Diseño racional de pavimentos. (Incluye CD)

Reconocimientos

Introducción

Primera parte
Fundamentos de diseño por métodos racionales de estructuras de pavimento flexible

Capítulo 1
Pavimentos

Índice de capacidad portante de la plataforma
Unidades climáticas

Tránsito
Repartición de tránsito
Peso máximo de eje
Clases de tránsito

Estructuras de pavimentos
Plataforma
Capa de subrasante
Capa de subbase
Capas de base
Capas de imprimación y de liga
Capas de rodadura
Tipos particulares de revestimientos
Concretos asfálticos clavados

Reología del asfalto
Propiedades reológicas de los materiales asfálticos
Mecánica del medio continuo
Clasificación de los cuerpos a partir de su ecuación reológica de estado
Liquido de Newton o líquido puramente viscoso
Cuerpos viscoelásticos
Generalización
Flujo y relajación
Flujo de los cuerpos viscoelásticos
Recubrimiento
Modelos reológicos
Viscoelasticidad lineal. Función de flujo y relajación
Función flujo
Deformación en el instante T
Función relajación

Tipos de usos de asfalto
Asfaltos
Clasificación y especificaciones
Usos y funciones del asfalto
Composición química del asfalto
Asfaltos modificados
Durabilidad de los asfaltos
Especificaciones de los cementos asfálticos
Propiedades reológicas y comportamiento en servicio
Asfalto espumado
Emulsión de asfalto modificado con polímero
Especificaciones de utilización
Controles

Capítulo 2
Generalidades sobre la fatiga de materiales

Limite de fatiga

Dispersión de la duración de la vida

Acumulación de daños. La ley de Miner

Suelos
Leyes de comportamiento mecánico de los suelos
Análisis en el laboratorio
Ensayos de placa
Influencia del desviador para un número de ciclos de carga dado
Límites usualmente admitidos de deformación elástica para un suelo en función del número de ciclos

Grava no tratada: un material que se comporta como un suelo
Aproximación teórica de laboratorio
Aproximación empírica in situ

Materiales tratados con ligantes hidráulicos
Diferentes tipos de ensayos
Resultado de ensayos
Curvas de esfuerzo deformación - definición del módulo E
Ensayos de fatiga

Materiales asfálticos
Módulo de deformación
Influencia de la temperatura y de la frecuencia
Ensayos de fatiga
Influencia de la temperatura
Ensayos de tracción directa

Capítulo 3
Dimensionamiento de pavimentos

Modelos de la mecánica de calzadas
Modelo de Boussinesq
Modelos bicapas
Modelos multicapas (Burmister, 1943)

Aplicación de los modelos de cálculo
Estructuras tradicionales
Determinación de esfuerzos y deformaciones
Determinación de esfuerzos

Determinación de ciertas características de materiales de calzadas
Suelo soporte
Materiales granulares en gravas no tratadas
Capas en materiales asfálticos
Capas en materiales tratados con ligantes hidráulicos

Aplicación numérica a las fórmulas de cálculo
Fórmulas de Boussinesq
Fórmulas de Westergaard
Fórmula de Palmer y Baber
Fórmulas de Odemark
Comparación con Alize III

Conclusiones

Capítulo 4
Aplicación de modelos de cálculo. Alize III

Estructuras tradicionales
Esquematización de las estructuras tradicionales y su funcionamiento

Capítulo 5
Recomendaciones para construcción de capas asfálticas

Materiales asfálticos usados en pavimentación

Introducción

Mezclas asfálticas en caliente para capas de rodadura y de liga sobre soportes poco deformables

Mezclas asfálticas semiabiertas
Granulometría
Contenido en ligante
Propiedades

Mezcla asfáltica de mantenimiento en capa delgada

Tipos de carpetas de mantenimiento

Finos de aporte para mezclas asfálticas de rodadura

Mejoradotes de adhesividad para mezclas asfálticas

Equipos de fabricación
Centrales asfálticas
Dosificadores de materiales granuales
Quipos de extendido y terminado
Equipos de compactación
Ejecución de los trabajos
Reconocimiento del soporte, extendido y nivelación

