Tema 1
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Desde el punto de vista ingenieril, el pavimento es una estructura formada por una o más capas, sobre la
que actúan cargas en superficie, que debe ser capaz de transmitir durante su vida útil las tensiones en
profundidad, de tal forma que no se superen las tensiones y deformaciones especificas admisibles, tanto
en el suelo de fundación como en cada una de las capas.
Desde el punto de vista del usuario, el pavimento es una superficie que debe permitir la circulación del
tránsito mixto, en condiciones de seguridad y comodidad, bajo cualquier condición climática, durante un
tiempo prolongado.
OBS: El factor que más incide en la situación de confort cuando se va manejando es todo lo que provoca
impacto, y además nos da la posibilidad lamentable de perder el control del vehículo. Paralelamente al
impacto que recibe el vehículo por ejemplo al pasar un lomo de burro, el salto que se produce al cruzarlo
provoca un aumento de la carga en toda la zona del lomo. Si esta ubicado en un pavimento flexible toda
la zona se deforma y se termina rompiendo.
El ciclo de rotura de nuestro pavimento es así, se inicia una deformación, se fisura, ingresa el agua (esta
es incompresible) y al pasar los vehículos cargados sobre una zona en la que antes se tenía piedras todas
acomodadas por tamaño siguiendo determinada graduación y con espacios con aire, ahora esta toda
saturada con agua, explota al pasar dicha carga y el agua comienza a salir por las fisuras arrastrando
finos dejando huecos que provocan luego los asentamientos.
Este cuadro que nos relaciona cuales son los distintos estamentos y como se vinculan entre sí. Desde la
evaluación de la necesidad de hacer una determinada vía hasta una vez que se decide como se lo va a
construir, como se controla ese proceso constructivo a partir de cómo se realiza el seguimiento de la vida
útil del camino y finalmente se va viendo como va decayendo el comportamiento del camino para ir
realizando en tiempo y forma las tareas de mantenimiento. (al final la materia se va a entender mejor dicho
cuadro)
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Belmonte, Yohana Aracelli - 2021
Definiciones:
El sistema de capas descrito constituye un esquema básico de un pavimento. Las capas estructurales
pueden encontrarse subdivididas, sin que cambie su rol. En tal caso las capas se denominan como inferior,
media, superior según el número de capas que cumplen similar rol y están integradas con materiales
similares. Además, a la denominación de cada capa suele asociársele otro nombre que precisa las
características de la capa. Por ejemplo: base granular, base cementada, base drenante, base antibombeo
etc.
1) Si hablamos de una losa de H°, es decir un PAVIMENTO MUY RIGIDO, el mismo cumple un doble rol, el
de capa de rodamiento y el de capa estructural. En ciertos casos a la capa que se encuentra
inmediatamente debajo de las losas, se la denomina sub base, asumiendo que la losa cubre el rol de
capa de rodamiento y base. No obstante, esta denominación tiende a desaparecer, señalando a tal capa
como base. La composición típica de un pavimento rígido la constituyen las losas de hormigón, la base
y la subrasante.
2) Los PAVIMENTOS FLEXIBLES entendemos por todo lo que tienen una carpeta de rodamiento realizada
con materiales bituminosos, ya sea una mezcla asfáltica o un tratamiento bituminoso superficial
(especie de alfombra de menor calidad que la carpeta asfáltica que solo podría soportar la abrasión del
tránsito). La composición típica de un pavimento flexible la constituyen las capas de rodamiento, base,
sub base y subrasante.
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OBS: En consecuencia, vamos a ver como se plantean las consecuencias para un caso y otro, es decir que lo
que buscamos diseñar, es que es lo que se colocará por encima de la subrasante hasta que se llega a la
rueda del vehículo.
Referencias:
3. Subbase.
4. Base.
5. Capa de rodamiento.
6. Riego de liga: Capa de vinculación entre la capa de rodamiento constituida por una mezcla asfáltica y
la base.
Corresponde a la distribución uniforme de una ligera capa de cemento asfáltico (del orden de 0,2 mm).
La aplicación se realiza empleando cementos asfálticos emulsionados o diluidos, en cantidad tal que
asegure la cantidad deseada de residuo asfáltico. Se aplica siempre que se disponga de una capa de
mezcla asfáltica sobre otra capa. La dotación varía ligeramente en función de la absorción y
macrotextura de la superficie sobre la que se aplica.
7. Riego de curado. La superficie de una capa ligada con agentes hidráulicos (por ej. suelo-cal o suelo-
cemento) demanda la ejecución de un riego asfáltico de curado como si fuese H°.
