El documento aborda la estructura, tipos y diseño de pavimentos, destacando su función en la distribución de cargas de tráfico y resistencias a esfuerzos verticales y horizontales. Se analizan métodos de diseño como el C.B.R. y el módulo resiliente, así como el comportamiento mecánico de materiales bajo distintas condiciones de carga. Además, se presentan ensayos y pruebas de campo para evaluar la capacidad de soporte y la resistencia al corte de los materiales utilizados en pavimentos.

1. Concepto y Tipos de pavimentos Estructura de los pavimentos Diseño de pavimentos Métodos de diseño de pavimentos C.B.R. Módulo Resiliente Métodos y Pruebas de campo

2. Estructura conformada por un conjunto de capas (multicapa) destinada a: resistir y distribuir a la capa de fundación ( subrasante ) los esfuerzos verticales producidos por el tráfico resistir los esfuerzos horizontales haciendo más durable la superficie de rodamiento mejorar las condiciones de rodamiento en cuanto a comodidad y seguridad

3. Estructura Multicapa: diferentes capas de materiales con propiedades mecánicas diferentes Estructura en faja: ancho y alto "finito"; largo "infinito" Cargas de tránsito: efecto destructivo variable; previsión de evolución y vida útil aproximada; intemperización y degradación de capas superiores afectan integridad de pavimento Clima es un factor preponderante Falla de pavimento: Fatiga causada por efecto de carga de tránsito ( cargas cíclicas ) e intemperismo Vida útil pequeña

4. Pavimentos Autoviarios Carga de tránsito baja, variable (camiones, ómnibus, autos, etc.) Intensidad de tránsito variable: Alto volumen de tránsito; Bajo volumen de tránsito Pavimentos Aeroportuarios Carga de tránsito pesada Cargas dinámicas (impacto) en zona de aterrizaje Intensidad de transito menor que pavimentos de alto volumen de tránsito Pavimentos Ferroviarios Carga de tránsito alta Transmisión de carga a través de durmientes (carga lineal transversal)

5. Pavimentos Autoviarios y Aeroportuarios Flexibles: revestimiento bituminoso (mezcla asfáltica) Rígido: revestimiento de hormigón (losas) Base Revestimiento bituminoso Sub-base Subrasante Pavimento Flexible Pavimento Rígido Carpeta de hormigón Sub-base Subrasante

6. Carpeta Asfáltica Base Sub-base

7. Revestimiento: Recibe directamente las cargas de tránsito. Resiste esfuerzos rasantes (horizontales) y proporciona superficie de rodamiento adecuada Base: Resiste y distribuye esfuerzos normales (verticales) Sub-base: Complementaria de Base (por economía) o Correctiva de Subrasante (transición) Subrasante: Capa de fundación de la estructura del pavimento. Resiste esfuerzos normales sin grandes deformaciones

8. Empíricos: Basados en parámetros que correlacionan propiedades físicas de los materiales Valor Soporte de California (CBR) Coeficiente de Balasto Mecanísticos: Basados en análisis de comportamiento mecánico de los materiales Teoría de Elasticidad (Boussinesq, Burmister) Módulos Elásticos

9. Porter (1929): Ensayo de medida de la capacidad soporte, denominado Capacidad Soporte de California (California Bearing Ratio, CBR ) Ensayo mide: Resistencia a la penetración por punzonado de un vástago en una muestra de material compactado en un molde rígido Expansión Pistón de carga comparador suelo molde carga

10. Relación entre la tensión necesaria para penetrar 0,1 in (0,25 cm) un material dado y la tensión necesaria para la misma penetración en un material arbitrario, adoptado como patrón Material Patrón: Piedra triturada obtenida en California de la que se conoce las tensiones necesarias para producir penetraciones preestablecidas

11. Penetración Tensión aplicada cm pulgadas kg/cm 2 lb/pulg 2 0,25 0,1 70,3 1000 0,50 0,2 105,5 1500 0,75 0,3 133,6 1900 1,00 0,4 161,7 2300 1,25 0,5 182,0 2600

13. 3 muestras compactadas con diferentes energías, en moldes de 6 in, a humedad óptima de Ensayo Proctor Modificado 12 golpes por capa 25 golpes por capa 56 golpes por capa (PUSM) Muestras se sumergen en agua 4 días con sobrecargas (“saturación de muestras”) Se mide expansión en 4 días Probetas saturadas se cargan por punzonado en prensa Vástago de 3 in 2 (19,4 cm 2 ) Velocidad de penetración 0,05 in/min (0,127 cm/min)

