Unidad III Diseo de Pavimentos Flexibles.Pavimentos flexibles.Un pavimento flexible se define como la capa o conjunto de capas de materiales apropiados comprendidas entre el nivel superior de las terraceras (calles de tierra) y la superficie de rodamiento cuya funcin es proporcionar una superficie uniforme, de color y textura apropiados, resistente y para transmitir a las terraceras los esfuerzos producidos por cargas impuestas en el transito.Caractersticas del pavimento flexible.Un pavimento flexible se adapta a las cargas. La estructura de pavimento flexible est compuesta por varias capas de material. Cada capa recibe cargas, se extiende en ella, y pasa a estas cargas, a la siguiente capa inferior. Por lo tanto, la capa ms abajo en la estructura del pavimento, recibe menos carga.Con el fin de aprovechar al mximo esta propiedad, las capas son generalmente dispuestas en orden descendente de capacidad de carga, por lo tanto la capa superior ser la que posee la mayor capacidad de carga de material (y la ms cara) y la de ms baja capacidad de carga de material (y ms barata) ira en la parte inferior.

Elementos del pavimento flexible.La Subrasante:

Es la capa del terreno de una carretera que soporta la estructura de pavimento. Se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga que corresponde al trnsito previsto. Esta puede estar formada en corte o relleno y una vez compactada debe tener las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos finales de diseo.El espesor del pavimento depender, en buena parte, de la calidad de la subrasante, por lo que es recomendable que sea resistente, incompresible e inmune a cambios por humedad. Son ideales los materiales granulares, con porcentajes de hinchamiento que cumplan conla AASHTOT193. Durante la construccin, un espesor equivalente a la subrasante deber escarificarse, homogenizarse, mezclarse, conformarse y compactarse totalmente, hasta alcanzar la densidad mxima definida enla AASHTOT180.La Subbase:

Se encarga de soportar y distribuir uniformemente las cargas aplicadas en la rodadura de pavimento. Debe por lo tanto ser capaz de controlar los cambios de volumen y elasticidad, que puedan daar el pavimento. Sirve como capa de drenaje y controla la ascensin capilar, lo que protege la estructura de pavimento. En su construccin se recomienda el empleo de materiales granulares. En los pavimentos flexibles esta capa sirve como material de transicin.El material de la subbase debe tener un CBR mayor que el de la subrasante y su espesor puede variar por tramos, de acuerdo con la calidad de la subrasante. Para su construccin se verificar que los materiales cumplan conla AASHTOT-193sobre una muestra saturada segn AASHTO T180, sin bloques mayores que 2/3 del espesor de la capa, verificando el IP segn AASHTO T-90 y lmites segn AASHTO T89, adems de estar libre de impurezas. Se colocan en capas de20 cmmximo, homogenizadas, conformadas y compactadas, hasta alcanzar su mxima densidad.La Base:

Es la que distribuye las cargas a la subbase, por lo que se la debe construir con piedra de buena calidad, triturada y mezclada con material de relleno, o bien con suelo y grava. Su estabilidad depender de la graduacin de las partculas, su forma, densidad relativa, friccin interna y cohesin, por lo que el material debe cumplir con las normas AASHTO T193, AASHTO T180 y AASHTO T 193; estar libre de impurezas orgnicas, y la porcin retenida en el tamiz N 4 debe cumplir con la prueba de desgaste AASHTO T96. Por su parte, el porcentaje que pasa la malla N 40 debe cumplir con los lmites indicados en AASHTO T90 Y T89 y el porcentaje que pasa la malla 200 debe ser menor que la mitad del porcentaje que pasa el tamiz No.40.Durante su construccin, si el espesor de la base es mayor que20 cm, la compactacin se har por capas no mayores de20 cmni menores a10 cm, humedeciendo la superficie de contacto entre ellas.En el caso de los materiales estabilizados, sus caractersticas mecnicas cambian y se incrementa significativamente el mdulo de resilencia. Se debern realizar estudios de laboratorio para determinar las cantidades y lmites razonables a utilizar.

