Subido por Marco Ochoa

Pavimentos-superpuestos-marco (1)

Anuncio
Pavimentos de superposición
Las superposiciones en los pavimentos se utilizan para aumentar la capacidad de carga de un
pavimento existente o para corregir una condición de superficie defectuosa en el mismo
mejorando de esta manera la vida de servicio de un pavimento.
La primera requiere un procedimiento de diseño estructural para determinar el grosor de la
superposición; mientras que el segundo requiere solo un grosor de superposición suficiente para
corregir la condición de la superficie.
El método para el diseño de pavimentos superpuestos determina el espesor requerido para
aumentar la capacidad de carga. Estos métodos se han desarrollado a partir de una serie de pruebas
de tráfico acelerado a gran escala en varios tipos de superposiciones y por lo tanto son empíricos.
Estos métodos determinan los requisitos de espesor de recubrimiento que, al colocar sobre el
pavimento existente, será equivalente en rendimiento al de un pavimento nuevo.
Condiciones de un pavimento para aplicar el diseño de superposición
Exploración y pruebas del pavimento existente para determinar daños en el pavimento existente
y sus respectivas causas.
Por ejemplo, daños que muestran grietas extensas y progresivas. Fallas en los surcos y cimientos
deben repararse antes de la superposición. Esta reparación es especialmente necesario en áreas
donde hay bombeo excesivo, sangrado de agua en las articulaciones o grietas, asentamiento
excesivo en los cimientos, surcos subterráneos, surcos superficiales y deslizamientos.
Si el pavimento existente indica la presencia de huecos debajo de un pavimento rígido, deben
rellenarse con lechada antes de la superposición.
Las propiedades del pavimento y los cimientos existentes, como el módulo de reacción de la
subrasante, CBR (California Bearing Ratio), espesor, etc. Estas propiedades dependen del tipo de
superposición a utilizar.
La superficie del pavimento existente debe ser condicionado para los diversos tipos de
superposiciones de la siguiente manera.
Superposición rígida
Los criterios para el espesor de recubrimiento se presentan para tres condiciones de unión entre
la capa rígida y el pavimento rígido existente: completamente unido, parcialmente unidos y sin
unión.
a. La condición de unión total se obtiene cuando el concreto está fundido directamente sobre
concreto y se hacen esfuerzos especiales para obtener la adherencia.
b. En el parcialmente unido, su condición de unión se obtiene cuando el concreto se moldea
directamente sobre concreto sin esfuerzos especiales para lograr o destruir el vínculo.
c. La condición no vinculada se obtiene cuando la unión se evita mediante una capa de
material que interviene.
Cuando se tiene la condición a y b, se limpiará el pavimento rígido existente de todas las materias
extrañas (como aceite y pintura), hormigón astillado, sellado de juntas extruido, parches
bituminosos, o cualquier otra cosa que actúe como un rompe-enlaces entre el recubrimiento y
pavimento rígido existente.
Además, para la superposición completamente unida, la superficie del pavimento existente debe
prepararse de acuerdo con las recomendaciones en literatura profesional. Puede ser mediante una
lechada de cemento y arena o una lechada de epoxi aplicada para limpieza de la superficie justo
antes de la colocación de la capa de hormigón.
Cuando una superposición rígida no unida se está utilizando, el pavimento rígido existente se
limpiará de todas las partículas sueltas y será cubierto con una capa niveladora de hormigón
bituminoso, asfalto de arena, papel de construcción pesado, polietileno u otro material estable
similar.
Cuando una superposición rígida es aplicada a un pavimento flexible existente, la superficie debe
limpiarse de materiales sueltos y cualquier espesamiento o irregularidad que exceda
aproximadamente 1 pulgada será reparado mediante cepillado en frío o parches localizados o la
aplicación de una nivelación utilizando hormigón bituminoso, arena-asfalto o un material similar.
Superposición flexible
Cuando se utiliza una superposición en pavimentos flexibles, no hay tratamiento especial de la
que requerirá la superficie del pavimento rígido existente, además de la eliminación de material.
Cuando la superposición flexible es de hormigón totalmente bituminoso, el pavimento rígido
existente se limpiará de toda materia extraña, hormigón fragmentado, manchas de grasa en
parches bituminosos y material de sellado de juntas blando o esponjoso extruido. En
articulaciones o grietas menos de 1 pulgada de ancho se aplicará sellador de juntas y grietas de 1
pulgada o más de ancho se limpiarán y rellenaran con una mezcla bituminosa (como el asfalto de
arena) que es compatible con la superposición.
Antes de colocar el hormigón bituminoso se aplica una capa adhesiva a la superficie del
pavimento existente.
