MODULO I - INTRODUCCIÓN DISEÑO DE PAVIMENTOS NUEVOS.pdf

ccd.capacitacion capacitación-y-desarrollo +51 924 691 532
DISEÑO DE
PAVIMENTOS NUEVOS
Y REHABILITACIÓN
MG. ING. JOSÉ RÓMULO BULEJE GUILLÉN
Julio 2022

DISEÑO DE PAVIMENTOS NUEVOS Y REHABILITACIÓN
MG. ING. JOSÉ RÓMULO BULEJE GUILLÉN
MÓDULO I
INTRODUCCIÓN
Julio 2022

Módulo I: Introducción
1. Definiciones Generales
2. Reseña Histórica
3. Tipos de Pavimentos
4. Selección del Tipo de Pavimento
5. Métodos de Diseño
6. Normas de Carreteras
7. Carreteras en el Perú

• Diseño de pavimentos es el proceso por el cual los componentes estructurales
(carpeta, losa, base, sub base, subrasante) de un segmento de carretera son
determinados tomando en consideración la naturaleza de la subrasante, las
consideraciones, ambientales, densidad y composición del tráfico, y las
condiciones de mantenimiento.
• Tenemos control de las propiedades de los materiales, espesores y las
condiciones en que se van a ejecutar; pero no tenemos control sobre el tráfico,
sobre el clima, sobre las condiciones de mantenimiento futura.
• En resumen DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO es establecer,
aplicando cierto método, espesores y rigideces de los materiales para mantener
la vía bajo un cierto nivel de deterioro (fallas) y confort (satisfacción de uso)
• No solo es obtener espesores sino también criterios.
1. DEFINICIONES GENERALES

PAVIMENTO
• Es una estructura compuesta por capas que apoya en toda su superficie sobre
el terreno preparado para soportarla durante un lapso determinado (periodo de
diseño) y dentro de un rango de serviciabilidad. Esta definición incluye:
 Pistas o calzadas: parte de una vía destinada al tránsito de vehículos
 Estacionamientos: espacio pavimentado destinado al aparcamiento
vehicular
 Aceras o veredas: parte de la vía urbana ubicada entre la pista y el límite de
propiedad, destinada a uso peatonal. Pueden ser de concreto simple,
asfalto, unidades intertrabadas (adoquines), o cualquier otro material
apropiado
 Pasajes peatonales: parte de la via urbana ubicada entre límites de la
propiedad, destinada al uso peatonal. Pueden ser de concreto simple,
asfalto, unidades intertrabadas (adoquines), o cualquier otro material
apropiadp
• Revisar definiciones del Gloario de Términos de la norma CE 010 Pavimentos
Urbanos (Anexo A)

PARTES DEL PAVIMENTO
•Es la parte superior de un pavimento, que puede ser de tipo bituminoso (flexible) o de concreto de
cemento portland (rígido), de adoquines u otro material, cuya función es sostener directamente el
tránsito.
CAPA DE RODADURA
•Capa generalmente granular, aunque también puede ser de suelo estabilizado, de concreto asfáltico o
de concreto hidráulico. Su función principal es servir como elemento estructural de los pavimentos,
aunque en algunos casos puede servir también como capa drenante.
BASE
•Es una capa de material especificado y con un espesor de diseño, el cual soporta a la base y a la
carpeta. Además se utiliza como drenaje y controlador de capilaridad del agua. Dependiendo del tipo,
diseño y dimensionamiento del pavimento esta capa puede obviarse. Puede ser de material granular o
tratada con asfalto, cal o cemento
SUBBASE
• Es el nivel inferior del pavimento paralelo a la rasante. Es el asiento directo del pavimento, el cual lo
soportará y está conformada por suelos seleccionados de características aceptables y compactado por
capas para construir un cuerpo estable, de tal forma que no se vea afectada por la carga de diseño que
proviene del tránsito.
SUBRASANTE

