1A CLASE PAVIMENTOS UPC- INGENIERIA DE CARRETERAS.pdf

• CURSO: DISEÑO Y GESTIÓN DE PAVIMENTOS
• DOCENTE: MSc. ING. GUILLERMO LAZO LÁZARO
• FECHA: AGOSTO 2021
TEMA 1
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE
PAVIMENTOS
UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

LA INGENIERÍA GEOTÉCNICA EN CONEXIÓN CON LA
INGENIERÍA DE PAVIMENTOS
Es la especialidad de la ingeniería civil que se encarga del estudio de las
propiedades mecánicas, hidráulicas y físico-químicas de los materiales
geológicos y materiales procesados por el hombre.
En su conformación incorpora otras sub-especialidades como:
-La mecánica de suelos
-La mecánica de rocas
-La mecánica de los materiales
-La geología de la ingeniería
-La hidráulica
-La química y físico-química
MSc. Ing° Guillermo Lazo Lázaro

INGENIERÍA GEOTÉCNICA – LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN
ASOCIACIÓN CON LOS CARRETERAS
ASOCIACIÓN CON LOS CARRETERAS
 1. GEOMECÁNICA
 2. FUNDACIONES Y EXCAVACIONES
 3. OBRAS DE TIERRA Y ENROCAMIENTOS
 4. PAVIMENTACIÓN
 5. GEOTECNIA AMBIENTAL

ASOCIACIÓN CON LOS PAVIMENTOS
ASOCIACIÓN CON LOS PAVIMENTOS
PAVIMENTACIÓN
- Canteras, procesamiento de materiales
- Problema de la subrasante, diseño del pavimento
- Tratamientos y estabilización de suelos / Base reciclada
- MAC - tratamientos asfálticos – capas de rodadura
PAVIMENTACIÓN
- Canteras, procesamiento de materiales
- Problema de la subrasante, diseño del pavimento
- Tratamientos y estabilización de suelos / Base reciclada
- MAC - tratamientos asfálticos – capas de rodadura

Mapa de las principales carreteras romanas
iniciando los pavimentos en el mundo
30 A.C. a 14D.C.
EVOLUCIÓN DE LA INGENIERÍA DE PAVIMENTOS
HISTÓRICO

El hombre con el fin de expandir sus
dominios, conectarse con otros
pueblos, llevar sus cultivos, madera,
agua, etc. creó lo que llamamos
carreteras
- Si bien el registro MÁS ANTIGUO:
CHINA
- OPERACIONALIZACIÓN MÁS
ANTIGUA: IMPERIO ROMANO
(30ac-14dc) .- construcción de
carreteras: conformadas por
pavimentos y sistemas de drenaje.
Incluyeron el criterio de durabilidad.
- Construyeron 80 mil kilómetros de
carreteras, dominando el
transporte militar y acceso a los
territorios dominados, como los
puertos del mediterráneo.
30 A.C. a 14D.C.

30 A.C. a 14D.C.
Sin embargo, excavaciones indican que
unos 3000 años A.C. existieron
vehículos con ruedas en la región entre
los mares Negro, Caspio y golfo
Pérsico cuyo centro es el lago Van en
Turquía.
Los Sumerios inventaron la rueda el
año 3,500 A.C. en la región entre los
ríos Tigris y Eúfrates (Turquía, Siria,
Irak). Existen carros sumerios de dos
ruedas en madera encontrados en los
montes Tauro, en Turquía.
Carros de cuatro ruedas aparecieron
en Rusia, que datan de 2400 años A.C.,
para transporte de las cosechas desde
el campo a los principales centros de
consumo, las ciudades.