Segunda parte
Fundamentos y diseños por métodos racionales de pavimentos en concreto

Capítulo 1
Calzadas en concreto

Introducción

Generalidades
El concreto: definición y características generales
Ventajas y desventajas del concreto como material de calzadas

Capítulo 2
Concepción de calzadas en concreto

Introducción

Funcionamiento de las calzadas en concreto
Modelos de la mecánica de calzadas
Modelos de Westergaard (1926)
Modelos multicapas (Burmister, 1943)
Modelo de elementos finitos Dalle

Modelación del componente de la calzada. Ilustración del modelo de Burmister (programa Alize III del LCPC)
Modelación del comportamiento a la fatiga del concreto
Valoración del tránsito
Valoración de las juntas y las fisuras

Esquema del funcionamiento de las calzadas en concreto

Dimensionamiento de calzadas en concreto
Calzadas de tránsito pesado
Calzadas de tránsito bajo
Calzada en placa gruesa para tránsitos medios y pesados
Concreto reforzado en continuo

Capítulo 3
Materiales

Introducción

Revisión sobre el consumo de materiales

Cemento
Generalidades
Acciones y papeles del cemento dentro de la mezcla
Valores limitantes de las características del cemento
Selección del cemento y precauciones particulares

Elementos finos de adición
Generalidades
Origen y producción de cenizas volantes
Características y composición química de las cenizas volantes
Acción de la ceniza volante y forma de utilización
Caso de las cenizas húmedas

Agregados
Generalidades
Características de los granulares y valores límites
Selección de los granulares y precauciones particulares

Agua

Aditivos
Generalidades
Papel de los aditivos

Aceros

Retardadores del fraguado de superior

Productos de curado

Productos para juntas

Formulación del concreto
Objetivos
Características requeridas para los concretos utilizados en técnicas viables
Esquema general para un estudio de composición
Aplicación de diferentes concretos
Concreto poroso
Estudio de la compatibilidad de los constitutivos

Capítulo 4
Ejecución de una calzada nueva

Generalidades

Extendido y colocación entre formaletas fijas
Colocación y nivelación de las formaletas
Tipos de equipos y límites de utilización

Extendido y colocación de concreto con máquinas de formaleta deslizante
Introducción
Descripción del grupo de extendido
Funciones principales de los equipos
Función de transferencia y guiado de los equipos de extendido

Prueba de conveniencia del extendido

Trabajos previos
Realización de la fundación del concreto pobre
Colocación de armaduras para concreto armado continuo
Colocación de los aceros
Colocación de los pasadores
 
Juntas
Papel y momento de ejecución
Equipos y técnicas de corte
Juntas transversales de retracción y flexión
Juntas longitudinales de retroflexión
Juntas transversales de construcción
Juntas longitudinales de construcción
Paradas de obra
Reinicio del equipo
Llenado de juntas

Trabajos de terminado
Descascaramiento químico
Clavado – desnudo
Estriado
Curado del concreto

Influencia de las condiciones atmosféricas
Colocación del concreto en tiempo cálido
Colocación del concreto en tiempo de lluvia

Tercera parte
Diseño avanzado por métodos racionales de estructuras flexibles, capas asfálticas gruesas, gravas tratadas con ligantes hidráulicos, estructuras mixtas, inversas y de concreto

Capítulo 1
Ejemplos numéricos con el uso de los programas Cedem, Alize III, Kenpav y Depav

Datos requeridos para el dimensionamiento de estructuras de pavimentos

Tránsito
Clases de tránsito
Tránsito equivalente
Valor del coeficiente de Agresividad Media (CAM)

Parámetros de la base de cálculo

Datos climáticos y del ambiente

Parámetros descriptivos de la plataforma de soporte
Suelo soporte
Capa de subbase
Materiales de las capas de pavimento

