de madres, apoyo, educación, paciencia,
comprensión y fortaleza… que son motivos de mi vida para
seguir adelante y cumplir mis metas…
Las quiero mucho…
A mis hermanos:
Eder de Jesús y Gastón Gustavo…
Por su amor de hermanos e incondicional apoyo que me han
brindado…
Los quiero mucho…
A mis tías:
Marina y Martha Alicia…
Por su gran apoyo y paciencia que me han brindado…
Las quiero mucho…
A mi novia:
Sahira Yazmín Martínez Nolasco…
Por su inmenso amor, apoyo, comprensión y fortaleza que
siempre me ha brindado… Gracias.
Te amo…
A mis primos:
Ángel, Karina, Jessica, Alex, Mico, Juan F., Siriamiris, Citlalic, Daniela,
Andoney, Xochitlquetzalli, Romina, Mónica, Alberto, Rene, Ailotsue…
ii
Para que les sirva como ejemplo de que con empeño y dedicación
todo se puede lograr.
Agradecimientos
A Dios: Por brindarme la dicha de estar hoy logrando una de mis grandes
metas en la vida, al lado de mis seres queridos.
A mis dos madres: Por estar a mi lado brindándome sus consejos,
apoyo y haberme puesto los medios por alcanzar hoy una de
mis metas en la vida…
Las quiero mucho…
A mis hermanos: Por ser buenos hermanos, y que nunca dejaron de
apoyarme para cumplir hoy esta meta….
Los quiero mucho…
A mi novia: Por brindarme amor, cariño, felicidad y compañía por haber
estado ahí cuando más lo necesitaba…mil gracias.
Te amo…
A mis tías: Por su apoyo, atención, cariño y consejo.
A Jesús Briseño:
Por su atención, consejos, conocimientos y su
incondicional apoyo.
A mi asesor:
Luis Gerardo Herrera Meléndez…
iii
Por brindarme su ayuda, además de dedicarme parte de su
valioso tiempo y compartir conmigo sus conocimientos.
A mis maestros:
Roberto Gamboa, Dagoberto López, Lorenzo Pinzón, Manuel Barajas, Luis
Islas, José Dolores, Mauricio Ayala, German Ibarra, Héctor López.
A mis mejores amigos:
Carmen, Luis Enrique (Wichy), Luis Román, Jesús Guadalupe (Chuyin),
Arnulfo y Neftali…
Por su amistad y apoyo, gracias por ser mis amigos de toda la
vida.
A mis colegas:
Pablo, Manuel, Randolfo, Arnulfo, Emilio, Sergio, Francisco, Ángel,
Armando, Francisco Velarde, Alejandro Corral, Adrián Castro, Ismael,
Sofía, Georgina, Sagitario, Omar, Jesús Bernal, Xavier I…
Por todo el tiempo que compartimos juntos en clases, tareas y
proyectos de la escuela.
Al Instituto Tecnológico de Sonora: Por ser parte de mi
formación como profesionista.
A mi mismo…Por mi empeño…dedicación…constancia…
y por haber logrado alcanzar una de tantas metas de mi vida.
Capitulo I: Introducción
1
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN
1.1
ANTECEDENTES.
En distintas partes del mundo, con la finalidad de programar eficazmente
actividades de conservación de pavimentos, se han desarrollado sistemas de
administración que permiten llevar un seguimiento en trabajos de conservación y
rehabilitación de pavimentos, en cuanto a planeación, programación, análisis,
diseño
y
rehabilitación
de
pavimentos,
y
así
establecer
programas
de
mantenimiento de acuerdo a las condiciones de cada región en cuanto a estructura
del pavimento y presupuesto disponible. Esto da como resultado en los países una
mejor estructuración vial. En México con el tiempo se han adoptado modelos que
permiten el desarrollo de sistemas de administración para llevar el seguimiento de
trabajos de conservación y rehabilitación de pavimentos, resolviendo de esta
Capitulo I: Introducción
2
manera las exigencias de los ciudadanos a tener buenas estructuraciones viales en
cuanto a pavimentos se refiere.
En Ciudad Obregón, el estado del pavimento es con frecuencia motivo de quejas
por parte de los ciudadanos que se manifiestan en los distintos medios de
comunicación, reflejando la inconformidad como usuarios hacia las condiciones en
que se encuentran los pavimentos de la ciudad. Las quejas convergen en el mal
estado del pavimento, el cual presenta varios tipos de deterioros. Las fallas más
comunes que se presentan en el pavimento de Ciudad Obregón son roderas,
canalizaciones,
ondulaciones
transversales,
protuberancias,
baches,
desprendimiento de los agregados, pulido de la superficie, desintegración,
desprendimiento del sello y desintegración de la carpeta. Estas causas de deterioro
pueden ser protagonizadas por las deficiencias en los procesos de construcción,
prácticas inadecuadas de conservación y rehabilitación hasta el mal uso del
presupuesto anual. Ocasionando así calles en mal estado representado
inseguridad, mala fluidez del tránsito y mal aspecto a la ciudad.
Los trabajos de rehabilitación como lo son reencarpetado, sellado de grietas, riegos
de sello y bacheo que se han realizado en Ciudad Obregón no han resuelto
satisfactoriamente los problemas que presentan los pavimentos flexibles en la
ciudad.
La construcción de una sobrecarpeta de concreto hidráulico de bajo revenimiento
sobre un pavimento asfáltico existente, es un procedimiento comúnmente llamado
“Whitetopping”, el cual se ha utilizado desde 1944 en la Unión Americana y en
Europa para la rehabilitación de aeropistas, carreteras y calles, con excelentes
resultados. El “Whitetopping” asegura una solidez y durabilidad mayor que el
pavimento flexible, lo que permite descartar que el agua circule por roderas o se
estanque en baches. (Esqueda, 1998)
En 1994 la Unidad de Concreto de CEMEX, decidió construir el primer tramo de
demostración instrumentado de “Whitetopping” en México. Este proyecto se realizó
en la Ciudad de Tijuana, B. C., en dos etapas: I. Construcción del tramo, II.
Capitulo I: Introducción
3
Observación del comportamiento del tramo bajo la acción de tráfico urbano (prueba
de carga).
En el 2003 el Ayuntamiento de Tampico realizó la pavimentación a base de
“Whitetopping” la calle Sor Juana Inés de la Cruz de la colonia Cascajal, obra que
beneficiará de manera directa a más de 700 colonos. (Tampico.gob.mx, 2002)
En Ciudad Obregón aun no se ha aplicado este tipo de sistemas de carpetas
ultradelgadas de concreto hidráulico denominadas “Whitetopping”.
1.2
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
La planeación llevada hasta ahora por el departamento de Conservación en el
Ayuntamiento, basada principalmente en evaluaciones visuales del estado
del
pavimento y planeación de trabajos a criterio del Ingeniero encargado, no han
proporcionado resultados que pueden considerarse satisfactorios, ya que este
proceder conduce a tomar decisiones erróneas en la planeación de actividades de
conservación
y rehabilitación de pavimentos los cuales no han solucionado
totalmente los problemas en cuanto al mal estado en las vías de la ciudad se
refiere. Esto se refleja en el estado general de los pavimentos de la ciudad, que
siguen siendo motivo de quejas por parte de los ciudadanos. Las exigencias por
parte de los ciudadanos son las de solucionar desde el estancamiento de agua
cuando se presentan lluvias generando criaderos de mosquitos, hasta daños a los
automóviles que hacen uso de las calles, debido a las constantes vibraciones y
golpes en las estructuras, desgastando así los amortiguadores y llantas, además de
un gasto económico de los usuarios. La problemática como ya se mencionó
anteriormente pudiera ser la decisión errónea en la planeación de actividades, lo
cual se puede resolver con la actualización y capacitación sobre nuevos métodos al
departamento de Conservación Vial de la ciudad, con el único fin de crear una mejor
circulación viable en la ciudad, una mejor imagen de la misma y un camino seguro
para autos y peatones, es por ello que el sistema “Whitetopping” viene a ser una
posible solución en la rehabilitación de pavimentos con altos volúmenes de tránsito,
Capitulo I: Introducción
4
ya que cuenta con grandes ventajas como una vida útil muy superior al
reencarpetado de algún tramo, al igual que menores costos de mantenimiento,
menor tiempo de construcción en donde los altos niveles de tránsito hacen que las
interrupciones en el tráfico y las actividades de mantenimiento sean intolerables
comparado a la aplicación de sello.
1.3
OBJETIVO GENERAL.
Proponer una alternativa de rehabilitación para las vías de alto volumen de tránsito
de la ciudad mediante el uso de “Whitetopping”.
1.3.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS.
a) Mostrar una metodología de rehabilitación de pavimentos deteriorados de la
ciudad mediante la implementación del sistema de “Whitetopping”,
adecuándose a las condiciones propias de Ciudad Obregón.
b) Dar a conocer las ventajas de este tipo de método para rehabilitación de
pavimentos con altos volúmenes de tránsito.
c) Proporcionar una propuesta de solución adecuada al problema de las fallas
en los pavimentos.
d) Aplicar esta propuesta de solución sobre un tramo seleccionado, el cual
presente problemas en su estructura.
1.4
DELIMITACIONES.
El presente proyecto se enfocará a presentar una metodología de rehabilitación del
sistema “Whitetopping”, factibilidad y diseño de la sobrecarpeta de concreto
hidráulico tomando como aplicación un tramo de la Ciudad de Obregón, sin
considerar el análisis de costo.
Capitulo I: Introducción
5
Los estudios necesarios de campo y laboratorio se regirán con las normas de la
Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) asi como del equipo de
laboratorio disponible en el Instituto Tecnológico de Sonora.
1.5
JUSTIFICACIÓN.
Con la implementación del sistema de “Whitetopping”, el cual se adecua a las
condiciones de Ciudad Obregón, se pretende proporcionar al Ayuntamiento esta
técnica para adecuarla a los sistemas rehabilitación de los tramos con mayor
deterioro en la ciudad sujetos a altos volúmenes de tránsito.
Los principales beneficiarios de esta propuesta para implementación del sistema
“Whitetopping” en pavimentos flexibles con alto volumen en Ciudad Obregón son:
¾ Los estudiantes como documento de consulta.
¾ Los estudiantes que deseen conocer este
tipo de rehabilitación que se
maneja en distintas partes del mundo; inclusive en nuestro propio país
México, pero que aun no se le da importancia en nuestra región, para llevar
a cabo este tipo de sistemas de rehabilitación de pavimentos flexibles.
¾ El Ayuntamiento, para abatir los costos de conservación.
Si se lograra implementar este sistema en la Ciudad los principales beneficiarios
serían:
¾ La ciudadanía en general, ya que tendrá calles más seguras y una mayor
fluidez del tránsito, además de que no afectará en su economía la
descompostura de sus automóviles.
¾ La ciudad misma, ya que se le da un mejor aspecto con calles limpias y en
buen estado.
1.6
HIPÓTESIS.