30 A.C. a 14D.C.
Existió una ruta comercial importante por su longitud y por el tiempo que estuvo
en funcionamiento llamada la Ruta de la Seda
Su momento de máximo esplendor fue hacia el año 200 AC. Su conexión con la
red de calzadas romanas dio lugar a la más larga ruta del mundo durante más
de 2000 años que empezaba en Cádiz (España) en el Atlántico, y terminaba en
Shanghai en el Pacífico. Su longitud era de 12800 kms.
La carretera más
antigua fue la
Carretera Real Persa
desde el año 3500 al
300 A.C.
ROMA
RUTA DE LA SEDA
CADIZ SHANGHAI

FRANCIA
Posteriormente se enfatizó la necesidad
de construir carreteras con el gobierno
francés de Luis XIV.
Fundación de la:
École de Ponts et Chaussées
en el siglo XVIII, para construir
6mil leguas de carreteras.
Pavimentos con enchape de piedra y
mortero de arcilla cocida
Tiempos antiguos : Calzada de Lorena - Italia

PROPUESTA INGLESA Y
FRANCESA – SIGLO XIX
Caminos conformados por
capas granulares

TRABAJOS DE MODELACIÓN A ESCALA REDUCIDA EN PARALELO
En 1929 el ingeniero americano Ralph R. Proctor :
Modelar en laboratorio la condición de estabilidad estructural en un suelo
incorporando una energía que promueva la densificación de las partículas, ayudado
por un lubricante, que sería el contenido de agua
RESULTADOS: Aumentar la rigidez y disminuir la deformación, a lo que se denominó
densificación de un suelo.
Que al comparar los trabajos de densificación de pista contra el patrón de laboratorio
luego sería reconocido como el grado de compactación de una capa.

Entre 1928 y 1929
Por otro lado .J.Porter , ingeniero de la California Division
of Highways desarrolló investigaciones que permitieron
definir algunas de las principales causas de ruptura de
los pavimentos flexíbles, presentando la primera curva
empírica para dimensionamiento con base en un criterio
de resistencia al cortante de la subrasante indirectamente
obtenida por el ensayo del California bearing ratio
(CBR) – índices de soporte de California.

• Ambos trabajos de modelación geotécnica fueron los puntales
generadores de los criterios para modelar la estabilización
mecánica de suelos en laboratorio, lo que en el futuro ayudaría
en el diseño y control de pavimentos (USACE)

FINES DEL SIGLO XIX
El uso creciente de las vías por vehículos
traccionados mecánicamente mostró deficiencias de
contar con carreteras conformadas únicamente por
capas granulares puras.
USA 1909
Aplicación de asfaltos. En 1920 el auge de la
mecánica de suelos dio un gran impulso a las
investigaciones aplicadas a pavimentación.
Estabilidad – flujo – vacíos – adherencia –
compactación – temperatura - viscosidad

1940 - ESTABILIZACION DE SUELOS –ESCASEZ DE MATERIALES GRANULARES
Estabilizaciones de suelos con aglomerantes hidráulicos (cemento Portland) para la
ejecución de bases y subbases de pavimentos.
- California del Sur: Registros importantes de suelo-cemento
- Reino Unido : Registra estabiliz con cemento Portland desde la primera década del siglo XX
- Alemania: Estabilizaciones para pistas de aterrizaje de aeronaves

1943 - INICIO DE LA INGENIERÍA DE PAVIMENTOS
• El profesor ing°D.M. Burmister (Universidad de Columbia), partiendo de las
ecuaciones de Bousinesq, desarrolló un trabajo analítico para sistemas estructurales
compuestos por varias capas, publicando: Teoría de esfuerzos y deformaciones en
sistemas de capas para pavimentos
softwares para el cálculo de esfuerzos y deformaciones en capas de pavimentos
flexibles:DAMA 2, BISAR, ELSYM 5 (Elastic layer model 5)

• 1945 - El Highway Research Board (HRB)
publicó la clasificación de suelos para fines viales
del Bureau of Public Roads, conocida
internacionalmente como la clasificación HRB-
AASHO (American Association or state Highway
officials), para suelos de climas fríos y
temperados, pero limitada para climas tropicales
• Basado en análisis granulométricos e índices de
consistencia
TABLA DE CLASIFICACIÓN AASHTO

• 1953 - Se presentó de forma práctica y experimental un equipo que en base al
principio de funcionamiento de un brazo con un pivot medía deformaciones
(deflexiones) en pavimentos, creado por el ingeniero A.C. Benkelman del BPR
• El uso de la viga Benkelman para evaluación de la capacidad estructural de los
pavimentos fue expandida por todos los continentes. Instrumento muy empleado

