Pavimento de adoquines de concreto asocem by Chimbote Mind Project

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DISEÑO DE PAVIMENTOS CON ADOQUINES DE CONCRETO

I SEMINARIO NACIONAL DE TECNOLOGÍAS APLICADAS EN INFRAESTRUCTURA VIAL

DISEÑO DE PAVIMENTOS CON ADOQUINES DE CONCRETO

Ing° Arturo Rafael Olguín Noriega

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DISEÑO DE PAVIMENTOS CON ADOQUINES DE CONCRETO

¿QUE ES UN PAVIMENTO? Un pavimento es un piso construido, con el fin de mejorar la calidad de un terreno existente, para que el tránsito sobre este sea más rápido, confortable, seguro y económico.

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DISEÑO DE PAVIMENTOS CON ADOQUINES DE CONCRETO

TIPOS DE PAVIMENTOS Pavimentos de Concreto Están formados por losas de concreto, separadas por juntas, y colocadas sobre una base.

Pavimentos de Asfalto Su superficie de rodadura es de concreto asfáltico, sin juntas, y colocada sobre una base y/o una subbase.

Pavimentos de Adoquines de concreto Su superficie de rodadura está conformada por los adoquines de concreto, colocados sobre una capa de arena y con sello de arena entre sus juntas.

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DISEÑO DE PAVIMENTOS CON ADOQUINES DE CONCRETO

¿QUE SON LOS ADOQUINES? Son elementos macizos, prefabricados, de espesores uniformes e iguales entre si; en diferentes formas tal que al colocarlos sobre un terreno existente encajen unos con otros conformando así un pavimento.

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DISEÑO DE PAVIMENTOS CON ADOQUINES DE CONCRETO

¿ Donde y para que se pueden Utilizar los Adoquines de Concreto? Tránsito Básicamente Peatonal: Veredas, parques, boulevares, Plazas, terrazas, patios, andenes, zonas peatonales.

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DISEÑO DE PAVIMENTOS CON ADOQUINES DE CONCRETO

ADOQUIN 4: Dimensiones:

Peso:

• Largo = 20 cm • Ancho = 10 cm • Altura = 4 cm • 1.7 Kg.

Resistencia:

• Compresiòn: 320 kg/cm2

Unid. X m2:

• 50 Unidades.

• Colores:

Natural

Amarillo

Rojo

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DISEÑO DE PAVIMENTOS CON ADOQUINES DE CONCRETO

Transito Vehicular Ligero: Vías internas en Urbanizaciones, calles y avenidas con trafico vehicular que puede ir desde unos cuanto vehículos livianos hasta un gran número de vehículos pesados.

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DISEÑO DE PAVIMENTOS CON ADOQUINES DE CONCRETO

ADOQUIN 6: Dimensiones:

• Largo = 20 cm • Ancho = 10 cm • Altura = 6 cm

Peso:

• 2.5 Kg.

Resistencia:

• Compresión: 420 kg/cm2

Unid. X m2:

• 50 Unidades. • Colores:

Natural

Amarillo

Rojo

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Transito Vehicular Pesado: zonas de cargas, patios de puertos, plataformas de aeropuertos, y zonas donde se tienen cargas muy altas e inclusive de vehiuclos montados sobre orugas.

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DISEÑO DE PAVIMENTOS CON ADOQUINES DE CONCRETO

ADOQUIN 8: Dimensiones:

Peso:

• Largo = 20 cm • Ancho = 10 cm • Altura = 8 cm • 3.5 Kg.

Resistencia:

• Compresiòn: 380 kg/cm2

Unid. X m2:

• 50 Unidades. • Colores:

Natural

Amarillo

Rojo

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DISEÑO DE PAVIMENTOS CON ADOQUINES DE CONCRETO

REQUISITOS NORMA TECNICA 399.611 TABLA 1 – Espesor Nominal y Resistencia a la Compresión Tipo

Espesor ( mm. )

Resistencia a la Compresión, min. Mpa ( Kg/cm2) Promedio Individual

I ( Peatonal )

40 60

31 (320 ) 31 (320 )

28 (290) 28 (290)

II (Vehicular Ligero )

60 80 100

41 (420 ) 37 (380 ) 35 (360 )

37 (380) 33 (340) 32 (325)

III (Vehicular pesado, patios ind. o contenedores)

55 (561 )

50 (510)

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TABLA 2 – Absorción y Tolerancia Dimensional

Absorción, Max. ( % ) Promedio Individual 6

Tolerancia dim, max. ( mm. ) Longitud Ancho Espesor +- 1.6

+-1.6

+-3.2

REQUISITOS COMPLEMENTARIOS Los adoquines Tipo III para pavimentos de tránsito vehicular pesado, patios industriales y contenedores, deberá cumplir además de los requisitos anteriores lo siguiente: Resistencia a la abrasión : Los especímenes deben tener una pérdida de volúmen no mayor de 15m3 / 50 cm2, la pérdida del espesor promedio no debe exceder los 3 mm. Los adoquines que están expuestos a períodos de congelamiento y deshielo deben cumplir con el requisito de Resistencia al Congelamiento y Deshielo.