Metodología para el diseño
Predimensionamiento
Cálculo de la estructura
Verificación de las deformaciones del soporte por fatiga de la estructura
Ajuste de los espesores calculados

Diseño para las familias de estructuras de calzadas
Verificación común de la subrasante y de las capas no ligadas
Capas granulares
Calzadas flexibles y asfálticas gruesas
Pavimentos con capas tratadas con ligantes hidráulicos
Calzadas con estructura mixta
Calzadas con estructura inversa
Calzadas en concreto
Pasadores para las calzadas de placas

Cálculo de la agresividad del tránsito
Agresividad de un eje
Agresividad de un vehículo pesado
Agresividad del tránsito
Ejemplo del cálculo detallado de la agresividad de un tránsito

Capítulo 2
Calculo de calzadas de concreto por elementos finitos

Características generales de modelos matemáticos
Definición de un modelo

Representación de las cargas exteriores
Representación de estructuras

Modelo de Burmister
Transformación de Henkel
Resolución de ∆²φ=0
Condiciones límites del problema
Caso de una carga puntual
Caso de cargas múltiples

Modelo de westergaard

Modelo de placa
Definición del modelo
Representación matemática
Formulación variacional
Definición del problema aproximado
Resolución del problema aproximado

Ecuación del modelo De la placa
Modelo de la placa de tres dimensiones
Escogencia de la malla
Cálculo de la energía potencial de la placa
Cálculo de la energía del sustrato. Caso general de un masivo estratificado multicapa elástico
Eliminación de las variables implícitas

Capítulo 3
Análisis teórico del bombeo en las placas de concreto

Elementos teóricos de base

Expulsión del agua en una sola dirección

Expulsión del agua en dos direcciones

Presión de agua bajo las placas

Erosión por la acción dinámica del agua

Estimación de las velocidades de expulsión del agua

Balance del desplazamiento de los finos bajo placas

Balance de la fuerza de portancia

Balance de la ecuación de energía

Capítulo 4
Método de cálculo de refuerzo con materiales tratados

Esquematización de la carga. Intensidad de aplicación
Intensidad de aplicación de las cargas N

Modelación de la antita calzada

Características de los materiales
Soporte
Materiales granulares GNT
Materiales bituminosos
Materiales tratados con ligantes hidráulicos

Dispersión y riesgo

Riesgo

Cálculo del espesor
Ejemplo de aplicación

Dimensionamiento de capas no tratadas
Esquematización de una estructura flexible
Ejemplo de aplicación

Recomendaciones
Primer caso
Segundo caso

Metodología racional para la estimación de daños en calzadas nuevas y rehabilitadas en pavimento flexible
Método recomendado
Conocimiento del tránsito
Esquematización estructural del pavimento
Criterios de clasificación de un pavimento
Conclusiones y desarrollo del método

Ejemplos resueltos
Ejercicio

Anexo A
Diseño avanzado por métodos racionales

Manual del usuario

Cedem (Cálculo de Esfuerzos y Deformaciones de Estructura Multicapa)
Descripción
Parámetros del programa
Funcionamiento del programa

Kenpav (diseño racional de pavimentos)
Instalación
Acceso
Inicio
Cálculo de tránsito
Tipo de estructura

Anexo B
Tablas resumen para el diseño de pavimentos por medio de metodología racional

Características de los materiales
Materiales tratados
Materiales tratados en comportamiento en fatiga
Mezclas asfálticas
Gravas asfálticas
Capas de rodadura con módulo elevado
Materiales tratados como emulsión asfáltica
Materiales de concreto
Materiales tratados con ligantes hidráulicos

Tránsito
Determinación del Coeficiente de agresividad Media (CAM)

Determinación del valor de riesgo
Valores probabilísticos de la ley normal

Solicitaciones admisibles

Espesores mínimos tecnológicos
Espesor mínimo tecnológico para capas asfálticas

Subrasante

Bibliografía

Índices