Capitulo I: Introducción
6
Los pavimentos asfálticos deteriorados con alto volumen de tránsito en Ciudad
Obregón, Sonora, pueden ser rehabilitados utilizando la propuesta del sistema de
sobrecarpetas ultradelgadas de concreto hidráulico denominadas “Whitetopping”.
xvii
RESUMEN
El presente trabajo pretende proponer una alternativa de rehabilitación con la
implementación de sobrecarpetas a base de concreto hidráulico denominadas
sistema “Whitetopping”, siendo más apto
para las vías de alto volumen en
tránsito con la presencia de problemas en la capa de rodamiento, además
mostrar las ventajas con las que este sistema cuenta. Sin dejar de mencionar que
este sistema no es novedoso para otros países en el mundo incluso en nuestro
país, pero si en nuestra región Sur de Sonora.
Para dar una demostración de factibilidad con este sistema se tomó como
ejemplo un tramo con pavimento flexible de Ciudad Obregón el cual presentaba
una gran cantidad de baches, protuberancias, grietas y demás fallas que hacían
nada agradable transitar por dicho tramo. A este tramo primeramente se le realizó
un estudio visual del estado actual, posteriormente se decidió que era apropiado
para llevar acabo el análisis de la implementación del sistema “Whitetopping”,
seguido de esto logramos pedir autorización por parte de la unidad Conservación
Vial, con el fin de extraer la muestra representativa de la estructura del pavimento
la cual sería sometida a pruebas de laboratorio en las instalaciones del Instituto
Tecnológico de Sonora. Además de un estudio de tránsito vehicular.
Ya obtenidos los resultados de laboratorio y demás datos, se utilizaron dos
distintos métodos de diseño para pavimentos rígidos, de los cuales obtendríamos
el espesor de sobrecarpeta, del primer método se obtuvo un espesor de 13 cm., y
del segundo método un espesor de 13.441 cm que por fines prácticos de trabajo
en sitio se redondea a 13 cm. de espesor, lo cual muestra que la diferencia entre
un método y otro no es significativa, ambos resultados se encuentran dentro de
los márgenes de espesores que maneja este sistema, para las condiciones
imperantes en el tramo de estudio. Por lo cual es viable llevar acabo este tipo de
xviii
sistema en nuestra región, debido a su rapidez en construcción, su buen estado
ante los esfuerzos de los automóviles y su vida útil de servicio.
Finalmente, es indispensable la verificación constante de nuevos sistemas en
materia de rehabilitación para pavimentos flexibles por parte de los organismos
municipales que garanticen un buen comportamiento durante su vida útil al menor
costo.
Capitulo II: Marco Teórico
6
CAPÍTULO II: MARCO TEORICO
2.1
OBJETIVO DE LA CONSTRUCCIÓN DE UN PAVIMENTO.
El objetivo principal en la construcción de un pavimento es la de proporcionar una
superficie de rodamiento
en la cual se pueda obtener una operación rápida y
segura.
2.2 DEFINICIÓN DE PAVIMENTO.
Se define como pavimento al conjunto de capas de materiales seleccionados que
reciben en forma directa las cargas de tránsito y la transmiten a las capas inferiores,
distribuyéndolas con uniformidad. Este conjunto de capas proporciona también la
superficie de rodamiento, en donde se debe tener una operación rápida y cómoda
(Olivera, 2000).
Capitulo II: Marco Teórico
7
2.3
SISTEMA “WHITETOPPING".
2.3.1 INTRODUCCIÓN.
El recubrimiento de pavimentos asfáltico con concreto, a menudo denominado en
los Estados Unidos “Whitetopping” (recubrimiento blanco) es una técnica que se
viene practicando en ese país desde hace largo tiempo. La primera aplicación
registrada de este tipo de recubrimiento se remota a la rehabilitación de una pista
de aeronaves de la fuerza aérea norteamericana en la base de Offut, Estado de
Nebraska USA, en 1944. (Boletín ICPA, 1999).
Esta técnica de rehabilitación de pavimentos flexibles, consiste en la construcción
de
una
sobrecarpeta
de
concreto
sobre
el
asfalto
existente.
Para diseñar la sobrecarpeta de concreto, se deben tener en cuenta las
características estructurales y geométricas, la capacidad de soporte de la vía
existente, así como un nuevo estudio de tráfico actual y futuro. En este caso se
rediseña la vida útil de la vía. Este tipo de rehabilitación se utiliza cuando la vía
existente presente un nivel de deterioro medio, con presencia de algunos huecos,
que comprometen la integridad de la carpeta de rodadura.
“Whitetopping” es la alternativa más favorable para la rehabilitación de pavimentos
de asfalto por medio de la colocación de un sobrecarpeta de concreto hidráulico.
Desde hace algunos años, esta técnica se ha utilizado exitosamente en calles
urbanas, caminos y principales aeropistas de Europa y Estados Unidos,
sustituyendo para siempre el uso de pavimento asfáltico en los caminos de alto
tráfico. (Boletín CEMEX, 1996)
El pavimento de concreto proporciona una superficie más resistente y más durable
que el asfalto. El concreto también mejora las características de drenaje superficial
al eliminar desviaciones inseguras tales como las roderas y dislocamientos en los
pavimentos de asfalto. Las sobrecarpetas de concreto colocadas encima del asfalto,
Capitulo II: Marco Teórico
8
proporcionan una superficie segura que dará muchos años de servicio a bajo costo
y con mantenimiento mínimo. (IMCYC, 1995)
2.3.2 VENTAJAS.
La tecnología “Whitetopping” tiene impacto social y económico entre sus usuarios,
ya que dentro de los costos que se deben tomar en consideración para la selección
de una alternativa en la construcción/rehabilitación de un camino están los
siguientes:
a) Costo de construcción inicial, geometría del camino, diseño del pavimento y
drenajes.
b) Costo por deterioro y conservación (por tipo y por rugosidad).
c) Menor costo que la rehabilitación con asfalto, considerando su ciclo de vida.
d) Costo del usuario (costo de operación de los vehículos, consumo de
combustibles, composturas, tiempos de recorrido y accidentes). (CEMEX,
1996).
Lo anterior muestra las ventajas ante el costo como consideración importante, pero
otras ventajas serían las siguientes:
a) Se puede aplicar sobre carpetas asfálticas que exhiban cualquier condición
de deterioro superficial.
b) No se necesitan trabajos en extracción de material en capas del pavimento
existente ya que es apoyado directamente sobre la carpeta asfáltica.
c) Se requiere una mínima preparación de baches existentes así como el
lavado de la carpeta, previo a la construcción de la losa de concreto.
d) Las sobrecapas de concreto “Whitetopping” son particularmente efectivas
donde las restricciones presupuéstales y los altos niveles de tránsito hacen
que las interrupciones en el tráfico y las actividades de mantenimiento
frecuente sean intolerables.
Capitulo II: Marco Teórico
9
e) La vida útil del camino se incremente entre 10 y 15 años, disminuyendo
drásticamente los costos de mantenimiento. Se incrementa notablemente la
luminosidad del camino, reduciendo incluso, los gastos de iluminación
nocturna. (IMCYC, 1995)
Su durabilidad reduce mantenimientos rutinarios por lo que a largo plazo representa
un costo menor que el asfalto, también por su diseño de cortes en bloques
representa menos costos para el mantenimiento de instalaciones subterráneas,
mejor reflexión de luz tanto en la noche como en el día, su planicidad elimina el
golpeteo por lo que da mas confort al circular.
Una más de las ventajas para usar sobrecarpetas ultra delgadas es el
esparcimiento reducido (de .60 a 2 m.) que hace que la losa deflexione en lugar de
flexionarse, por lo tanto los esfuerzos por flexión se reducen a un mínimo. Y una de
las principales ventajas que se pueden citar es la de que se puede lograr una
apertura al tráfico de 24 a 72 hrs. de colocada la sobrecarpeta.
Las roderas, dislocamientos, agrietamientos tipo piel de cocodrilo (fatiga) y el
intemperismo, implican un tratamiento frecuente a base de selladores de grietas y
de recubrimientos superficiales. Una superficie de concreto es durable, resistente y
requiere mucho menos tiempo de mantenimiento y dinero. (IMCYC, 1995)
También se pueden colocar una sobrecarpeta de concreto para aumentar la
seguridad de superficie de concreto. Las cargas pesadas producen roderas y
dislocamientos en el asfalto y son un peligroso potencial para los usuarios. Esto
constituye un serio problema en intersecciones, tales como casetas de cobro de
cuota de peajes, rampas y áreas de estacionamiento de aeronaves, donde el tráfico
está constantemente frenando y arrancando.
Capitulo II: Marco Teórico
10
La seguridad, en cuanto a distancias de frenado en un pavimento de concreto, es
mayor a la de un pavimento asfáltico, lo cual refleja una ventaja más de los
pavimentos de concreto. (Ver figura 1)
Concreto
Chevy – Seco/liso
Asfalto
48
57
94
Chevy – Húmedo/liso
106
* Chevy – Húmedo/con
roderas
94
132
Buick – seco/liso
36
47
Buick – Húmedo/liso
57
57
*Buick – Húmedo con
roderas
57
93
0
30
60
90
120
150
Patinaje para frenar a 96 km/hora (metros)
Figura 1. Distancias de frenado medidas en dos diferentes vehículos sobre varias
condiciones de rodamiento. (Salazar, 1998)
Las roderas llenas de agua de lluvia en estas zonas, pueden causar
derrapamientos, pérdida de control del vehículo y por lo tanto, dar lugar a
accidentes y lesiones personales, además de causar un gasto en el bolsillo de los
propietarios de las unidades, por cuestiones de daños en la estructura de los
vehículos (IMCYC, 1995).
Capitulo II: Marco Teórico
11
Las sobrecarpetas de concreto no desarrollan las fallas típicas presentes en los
reencarpetados de asfalto. Una vez que se han formado roderas en un pavimento
de asfalto, la experiencia con el tiempo ha demostrado, que la colocación de una
sobrecarpeta de asfalto sobre ese pavimento no evitará que se vuelva ha presentar.
Las roderas reaparecen ante la incapacidad de lograr una compactación adecuada
en las roderas que dejan las ruedas y/o ante la imposibilidad del asfalto de resistir
las presiones actuales de los neumáticos y volúmenes de tráfico de hoy en día. El
concreto puede cubrir uniformemente las roderas en el asfalto y corregir el perfil de
la superficie. La reflexión de grietas es otra forma de falla de sobrecarpetas de
asfalto, que puede reducir apreciablemente la vida útil esperada. Debido a la
capacidad que tiene la losa de concreto para puntear los problemas subyacentes,
no ocurrirá tal reflexión.
También se han usado sobrecarpetas de concreto sobre pavimentos de asfalto
existentes, como una alternativa a la “construcción por etapas” de pavimentos
flexibles. En la mayor parte de los casos, el asfalto subdiseñado de la primera etapa
se deteriora antes de poder colocar el primer reencarpetado proyectado. Las
sobrecarpetas delgadas subsecuentes no se comportaron bien porque la falla
original del asfalto se refleja rápidamente a través del citado reencarpetado. Aun
cuando se especifique una sobrecarpeta de asfalto más gruesa, los resultados no
mejoran apreciablemente. Se ha demostrado que en las sobrecarpetas más
gruesas se forman más roderas que en recubrimientos delgados. Los análisis de
costos de rehabilitación y mantenimiento a largo plazo correspondientes a la
“construcción por etapas”, en comparación con las sobrecarpetas de concreto
demuestran que, para la dependencia encargada de las especificaciones, una
sobrecarpeta de concreto, en este caso citando a las sobrecarpetas “Whitetopping”,
representan la solución más duradera de bajo riesgo.