Diseño
de
superposición
por
el
método
de
la
Este diseño consta de 8 pasas y a continuación se detalla para la facilidad de su uso.
AASHTO
1. Determinar el diseño del pavimento existente: Identificando el espesor de las capas y los
materiales usados.
2. Análisis de tráfico: Predicción del número de ejes equivalentes en el carril de diseño
durante un período de diseño. Se requiere el tipo de carga de eje simple equivalente
(ESAL) dependiendo si es un pavimento flexible o rígido para la combinación de
revestimiento. Para determinar la capacidad estructural efectiva (SNeff) también requiere
ESAL acumulativos pasados.
3. Caso de estudio: Tipos de daño en el pavimento, gravedad y la determinación de la
capacidad estructural efectiva del pavimento existente.
4. Prueba de deflexión: En pavimentos de concreto asfáltico las pruebas de deflexión
proporcionan una estimación del módulo elástico de subrasante de diseño para determinar
capacidad estructural requerida para el tráfico futuro(SNf) y una estimación directa de la
capacidad estructural efectiva (SNeff). Se recomienda un dispositivo de desviación de
carga pesada como el deflectómetro de peso descendente (FWD).
5. Pruebas de extracción de núcleos y materiales: Se dan pautas para pruebas de laboratorio
y examen visual de las muestras de materiales.
6. Determinación del SNf: cada una de los datos iniciales para determinar SNf según el
diseño del pavimento flexible se describe en la guía de la AASHTO. Esta guía da rangos
de valores razonables para este término.
7. Determinación de SNeff: los tres métodos disponibles para determinar la capacidad
estructural efectiva o SNeff son aplicados para pavimentos asfálticos sin recubrimiento
previo.
8. Determinación del espesor de recubrimiento: en cada procedimiento, se da una ecuación
para el espesor del recubrimiento requerido para satisfacer la deficiencia estructural del
pavimento y soportar el tráfico futuro previsto durante el período de diseño.
RECUBRIMIENTO ASFÁLTICO PARA PAVIMENTO ASFÁLTICO
El espesor requerido de un recubrimiento asfáltico para un pavimento asfáltico viene dado por la
siguiente ecuación:
poner ecuación
donde
SNol: número estructural requerido del recubrimiento,
aol: coeficiente estructural para el recubrimiento asfáltico,
Dol: espesor requerido del recubrimiento (in),
SNf: número estructural requerido para transportar tráfico futuro,
SNeff: número estructural requerido del pavimento existente.
El módulo resiliente de la subrasante de diseño que se requiere para determinar SNf, puede
determinarse a partir de pruebas de deflexión usando la siguiente ecuación:
poner ecuación
donde
Mr: Módulo de resiliencia de la subrasante de diseño (psi),
P: carga aplicada (lb),
dr: desviación a una distancia r del centro de la carga (in),
r: distancia del centro de la carga (in),
C: 0.33 (recomendado)
Este método para determinar el módulo de subrasante fue propuesto por Ullidtz (6,7) y se basa en
la desviación · Boussinesq ecuación (8). Su derivación se proporciona en otra parte (3). Esta
ecuación se puede aplicar a las desviaciones medidas a una distancia suficiente de la carga
aplicada para que la deflexión se deba solo para degradar la deformación. Un factor de corrección
C no mayor se requiere 0,33 para hacer que el módulo resiliente de subrasante consistente con el
valor medido en laboratorio de 3,000 psi a un estrés de desviación de 6 psi, que se utilizó para el
AASHO Road Test del suelo en el desarrollo del pavimento flexible ecuación de diseño.
Se verificó la necesidad de esta corrección utilizando datos de módulo de subrasante de campo y
laboratorio de la prueba de carretera AASHO y otros sitios (3). La subrasante de diseño el módulo
resiliente también puede requerir un ajuste estacional, de acuerdo con la Parte II de la guía. El
módulo de resiliencia también puede determinarse mediante pruebas de laboratorio o de
relaciones desarrolladas entre el módulo resiliente y otras propiedades del suelo.
