Diseño y Construcción de Pavimentos: Conceptos y Metodologías Clave

1. Estructura de un Pavimento Flexible y Características de sus Capas

Un pavimento flexible se compone de varias capas, cada una con una función específica:

• Carpeta de rodadura o carpeta asfáltica: Su principal función es proporcionar una superficie segura, cómoda y estable para el tránsito vehicular.
• Capa base: Recibe los esfuerzos de la capa de rodadura y los transmite adecuadamente a la sub-base y a la subrasante.
• Capa sub-base: Impide la penetración de materiales finos de la subrasante.
• Subrasante: Es el terreno natural donde se ubica toda la estructura del pavimento; no forma parte de la estructura en sí.

2. Cubicaciones en el Movimiento de Tierras para Carreteras

La cubicación es el cálculo del volumen de tierras a mover durante la ejecución de un proyecto. Determina la cantidad de material necesario para llevar a cabo el proceso de movimiento de tierras. En carreteras, encontramos principalmente dos tipos de movimientos:

• Conformaciones
• Explanaciones

3. Ingeniería de Pavimentos: Definición y Objetivos

La ingeniería de pavimentos se ocupa del diseño, la construcción, el mantenimiento y el rendimiento de los pavimentos. Su objetivo principal es proyectar, construir, mantener y gestionar pavimentos de manera que se minimicen los costos para la sociedad, garantizando al mismo tiempo su funcionalidad.

4. Tipos Principales de Pavimento Rígido

Los principales tipos de pavimento rígido son:

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

5. Ejes en Vehículos: Sencillo, Tándem y Trídem

• Eje sencillo: Se compone de un solo eje, motriz o no, sin articulación a otro eje.
• Eje tándem: Dos ejes articulados al vehículo por dispositivos comunes, separados por menos de 2.4 metros.
• Eje trídem: Ideal para vehículos pesados que requieren alta capacidad de carga y estabilidad en carretera.

6. Módulo Resiliente: Definición, Determinación y Relación con el CBR

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

7. Cálculo de Esfuerzos Transmitidos al Terreno

El cálculo de los esfuerzos transmitidos al terreno por las cargas de tránsito se basa en las siguientes consideraciones:

• El terreno se comporta elásticamente (deformaciones proporcionales a las cargas).
• Una carga circular uniforme genera esfuerzos en el terreno.
• Se aplica la teoría elástica, considerando un medio homogéneo, elástico e isotrópico.

8. Subrasante: Importancia en el Diseño de Pavimentos

La subrasante es la capa sobre la que se cimenta la estructura del pavimento. Es la principal variable de diseño, ya que los esfuerzos en la subrasante son determinantes. Una subrasante de mejor calidad permite reducir el espesor del pavimento, generando ahorros sin comprometer la calidad.

9. Pasadores (Dowels) en Pavimentos Rígidos

Los dowels son elementos prearmados compuestos por un conjunto de pasadores de barra lisa montados sobre una canastilla de acero soldada. Su función es transmitir la carga en las juntas del pavimento rígido.

10. Finalidad de un Pavimento

Un pavimento es una estructura construida sobre la subrasante para resistir y distribuir los esfuerzos originados por los vehículos, mejorando la seguridad y comodidad del tránsito. Generalmente, se compone de sub-base, base y capa de rodadura.

11. Ensayos para Caracterizar el Suelo en Pavimentación

Los ensayos comúnmente solicitados para caracterizar el suelo con fines de pavimentación incluyen:

• Granulometría: Determina la distribución de tamaños de partículas.
• Ensayo de plasticidad: Mide la plasticidad del suelo a través del índice de plasticidad.
• Compresión uniaxial: Mide la resistencia a la compresión.
• California Bearing Ratio (CBR): Evalúa la capacidad de soporte del suelo.
• Ensayo triaxial: Determina la resistencia al corte y el módulo resiliente bajo condiciones controladas.
• Ensayos de densidad in situ.

12. CBR (California Bearing Ratio)

El CBR es un ensayo que evalúa la capacidad portante de los suelos. Mide la resistencia del suelo a la penetración, permitiendo determinar su calidad y aptitud para soportar cargas.

13. Parámetros que Debe Cumplir un Pavimento

Un pavimento debe cumplir con los siguientes parámetros:

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

14. Investigación de una Cantera: Procedimiento Recomendado

El procedimiento recomendado para la investigación de una cantera incluye:

• Descripción: Describir las características del afloramiento rocoso (fracturamiento, volumen, dimensionamiento de bloques).
• Muestreo: Realizar al menos 3 prospecciones (calicatas o trincheras) para determinar el basamento rocoso.
• Ensayos de laboratorio.
• Rendimiento de cubicación: Calcular el rendimiento, la potencia del basamento rocoso, el período y el equipo de explotación.