Capitulo II: Marco Teórico
12
Otra ventaja de la sobrecarpeta “Whitetopping”, es que con ella, se pueden evitar
posibles problemas de construcción que pueden ocurrir durante la reconstrucción de
un pavimento. En algunos lugares muchas ocasiones se construyen pavimentos
sobre terrenos de apoyo muy pobres para soportar estos tipos de carga. Las
subrasantes saturadas y los suelos débiles, producen dificultades durante la
construcción y aumentan el tiempo necesario para terminar el proyecto. La
presencia de un nivel freático alto y/o de suelos débiles subyaciendo a un
pavimento asfáltico que ha fallado, es muy probable que se necesiten excavarse y
rellenarse en un espesor a veces de más de un metro como etapa previa a la
construcción. En cambio una carpeta de concreto permite que la construcción se
haga directamente sobre la superficie flexible existente, sin tener que eliminar o
reparar la subbase o la subrasante en toda la extensión del proyecto. El espesor
gradual para ligarse a un puente o a estructuras en línea se logra rebajando con
fresadora el asfalto existente hasta obtener la pendiente adecuada.
Además de que también tiene la ventaja de que puede ahorrar costos de
construcción cuando hay o existe mal tiempo, esto comparado con un pavimento
de asfalto. Después de una lluvia fuerte, la construcción de nuevos pavimentos se
puede retrasar varios días, mientras la subrasante se seca hasta alcanzar una
condición adecuada. Con el sistema “Whitetopping”, el contratista usa una
barredora mecánica, para eliminar el exceso acumulada en las roderas dejadas por
la ruedas. Con esto llegamos a la conclusión de que en muchos casos en
construcción de pavimentos de concreto
sobre el asfalto se puede reanudar
inmediatamente después de que deje de llover.
El concreto no se ve afectado por el debilitamiento estacional durante el
descongelamiento primaveral, en el caso de Ciudad Obregón no se ve afectado en
este tipo de males ya que es una zona en donde son pocas las posibilidades de
congelamiento.
Capitulo II: Marco Teórico
13
Otro estudio de pavimentos de prueba dentro de las Pruebas en Carreteras de la
ASSHTO también muestra que las “variaciones estacionales tienen mucho menos
efecto en el comportamiento de los pavimentos de concreto”. Casi el 61 % de todos
los tramos asfaltados fallaron durante los meses de primavera, en comparación con
el solo 5.5 % de los tramos de prueba pavimentados con concreto. El concreto es
elástico durante todo el año (IMCYC, 1995).
2.3.3 VIABILIDAD.
Una sobrecarpeta de concreto hidráulico, como lo es “Whitetopping”, es una
alternativa viable de rehabilitación para pavimentos flexibles para prácticamente
todas las condiciones. Son más rentables cuando el pavimento existente está
seriamente deteriorado.
Las condiciones bajo las cuales no sería viable este tipo de reencarpetado incluyen:
¾ El grado de deterioro no es tan grande y otras alternativas serían mucho más
económicas.
¾ El gálibo en puentes es inadecuado para el espesor requerido de la
sobrecarpeta. Esto
se puede solucionar
reconstruyendo el pavimento
debajo de los puentes o elevándolos. Las sobrecarpetas de concreto más
gruesas pueden requerir señalamientos y pasamanos adicionales, así como
también incrementar los bombeos superficiales y extender o ampliar las
alcantarillas en caso de que las haya. Se debe disponer de suficiente
derecho de vía para permitir estas actividades.
¾ El pavimento existente es susceptible de grandes movimientos verticales y
asentamientos.
Si la duración de la construcción tiene importancia crítica, las sobrecarpetas de
concreto pueden utilizar mezclas de alta resistencia temprana. Este tipo de
Capitulo II: Marco Teórico
14
sobrecarpetas han sido abiertas al tránsito en un período de 6 a 24 horas después
de su colocación. (Salazar, 1998).
2.3.4 EFICIENCIA.
Las sobrecarpetas de concreto mantienen un alto nivel de servicio durante toda su
vida útil, y esto está en función del espesor de las sobrecarpetas de concreto, es
decir entre mayor sea el espesor mayor es su vida útil (Ver Gráfica 1). El grado de
eficiencia es una medición
de la capacidad de un pavimento para soportar el
tráfico, y depende de la integridad estructural y del grado de comodidad de
recorrido. La vida útil de las sobrecarpetas flexibles es mucho más corta. Las
sobrecarpetas de concreto mejoran la capacidad estructural. La capa de refuerzo
reacciona estructuralmente, como si se hubiera construido sobre una capa de base
resistente. Esto evita las fallas del tipo estructural tales como pérdida de apoyo,
efecto de bombeo de finos, agrietamiento y despostillamiento de las esquinas
(IMCYC, 1995).
GRAFICA
Gráfica 1. Comparación entre espesores de carpetas contra vida útil.
Capitulo II: Marco Teórico
15
( “Cemento” Instituto del Cemento Portland Argentino, 2000)
2.3.5 REPARACIONES PRELIMINARES.
Una ventaja importante de las rehabilitaciones de superficies asfálticas por medio
de sobrecarpetas es que la cantidad de reparación requerida para el pavimento
existente se reduce de manera importante. Sin embargo antes de la colocación se
debe de reparar daños comos lo son: baches, formación de roderas mayores de 5
cm., dislocamientos, desgaste muy severo, a fin de evitar grietas por flexión que
puedan reducir su vida de servicio. (Salazar, 1998).
2.3.6 CONTROL DE REFLEXIÓN DE GRIETAS.
La deflexión de grietas generalmente no es un problema para la sobrecarpetas de
concreto hidráulico, sin embargo si el pavimento flexible existente tiene grietas
transversales por temperatura y que sean severas, podría ser recomendable colocar
algún tipo de capa de separación sobre las grietas transversales para reducir el
potencial de agrietamiento por reflexión. (Salazar, 1998).
2.3.7 SUBDRENAJE.
La condición del subdrenaje de un pavimento existente generalmente tiene una
gran influencia sobre la manera como se comporta una sobrecarpeta. Se debe
llevar acabo una evaluación del subdrenaje del pavimento existente tal como se
describe a continuación:
2.3.7.1 EL PAPEL DEL DRENAJE EN LA
REHABILITACIÓN.
Se sabe que el deterioro de los pavimentos suele ser causado o incrementado por
la presencia de agua en el cuerpo del pavimento. El responsable del proyecto
deberá diagnosticar con la mejor precisión posible los problemas relacionados con
la presencia de agua para adoptar la mejor medida correctiva, si así se justifica. A
partir de un levantamiento físico del estado actual del pavimento en un tramo dado
Capitulo II: Marco Teórico
16
se puede establecer el daño y su relación con la humedad o presencia del agua. En
los del tipo flexible son mencionados en la tabla 1.
Condición general del pavimento
Formación de roderas (< 5 cm)
Formación de roderas (> 5 cm)
Dislocamientos
Trabajo de reparación realizado
Ninguno
Fresado o nivelación
Fresado o nivelación
Rellenar con piedra triturada Mezcla en
Baches
frío o en caliente
Falla de la subrasante
Eliminar y reemplazar/reparar
Grietas de piel de cocodrilo
Ninguno
Agrietamientos en bloques
Ninguno
Agrietamiento transversal
Ninguno
Agrietamiento longitudinal
Ninguno
Desgaste
Quitar la capa desgastada si es severa.
Exudación
Ninguno
Tabla 1. Lineamiento para poder reparar las fallas en los pavimentos de asfalto
antes de colocar la Sobrecarpeta (Salazar, 1998)
El hecho de que no se observen evidencias de daños atribuibles a la erosión por
agua no necesariamente descarta el potencial de daño inducido por esta última.
Durante la etapa de evaluación e incluso durante los trabajos de rehabilitación, el
encargado de los trabajos deberá buscar evidencias
de daños potenciales
producidos por el agua. El personal de conservación de camino puede constituir una
fuente invaluable de información, de esta manera se podrá emprender un proceso
de rehabilitación adecuado para cada situación. (Esqueda, 1998).
2.3.7.2 HISTORIA DEL COMPORTAMIENTO DEL
PAVIMENTO, TOPOGRAFÍA Y GEOMETRÍA.
Desde luego que será deseable que se cuente en cada caso con los datos de
construcción relativa al drenaje; sin embargo, cuando no se disponga de tal
información, será recomendable revisar los planos a los documentos originales del
proyecto, sobre todo lo concerniente a:
¾ Subdrenaje del lugar.
¾ Rasantes longitudinales del proyecto.
¾ Ancho en las capas del pavimento.
Capitulo II: Marco Teórico
17
¾ Espesores en las capas.
El siguiente paso será examinar las condiciones topográficas. Para
ello se
considera si existe o no facilidad del agua para salir de la estructura del pavimento,
si existen o no planicies de inundación. Finalmente, se deberá incluir un monitoreo
regular de las condiciones de drenaje:
¾ Hacia donde se mueve el agua en la superficie del pavimento.
¾ Zona puntual en donde se acumula el agua dentro o en las inmediaciones
del pavimento.
¾ ¿Existe buen sello en las grietas y juntas?
2.3.8 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.
Para saber con buen grado de aproximación qué materiales estudiar o investigar, es
necesario conocer: a) el tipo de deterioro provocado por la humedad y b) el de los
materiales de las capas que componen el pavimento. En la tabla 2, resume las
propiedades de los materiales asociados con problemas de drenaje en pavimentos:
(Salazar, 1998).
TERRENO NATURAL DE APOYO
Granulometría
Ensayes generales
Clasificación e identificación Peso
volumétrico seco máximo
Humedad óptima
Relaciones volumétricas
Densidad seca en el lugar
y gravimétricas
Contenido de agua en el lugar
CAPAS GRANULARES
Identificación y clasificación
Granulometría
Porcentaje de finos
Límites de Atterbereg
Ensayes generales
Humedad óptima en el laboratorio
Peso volumétrico seco máximo en
el lugar
Humedad del lugar
Permeabilidad
Otras propiedades
Porosidad efectiva
relacionadas con el drenaje
Capilaridad
Capitulo II: Marco Teórico
18
Agregados
SUPERFICIE
Susceptibilidad a problemas de
durabilidad ("D cracking")
Desprendimientos
Reacción química en agregados
Tabla 2. Resumen de las propiedades en los materiales asociados
con problemas de drenaje en pavimentos (Salazar, 1998)
2.3.8.1 DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD
La determinación del contenido de humedad en un ensayo rutinario de laboratorio
para determinar la cantidad de agua presente en una cantidad dada de suelo en
términos de su peso seco como una definición.
La muestra a tomar para la determinación de la humedad deberá ser representativa
del suelo.
2.3.8.2 DETERMINACIÓN DEL PESO VOLUMÉTRICO
SUELTO.
La prueba da una idea general respecto a la calidad de los suelos. El peso
volumétrico es función de la granulometría y de la densidad de las partículas de
suelos, siendo mayor en los suelos granulares bien graduados, de alta densidad. Es
de utilidad, también, para conocer en forma aproximada la facilidad o dificultad que
presenta un suelo para compactarse.