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Reglamento Nacional de Edificaciones NORMA TECNICA CE.010

ACERAS Y PAVIMENTOS

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GUIA PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS URBANOS METODO DE DISEÑO Se podrá utilizar cualquier método racional sancionado por la experiencia, siempre que este se encuentre debidamente sustentado en teorías y experiencias a largo plazo y siempre que se utilice la última edición vigente en su país de origen. La metodología empleada deberá formar parte de los Anexos a la Memoria Descriptiva. DISEÑO ESTRUCTURAL En cualquier caso se efectuará considerando los siguientes factores: a) Calidad y valor portante del suelo de fundación y de la sub-rasante b) Características del tránsito durante el período de servicio c) Vida útil del pavimento d) Condiciones climáticas e) Diseño geométrico de la vía f) Tipo de pavimento a usarse

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ESPECIFICACIONES MINIMAS DE DISEÑO Para pavimentos con adoquines de concreto: a) Sub-rasante compactada uniformemente al 95% de su Máxima Densidad Seca Proctor Modificado (suelos granulares), o de su Máxima Densidad Seca Proctor Estándar (suelos cohesivos), en un espesor mínimo de 25 cm. para vías locales y colectoras y de 30 cm. para vías arteriales y expresas. b) Sub-base granular con CBR >= 30% y Base granular con CBR >= 80% c) Cama de Asiento de Arena Gruesa con un espesor de 1” como mínimo d) Adoquines de concreto de cemento Portland con una resistencia a compresión a los 28 días mínima de 280 kg/cm2.

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DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS DE BLOQUES INTER TRABADOS (ADOQUINES) DE CONCRETO PARA CALLES Y ESTACIONAMIENTOS El siguiente procedimiento de diseño estructural para calles y estacionamientos, está basado en un procedimiento simplificado del método en la Guía para el Diseño de Estructuras de Pavimentos de la AASHTO. Se eligió este formato debido a que la distribución de cargas y modos de fallas de los pavimentos con adoquines de concreto, son muy similares a los de otros sistemas de pavimentos flexibles: deformaciones permanentes excesivas causadas por esfuerzos debidos a cargas repetidas.

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CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL Generalidades El diseño estructural de los pavimentos con adoquines de concreto está basado en una evaluación de cuatro factores y sus efectos interactivos. Estos factores son: - Medioambiente - Tráfico - Resistencia del suelo de sub-rasante y - Materiales del pavimento.

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Medioambiente El comportamiento de los pavimentos está significativamente influenciado por dos factores medioambientales principales, la humedad y la temperatura. La humedad afecta adversamente la capacidad de carga de los pavimentos, reduciendo la resistencia de los suelos granulares y de la sub-rasante. La humedad también causa levantamientos e hinchamientos diferenciales en ciertos tipos de suelos. La temperatura también puede afectar la capacidad portante de los pavimentos, particularmente de aquellos que tienen capas estabilizadas con asfalto. El efecto combinado de la temperatura y de la humedad puede conducir a efectos perjudiciales de la acción de las heladas por medio de: (1) levantamiento ocasionado por la expansión del agua durante el congelamiento; y (2) reducción en la resistencia del material causada por el deshielo.

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CALLE MORROPÓN - HUANCABAMBA (1,800 m2 A-8 Nat.)

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Tráfico La evaluación del tráfico deberá tomarse en cuenta para diferenciar las cargas vehiculares, y número de cargas de cada tipo de vehículo durante el período de diseño. El daño a la estructura del pavimento debido a las cargas por eje se expresa teóricamente como el daño de la carga de un eje estandar. Esta carga por eje estándar es una carga por eje simple de 18-kip (18,000 libras = 80kN), o EALs (Eje de Carga Equivalente)

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Para pavimentos que soportan una amplia variedad de vehículos, se requieren grandes esfuerzos para obtener la distribución probable de cargas por eje. En ausencia de una información detallada del tráfico, se puede usar la Tabla 2 como una guía general, listando los EALs teóricos en función de la clase de vía. Se incorpora en nivel deseado de confiabilidad en el proceso de diseño por medio de un factor aplicado al tráfico de diseño como se muestra a continuación: EALs ajustados = FR * EALs donde FR: factor de confiabilidad.

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Soporte de la Sub-rasante La resistencia del suelo de subrasante es vital en la determinación del espesor total de la estructura de pavimento. Donde sea posible, se realizarán ensayos de laboratorio del módulo resiliente o de la Relación Soporte de California (CBR) en suelos típicos de sub-rasante sumergidos, para evaluar su resistencia. En ausencia de ensayos de laboratorio, se han asignado valores teóricos del módulo resiliente (Mr) a cada tipo de suelo definido en el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS),

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o en el sistema de la AASHTO Se proporcionan tres valores de módulos para cada tipo de suelos SUCS o AASHTO, dependiendo de las condiciones medioambientales y de drenaje anticipadas para el sitio.