• Estudio de la subrasante (conocer donde la vamos a apoyar)
• Selección de los materiales (es clave seleccionar tipos de pavimentos)
• Proporcionamiento de los materiales (establecer cantidades)
• Estudio del tráfico (conocer las cargas de los vehículos a circular, nos da
características de los vehículos que circulan y la composición del tráfico)
• Determinación de las condiciones ambientales (temperatura, exposición
solar y contenido humedad afectan el pavimento, no están incorporados
en los métodos de AASHTO, instituto de asfalto ni PCM)
• Diseño de los espesores de cada capa (métodos de diseño, criterios de
falla, criterios de confiabilidad)
• Análisis del ciclo de vida (incluido mantenimiento y tipo de ejecución),
predecimos el comportamiento del pavimento durante su vida útil –
software HDM
• Determinación de espesores finales
CUÁLES SON LAS ETAPAS DEL DISEÑO DEL PAVIMENTO

• Proporcionar a los usuarios circulación segura, cómoda y confortable sin
demoras excesivas.
• Proporcionar a los vehículos acceso entre dos puntos bajo cualquier condición
de clima.
• Reducir y distribuir la carga de tráfico para que ésta no dañe la subrasante.
• Cumplir requerimientos medio ambientales y estéticos.
• Limitar el ruido y la contaminación del aire.
FUNCIONES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

• Suficiente espesor para que la intensidad de las cargas y presiones sea tolerable
por la subrasante, sin deformaciones excesivas.
• Resistencia suficiente de las componentes para asumir los esfuerzos impuestos
por el tráfico y el clima
• Suficiente espesor para prevenir el efecto del congelamiento en subrasantes
• El material del pavimento debe ser impermeable a la penetración del agua
superficial que pudiera debilitar la subrasante y al pavimento, o en su defecto,
facilitar la circulación del agua disminuyendo su permanencia en la estructura.
• La superficie del pavimento debe ser resistente al deslizamiento
REQUISITOS QUE DEBE CUMPLIR LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

FACTORES DE DISEÑO DE LOS PAVIMENTOS

• Los romanos construyeron 84,000 km de vías empedradas elevadas del
nivel de rasante apoyadas en una estructura de piedras grandes.
• Los incas construyeron caminos peatonales de gran longitud con
superficies de piedra y arena
2. RESEÑA HISTÓRICA

• En el siglo XVII en Francia se construyeron vías de poco ancho con
superficie de rodadura formada por piedras pequeñas y arena.
• Pierre Trasaguet finales del siglo XVII, introduce el concepto de que el
pavimento debe contar con un buen drenaje y que requiere un
mantenimiento continuo.
• Jhon McAdam (1756-1836), la subrasante con drenaje y adecuadamente
compactada debe soportar la carga mientras que la superficie de rodadura
está conformada por piedra chancada de diferentes tamaños que actúa
también como una capa de protección
• En 1830, en EEUU e Inglaterra, se emplea el asfalto y arena como
protección de la carretera.
• En 1850, en Austria, se emplea por primera vez el pavimento rígido.
• En 1900, aparecen los vehículos a motor con neumáticos.
• En 1941 en EEUU se efectúa el ensayo en pista de prueba de Maryland,
donde se analiza el efecto de cuatro configuraciones diferentes de
pavimentos de concreto.

• En 1965 en EEUU se lleva a cabo el ensayo en pista de prueba WASHO,
donde se analiza el efecto de 4 configuraciones de ejes de carga en
pavimentos flexibles.
• En 1962, se realiza en EEUU el ensayo en pista de prueba AASHTO en
Ottawa Illinois, donde se desarrolla la relación entre el número de
repeticiones de un determinado eje de carga de diferente magnitud y
configuración y el comportamiento de diferentes secciones de
pavimentos rígidos y flexibles.
• En 1997, se inicia en EEUU SHRP (Strategic Highway Research
Program).
• Pista de Pruebas West Track iniciada en el año 1996.
• En el 2002 se publica la Guía de diseño AASHTO 2002 desarrollada
como la guía de estructuras de pavimentos 2002, basada en métodos
mecanísticos empíricos (M-E) y sustentada en un programa de cómputo

3. TIPOS DE PAVIMENTO

PAVIMENTO FLEXIBLE
• Es una estructura compuesta por cargas granulares (subbase,
base) y como capa de rodadura una carpeta copnstituida con
materiales bituminosos como aglomerantes, agregados y de ser el
caso aditivos. Principalmente se considera como capa de
rodadura asfáltica sobre capas granulares: mortero asfáltico,
tratamiento superficial bicapa, micropavimentos, macadam
asfáltico, mezclas asfálticas en frío y mezclas asfálticas en
cliente.