El método NDT de determinación SNeff sigue una suposición de que la capacidad estructural del
pavimento es un función de su espesor total y rigidez general. La relación entre el grosor SNem
y la rigidez es:
poner ecuación 6
donde
D: espesor total de todas las capas de pavimento por encima de la subrasante (in),
EP: es el módulo efectivo de todas las capas de pavimento por encima de la subrasante (psi),
el módulo efectivo del pavimento puede ser determinado por prueba y error usando la ecuación:
poner ecuación 7
donde
do: deflexión medida en el centro de la placa de carga (ajustada a una temperatura de 68 °F)
p: Presión de la placa de carga NDT (psi),
a: radio de la placa de carga NDT (in)
D: espesor total de las capas de pavimentos por encima de la subrasante (in),
Mr: Módulo de resiliencia de la subrasante (psi),
Ep: Módulo efectivo de las capas de pavimentos por encima de la subrasante (psi)
Esta ecuación se basa en el método de Odemark para determinar la deflexión en un sistema de
dos capas (9), utilizando la deflexión de una capa de Boussinesq (8) y el concepto de "espesor
equivalente" descrito por Barber (10). Su derivación es proporcionado en otro lugar (3). El método
de encuesta de condición de determinación SNeff implica un análisis de componentes utilizando
el número estructural ecuación:
poner ecuación 8
donde
D1, D2, D3: espesores de la superficie del pavimento existente, capa base y capa subbase,
a1, a2, a3: coeficientes estructurales correspondientes a cada capa,
m2, m3: coeficiente de drenaje para base y subbase granular.
Coeficientes de capa sugeridos para la capa de materiales de pavimento asfáltico existente se dan
en otra parte (2). Los valores sugeridos son menores o iguales que los valores que se asignaría a
materiales si son nuevos, dependiendo de la cantidad y severidad de peligro presente y evidencia
de bombeo, degradación o contaminación por multas. Pautas para la selección de coeficientes de
drenaje se dan en la Parte II de la guía. Se enfatiza en el procedimiento de diseño de superposición,
la pobre situación de drenaje en la prueba de carretera AASHO se expresaría con valores de
coeficiente de drenaje de 1.0 para capas granulares.
Diseño por el método del Instituto del Asfalto
Para este diseño existen dos métodos disponibles: el método de espesor efectivo y el método de
deflexión. El método de espesor efectivo se basa en la condición del pavimento existente en el
tiempo de superposición sin la necesidad de realizar pruebas de deflexión.
Método de espesor efectivo
El espesor efectivo de un pavimento existente puede estar en términos de espesor HMA, en el
cual se consideran uno o más factores de conversión. Si el pavimento existente es de profundidad
completa, se puede usar el método 1, basado en el Índice de Servicio Actual (PSI) del pavimento
existente, para determinar el factor de conversión. De otro manera, el método 2, basado en la
condición de cada capa individual, debe usarse para determinar el factor de conversión de cada
capa.
Método 1
La figura (número) proporciona los factores de conversión C (para asfalto de profundidad
completa) basados en el PSI de un pavimento existente en el momento de la superposición. Las
dos curvas en la figura reflejan la diferencia en el rendimiento después de la colocación de la
superposición. La curva superior, línea A, representa pavimentos con una tasa de cambio reducida
en PSI, en comparación con su tasa de cambio antes de la superposición. La curva inferior, línea
B, representa una tasa de cambio proyectada en PSI casi igual que antes de la superposición y,
por lo tanto, es algo más conservador. La elección entre las dos curvas es en gran medida una
cuestión de juicio y experiencia.
Los factores de conversión que se muestran en la Figura 13 .2 son aplicables solo para HMA. Si
se utilizan mezclas de asfalto emulsionado, los factores de equivalencia mostrados en la Tabla 13
.2 deberían ser usado. El espesor efectivo de cada capa existente se calcula multiplicando el
espesor real de cada capa por el producto del factor de conversión y el apropiado factor de
equivalencia. El espesor efectivo total se obtiene sumando los espesores efectivos individuales de
todas las capas del pavimento.
ecuación
donde
hi: espesor
Ci: factor de conversión
Ei: factor de equivalencia en la capa
n: total de número de capas
Ejemplo:
Método 2
En este método, la condición para cada capa individual es evaluada y el apropiado factor de
conversión C es seleccionado en la tabla (número), el espesor efectivo es calculado mediante
ecuación
Este método se puede usar también para pavimentos de profundidad completa. Conocido el PSI
se sugiere que se utilicen los ambos métodos y se comparan estos resultados.
Método de deflexión
Las deflexiones del pavimento se miden con la viga Benkelman mediante el uso de un
procedimiento de prueba de rebote.
Se deben realizar al menos 10 mediciones de deflexión para cada sección de análisis, o un mínimo
de 20 mediciones por milla (13 mediciones /km). Las temperaturas del pavimento se miden en el
momento de las mediciones de deflexión. para que las deflexiones se puedan ajustar a una
temperatura estándar de 70 ° F (21 ° C). Se recomienda una técnica de muestreo aleatorio para
seleccionar las ubicaciones de mediciones de deflexión
Bibliografía
https://www.cedengineering.com/userfiles/Intro%20to%20Pavement%20Overlays.pdf
Descargar