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En la Tabla 5 se resumen las pautas para seleccionar el valor del Mr apropiado. A cada tipo de suelo en las Tablas 3 y 4 también se le ha asignado un valor reducido de Mr (columna de la derecha), para ser usado solamente cuando la acción de las heladas es una consideración de diseño.

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Materiales del Pavimento Se deben identificar todos los materiales de pavimentos disponibles para construcción. Se debe establecer su resistencia y se deben desarrollar las combinaciones de tipos de materiales y espesores de capas que proporcionen suficiente capacidad estructural. El comportamiento estructural de los pavimentos inter trabados de bloques de concreto depende de la trabazón de las unidades individuales. Cuando se aplica una carga, la transferencia de corte entre las unidades permite que la carga sea distribuida en un área amplia. El patrón de colocación y espesor de la cama de arena también influye en la distribución de cargas.

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TRABAZÓN ESPINA DE PESCADO A 90°

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Resumen Las especificaciones para materiales de base y sub-base granulares deberán contar con un requerimiento de resistencia mínima de CBR= 80% para las bases y de 30% para las sub-bases. Para las bases granulares, el Indice de Plasticidad deberá estar también limitado a 6; el Límite Líquido a 25; y la compactación deberá ser por lo menos el 95% de la densidad AASHTO T-180. Para las sub-bases granulares el material deberá tener un Indice Plástico menor de 10, un Límite Líquido menor a 25; y los requerimientos de compact. deberán ser por lo menos del 95% de la densidad AASHTO T-180. Los espesores mínimos de las capas de base y sub-base son: 4 pulgadas (100 mm) para todas las capas granulares. Para fines de diseño, el espesor mínimo de la base granular (CBR=80) deberá ser de 4 pulgadas (100 mm) para niveles de tráfico debajo de 500,000 EAL y 6 pulgadas (150 mm) para EALs por encima de 500,000.

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Curvas de Diseño Estructural Se presenta las curvas de diseño de espesores para materiales granulares. Esos valores de espesores son función de la resistencia de la sub-rasante (Mr o CBR) y las repeticiones del tráfico de diseño (EALs). El uso de esas curvas para el diseño de pavimentos de bloques inter trabados de concreto, requiere los siguientes pasos:

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1. Calcular los EALs de diseño. Use valores conocidos del tráfico o use los valores recomendados por defecto dados en la Tabla 2. Los EALs son típicamente estimados para un período de diseño de 20 años. Se debe considerar el crecimiento anual de los EALs durante toda la vida de servicio del pavimento. 2. Caracterizar la resistencia de la sub-rasante. En ausencia de datos de ensayos de campo o laboratorio, use las Tablas 3 y 4 para estimar Mr o CBR. 3. Determine los requerimientos de espesor de la base. Use el Mr o el CBR de la sub-rasante y diseño los EALs como dato en la Fig. 2. Una porción de todo el espesor estimado de la base que exceda el espesor mínimo puede substituirse por un material de calidad inferior, como una sub-base granular.

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Datos de Diseño Se va a diseñar una calle residencial urbana de dos carriles usando adoquines de concreto. Los ensayos de laboratorio sobre el suelo de subrasante indican que el pavimento va a ser construido sobre un limo arcilloso, es decir un suelo tipo ML según el SUCS. No se dispone de datos del CBR de campo o del módulo resiliente. De los datos del clima disponibles y del tipo de suelo de sub-rasante, se anticipa que el pavimento estará expuesto a niveles de humedad mayores al 5% del tiempo. La calidad del drenaje será regular; y el congelamiento no es una consideración de diseño. No hay información detallada del EAL del tráfico. Usando la información anterior, se desarrollará los diseños para los siguientes materiales de pavimentación de base y sub-base: base granular y sub-base granular. Todos los diseños incluirán una capa de base pero no necesariamente una subbase granular.

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Solución y Resultados 1. Calcular las repeticiones EAL de diseño. Desde que no se dispone de información de tráfico, se usan los valores recomendados en la Tabla 2: 840,000 EALs.

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2. Caracterizar el suelo de sub-rasante. Desde que solamente se conoce la clasificación SUCS, se usa la Tabla 3 para establecer el valor de la resistencia de diseño. Para un suelo ML y la humedad y condiciones de drenaje dadas:

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el valor estimado del módulo de sub-rasante es Mr= 15,000 psi (102 MPa), ó CBR= 10%.

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3. Determinación de los requerimientos de espesor de la base. Ingresando los valores del tráfico de diseño (840,000 EALs) y de la resistencia de la subrasante (Mr= 15,000 psi [103 MPa] en las Figuras 2 se obtiene un requerimiento de espesor para la base granular de 6 pulgadas (150 mm),

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