2.3.8.3 DETERMINACIÓN DE LA GRANULOMETRÍA.
El análisis granulométrico consiste en separar y clasificar por tamaños los granos
que lo componen. En suelos finos es de poca utilidad, pero permite formar una idea
aproximada de alguna de las propiedades de los suelos gruesos. El análisis por
mallas se concreta a segregar el suelo mediante una serie de mallas que definen el
tamaño de las partículas.
2.3.8.4 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO
(PRUEBA DEL CONO).
Capitulo II: Marco Teórico
19
Consiste básicamente en un cono de acero inoxidable de 35 mm de longitud, con un
ángulo de ápice de 30º y con una masa (incluyendo el eje) de 80 grs. El cono está
montado sobre un soporte que permite hacerlo bajar y mantenerlo en posición,
mientras se mide su movimiento vertical. Se traza una gráfica de la penetración del
cono en función del contenido de humedad tomando el límite líquido del suelo,
como el contenido de humedad que corresponde a una penetración de 20 mm.
2.3.8.5
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO.
El límite plástico (LP) lo fija el contenido de agua con el que comienza a agrietarse
un rollo formado con el suelo, de aproximadamente 3.2 mm de diámetro, al rodarlo
con la mano sobre una superficie lisa, no absorbente, que puede ser una placa de
vidrio.
2.3.8.6 DETERMINACIÓN DE LA CONTRACCIÓN LINEAL.
La contracción lineal se define como el porciento de contracción, con respecto a la
dimensión original, que sufre una barra de suelo contenida en un molde al secarse
en un horno a 100 – 110ºC, desde una humedad equivalente a la humedad del
límite líquido hasta el límite de contracción.
2.3.8.7
DETERMINACIÓN DEL VALOR RELATIVO DE
SOPORTE
(VRS).
El objetivo de está prueba es determinar la calidad de los suelos en cuanto a valor
de soporte se refiere, midiendo la resistencia a la penetración del suelo compactado
y sujeto a un determinado periodo de saturación. Las cargas serán aplicadas por
una maquina de compresión, para producir los pesos volumétricos correspondientes
a diferentes grados de compactación.
Capitulo II: Marco Teórico
20
2.3.8.8
DETERMINACIÓN DEL MODULO DE
REACCIÓN (k).
El resultado de está prueba se utiliza comúnmente para la evaluación y diseño de
pavimentos rígidos o flexibles. Para su determinación existen tablas que en función
del Valor Relativo de Soporte de la capa de estudio se puede determinar su módulo
de Reacción (K).
2.3.9 ANÁLISIS DE TRÁNSITO.
Es de gran importancia llevar acabo este paso ya que es prioritario conocer que
volúmenes y tipos de automóviles transitarán por un determinado lugar además de
su intensidad y sus cargas por eje hacia el pavimento.
2.3.10 LEVANTAMIENTO FÍSICO DE LAS CONDICIONES
(FALLAS).
No se requiere un levantamiento detallado de la condición del daño. Solo es
necesario uno más general que identifique cualquiera de los daños que pueden
afectar el comportamiento de una sobrecarpeta de concreto hidráulico, los cuales ya
fueron mencionados con anterioridad.
2.3.11
A menos
OBTENCIÓN DE NUCLEOS.
de que exista alguna condición inusual de daño, no se requiere la
obtención de corazones y ni ensayes de materiales.
2.3.12 CRITERIOS DE DISEÑO.
Capitulo II: Marco Teórico
21
Las sobrecarpetas de concreto sobre pavimentos asfálticos, se pueden unir entre sí
con juntas simples (con o sin pasajuntas), con juntas reforzadas o con un refuerzo
continuo. La mayor parte de las sobrecarpetas de concreto sobre asfalto se unen
con juntas simples. Cualquiera que sea el caso, se debe usar un procedimiento de
diseño confiable, para calcular el espesor de la sobrecarpeta.
El procedimiento debe ser capaz de caracterizar la capacidad de carga estructural,
que el pavimento existente impartirá a la sobrecarpeta de concreto. Al igual que
sucede con todos los pavimentos de concreto, se necesita especificar una
separación adecuada entre juntas, la transferencia de carga, una estimación del
volumen de tráfico y las condiciones de drenaje, a fin de garantizar una larga vida.
Un diseño confiable permitirá una calidad de servicio excelente a lo largo de toda la
vida útil esperada (de 20 a 30 años o más). (IMCYC, 1995).
2.3.13 DISEÑO DEL ESPESOR.
Los proyecto de “Whitetopping” que se han llevado acabo hasta la fecha varían su
espesor de capa entre 5 a 15 cm y tienen juntas que guardan entre sí una
separación de 0.60 a 1.8 cm en cada dirección, dependiendo de el espesor del
pavimento.
La adherencia o alta fricción en la interfaz concreto-asfalto genera una sección
compuesta en la que la posición del eje neutro queda más abajo, por lo que los
esfuerzos inducidos por las cargas en el concreto se reducen apreciablemente. Los
espaciamientos muy cerrados entre juntas, más de lo normal, también disminuyen
los esfuerzos porque las losas no son lo suficientemente largas para desarrollar
grandes movimientos de flexión
Capitulo II: Marco Teórico
22
El espesor requerido de la sobrecarpeta de concreto es una función de la capacidad
estructural requerida para hacer frente a la demanda futura de tránsito. (Esqueda,
1998).
Un aspecto importante al realizar el estudio para determinar el espesor de
sobrecarpeta es el de que este sistema “Whitetopping” hace uso del pavimento
asfáltico existente por lo que resulta una base de apoyo mas resistente a los
esfuerzos. Los métodos para la determinación en el diseño de espesor de la
sobrecarpeta pueden ser métodos convencionales, que se puedan adecuar a los
aspectos de diseño de este sistema “Whitetopping”.
2.3.14 COLOCACIÓN DE LAS SOBRECAPAS.
2.3.14.1
MEZCLADO Y COLOCACIÓN DEL CONCRETO.
La mezcla de concreto seleccionada para cierto proyecto deberá ser compatible con
el espesor de la sobrecapa, las condiciones de tránsito y las limitaciones relativas al
tiempo para abrir la carretera a la circulación vehicular. Se han concluido proyectos
mediante el empleo de equipos convencionales de pavimentación, reglas vibratorias
y el equipo manual de nivelación. También se han empleado pavimentadoras a
base de cimbra deslizante para colocar las sobrecarpetas “Whitetopping” reforzado
con fibras en sobrecapas que van hasta los 5 cm de espesor.
Una dosificación normal de sobrecarpetas “Whitetopping” incluye materiales
cementantes, agregados gruesos y finos, agua y aditivos. La mayor parte de las
mezclas también contiene algún tipo de fibras. Entre los aditivos escogidos se
pueden mencionar agentes inclusores de aire y, con cierta frecuencia, un reductor
de agua o superplastificantes. La relación agua-cemento se mantiene por lo regular
dentro de un intervalo de variación de 0.35 a 0.40. Los contenidos de concreto son
con frecuencia lo suficientemente altos para alcanzar resistencias a la compresión
de 200 Kg./cm2, o mayores, a las 24 horas. Esto permite una construcción rápida
para abrir el pavimento al tránsito en 24 horas o menos. Aunque la reapertura en
un tiempo corto es crucial en proyectos en donde es básico el control del tránsito
Capitulo II: Marco Teórico
23
en menos de dos días. Según algunos diseñadores, la adición de fibras a la mezcla
de la sobrecarpetas “Whitetopping” proporciona mayor durabilidad y tenacidad al
pavimento (IMCYC, 1995).
2.3.14.2 SEPARACIÓN ENTRE JUNTAS Y ASERRADO
La separación adecuada entre juntas es primordial en el empleo de sobrecarpetas
“Whitetopping”. La experiencia ha demostrado que las juntas no deben estar
separadas más de 30 a 45 cm por cada 2.5 cm de espesor de la sobrecarpeta. Para
el caso de una sobrecarpeta de 7.5 cm de espesor, se obtiene un patrón de
distribución de las juntas en retículas de 0.9 x 0.9 m o 1.20 x 1.20 m para el caso
típico de un carril
de circulación de 3.60 m de ancho. Resulta absolutamente
necesario para las juntas que éstas se corten antes de que se empiecen a generar
los esfuerzos internos e induzcan un agrietamiento. Se puede utilizar una sierra
ligera tan pronto como la superficie aguante el peso del tránsito. También se ha
empleado otros tipos de aserrado con todo éxito. En la mayor parte de las obras no
se considera necesario sellar las juntas. El asfalto subyacente proporciona una
barrera prácticamente impermeable, de la misma manera que podría hacerlo un
sellador asfáltico de juntas. (“Cemento” Instituto del Cemento Portland Argentino,
2000)
2.3.14.3
DATOS TECNICOS
El concreto para “Whitetopping” está especialmente desarrollado para soportar
esfuerzos a la flexotracción para pavimentos apoyados sobre carpetas asfálticas.
¾ Elaborado con cemento tipo I.
¾ Agregados finos y gruesos, agua, aditivos reductores de agua y retardantes
de fraguado para permitir una correcta colocación.
Capitulo II: Marco Teórico
24
¾ El concreto a utilizar puede incluir fibras de polipropileno para evitar el
agrietamiento a temprana edad y mantener su integridad de existir un futuro
agrietamiento.
¾ Módulo de Ruptura entre 45 kg/cm² y 50 kg/cm².
¾ Espesor entre 5 y 15 cm.
¾ Separación de juntas entre 20 y 25 veces el espesor de la losa.
¾ Por lo general las juntas del pavimento son aserradas con una separación de
1.80 m y una profundidad, en general, de ¼ del espesor del recubrimiento,
usando sierras livianas.
(Boletín ICPA, 1999)
Capitulo III: Metodología
24
CAPÍTULO III. METODOLOGÍA
3.1
SELECCIÓN DEL TRAMO DE ESTUDIO.
Para la selección del tramo de estudio se realizó un recorrido por la ciudad ubicando
los puntos con más alto volumen de tránsito vehicular y del estado general actual
de pavimentos. Ya ubicados estos puntos, el tramo en estudio elegido fue el que
presentaba mayores problemas, es decir, deterioros bien definidos como lo son
baches, desprendimiento de agregados, protuberancias, roderas, agrietamientos
longitudinales y transversales, sin dejar de mencionar la importancia que representa
este tramo en la ciudad, y que son puntos que se marcan dentro de los aspectos a
considerarse para la selección y aplicación de “Whitetopping”.
3.2
LEVANTAMIENTO FISICO DE FALLAS.
Una vez seleccionado el tramo de estudio se procedió a hacer un recorrido por
dicho tramo realizando evaluaciones visuales de deterioros presentes en el
pavimento y la captura de fotografías con cámara digital
para dar una mejor
perspectiva del mal estado del tramo en estudio mostrando las distintas fallas
presentes. Además de utilizar como instrumento el catálogo de deterioros de
Capitulo III: Metodología
25
pavimentos flexibles del Instituto Mexicano del Transporte (IMT), para la
identificación y clasificación de fallas, y resumir las evaluaciones del pavimento en
una tabla que muestra el deterioro con un nivel calificativo de severidad propuesta
por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT). Estos niveles son los
siguientes: muy ligera (1), ligera (2), moderada (3), severa (4) y muy severa (5).