Utilizacin del pavimento flexibleLa utilizacin de los pavimentos flexibles se realiza fundamentalmente en zonas de abundante trfico como puedan ser vas, aceras o parkings.Ventajas y desventajasVentajas:Resulta ms econmico en su construccin inicial.Tiene un periodo de vida de entre 10 y 15 aos.Desventajas:Requiriere mantenimiento constante para cumplir con su vida til.Las cargas pesadas producen roderas y dislocamientos en el asfalto y son un peligro potencial para los usuarios. Esto constituye un serio problema en intersecciones, casetas de cobro de cuotas de peaje, rampas, donde el trfico est constantemente frenando y arrancando. Las roderas llenas de agua de lluvia en estas zonas, pueden causar derrapamientos, prdida de control del vehculo y por lo tanto, dar lugar a accidentes y a lesiones personales.Las roderas, dislocamientos, agrietamientos por temperatura, agrietamientos tipo piel de cocodrilo (fatiga) y el intemperismo, implican un tratamiento frecuente a base de selladores de grietas y de recubrimientos superficiales.El hidroplaneo6es tambin un problema serio en caminos con roderas, sobre todo en rutas interestatales y primarias.Existen estudios donde se demuestra que las distancias de frenado para superficies de concreto son mucho mayores que para las superficies de asfalto sobre todo cuando el asfalto esta hmedo y con roderas.Una vez que se han formado roderas en un pavimento de asfalto, la experiencia ha demostrado, que la colocacin de una sobrecarpeta de asfalto sobre ese pavimento no evitara que se vuelva a presentar.Las roderas reaparecen ante la incapacidad de lograr una compactacin adecuada en las roderas que dejan las ruedas y/o ante la imposibilidad del asfalto de resistir las presiones actuales de los neumticos y los volmenes de trfico de hoy en da.La reflexin de grietas es otra forma de falla de sobrecarpetas de asfalto, que puede reducir apreciablemente la vida til esperada.En la mayor parte de los casos, el asfalto sub diseado 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 rpidamente a travs del citado reencarpetado. Aun cuando se especifique una sobrecarpeta de asfalto ms gruesa, los resultados no mejoran apreciablemente. Se ha demostrado que en las sobrecarpetas ms gruesas, se forman ms roderas que en recubrimientos delgados.La presencia de un nivel fretico alto y/o de suelos dbiles subyaciendo a un pavimento asfltico que ha fallado, es muy probable que necesiten excavarse y rellenarse en un espesor a veces de ms de un metro como etapa previa a la construccin.Las restricciones en cuanto a cargas por eje (de camiones) resultan difciles de aplicar, y es frecuente ver que los camiones que exceden los pesos restringidos circulan sobre los pavimentos asflticos.

Mtodo de diseoEl mtodo considera las siguientes variables de diseo: Caractersticas de la subrasante o fundacin. Repeticiones de cargas. Nivel de falla o comportamiento del pavimento. Confiabilidad estadstica. Estructura de pavimento y materiales disponibles.