Estos pueden ser:
Parcial (Partial
Depth)
Completo (Full
Depth)
Losa Contínua de Asfalto
Piedra (Continuos Rock
Asphalt Mat-Cram)
PAVIMENTO FLEXIBLE

TIPOS DE PAVIMENTO FLEXIBLE

PAVIMENTO FLEXIBLE PARTIAL DEPHT

ALTERNATIVAS DE PAVIMENTO FLEXIBLE

PAVIMENTO RÍGIDO
• Es una estructura compuesta específicamente por una capa
de subbase granular, no obstante esta capa puede ser de
base granular, o puede ser estabilizada con cemento, asfalto
o cal, y una capa de rodadura de losa de concreto de
cemento hidráulico como aglomerante, agregados y de ser
el caso aditivos

PAVIMENTO RÍGIDO
Estos pueden ser:
JPCP (Losas con
Juntas)
JRCP (Losas con
Refuerzo)
CRCP (Losas
Continuas con
Refuerzo)
PCP (Losas Pre-
Esforzadas)

TIPOS DE PAVIMENTO RÍGIDO
Estos pueden ser:

PAVIMENTO COMPUESTO
• Es una estructura de pavimento que se constituye por
condiciones de servicio y no por diseño propiamente dicho,
debido a la colocación de una capa sobre otra existente.

PAVIMENTO SEMIRIGIDO
• Es una estructura de pavimento cuya capa superficial está
compuesto por bloques rígidos de concreto o piedra, y que en
su composición convencional consta de un lecho de arena que
sirve de transición entre la capa de rodadura y la capa de base

En los proyectos de infraestructura vial se requiere de la selección racional del
tipo(s) de pavimento para optimizar la inversión. Los criterios de evaluación
comprenden los siguientes factores:
• El comportamiento de la estructura en función de la capacidad resistente
del suelo y el tipo de tráfico.
• Las características del tráfico y la tasa de incremento estimada.
• La vida útil calculada para la estructura; generalmente 20 años para las
flexibles y 40 años para las rígidas.
• La estrategia adoptada para el mantenimiento y/o reforzamiento del
pavimento.
• Los factores económicos marco del proyecto. (Disponibilidad y costo de
materiales y mano de obra, depreciación de equipo, intereses, etc.)
• El valor residual de la estructura al término de la vida útil calculada. Los
costos del usuario (Consumo de combustible, gastos de mantenimiento del
vehículo, llantas, confort del usuario, etc.)
4. SELECCIÓN DEL TIPO DE PAVIMENTO

• Estado del Conocimiento y la Práctica.
5. MÉTODOS DE DISEÑO

• METODOS EMPIRICOS (relaciones por observaciones). Las
características del material se mantienen en el tiempo y se afectan
por factores de ajuste
No se sustentan por entender el comportamiento del material ni
explicarlo, simplemente establece una regla empírica y directa
entre posible y futuro desempeño y las cargas aplicadas
 Reglas prácticas (antes 2”Q era el estándar”
 CBR (ábacos con valores de CBR de subrasante y con ello daba
espesores)
 Kansas
 Esfuerzo cortante límite (controlaba esfuerzos en la subrasante que
caigan por debajo de su capacidad de soporte, el alcance es limitado)
 Deflexión límite (controlo deflexiones de todo el conjunto)
 Regresión basada en el comportamiento
 PCA
 AASHTO 1993

• MÉTODOS MECANÍSTICOS EMPIRICOS (combinación de ambos, elementos de
análisis y basado en resultados). Los modelos son incrementales, las
características del material varían en el tiempo. Se basa en programas
 Instituto del asfalto (combina un modelo matemático de predicción y lo
contrasta con resultados
 SHELL
 AASHTO 2002
• MÉTODOS MECANÍSTICOS (dificultad por comportamiento de materiales de
distinta naturaleza, cargas que desconocemos, clima y la interacción entre ellos
y el mantenimiento que le demos ). En un futuro el diseño se basará en el
análisis de cada una de las fallas que puedan producirse y no como hoy, en un
solo concepto, que llamamos serviciabilidad
 Soluciones analíticas, basada en simplificaciones (Westergaard, otros)
 Soluciones numéricas (elementos finitos, probabilística, etc).