3.3
MUESTREO.
Para llevar acabo la extracción de la muestra de cada una de las capas del
pavimento y terrecerías del tramo de estudio se solicitó permiso en las oficinas de
Conservación Vial de Ciudad Obregón. Ya contando con el permiso se utilizó pala y
pico para extraer las muestras alteradas de la capa base y capa subrasante; éstas
se depositaron en cubetas para su transportación al laboratorio. Con esto se
aprovechó también para determinar los espesores de cada una de las capas del
pavimento
3.4
REALIZACIÓN DE PRUEBAS DE LABORATORIO.
Se extrajo material suficiente para llevar acabo las pruebas necesarias a la capa
subrasante y a la capa de base, con el fin de saber si el terreno es apto para
llevarse a cabo la implementación de la sobrecarpeta. Las pruebas realizadas son
las siguientes: Granulometría, límites de consistencia, contenido de agua, peso
volumétrico, contracción lineal y valor relativo de soporte.
Dichas pruebas se realizaron en las instalaciones del Instituto Tecnológico de
Sonora en el área de laboratorios de Ingenieros Civiles, haciendo uso de equipo de
dicho laboratorio.
3.5
ESTUDIO DE TRÁNSITO.
Capitulo III: Metodología
26
El conocimiento del tipo de tránsito que hará uso del tramo en estudio es de gran
importancia para el proyecto de la geometría de la vía y de su rehabilitación, siendo
uno de los principales elementos que se deben tomar en cuenta.
3.5.1 AFORO DE TRÁNSITO.
El aforo de tránsito en este trabajo se realizó mediante el muestreo de tránsito de
forma manual. Se determinaron las horas con la mayor presencia de tránsito
vehicular de dicho tramo, además se identificaron los tipos de vehículos que
circulan por el tramo.
3.5.2 TRÁNSITO DIARIO PROMEDIO ANUAL (T.D.P.A)
Es el número total de vehículos que transitan por una carretera en ambos sentidos
durante un año, dividido entre 365 días. Para llevar a cabo su determinación se
tiene que realizar como se indicó anteriormente el aforo de tránsito vehicular, ya sea
por un cierto periodo de tiempo o en un año.
En este trabajo se realizó durante seis días de la semana distribuidos en un mes,
anotando el tipo de vehículo en cada hora de muestreo y sumar un total de todo el
día, marcándose además las horas efectivas de tránsito vehicular representativas
en el día, horas de aforo al día y a la semana. De cada día se determinó un Tránsito
Horario Promedio (THP), que es la suma total de los distintos vehículos en ese día
entre las horas de aforo al día, y así determinarse el Tránsito Diario (TD) que es el
THP multiplicado por las horas efectivas de tránsito vehicular representativo del día
También se realizó una especificación de los tipos de vehículos que circulan por el
tramo, y una clasificación vehicular para determinar el porcentaje de cada tipo de
vehículo que circula por el tramo.. Seguido de esto, se determinó el Tránsito Diario
Promedio Semanal (TDPS) con la sumatoria de los TD de cada día entre el número
total de días de muestreo.
Para conocer el Coeficiente de Acumulación del Tránsito por año (CT), se utilizó la
siguiente ecuación: CT = (1 + r )
n
Capitulo III: Metodología
27
Donde:
n = Años de servicio
r = Tasa de crecimiento.
El Tránsito Diario Promedio Anual Futuro (TDPA)f
siguiente ecuación:
se determinó en base a la
(TDPA)F = (TDPA)AC * (1 + r )n
Donde:
(TDPA)AC =Tránsito Diario Promedio Anual Actual equivalente al TDPS
r =Tasa de crecimiento y n los años de servicio.
El (TDPA)F para todos los vehículos se determinó con
la división del total de
(TDPA)F entre el porcentaje de cada tipo de vehículo.
(Olivera, 2000).
3.5.3 COMPOSICIÓN DEL TRÁNSITO
(CLASIFICACIÓN VEHICULAR).
Es necesario conocer la cantidad e intensidad de vehículos de los diferentes tipos
que circulan por las carreteras, los cuales serán divididos en grupos para su mejor
estudio. Para su determinación se sumó la cantidad total de cada uno de los
distintos tipos de vehículos en todo el muestreo, entre el total de la suma de todos
los distintos tipos de vehículos, anotándose en porcentaje.
3.5.4 TASA DE CRECIMIENTO VEHICULAR.
Para la determinación de la Tasa de Crecimiento Vehicular, se procedió a hacer un
promedio de Tasas de Crecimiento Anuales de distintas fuente consultadas y de
esta manera sacar un promedio según los datos investigados.
3.6
DISEÑO DEL ESPESOR DE LA SOBRECARPETA.
Una vez seleccionado el método o criterio de diseño se obtuvo el espesor de losa
requerido en el tramo de estudio.
Capitulo III: Metodología
28
Se utilizaron dos métodos convencionales para el diseño del espesor de la
sobrecarpeta de concreto hidráulico “Whitetopping” los cuales fueron el Método de
fatiga de la Asociación de Cemento Portland (PCA) y el Método de Diseño de
Pavimentos Rígidos en base a la ecuación de Pickett.
Con respecto al
Método de Fatiga de la Asociación de Cemento Portland la
metodología fue la siguiente:
Con referencia al formato de este método (ver Anexo Tabla 5), se anotaron el
nombre de la obra, la ubicación del tramo, módulo de reacción (k) de la subrasante
determinado en base a las pruebas de laboratorio, módulo reacción (k) combinado,
espesor de la sub-base determinado en el muestreo, factor de seguridad por carga
(FSC) en base a la tabla 1 de Anexos, espesor de losa propuesto y el módulo de
ruptura propuesto (MR) en base a la tabla 2 de anexos.
En la columna número 1 se anotaron las cargas de los ejes que usará la obra
correspondiente y se separaron los ejes sencillos de los tándem. Esto se obtuvo del
estudio de tránsito correspondiente.
En la columna número 2, se anotaron los resultados al multiplicar las cargas de los
ejes de la columna número 1 por el factor de seguridad (FSC), con lo cual se agrega
el impacto de los vehículos.
Para iniciar el cálculo, se sugirió un espesor de losa adecuado al tipo de obra y por
consiguiente se revisó por fatiga, conforme con los siguientes cálculos:
Con los nomogramas mostrados en Anexos figura 1 y 2, se encontraron los
esfuerzos que cada eje provoca en la losa, y se anotaron en la columna número 3.
Para utilizar estos nomogramas, uno de los cuales es para ejes sencillos y el otro
para ejes tándem, se entro en las abscisas de la familia de curvas inferiores con las
cargas de la columna número 2; en este nomograma se asciende, llevando una
paralela a las líneas inclinadas hasta llegar a la horizontal, correspondiente al
módulo de reacción (K) combinado. Desde este punto, se llevo una vertical hasta
interceptar la familia de curvas de la parte superior de los nomogramas, la
correspondiente al espesor de losa supuesto; con este punto, se lleva una
horizontal para encontrar en las ordenadas, el valor del esfuerzo provocado.
Capitulo III: Metodología
29
Los datos de la columna número 4 se obtuvieron al dividir los resultados de la
columna 3 (esfuerzos) entre el módulo de ruptura del concreto (MR) (Ver Tabla 2 en
Anexo); las cantidades se anotaron en decimales redondeados a las centésimas.
Con estas cifras, se entró en la figura que proporciona el número de pasadas que
provocaría la falla de la losa para cada eje si nada más se utilizara uno de estos
ejes en la obra (Ver tabla 3 en Anexo). La cantidad de repeticiones permisibles se
anotaron en la columna número 5, en el renglón del eje respectivo. Si la cantidad
que aparece en la columna número 4 es igual o menor que 0.5, en la columna
número 5 se anotó la palabra “indeterminado”, para indicar que de ese eje podría
pasar cualquier número sin que, en teoría, fallara la losa.
De esta manera, en la columna número 5 está el número de pasadas de cada eje
que consumiría el 100% de energía potencial de la losa; sin embargo, en la columna
número 6 se tiene la posible cantidad de ejes que usará la obra en la vida útil del
camino, por lo que al dividir los datos de esta columna entre los de la columna
número 5 y multiplicar el resultado por 100, se obtuvo el porcentaje de energía o
fatiga que consumirá cada eje. Este resultado se colocó en los renglones
correspondientes de la columna número 7. La suma de esta columna, incluida la de
los ejes sencillos y ejes tándem, dio la energía que gastarán todos éstos. Si esta
suma es cercana a 100%, el espesor de losa considerado es correcto; pero si el
valor es bastante menor, habrá un pavimento sobrediseñado y entonces deberá
realizarse otro u otros cálculos, disminuyendo el valor del módulo de ruptura, el
espesor de la losa o la calidad de la subbase hasta que la columna número 7 esté
entre 80 y el 100%. En caso de que el pavimento esté subdiseñado porque el
porcentaje total sea mayor que 100%, se aumentará el valor de las características
señaladas para hacer los nuevos cálculos. Se recomienda aumentar o disminuir el
espesor de la losa 1.27 cm.; pero el proyectista lo hará según su experiencia y la
suma de la columna número 7. (Olivera, 2000).
Con respecto al Método de Diseño de Pavimentos Rígidos en base a la ecuación de
Pickett, la metodología será la siguiente:
Capitulo III: Metodología
30
a) Determinación de la Carga Equivalente (Pe).
Pe =
PT
FR
Donde:
PT = Carga total del sistema de llantas
FR = Factor de reducción.
Se identificó el tipo de vehículo, y la mayor carga permisible, que transitó por dicho
tramo, se anotó la presión de inflado (Pe), de las figuras 4 y 5 de Anexos, utilizando
las dimensiones de separación en sistema de llantas del eje a tratar y el área de
contacto (AT) obteniéndola de la división de la carga total del sistema de llantas (PT)
entre la presión de inflado (pe), se obtuvo el factor de reducción (FR) (ver figura 4 y
5 en Anexos) y se obtuvo la carga equivalente del sistema de llantas (Pe), seguido
de esto se determinó la área elíptica (Aelip) de la división de Pe/pe, para de esta
manera conocer el radio del circulo de área equivalente (a).
b) Ecuación de Pickett (Esfuerzo de flexión en la esquina de la losa).
G. Pickett propone la siguiente expresión, en base a la ecuación de Wetergaard,
para obtener el esfuerzo de flexión (kg/cm²)
⎡
⎤
a
⎢
⎥
4.20 Pe ⎢
l
⎥
S=
1
−
a⎥
h2 ⎢
⎢ 0.925 + 0.22 l ⎥
⎣
⎦
Donde:
S = Esfuerzo de flexión en la esquina de la losa (kg/cm²)
Pe = Carga equivalente. (kg)
h = Espesor de losa (cm)
a = Radio del círculo de área equivalente (cm²)
l = Radio de rigidez relativa (cm)
En la cual se iteró el valor del espesor de losa (h) hasta establecer una igualdad
entre el módulo de ruptura admisible y el esfuerzo de flexión en la esquina de la
Capitulo III: Metodología
31
losa, en caso de que exista transferencia de carga de una losa a otra, la fórmula
debe multiplicarse por 0.80.