14. Se compara CBR 0,1 " y CBR 0,2" adoptándose valor mayor

16. PUSM

17. Condición saturada: Prácticamente se alcanza en materiales granulares (arenas y gravas) No se alcanza en materiales finos (arcillas y limos) Condición del ensayo: Drenado para materiales granulares No drenado para materiales finos Se comparan materiales ensayados en condiciones diferentes Pistón de carga comparador suelo molde carga

18. CBR es un número que carece de significado físico "CBR no es una medida directa de la capacidad soporte de los materiales" (Porter, 1950) "CBR no es más que un simple ensayo de corte, siendo útil como indicador de la resistencia al corte de los suelos" (Turnbull, 1950) "CBR debe ser considerado como un ensayo indicativo de resistencia al corte ... principios de diseño de pavimentos están basados en prevención de la falla al corte de las subrasantes de los pavimentos" (Simposio de la ASCE, 1950)

19. Método de compactación en ensayo  Método de compactación de campo ( estructuras distintas ) Método de aplicación de carga de ensayo ( estático )  Aplicación de carga real al pavimento ( tránsito )  respuestas mecánicas diferentes Parámetro de diseño de pavimentos sencillo y rápido pero que conduce a estructuras sobredimensionadas

20. Módulo Tangente Módulo Secante  a (%)

21. Comportamiento no lineal de los suelos y materiales granulares Es posible definir "módulos de deformabilidad": Módulo tangencial y Módulo secante Variables en función del nivel de tensiones y deformaciones Para niveles de deformación muy bajos módulo tangencial  módulo secante Cuanto menor el nivel de deformación mayor valor modular (rigidez)

22. Carga de tránsito Nivel de tensiones relativamente bajos  Nivel de deformaciones bajos Tiempo de aplicación de carga casi instantáneo Carga de intensidad gradual y de aplicación cíclica Módulo de deformabilidad recuperable representa adecuadamente comportamiento real de materiales de pavimento

23. Hveem (1955): Fisuras progresivas de revestimiento asfáltico se debe a deformación "resiliente" (elástica) de capas subyacentes, especialmente subrasante Utiliza Resiliente por Elástico para diferenciar En realidad Resiliencia es una energía potencial de deformación (similar a la del resorte)

24. Simular condiciones reales: Cargas de tránsito  Ensayo Triaxial de carga repetida (cíclico) Carga de compresión aplicada en un mismo sentido Intensidad de carga gradualmente variable desde cero hasta máximo y vuelta a cero Tiempo pequeño de aplicación de carga (fracción de segundos) Reproducción de condiciones reales Amplitud = carga de vehículo (rueda) Tiempo de pulso = velocidad de vehículo Frecuencia de aplicación = volumen de tránsito

25. Deformación recuperable (Resiliente):  r Deformación permanente (Plástica):  p En primeros ciclos Módulo sufre pequeñas variaciones cada vez menores, hasta hacerse constante

26. q: Tensión desviadora (       r : Deformación resiliente axial (vertical)  h: Deformación vertical máxima h 0 : Altura inicial de la muestra  p : Deformación permanente muy pequeña

27. Ensayo Triaxial cíclico (Seed et al., 1955): Suelos y Materiales granulares Desarrollado durante el estudio de la deformabilidad de las subrasantes de la pista experimental de AASHTO (Illinois) Similar a Triaxial convencional: Presión de cámara (  3 ): agua o aire Tensión desviadora (  d ): cíclica Estado de tensiones principales Resultados en tensiones totales Normalizado: AASHTO T 274-82 Ensayo de Compresión diametral cíclico (Schmidt, 1972): Mezclas Asfálticas y Materiales Cementados

29. Basados en parámetros empíricos CBR in situ (ASTM D 4429) Prueba de Carga de Placa Penetrómetro Dinámico de Cono (DCP) Basados en parámetros mecanísticos (deflexiones) Viga Benkelman Deflectógrafo de Lacroix Deflectómetro de Caída de Pesa (FWD)

30. Módulo de reacción de subrasante (k):  : tensión que transmite placa al suelo  : deformación fijada previamente

31. Espesor de capas, peso específico, resistencia a la penetración Pesa de 8 kg Caída libre de 575 mm Índice de Penetración (IP)  : Penetración del cono N: Número de golpes  Penetrómetro Dinámico de Cono (DCP)

32. Deflexión por Recuperación elástica Camión con 8,2 ton (80 kN) en eje trasero y 80 psi (550 kPa) de presión de inflado de ruedas

33. Deflexión máxima por carga transmitida por dos pares de ruedas Medidas automáticas por palpadores colocados en trineos Medidas casi continuas

34. Deflexión por carga de impacto producida por pesos que caen sobre placa apoyada en pavimento Medidas automáticas por sensores de velocidad Simula carga de tránsito a velocidad de 70 – 80 km/h