• Con la importancia que tomó medir deflexiones, se desarrollaron equipos más
modernos como el Falling Weight deflectometer, popular actualmente

En los 1950s (USA):
Un gran proyecto en ciudades
medianas y grandes, denominado
Interstate System.
Culminó con los experimentos
realizados por la AASHO:
Evaluación de desempeño de los
pavimentos ( 6 pistas experimentales
con decenas de secciones) de
pavimentos, con diversos tipos de
materiales de construcción.

• En 1958 : Pista experimental AASHO (hoy AASHTO): referente
con nuevas ideas en los conceptos de pavimentación y mecánica
de los materiales, especialmente por la creación de una forma de
calificar y cuantificar la condición de ruptura del pavimento,
partiendo de la creación de un SN. Inicia también el concepto de
modelaje físico-empírico de
desempeño de los pavimentos
• 1993: De los resultados en la pista experimental AASHTO, se
lanzó la Guía de diseño AASHTO 1993, que incorpora el concepto
de serviciabilidad, vinculado al confort del usuario. Posteriormente
el suplemento 1998 (para pavimentos de concreto)
• 2002 - 2008 : Una nueva versión AASHTO 2008 se lanzó de tipo
empírico-mecanística
NOTA: La Guía AASHTO tiene marcada influencia en la américa latina
1993

• 1960s : Desarrollo masivo de softwares basados en teorías elásticas desarrolladas
en el pasado, de fácil uso:
PAVIMENTOS FLEXIBLES
• ELSYM 5 (UCLA)
• BISAR (SHELL)
• JULEA (análisis mecanicista: AASHTO)
PAVIMENTOS RÍGIDOS
• ISLAB 2005 (Universidad de Illinois)
• FEACON IV (Universidad de Florida)
• MNLAYER (avanzados): analiza hasta 20 capas de pavimentos
(Universidad de Minnesota y Universidad de Sao Paulo) 2002.

• 1966: Portland Cement Associaton (PCA) de USA: Diseño de
pavimentos rígidos de concreto simple por placas, sin barras de
transferencia de carga en juntas (modelo analítico de Westergaard
en base a la fatiga del concreto)
Nueva avenida Sánchez Cerro - Piura
Pavimento rígido
Teoría de losas cortas

• 1970s: Impulso a los conceptos de gestión de los pavimentos, involucra
softwares para análisis técnico-económico de las alternativas de
pavimentación, financiado por el Banco Mundial. El programa fue el HDM-3,
que pasó a ser de uso obligatorio en estudios de financiamiento internacional
• 1990s se incorporaron modelos de deterioro de los pavimentos y de costos
de operación de los vehículos. Además aspectos ambientales, de
congestionamientos y de accidentes en las carreteras. Software actual:
Highway Development and Management 4 (HDM-4) en ambiente Windows.

1.Pistas experimentales de amplia monitoración
Evaluación del pavimento, técnicas de
mantenimiento y refuerzo por fatiga y
deformación permanente. Strategic Highway
Research Program en USA.
2. Uso de equipos de tipo Heavy vehicle
simulator, que posicionados en un carril del
pavimento construido ejecuten en un corto
tiempo un gran número de simulaciones de ejes
comerciales, permitiendo amplios análisis
3. Inclusión de criterios de fractura en el
modelamiento, progreso de las fisuras de
materiales, conlleva a recomendaciones en las
especificaciones para dosificación en el
dimensionamiento de pavimentos.
DIRECTRICES DEL CONOCIMIENTO EN LOS
PROCESOS DE DETERIORO Y DESEMPEÑO
EVOLUCIÓN DE LA INGENIERÍA
DE PAVIMENTOS

• CURSO: DISEÑO Y GESTIÓN DE PAVIMENTOS
• DOCENTE: MSc. ING. GUILLERMO LAZO LÁZARO
• FECHA: AGOSTO 2021
TEMA 1
FINAL
UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

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