(Crespo, 1982).
S = M RAdmisible
El módulo de ruptura admisible se obtuvo en base a la siguiente ecuación:
M RAdm =
MR
FSC
El radio de rigidez relativa se obtuvo con la siguiente ecuación:
(
)
l = 4 Eh 3 12 1 − μ 2 kc
Donde:
l = Radio de rigidez relativa (cm)
E = Módulo de elasticidad del concreto (kg/cm²). (Ver tabla 4 en Anexos)
h = Espesor de losa (cm.).
μ = Módulo de Poisson del concreto.
Kc = Módulo de Reacción conjunta (sub-base, capa Subrasante e incluir carpeta
asfáltica).
El Módulo de Reacción conjunta (Kc) se obtuvo a partir de los nomogramas 6 y 7 de
Anexos.
Para la determinación de la resistencia a la compresión (f´c), se utilizó la siguiente
ecuación:
f ´c =
MR
0.12
Capitulo III: Metodología
32
PROPUESTA PARA LA IMPLEMENTACIÓN
DEL SISTEMA “WHITETOPPING”
EN PAVIMENTOS FLEXIBLES
DE CIUDAD OBREGÓN
TESIS
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO CIVIL
PRESENTA
Renato Ramírez Leyva
CD. OBREGÓN, SONORA NOVIEMBRE DE 2004
Capitulo IV: Resultados de estudios
32
CAPÍTULO IV. RESULTADOS DE ESTUDIOS Y SU
ANÁLISIS
4.1
SELECCIÓN DEL TRAMO DE ESTUDIO.
El tramo seleccionado fue el que mostraba una gran cantidad de problemas y que
cumplía con los aspectos para llevar acabo la implementación del sistema
“Whitetopping”, dicho tramo esta localizado en la Calle No. Reelección entre
California y Quintana Roo, tal y como se muestra en la figura 1 al igual que la
fotografía 1 que muestra la situación actual del tramo.
Figura 1. Localización de tramo de estudio.
Capitulo IV: Resultados de estudios
33
Fotografía 1. Estado actual del tramo
4.2
LEVANTAMIENTO FISICO DE FALLAS.
Para poder mostrar una mejor perspectiva del mal estado del tramo se llevó acabo
el levantamiento de fallas. (Ver fotografía 2, 3, 4, 5). Así mismo una tabla que
muestra el tipo de deterioros y su nivel de severidad. (Ver tabla 1).
Fotografía 2. Estado actual de baches
En la fotografía se muestra le nivel de deterioro que es bastante grande, se puede
apreciar la magnitud del bache con referencia al automóvil
Capitulo IV: Resultados de estudios
34
Fotografía 3. Desprendimiento de agregados
En esta foto se alcanza a visualizar el desprendimiento de agregados finos y
gruesos debido al mal estado del pavimento.
Fotografía 4. Protuberancias
En esta imagen se alcanza a notar la gran cantidad de protuberancias a todo lo
ancho y gran parte del tramo en estudio.
Capitulo IV: Resultados de estudios
35
Fotografía 5. Agrietamiento longitudinal y transversal.
La fotografía muestra el agrietamiento longitudinal y transversal que va desde los
0.20 m a los 8 m de largo en forma de malla.
Capitulo IV: Resultados de estudios
36
NIVEL DE CALIFICACIÓN
DETERIORO
1
2
3
4
5
* DESPRENDIMIENTOS
BACHES REPARADOS
ƒ
BACHES SIN REPARAR
ƒ
DESPRENDIMIENTO DE AGREGADOS GRUESO
ƒ
DESPRENDIMIENTO DE AGREGADOS FINO
ƒ
ƒ
DESINTEGRACIÓN
* DEFORMACIONES
RODERAS O CANALIZACIONES
ONDULACIONES TRANSVERSALES
(CORRUGACIONES)
ƒ
ƒ
ƒ
PROTUBERANCIAS
* ROTURAS
AGRIETAMIENTOS DE REFLEXION
ƒ
AGRIETAMIENTOS FINOS
ƒ
AGRIETAMIENTOS TRANSVERSALES
ƒ
AGRIETAMIENTOS DE PIEL DE COCODRILO
OBSERVACIONES
ƒ
EXISTEN TRAMOS EN LOS CUALES LOS VEHICULOS QUE TRANSITAN PROVOCAN CONGESTIONAMIENTO Y NECESIDAD
DE BAJAR LA VELOCIDAD HASTA CASI PARAR EL VEHICULO
CALIFICAR LA SEVERIDAD COMO: MUY LIGERA (1), LIGERA (2), MODERADA (3), SEVERA (4), MUY SEVERA (5).
Tabla 1. Determinación del nivel de deterioro en fallas presentes en el tramo.
4.3
MUESTREO.
En la figura 2 se muestra la localización del sondeo, se decidió esta ubicación
aproximadamente al centro del tramo para obtener una muestra representativa y en
la orilla de la calle para no interferir con el tránsito vehicular.
Figura 2. Localización de extracción de la muestra
Capitulo IV: Resultados de estudios
37
Se extrajo la muestra alterada de material de pavimento que comprende la carpeta,
base y capa subrasante. Con el fin de llevar a cabo las pruebas ya mencionadas, de
la carpeta se extrajo material suficiente, así mismo de la base y de igual manera
para la capa subrasante. Y se logró apreciar las capas de la estructura del
pavimento. Los espesores se muestran en la figura 3.
Figura 3. Espesores de la estructura del pavimento
(Norma SCT No. 002-B)
4.4
DETERMINACIÓN DE PRUEBAS DE LABORATORIO
RESULTADOS DE PRUEBAS DE LABORATORIO
MATERIAL
PRUEBAS DE LABORATORIO
Contenido de Humedad (W %)
Peso Volumétrico Suelto (kg/m³)
Clasificación SUCS
Límite Líquido (%)
CAPA
SUBRASANTE Límite Plástico (%)
Índice Plástico (%)
Contracción Lineal (%)
Valor Relativo de Soporte (%)
Expansión (%)
Peso Volumétrico Suelto (kg/m³)
Clasificación SUCS
Límite Líquido (%)
Límite Plástico (%)
CAPA BASE
Índice Plástico (%)
Contracción Lineal (%)
Valor Relativo de Soporte (%)
Expansión (%)
RESULTADO
21.32
1131.1
ML
48.25
32.5
15.75
13.22
6.84
3.83
1583.9
GC
32.5
19.4
13.08
6.9
73.53
1.8
Tabla 2. Resumen de los resultado obtenidos en pruebas de laboratorio
Los Cálculos de estas pruebas de laboratorio pueden consultarse en APENDICES
A, B, C, D, E, F, G y H.
Capitulo IV: Resultados de estudios
4.5
38
ESTUDIO DE TRÁNSITO.
En la Tabla 5, se muestran los aforos, que se llevaron acabo en diferentes días
de la semana y en las horas que se indican, con el fin de tener y lograr una
mayor representatividad del Tránsito Diario Promedio Semanal (TDPS), el cual
se
consideró
equivalente
al
Tránsito
Diario
Promedio
Anual
aproximadamente.
Lunes 6 de Octubre de 2203
Tipo de
vehículo
A2
A´2
B2
C2
C3
7:00 – 8:00 a.m.
404
13
18
2
1
12:00 – 2:00 pm
708
16
32
2
0
4:00 – 6:00 pm
608
8
31
3
0
TOTAL
1720
37
81
7
1
SUMA TOTAL =1846
Martes 14 de Octubre de 2003
Tipo de
vehículo
A2
A´2
B2
C2
C3
7:00 – 8:00 a.m.
438
10
16
3
0
12:00 – 2:00 pm
676
8
33
3
1
4:00 – 6:00 pm
682
6
30
0
0
TOTAL
1796
24
79
6
1
SUMA TOTAL =1906
Miércoles 22 de Octubre de 2003
Tipo de
vehículo
A2
A´2
B2
C2
C3
C4
7:00 – 8:00 a.m.
375
9
16
3
0
1
12:00 – 2:00 pm
523
6
31
0
1
1
4:00 – 6:00 pm
621
3
32
0
0
0
TOTAL
1569
18
79
3
1
1
SUMA TOTAL =1671
(TDPA)
Capitulo IV: Resultados de estudios
39
Jueves 23 de Octubre de2003
Tipo de
vehículo
A2
A´2
B2
C2
C3
7:00 – 8:00 a.m.
421
8
14
1
1
12:00 – 2:00 pm
629
6
29
0
0
4:00 – 6:00 pm
544
4
31
0
0
TOTAL
1594
18
74
1
1
SUMA TOTAL =1688
Viernes 24 de Octubre de 2003
Tipo de
vehículo
A2
A´2
B2
C2
C3
7:00 - 8:00 a.m.
437
6
17
2
1
12:00 - 2:00 pm
556
4
28
0
0
4:00 - 6:00 pm
496
3
33
1
0
TOTAL
1489
13
78
3
1
SUMA TOTAL =1584
Sábado 1 de Noviembre de 2003
Tipo de
vehículo
A2
A´2
C2
C3
B2
7:00 - 8:00 a.m.
351
6
2
1
16
12:00 - 2:00 pm
699
6
3
0
30
4:00 - 6:00 pm
850
7
3
0
32
TOTAL
1900
19
8
1
78
SUMA TOTAL = 2006
Tabla 3. Aforo de tránsito
El aforo del día Domingo no se realizó ya que el estudio se vió afectado debido a la
reconstrucción de la Calle Guerrero, por lo que el tránsito se vió alterado y por lo
tanto no representativo.
Horas efectivas de tránsito vehicular representativo en el día;
(7:00 a.m. – 10:00 p.m.) = 15 hrs.
Horas de aforo al día = 5 hrs.
Horas de aforo a la semana = 30 hrs.
Capitulo IV: Resultados de estudios
40
LUNES:
THP = _1846__ =_369.2_ » 370 vehículos /hr
5
TD = (370 vehículos/hr) (15 hrs) = 5550 Vehículos.
MARTES:
THP = _1906__ =_381.2_ » 382 vehículos /hr
5
TD = (382 vehículos/hr) (15 hrs) = 5730 Vehículos.
MIÉRCOLES:
THP = _1671__ =_334.2_ » 335 vehículos /hr
5
TD = (335 vehículos/hr) (15 hrs) = 5025 Vehículos.
JUEVES:
THP = _1688__ =_337.6_ » 338 vehículos /hr
5
TD = (338 vehículos/hr) (15 hrs) = 5070 Vehículos.
VIERNES:
THP = _1584__ =_316.8_ » 317 vehículos /hr
5
TD = (317 vehículos/hr) (15 hrs) = 4755 Vehículos.
SÁBADO:
THP = _2006__ =_401.2_ » 402 vehículos /hr
5
TD = (402 vehículos/hr) (15 hrs) = 6030 Vehículos.
