Diseño y Construcción de Pavimentos: Conceptos Clave y Aplicaciones en Ingeniería Civil

1. Estructura General de un Pavimento Flexible y Características por Capa

• Carpeta asfáltica: Es la capa superior del pavimento asfáltico. Su principal función es proporcionar una superficie segura, cómoda y estable para el tránsito vehicular.
• Base: Actúa como capa de transición entre la carpeta asfáltica y la sub-base.
• Sub-base: Tiene la función de actuar como capa de transición entre la base y la subrasante, impidiendo la penetración de materiales finos de la subrasante.
• Subrasante: Es la capa de terreno natural sobre la que se construye el pavimento.

2. Cubicación en Movimiento de Tierras y Tipos en Carreteras

La cubicación es el cálculo del volumen de tierras a mover en la ejecución de un proyecto. La determinación del volumen de tierras necesario para llevar a cabo el proceso de movimiento de tierras se llama cubicación.

• Conformaciones: No producen una modificación sustancial de la topografía.
• Explanaciones: Producen grandes modificaciones de la topografía.

3. Ingeniería de Pavimentos: Definición y Objetivo

La ingeniería de pavimentos es una rama de la ingeniería civil que se ocupa del diseño, la construcción, el mantenimiento y el rendimiento de los pavimentos en beneficio de la sociedad.

4. Principales Tipos de Pavimento Rígido

Debido a su gran rigidez, la losa absorbe casi completamente los esfuerzos generados por las cargas de tránsito sobre el pavimento, proyectando menor intensidad de esfuerzos en las capas inferiores y la subrasante.

• Pavimentos de concreto simple con juntas.
• Pavimentos de concreto reforzado con juntas.
• Pavimentos de concreto continuamente reforzados.

5. Eje Sencillo, Eje Tándem y Eje Trídem: Definiciones

• Eje sencillo: Un eje sencillo es un componente que consiste en un solo eje no articulado a otro.
• Eje tándem: El eje tándem está formado por dos ejes que están articulados al vehículo mediante dispositivos comunes con una separación no menor de 2.4 metros.
• Eje trídem: El eje trídem consta de tres ejes articulados al vehículo por dispositivos comunes, con una separación también menor a 2.4 metros.

6. Módulo Resiliente: Definición, Ensayo y Determinación en Base al CBR

• El módulo resiliente es un parámetro fundamental en el diseño de pavimentos, que mide la capacidad de un material para recuperar su forma tras ser sometido a cargas repetidas.
• Este se determina mediante ensayos triaxiales.
• En algunos métodos de diseño, se pueden utilizar tablas o fórmulas empíricas para estimar el módulo resiliente a partir de los resultados del CBR.

7. Cálculo de Esfuerzos Transmitidos al Terreno

El cálculo de los esfuerzos transmitidos al terreno debido a la aplicación de las cargas de tránsito se basa en las siguientes consideraciones:

• Se asume que el terreno se comporta elásticamente, es decir, que las deformaciones que se generan serán proporcionales a las cargas aplicadas.
• La aplicación de una carga circular uniforme genera esfuerzos en el terreno.
• La aplicación de la teoría elástica, considerando un medio homogéneo, elástico, isotrópico, etc.

8. Subrasante: Definición e Importancia de su Estudio

La subrasante es la capa sobre la cual se soporta o se cimenta la estructura de pavimento (terreno natural de cimentación o de explanación de una vía). Es la principal variable de diseño de pavimentos.

9. Pasadores o Dowels en Pavimentos Rígidos: Definición y Función

El dowell es un elemento prearmado. Estos pasadores cumplen la función de ser transmisores de carga en juntas de pavimento rígido.

10. Finalidad de un Pavimento

El pavimento es una estructura construida sobre la subrasante de la vía para resistir y distribuir los esfuerzos originados por los vehículos y mejorar las condiciones de seguridad y comodidad para el tránsito.

11. Ensayos para Caracterizar el Suelo con Fines de Pavimentación

• El ensayo de granulometría, que determina la distribución de tamaños de partículas.
• El ensayo de plasticidad, que mide la plasticidad del suelo a través del índice de plasticidad.
• California Bearing Ratio (CBR), fundamental para evaluar la capacidad de soporte del suelo.
• El ensayo triaxial permite determinar la resistencia al corte y el módulo resiliente bajo condiciones controladas.

12. CBR: Definición

El CBR, o California Bearing Ratio (Relación de Soporte de California), es un ensayo utilizado para evaluar la capacidad portante de materiales de suelo, especialmente en el contexto de la construcción de pavimentos.

13. Parámetros que Debe Cumplir un Pavimento

• Espesor
• Serviciabilidad
• Tráfico
• Transferencia de carga
• Propiedades del concreto
• Resistencia de la subrasante
• Drenaje
• Confiabilidad

14. Procedimiento Recomendado para la Investigación de una Cantera

• Descripción: El consultor describirá las características del afloramiento rocoso como fracturamiento, volumen, dimensionamiento de los bloques.
• Muestreo: El consultor realizará exploraciones, mínimo 3 prospecciones (calicatas o trincheras), a fin de determinar el basamento rocoso.
• Ensayos de laboratorio.
• Rendimiento de cubicación: El consultor calculará el rendimiento y potencia del basamento rocoso para cada uso, así mismo el período y equipo de explotación.