TIPOS DE FALLAS EN PAVIMENTO FLEXIBLE RIGIDO

1. Universidad Continental
Dr. Ing. Andrés Sotil Chávez
Clase 2
Parte 1 – Introducción a la
Ingeniería de Pavimentos

2. CONCEPTOS BÁSICOS
 Los pavimentos son estructuras que consisten en capas
superpuestas de materiales procesados por encima del
terreno natural con la finalidad de distribuir las cargas
aplicadas por un vehículo a la subrasante.
 La estructura del pavimento debería ser capaz de proveer:
 Una calidad de manejo aceptable
 Una adecuada resistencia al ahuellamiento, deslizamiento y
agrietamiento
 Apropiados niveles de reflejo de luz, y un nivel bajo de ruido.
 El objetivo final de la estructura es transmitir las cargas de
la llanta de tal manera que no se sobrepase la capacidad
portante de la subrasante.
Prof. Andres Sotil

3. Cargas
de Llanta
PAVIMENTOS
Carpeta
Base
Subrasantes
Prof. Andres Sotil

4. TIPOS DE PAVIMENTOS
 Básicamente hay tres tipos
 Flexible (asfalto)
 Concreto asfaltico
 Superficie estabilizadas con asfalto
 Superficie asfáltica de uso ligero
 Rígido (concreto)
 Compuesto (ambos)
 Rehabilitación concreto sobre asfalto
 Rehabilitación asfalto sobre concreto
 Los términos se refieren a como los materiales en los
respectivos pavimentos transmiten los esfuerzos y las
deflexiones a las capas subsecuentes
Prof. Andrés Sotil

5. PAVIMENTOS FLEXIBLES
 Estructura típica 
 Subrasante
 Compactada
(hasta 10 cm)
 Natural
Concreto Asfaltico
 Se puede encontrar
roca madre en
cualquier nivel
 Dependiendo de la
carretera, a veces no se necesita subbase
 Concreto Asfaltico (CA) consiste en
 Ligante Asfaltico = 4% – 6%
 Agregados = 94% – 96%
Base
Subbase
Subrasante
Capa Sellante
Riego de Liga
Geotextil
Calentados a 150oC, mezclados
y luego compactados

6. PAVIMENTOS FLEXIBLES
 Capa Base
 Estabilizada
CTB = Cement Treated Base o Base Estabilizada con
Cemento
BTB o ATB = Bitumen/Asphalt Treated Based o Base
Estabilizada con Betumen/Asfalto
 No Estabilizada (solo agregados)
 Los agregados en la capa base por lo general no son
mayores a 1 pulgada = 2.5 cm
 Capa Subbase
 Agregados, con mejores propiedades que la subrasante
 Subrasante
 Normalmente se compactan las primeras capas (10 cm)
Prof. Andrés Sotil

7. PAVIMENTOS FLEXIBLES
 Diseño de Pavimentos
 Se determinan los espesores de las diversas capas
 Espesores típicos
 Capa de rodadura (asfaltos): 1” a 12” (2.5 a 30 cm)
 Base: 4” a 12” (10 cm a 30 cm)
 Subbase: 4” a 20” (10 cm a 50 cm)
 Diseño de Mezclas
 Se determinan las proporciones de los materiales a usar
en cada capa
 Resistencia de la capa de rodadura (asfaltos)
 Resistencia de los agregados y de la capa existente
(subrasante)
Prof. Andrés Sotil

8. PAVIMENTOS RÍGIDOS
 La capa de rodadura de concreto
de cemento Portland (PCC)
puede ser:
 Normal o convencional
 Reforzado (acero)
 Subbase
 Estabilizada con cemento o
asfalto
 No estabilizada
 Subrasante compactada y natural
Concreto Portland
6”-14” (15 cm – 35 cm)
Subbase
6”-12” (15 cm – 30 cm)
Subrasante

9. SER O NO SER
 La pregunta típica es Concreto o Asfalto?
 La respuesta es DEPENDE
 En Perú, los pavimentos de concreto son casi
inexistentes:
 Motivos?
Primordialmente por el deseo de construir
carreteras y los flexibles son mas baratos (de
manera inicial) comparados con los de concreto
 POLÍTICA
Prof. Andrés Sotil