TIPO DE
VEHICULOS
A-2
A`- 2
B-2
C-2
C-3
C-4
DESCRIPCIÓN
Automóviles y
camionetas
Camiones ligeros
Autobuses 2 ejes
Camiones 2 ejes
Camiones 3 ejes
Camiones 5 ejes
PESO CARGA POR EJE (TON)
TOTAL DELANTERO TRASERO
2.0
1.0
1.0
5.5
17.5
17.5
26
29
1.7
6.5
6.5
6.5
6.5
3.8
11.0
11.0
19.5
22.5
Tabla 4. Especificación de los tipos de vehículos que circulan por el tramo
Capitulo IV: Resultados de estudios
41
CLASIFICACIÓN VEHICULAR
TIPO DE
TOTAL DE
% DE
VEHICULO VAHICULOS VEHICULOS
A-2
10068
94.09
A`- 2
129
1.20
B-2
469
4.38
C-2
28
0.26
C-3
5
0.05
C-4
1
0.01
SUMA
10700
100 %
Tabla 5. Clasificación Vehicular (Porcentaje de cada tipo de vehículo)
TDPS = Σ TD = 32160 vehículos
6 Días
6 Días
TDPS = 5360 Vehículos.
En cuanto a la Tasa de Crecimiento Anual, se procedió a hacer un promedio de
Tasa de Crecimiento Anuales de las distintas tesis consultadas (Ver Referencias) y
se obtuvo un promedio de:
r = 2.4 %
Coeficiente de acumulación del tránsito:
CT = (1 + r)n
n = Años de servicio
r = Tasa de crecimiento
CT = (1+.024)1 = 1.024/año
(TDPA)f = TDPAAC * (1+r)n
n = 30 años
r = 2.4 %
(TDPA)f =
(5360 vehículos)*(1+.024)30 = 10918.51 vehículos
(TDPA)fut PARA TODOS LOS VEHICULOS
(TDPA) fut = 10918.51 vehículos
TIPO DE
% DE
(TDPA)fut
VEHICULO VEHICULOS
A2
94.09
10,273.23
A´2
1.2
131.02
B2
4.38
478.23
C2
0.26
28.38
C3
0.05
5.46
C4
0.01
1.09
Tabla 6. TDPA futuro, para los distintos vehículos.
Capitulo IV: Resultados de estudios
4.6
42
CÁLCULO DE ESPESOR DE SOBRECARPETA
“WHITETOPPING” POR EL MÉTODO DE FATIGA DE LA
PCA.
CALCULO DE ESPESOR DE PAVIMENTO DE CONCRETO
Obra:
Módulo de reacción
k de la subrasante:
Módulo k.combinado
(Kc=4KB)+KcB+KcS/r:
Espesor de losa
propuesto(cm):
KcB=19.5
TIPO DE
VEHICULO
Kcs/r=4.6
Tramo:
4.6 kg/cm³(pci).
16
13
Kcc=78
sub-base: 30 cm
kg/cm³. Factor de seguridad por carga(FSC):
1.1
Módulo de ruptura propuesto (MR)(kg/cm²): 45
Kc= 34.03 ;
Limitado a 16 en Nomogramas
1
2
3
4
5
6
7
Cargas por
eje
(Kips)
Ton
Cargas
por eje
x FSC
(Kips)
Ton
Esfuerzos
(pci)
kg/cm²
Relaciones de
Esfuerzos
Repeticiones
permisibles
No.
Repeticiones
esperadas
No.
Resistencia a
la fatiga
consumida
%
0
Ejes sencillos
A2
A´2
B2
1.0
1.1
12327.9
1.0
1.1
12327.9
0
1.7
1.9
267.3
0
3.8
4.2
597.5
0
6.5
7.2
20
0.44
INFINITAS
3730.2
0
11.0
12.1
29.4
0.65
8000
6312.6
78.91
6.5
7.2
20
0.44
INFINITAS
221.4
0.00
11
12.1
29.4
0.65
8000
374.7
4.68
C3
6.5
7.2
20
0.44
INFINITAS
42.6
0.00
C4
6.5
7.2
20
INFINITAS
8.5
0.00
C3
19.5
21.5
29
0.64
11000
127.7
1.16
C4
22.5
24.8
33
0.73
850
29.5
C2
0.44
Ejes en tándem
3.47
88.22
Tabla 7. Diseño de espesor de losa de pavimento.
Nota: El Kc de la carpeta se supuso 4 veces el kB de la base (Kc = 4KB ).
Esto se determinó en función de los Módulos Elásticos
(ver tabla 4 en
Anexos) que es 8 veces mayor el Módulo Elástico de la carpeta que el de base
granular, pero debido al estado actual de la carpeta se recomienda 4 veces
mayor.
El Kcc = 34.03 kg/cm³ se tomó del promedio de las tres capas existentes.
Debido a que este método trata de aproximarse lo más que se puede al 100%
y
este resultado da 88.22 % se toma como espesor de losa 13 cm. Programado a una
vida útil de 30 años.
Capitulo IV: Resultados de estudios
4.7
43
CÁLCULO DE ESPESOR DE SOBRECARPETA
“WHITETOPPING” EN BASE A LA ECUACION DE PICKETT.
CÁLCULO DE ESPESOR DE LOSA
DATOS
Vehículo Tipo =
SISTEMA DE EJES
C4
Carga Máxima Permisible =
22.5 Ton 22500 kg
Presión Inflado =
5.8
kg/cm²
Módulo de Ruptura =
45
kg/cm²
Transferencia de carga =
NO
Facto de Seguridad =
1.1
Módulo de Elasticidad del concreto = 280,000.00 kg/cm²
Módulo de Poisson = 0.15
Módulo de reacción
conjunta (Kc)=
34.03
Ema=220 cm
kg/cm3
Eme=75cm
Determinación de la carga equivalente (Pe) mediante el Método Número de
Clasificación de Carga (LCN)
Pt = Carga Total Del Sistema de Llantas
Pt = 11250 Kg
De la Fig. 12-15
Ema=
220 cm 86.61 in
F.R.=
3.35
Eme=
75
cm 29.53 in
At = Pt/Pe
1939.66 cm²
0.19 m²
300.65 in²
Pe = 3358.209 Kg
ECUACIÓN DE G. PICKETT
Aelip = Pk/Pe = 323.28 cm²
⎡
⎤
a
A=
10.14
cm
⎢
⎥
Pe(presión de
Inflado)=
ak=ae
Kc =
10.39
10.14
34.03
kg/cm²
Kg/cm³
30
cm
3/4
l= 5.146352 h
a/l=
1.97
S=
4.20 Pe ⎢
l
⎥
1−
2
a⎥
⎢
h
⎢ 0.925 + 0.22 l ⎥
⎣
⎦
Espesor de Subbase existente =
h
3/4
h = 13.441
40.91 kg/cm² <= 40.91 kg/cm² MRAdmisible
Tabla 8. Diseño de espesor de losa de pavimento.
f ´c =
MR
0.12
F’c=
340.91
Nota: El Kc de la carpeta se supuso 4 veces el kB de la base (Kc = 4KB )
Esto se determinó en función de los Módulos Elásticos (ver tabla 4 en Anexos)
que es 8 veces mayor el Módulo Elástico de la carpeta que el de base
granular, pero debido al estado actual de la carpeta se recomienda 4 veces
mayor.
Kg/cm²
Capitulo IV: Resultados de estudios
44
El Kcc = 34.03 kg/cm³, se tomó del promedio de las tres capas existentes.
Este método da como resultado un espesor de losa de 13.441cm. Programado a
una vida útil de 30 años.
En base a los resultados obtenidos en los dos métodos anteriores se llega a la
conclusión de usar un espesor de losa de 13 cm. con un f’c=340 kg/cm² incluyendo
todos los datos técnicos ya mencionados. Sin dejar de mencionar que el método
mediante la ecuación de Pickett es más apto para losas sujetas a una carga única
estática, valido para patios industriales o estacionamientos, por lo que se elige el
resultado del método de fatiga de la PCA.
Es de importancia mencionar que la sobrecarpeta de concreto hidráulico propuesta
estará apoyada sobre la carpeta asfáltica existente, es por ello que al determinar el
módulo de reacción conjunta (Kc), se tomó en cuenta cada una de las capas del
pavimento existente.
No habrá problemas de drenaje ya que se contará con cierta pendiente lo que
favorecerá a que no se acumule encharcamientos de agua y esta misma pueda
llegar a los estratos inferiores del pavimento afectándolos de cierto modo que se
vean afectadas las capas superiores.
En las figuras 4 y 5 se muestran los cortes del tramo actual y propuesto a
rehabilitar. En cuanto a las guarniciones cambiarán sus dimensiones debido al
aumento de espesor del pavimento, por lo que se construirán nuevas guarniciones
(Ver Figura 6). Los detalles de las juntas de contracción se muestran en la figura 7.
Capitulo IV: Resultados de estudios
4.8
45
COLOCACIÓN Y TERMINACIÓN DEL CONCRETO
La colocación del concreto y terminación de la superficie del pavimento es similar a
la de un pavimento de concreto convencional. En la fotografía 6 se puede apreciar la
colocación y terminación del concreto.
Fotografía 6. Colocación y terminación del hormigón.
4.9
SEPARACION ENTRE JUNTAS Y ASERRADO
A medida que el concreto va endureciéndose, se deben iniciar las tareas de
marcación de las juntas a construir. Esta es una tarea delicada que requiere tener
con anticipación el diseño de las juntas. Es muy importante respetar las juntas de los
pavimentos aledaños a fin de no omitirlas, caso contrario las mismas se reflejarán en
el nuevo pavimento. Una vez que el concreto haya alcanzado la madurez necesaria
para poder ser aserrado, sin que los bordes de las juntas se desgranen, se procede
a la ejecución del aserrado. Para ello se elegirá una dimensión de losas de 1 m². La
profundidad del aserrado será igual a 1/3 del espesor, es decir que se ejecutarán
juntas de 4.3 cm de profundidad. Tal y como se muestra en la fotografía 7.
Capitulo IV: Resultados de estudios
46
Fotografía 7. Juntas y aserrado
El ancho del aserrado será 4 mm. Luego del aserrado se procederá a limpiar las
juntas con agua a fin de quitar el material resultante del aserrado.
Y finalmente esperar un tiempo mínimo de 24 hrs. para su apertura al tránsito,
obteniéndose de esta manera una textura y apariencia tal y como se muestra en la
fotografía 8.
Fotografía 8. Terminado de losas
Capitulo IV: Resultados de estudios
47
Capitulo IV: Resultados de estudios
48
RECOMENDACIONES
Buscando una mayor precisión en el proyecto del sistema “Whitetopping” e
investigaciones que pudieran continuar a este trabajo, se dan las siguientes
recomendaciones:
1. Que la determinación de los Módulos de Reacción (K) sea realizada por medio
de pruebas de Placa y puedan ser comparados con los determinados
mediante VRS, y de esta manera mostrar si existe una diferencia significativa
en su resultado y optar por la precisa.
2. Prolongar el estudio de tránsito a varios meses, para que de esta manera se
pueda lograr obtener un estudio de tránsito mas representativo..
3. Hacer una evaluación de costos a este tipo de sistema de rehabilitación de
pavimentos, para justificar su economía a largo plazo.
4. Finalmente, es indispensable la verificación constante en los organismos
encargados de llevar acabo los trabajos de rehabilitación de calles y avenidas,
de cumplir con las demandas por parte de la ciudadanía en general de una
buena y mejor calidad en calles y avenidas.