Caractersticas De La Subrasante O Fundacin: El valor soporte de la subrasante o fundacin del pavimento debe caracterizarse en trminos de Mdulo Resilente (Mr) en funcin de las condiciones de humedad a que estara sometido el suelo a lo largo del ao, ya que esta condicin afecta su valor soporte, en especial en suelos finos arcillosos. Repeticiones De Cargas:La demanda o cargas sobre el sistema se estiman en funcin del nmero de repeticiones de Ejes Equivalentes (EE) a 18.000 lbs, esperadas durante el periodo de diseo. Nivel De Falla O Comportamiento Del Pavimento:Esta variable considera el nivel de calidad de rodaje (serviceabilidad) considerado como nivel de falla funcional del pavimento.Confiabilidad Estadstica:El mtodo usa un procedimiento estadstico que permite incluir un factor de seguridad que corrige el diseo en funcin del nivel de confiabilidad deseado.Es importante destacar que la determinacin del valor soporte de la subrasante y la estimacin del trfico o repeticiones de carga esperados son las variables ms importantes y significativas en el proceso de diseo. Estructura De Pavimento Y Materiales Disponibles:La estructura requerida del pavimento, o Numero Estructural (SN), debe conformarse en funcin de los materiales disponibles en la zona para su construccin, estos deben caracterizarse en trminos de su coeficiente estructural, el cual es un indicador de su resistencia o propiedades mecnicas. Este aspecto ser discutido ms adelante.Mtodo de AASHTOEl mtodo de diseo AASHTO es uno de mtodos ms utilizados a nivel internacionalpara el diseo de pavimentos de concreto hidrulico.La prueba de pavimentacin que en su momento se conoci como AASHO, por sus siglas en ingls y debido a que en aquel entonces no estaba integrado el departamento del transporte de EU a esta organizacin. Fue concebida y promovida gracias a la organizacin que ahora conocemos como AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) para estudiar el comportamiento de estructuras de pavimento de espesores conocidos, bajo cargas mviles de magnitudes y frecuencias conocidas y bajoel efecto delmedio ambiente.Fue formuladapor elconsejo de investigacin de carreteras de la academia nacional de ciencias, consejo nacional para la investigacin, la planeacin empez en 1951, la construccin del proyecto comenz en1956muycerca deOttawa, Illinois.ELtrfico controlado delaprueba seaplic de octubre de 1958 a noviembre de 1960, o sea, durante ms de dos aos. El objetivo principal delaspruebas consista endeterminar relaciones significativas entre el comportamiento de varias secciones de pavimento y las cargas aplicadas sobre ellas, o bien para determinar las relaciones significativas entre un nmero de repeticiones de ejes con cargas, de diferente magnitud y disposicin, y el comportamiento de diferentes espesores de pavimentos, conformados con bases y sub-bases, colocados en suelos de caractersticasconocidas.

Mtodo AASHTO Para El Diseo De Pavimentos FlexiblesEl mtodo AASHTO-1993 para el diseo de pavimentos flexibles, se basa primordialmente en identificar un nmero estructural (SN) para el pavimento, que pueda soportar el nivel de carga solicitado. Para determinar el nmero estructural, el mtodo se apoya en una ecuacin que relaciona los coeficientes, con sus respectivos nmeros estructurales, los cuales se calculan con ayuda de un software, (AASHTO 93) el cual requiere unos datos de entrada como son el nmero de ejes equivalentes, el rango de serviciabilidad, la confiabilidad y el modulo Resiliente de la capa a analizar.

Mtodo VenezolanoEn el caso del pavimento flexible de carreteras, actualmente en Venezuela se aplica el Mtodo AASHTO-93 y el Mtodo MTC-83, y para el caso de pavimento flexible para aeropuertos se conoce el Mtodo del CBR y el Mtodo de la FAA.En la experiencia de pavimentos diseados y construidos en el pas, el Mtodo AASHTO-93 ha tenido buena aceptacin y aplicacin. ste mtodo fue introducido por primera vez en 1962 como una "gua provisional de diseo", y se perfecciona en los aos 1972, 1981 y nuevamente en 1986; posteriormente en el ao 1993, se actualiza el procedimiento de diseo de rehabilitaciones (pero se mantiene igual al del ao 1986).En Venezuela el Mtodo AASHTO -93 fue adaptado y validado para las condiciones particulares del pas por el Dr. Augusto Jugo, en el ao 1997.Para el ao 2002 se esperaba una nueva versin de este mtodo, la cual sin embargo, solo fue dada a conocer a los profesionales de sta rea de investigacin en el ao 2004, y se espera que est disponible como herramienta de diseo para el ao 2015.