10. FLEXIBLE vs. RÍGIDO
FLEXIBLE
 Vida Estimada de
Servicio entre 10 a 20
años
 Costos iniciales bajos
 Requiere mantenimiento
continuo
 Reparación fácil pero
continua si no se hace
mantenimiento
RÍGIDO
 Vida Estimada de
Servicio entre 20 a 30
años (en Lima hasta 50)
 Costos iniciales altos
 Requiere mantenimiento
continuo pero mínimo
(primordialmente las
juntas)
 Reparación difícil pero
esporádica
Prof. Andrés Sotil

11. FLEXIBLE vs. RÍGIDO
FLEXIBLE
 Se puede añadir capas en
cualquier momento
 No pierde propiedades
antideslizantes
 Es mas suave y menos
ruidosa
 Soporta un mayor rango
de temperaturas
RÍGIDO
 Poner capas encima
produce grietas de
reflejo
 Soporta inundaciones y
contaminación de la
napa freática (JUL vs
PEM)
 Requiere capas inferiores
bien niveladas
Prof. Andrés Sotil

12. TRANSFERENCIA DE CARGA
 Pavimentos Flexibles
 Las cargas son transmitidas de “grano a grano” a través de la
estructura granular del pavimento.
 Ya que es flexible tiene menor capacidad portante, y esta
actúa como una capa elástica.
 Pavimentos Rígidos
 Las cargas de la llanta son transmitidas a la subrasante por la
fuerza estructural del pavimento como conjunto que actúa
como un plato rígido.
Prof. Andres Sotil

13. PAVIMENTOS FLEXIBLES
 La carga de la llanta se
distribuye de la zona de
contacto a una área mucho
más amplia a través de las
capas.
 Las deformaciones ocurridas
en las capas bajas se reflejan
en la superficie (ondulaciones,
huecos, etc.).
Prof. Andres Sotil

14. PAVIMENTOS RÍGIDOS
 Estos pavimentos tienen
suficiente fuerza de flexión
para transmitir la carga de
la llanta a un área mas
amplia en la capa inferior.
 El análisis se hace usando
la teoría de placas en vez de
la teoría de capas usada en
los pavimentos flexibles
 La carga de la llanta se
transmite por la capacidad
de doblarse de la losa
Prof. Andres Sotil

15. TIPOS DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
 Pavimentos Flexibles Convencionales
 Materiales caros colocados en las capas superiores y los
baratos en las partes bajas
 Pavimentos de Profundidad Total (Pavimentos
Perpetuos)
 Las capas bituminosas se colocan enciman de la
subrasante sin necesidad de bases o subbases.
 Esto es apropiado cuando no hay materiales disponibles
y el trafico es muy pesado
 Capas asfálticas con roca
 Se colocan capas de agregados entre dos capas asfálticas
 De esta manera se protege mas la subrasante y la parte
superior del pavimento. Prof. Andres Sotil

16. TIPOS DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
 Losas de Concreto Simple (JPCP)
 Pavimentos construidos con concreto simple y con
juntas de contracción espaciadas de manera continua
(5 a 10 metros)
 Barras de refuerzo o mecanismos de agarre son usados
para transferir la carga de una capa a otra.
 Losas de Concreto Reforzado (JRCP)
 Las losas son reforzadas con barras de acero, que aunque
no aumentan la capacidad portante de la losa, aumenta
el espaciamiento de las juntas de 10 m a 30 m.
 Pavimento Continuamente Reforzado (CRCP)
 Proceso mecanizado en la cual se elimina las juntas de
contracción
Prof. Andres Sotil

17. TIPOS DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
Junta de Construcción
Portland Concrete
Barra de Transferencia
Acero de
Refuerzo
Junta Rellenada
Barra de Transferencia
JPCP
JRPC
CRCP
Junta de Expansión
Prof. Andrés Sotil
Barra de Transferencia

18. APLICACIONES TÍPICAS DE
PAVIMENTOS FLEXIBLES
 Carreteras y avenidas en ciudad en general
 Líneas auxiliares
 Bermas
 Rampas
 Estacionamientos
 Caminos paralelos a autopistas
Prof. Andres Sotil