CONCLUSIÓN
Al realizar el presente trabajo, se concluye que se ha logrado mostrar un sistema
de rehabilitación en pavimentos flexibles como lo es “Whitetopping”, dando a
conocer sus ventajas y su método de diseño.
Los pavimentos asfálticos deteriorados con altos volúmenes de tránsito de
Ciudad Obregón, Sonora, pueden ser rehabilitados utilizando la propuesta del
sistema de sobrecarpetas ultradelgadas
de concreto hidráulico denominadas
“Whitetopping”.
De acuerdo al análisis realizado se concluye que los espesores obtenidos se
encuentran dentro de los márgenes que maneja este sistema.
Se concluye además que es viable llevar acabo este tipo de rehabilitaciones, en
tramos de la Ciudad con problemas semejantes a los presentados en el tramo de
estudio que se realizó en este trabajo, debido a su larga vida útil de servicio y con
buen comportamiento ante los efectos de los esfuerzos de los automóviles. Es
por ello que este sistema a logrado dar buenos resultados en distintas partes del
mundo como lo son Argentina, El Salvador, Colombia, Estados Unidos, México,
entre otras.
Cabe mencionar finalmente que este tipo de sistemas son viables en Ciudad
Obregón ya que esta ciudad tiene problemas de drenaje, con un tipo de terreno
en su mayoría arcilloso y al entrar en contacto con el agua se reblandece el suelo
y pierde capacidad de soporte, aunado a su expansión. Además de que la zona
donde se encuentra localizado el tramo de estudio tiene una gran cantidad de
tránsito vehicular, con tránsito de camiones urbanos y vehículos cargados
provenientes del mercado de abastos. Todos estos problemas que presenta la
ciudad y el tramo en particular traen como consecuencia un deterioro acelerado
para un pavimento convencional (asfáltico), teniéndose por lo tanto que resulta a
largo tiempo más económico un sistema de rehabilitación como el mostrado en
este trabajo.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
LIBROS Y REVISTAS:
•
BOLETÍN ICPA No. 148, Recubrimiento de pavimentos flexibles con capas
de hormigón de muy delgado espesor.
Julio-Septiembre 1999.
•
BOLETÍN CEMEX Pavimento Whitetopping ultradelgado
1996
•
CATALAGO DE DETERIOROS EN PAVIMENTOS FLEXIBLES
(IMT) Instituto Mexicano del Transporte.
•
CARRETERAS Y AEROPISTAS
SCT
1995, Editorial: Talleres de corporación Mexicana de Impresión
S. A. de C. V. José Moran No, 218 Col Daniel Garza, México, D. F.
•
CEMENTO
Instituto del Cemento Portland Argentino
Fecha de impresión 2000.
•
CIRCULAR TÉCNICA, Evaluación de la capacidad estructural de pavimentos
con el deformómetro de impacto KUAB.
AMIVT.
•
COMPACTACIÓN DEL CONCRETO
ACI 309 R-96
1998
Producción editorial:
Arq. Heraclio Esqueda Huidobro.
Ing. Raúl Huerta M.
Av. Insurgentes Sur 1846, col. Florida, México, D. F.
•
ESTRUCTURACIÓN DE VIAS TERRESTRES
Segunda edición
Fernando Olivera Bustamante
Compañía Editorial Continental
Tercera reimpresión 2000, México.
•
GUIA PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS RÍGIDOS.
Ing. Aurelio Salazar Rodríguez.
1998 IMCC, A. C.
Producción editorial:
Arq. Heraclio Esqueda Huidobro.
Ing. Raúl Huerta M.
Av. Insurgentes Sur 1846, col. Florida, México, D. F.
•
INGENIERÍA DE CARRETERAS
Paul H. Wright y Radnov J. Paquette
1996, Editorial: LIMUSA, Noriega editores
•
INSTRUCTIVO PARA EFECTUAR PRUEBAS DE MATERIALES DE
PAVIMENTACIóN
SCT
Volumen 2. 1996, Editorial IEPSA
•
LA INGENIERíA DE SUELOS EN LAS VIAS TERRESTRES, Carreteras,
Ferrocarriles y Aeropistas.
Alfonso Rico y Hermilio Del Castillo
Volumen 2, Edit LIMUSA
1982
•
MANUAL DE CAPACIDAD VIAL
SCT
1995, Editorial: Talleres de corporación Mexicana de Impresión
S. A. de C. V.
José Moran No, 218 Col Daniel Garza, México, D. F.
•
MORTERO ASFÁLTICO
Gustavo Rivera E.
1997 ALFAOMEGA grupo editor, S. A. de C. V.
A. P. 7-1032, 06700 México, D. F.
•
NORMAS DE EJECUCION DE PRUEBAS DE LABORATORIO
Secretaria de Comunicaciones y Transportes. México, DF.
•
NORMAS PARA CONSTRUCCIÓN E INSTALACIONES, Caminos rurales,
terrecerías, obras de drenaje y revestimiento.
SCT
1998, Editorial: Talleres de corporación Mexicana de Impresión
S. A. de C. V.
José Moran No, 218 Col Daniel Garza, México, D. F.
•
NORMAS
Y
PREOCEDIMIENTOS
DE
CONSERVACIÓN
Y
RECONSTRUCCIÓN DE CARRETERAS.
SCT
2 Edición. 1996, Editorial IEPSA
•
PAVIMENTOS
DE
CONCRETO.
Diseño
y
construcción,
sobrecarpetas y apertura rápida al tráfico.
1998, Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.,C.
Producción editorial:
Arq. Heraclio Esqueda Huidobro.
Ing. Raúl Huerta M.
Av. Insurgentes Sur 1846, col. Florida, México, D. F.
juntas,
•
VIAS DE COMUNICACIÓN, Caminos, ferrocarriles, Aeropuertos, Puentes y
Puertos.
Ing. Carlos Crespo Villalaz
Editorial: LIMUSA
1982
TESIS:
•
SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES PARA
CD. OBREGÓN, SONORA.
I.C. Marcela Vidal Acosta.
Diciembre de 2000, Cd. Obregón, Son.
•
PROYECTO PARA LA PAVIMENTACIÓN DE CONCRETO HIDRÁULICO,
PARA LA CALLE MICHOACÁN ENTRE EL TRAMO COMPRENDIDO DEL
BLVD. TODOLFO ELIAS CALLES (200) Y EL BLVD. JACINTO LÓPEZ (300).
I.C. Alejandro Rico Bobadilla
Marzo de 2000, Cd. Obregón, Son.
•
DISEÑO
DE
UN
PAVIMENTO
DE
CONCRETO
ESTABILIZADO POR COMBNACIÓN DE MATERIALES.
I.C. Myrna Lorenia Palacios Tamayo.
I.C. Jesús Antonio López Ruiz.
Marzo de 2000, Cd. Obregón, Son.
INTERNET:
•
www.tampico.gob.mx
•
www.cemex.com
HIDRÁULICO
ANEXOS
TIPO DE OBRA
Carreteras de primer orden,
autopistas y otras vías con flujo
interrumpido de tránsito y gran
volumen de vehículos pesado.
Carreteras y avenidas con
volúmenes moderados de
vehículos pesados.
Carreteras y calles
residenciales y otras con
volúmenes pequeños de
vehículos pesados.
Factor de seguridad por
carga
(FSC)
Espesor (cm)
1.2
30-40
1.1
25-35
1.0
20-30
Tabla 1. Factores de Seguridad por Carga
Figura 1. Nomogramas para encontrar los esfuerzos que los ejes sencillos causan en una losa de
concreto hidráulico, en función de la carga aumentada por impacto, el módulo de reacción corregido
y el espesor supuesto de la losa.
Figura 2. Nomogramas para encontrar los esfuerzos que los ejes tándem causan en una losa de
concreto hidráulico, en función de la carga aumentada por impacto, el módulo de reacción corregido
y el espesor supuesto de la losa.
TIPO DE PAVIMENTO
MR (kg/cm²)
(RECOMENDADO)
Autopista
Carreteras
Zona Industrial
Urbanas Principales
Urbanas Secundarias
48
48
45
45
42
Tabla 2. Módulos de Ruptura recomendados.
Relación de
Núm. de
Relación de Núm. de
esfuerzos repeticiones esfuerzos repeticiones
ft/Mr
admisibles
ft/Mr
admisibles
0.50
0.51
0.52
0.53
0.54
0.55
0.56
0.57
0.58
0.59
0.6
0.61
0.62
0.63
0.64
0.65
0.66
0.67
infinitas
400 000
300 000
240 000
180 000
130 000
100 000
75 000
57 000
42 000
32 000
24 000
18 000
14 000
11 000
8 000
6 000
4 500
0.68
0.69
0.7
0.71
0.72
0.73
0.74
0.75
0.76
0.77
0.78
0.79
0.8
0.81
0.82
0.83
0.84
0.85
3 500
2 500
2 000
1 500
1 100
850
650
490
360
270
210
160
120
90
70
50
40
30
Tabla 3. Tabla que proporciona el número de pasadas de un eje en particular, que llevaría a que la
losa fallara según la relación de esfuerzos
Figura 3. Sistema Unificado de Clasificación de Suelos.
Figura 4. Carta para encontrar el factor de reducción por el método de Números de Clasificación de
carga (LCN) de la PCA, para ruedas dobles.
Figura 5. Carta para encontrar el factor de reducción por el método de Números de Clasificación de
carga (LCN) de la PCA, para ejes tándem con ruedas dobles
Figura 6. Nomograma para encontrar el módulo de reacción corregido en función de la
Subrasante y al espesor de la subbase de material granular
Figura 7. Nomograma para encontrar el módulo de reacción corregido para una subrasante
acuerdo con el espesor de la subbase estabilizada con cemento Pórtland.
de
CAPA
Carpeta asfáltica
Base granular
Sub-base granular
Subrasante e inferiores
Sub-base rigidizada con
cemento Portland
MÓDULO ELÁSTICO (E), KG/CM²
Recomendado
Obtenido
30,000 a 40,000 5,000 a 50,000
3,000 a 5,000
1,500 a 4,000
2,000 a 4,000
700 a 2,000
300 a 1,500
70 a 1,000
40,000 a
70,000 a 120,000
100,000
Tabla 4. Módulos elásticos más usuales.
CÁLCULO DE ESPESOR DE PAVIMENTO DE CONCRETO
Obra:
Módulo de reacción
k de la subrasante:
Módulo k.combinado
(Kc=4KB)+KcB+KcS/r:
Espesor de losa
propuesto(cm):
Tramo:
kg/cm³(pci).
sub-base:
kg/cm³. Factor de seguridad por carga(FSC):
Módulo de ruptura propuesto (MR)(kg/cm²):
Kc=
TIPO DE
VEHICULO
1
2
3
4
5
6
7
Cargas por
eje
(Kips)
Ton
Cargas
por eje
x FSC
(Kips)
Ton
Esfuerzos
(pci)
kg/cm²
Relaciones de
Esfuerzos
Repeticiones
permisibles
No.
Repeticiones
esperadas
No.
Resistencia a
la fatiga
consumida
%
Ejes sencillos
A2
A´2
B2
C2
C3
C4
Ejes en tándem
C3
C4
Tabla 5. Formato para la Determinación del espesor de losa por el Método de Fatiga de la
Asociación de Cemento Portland.