• Procedimiento de diseño de pavimentos flexibles AASHTO
2002

6. NORMAS DE CARRETERAS
• Por lo general, cuando nos referimos a la Infraestructura Vial y de
Transporte centramos nuestra atención en el diseño geométrico y de
pavimentos en carreteras, las cuales cuentan con publicaciones del
MTC como el Manual de Carreteras, en el que los criterios y
procedimientos empleados para el diseño difieren con los de las vías
urbanas por tener características, tipo de tránsito y condiciones de
exposición diferentes.
• Es así que, a diferencia de las carreteras, cuyo diseño geométrico y de
pavimentos tiene como ente rector al Ministerio de Transporte y
Comunicaciones (MTC), en vías urbanas están regidas por las Normas
emitidas por el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento
(MVCS) a través del Reglamento Nacional de Edificaciones, cuyo
enfoque difiere en algunos aspectos al tomar en cuenta los
componentes urbanos, servicios básicos, tipo de tráfico, sistema de
drenaje.
• Por ello, es necesario aclarar conceptos, uniformizar criterios y
compartir con los profesionales de la especialidad casos relacionados
al tema, con el propósito de mejorar la calidad de los proyectos a nivel
nacional y con ello la calidad de vida de sus pobladores.

Con DS N°001-
2010-VIVIENDA
del 13.01.2010
aprueba la
Norma Técnica
Pavimentos
Urbanos

CATEGORIAS
• Recorridos directos (medios-largos), alta velocidad de diseño (60 km/h –110 km/h),
control de accesos y salidas, transporte público solo si es segregado, no intersecciones a
nivel.
VIAS EXPRESAS
• Recorridos de distribución, velocidad entre 50 y 80 km/h. moderado control de acceso y
salidas, transporte público permitido, interaccione a nivel solo semaforización, deberán
sincronizarse de preferencia
VIAS ARTERIALES
• Recorridos de penetración, velocidad baja de diseño (60 km/h), no se controla accesos y
salidas, transporte público permitido, semaforización según necesidad del tráfico.
VIAS COLECTORAS
• Acceso o salida de la propiedad, velocidad lenta (35 km/h), no se permite transporte
público, intersecciones no suelen semaforizarse.
VIAS LOCALES
7. CARRETERAS EN EL PERÚ

CATEGORIAS
VIAS EXPRESAS
Recorridos directos (medios-largos), alta velocidad de diseño (60 km/h – 110 km/h),
control de accesos y salidas, transporte público solo si es segregado, no intersecciones a
nivel.

CATEGORIAS
VIAS ARTERIALES
Recorridos de distribución, velocidad entre 50 y 80 km/h. moderado control de acceso y
salidas, transporte público permitido, interaccione a nivel solo semaforización, deberán
sincronizarse de preferencia.

CATEGORIAS
VIAS COLECTORAS
Recorridos de penetración, velocidad baja de diseño (60 km/h), no se controla accesos y
salidas, transporte público permitido, semaforización según necesidad del tráfico.

CATEGORIAS
VIAS LOCALES
Acceso o salida de la propiedad, velocidad lenta (35 km/h), no se permite transporte
público, intersecciones no suelen semaforizarse.

ccd.capacitacion
capacitación-y-
desarrollo
+51 974 028 697
«La calidad de nuestros cursos hace
que siempre superemos sus
expectativas»

MODULO I - INTRODUCCIÓN DISEÑO DE PAVIMENTOS NUEVOS.pdf

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Similar a MODULO I - INTRODUCCIÓN DISEÑO DE PAVIMENTOS NUEVOS.pdf

Similar a MODULO I - INTRODUCCIÓN DISEÑO DE PAVIMENTOS NUEVOS.pdf (20)

Último

Último (20)

MODULO I - INTRODUCCIÓN DISEÑO DE PAVIMENTOS NUEVOS.pdf