19. APLICACIONES TÍPICAS DE
PAVIMENTOS RÍGIDOS
 Líneas de trafico con volumen alto
 Conexiones entre carreteras
 Puentes
 Rampas de carreteras y/o autopistas
Prof. Andres Sotil

20. FUNCIONES DE BASE Y SUBBASE
 Pavimentos Flexibles
1) Soporte Estructural
2) Drenaje
3) Prevencion/Control del Congelamiento
4) Reducir el efecto del cambio del volumen de la subrasante
 Pavimentos Rígidos
1) Drenaje
2) Prevención del bombeo
3) Prevencion/Control del Congelamiento
4) Reducir el efecto del cambio del volumen de la subrasante
5) Plataforma de construcción
Prof. Andrés Sotil

21. CARACTERÍSTICAS ÚNICAS DE LOS
PAVIMENTOS COMO ESTRUCTURA
 Deterioro Continuo y Rápido con el Tiempo
 Comparado con estructuras como edificios, los pavimentos
se deterioran mucho mas rápido
 Edificios o represas tienen tiempos de vida útil mayor a los
50 o 100 años.
 Sufre cargas repetidas (dinámicas)
 Edificios tienen cargas estáticas y dinámicas
 Carreteras y aeropuertos no tienen cargas estáticas
Prof. Andrés Sotil

22. CARACTERÍSTICAS ÚNICAS DE LOS
PAVIMENTOS COMO ESTRUCTURA
 Diferentes configuraciones de carga se aplican al
pavimento
Uniaxial
Una Rueda
Uniaxial
Dos Ruedas
Biaxial
Dos Ruedas
 El pavimento sufre diferentes
magnitudes de carga
 Trafico totalmente impredecible
Aeronaves
con diferentes tipos de suspensión
 Trafico canalizado Prof. Andrés Sotil

23. CARACTERÍSTICAS ÚNICAS DE LOS
PAVIMENTOS COMO ESTRUCTURA
 Cambio de las propiedades de los materiales con el
ambiente
 Temperatura
 Lluvia
 Envejecimiento del asfalto
 Congelamiento/descongelamiento
 Diferencia de propiedades de la subrasante con la
distancia
 Ej. Carretera Central o Panamericana
 Sistema multicapa
 Cuantas capas tiene la pared de un edificio? O la columna o
la viga? Prof. Andrés Sotil

24. CARACTERÍSTICAS ÚNICAS DE LOS
PAVIMENTOS COMO ESTRUCTURA
 Definición no convencional de falla
 Cuando falla una columna?
 Cuando falla un edificio?
 Cuando falla un puente?
 Cuando falla un pavimento?
 Falla vs. Daño
 Daño: ahuellamiento, grietas
 Falla: condiciones inaceptables de daños.
Prof. Andrés Sotil

25. DAÑOS TÍPICOS EN LOS
PAVIMENTOS FLEXIBLES
 La Nueva Guía de Diseño de Pavimentos de los EEUU
(MEPDG – Mechanistic Empiric Pavement Design
Guide) ha sido elaborada teniendo en cuenta los 4
grandes daños de un pavimento flexible:
 Agrietamiento por fatiga (piel de cocodrilo)
 Ahuellamiento
 Agrietamiento térmico
 Rugosidad (IRI – International Roughness Index)
 Otros daños
 Sangrado
 Ondulamiento
 Otros agrietamientos Prof. Andres Sotil

26. DAÑOS TÍPICOS EN LOS
PAVIMENTOS RÍGIDOS
 Los daños en estos pavimentos pueden ser:
 Agrietamiento
 Longitudinal
 Transversal
 Bombeo
 Desnivel entre losas (faulting)
 Deterioro de losas
 Rotura / quiebre de losa
 Sulfatados
 Falla de Juntas
Prof. Andres Sotil

27. COMPORTAMIENTO DE LOS
PAVIMENTOS
EDAD (Tiempo, Trafico)
Prof. Andrés Sotil
CONDICIÓN (PCI, PSI, %)
$
$$
$$$
Debido a esta incertidumbre, los ingenieros de
pavimentos y las universidades se han dedicado por los
últimos 60 años a investigar a fondo los pavimentos
$$$$