8. Riego de impermeabilización. La superficie de la subrasante puede requerir de la disposición de una
membrana que impida el ascenso de agua por capilaridad. El agua puede arrastrar sales solubles que
afectan la superestructura del pavimento. La membrana se extiende en tal caso en todo el ancho de la
subrasante, es decir de talud a talud. Puede estar constituida por un riego de cemento asfáltico puro
(≈ 3 l/m2) o una membrana de polietileno (200 μ).
9. Banquina de suelo. Cuando se requiere la membrana del punto 8), el material de la banquina debe ser
seleccionado y con tenores de sales solubles por debajo de valores tolerables.
Riego de imprimación. Cuando la capa sobre la que se debe aplicar un riego de liga, tiene capacidad para
que éste se infiltre, el mismo pierde su función. Debido a ello debe prepararse la superficie obturando sus
poros. El sellado de poros también se realiza mediante un riego asfáltico que lleva la denominación de
imprimación asfáltica. En general la cantidad de residuo asfáltico se encuentra en el orden de 0,8 a 1,0 litros
por metro cuadrado. También se aplica este tipo de riego, para proteger o preservar una capa de la erosión
por precipitaciones, viento o previsiones de demoras en la ejecución de la capa siguiente.
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Referencias:
3. Base. Normalmente cumple el rol de proveer de uniformidad de apoyo a las losas y evitar el fenómeno
de bombeo.
4. Losas del pavimento de hormigón.
5. Riego de curado. De aplicación en los casos de capas de base realizadas con ligan- tes hidráulicos. Por
ejemplo, estabilizados de cemento portland, hormigón pobre.
6. Riego de impermeabilización. La superficie de la subrasante puede requerir de la disposición de una
membrana que impida el ascenso de agua por capilaridad. El agua puede arrastrar sales solubles que
afectan la superestructura del pavimento. La membrana se extiende en tal caso en todo el ancho de la
subrasante, es decir de talud a talud. La membrana se extiende en tal caso en todo el ancho de la
subrasan- te, es decir de talud a talud. Puede estar constituida por un riego de cemento asfálti- co puro
(≈ 3 l/m2) o una membrana de polietileno (200 μ). En este caso particular, es aconsejable disponer,
además, de un sistema de subdrenaje de la base.
7. Banquina de suelo. Cuando se requiere la membrana del punto 8), el material de la banquina debe ser
seleccionado y con tenores de sales solubles por debajo de valores tolerables.
¿Qué sucede cuando no se puede colocar la base? Ya sea porque tenemos cañerías, etc. Se debe plantear
una solución que tenga una superficie homogénea porque si bien, el pavimento de H° tiene la bondad de
la rigidez, el mismo, trabaja a compresión. Es decir que, si no se tiene una superficie homogénea y resistente
por debajo, se puede producir pequeños asentamientos diferenciales provocando fisuras en la losa.
Entonces se puede buscar la manera de subir un poco la cota o podrían colocarse mallas (solución más
costosa)
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Nota: el término ligado con asfalto se aplica a capas constituidas por mezclas asfálticas.
En el caso de las bases de los pavimentos rígidos el sobreancho es función del tipo de material empleado.
El mínimo se ubica en 0,30 m, para bases cementadas (tratadas) y en 15 cm cuando se emplea hormigón
pobre (por ejemplo, H 8). Todo ello con independencia del espesor de las losas de hormigón. Este
sobreancho puede ser mayor en función de requerimientos constructivos, los que se derivan del tipo de
apoyo, por lo común orugas, de equipos autopropulsados de colocación del hormigón.
2. EL ELEMENTO DE RODAMIENTO
2.1 LA RUEDA
LA LLANTA DE AUTOMÓVIL
Las llantas pueden ser de acero o aluminio. Estas ultimas son mas livianas, se pueden colocar cubiertas mas
anchas sin incrementar el peso. Es un buen conductor de calor, disipa mas rápido el calor y mejor la
refrigeración. A 100km/h la llanta + neumático dan 17 vueltas/seg por ello el sistema debe estar bien
calibrado para evitar vibraciones y un desgate.
2.2. EL NEUMÁTICO
2.2.1. FUNCIÓN
Esto es un esquema
mecánico del vehículo donde
se puede ver los distintos
elementos que contribuye a
la suspensión del vehículo
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Cuando llegamos a un obstáculo, lo primero que tenemos es una pequeña capacidad de deformación con
la rueda (cuanto más rígido es k: rigidez del neumático, menos se va a deformar). A partir de esto, actúan
los otros dispositivos de amortiguación. Si todo esto funciona correctamente, la masa suspendida donde
estarían los pasajeros no se vería afectada por este obstáculo, es decir que no suma peso al impacto.
2.2.2. TIPOLOGÍA
Figura 2.2.
Con cámara: el aire dentro del neumático es retenido por un toroide de goma o caucho sintético
denominado cámara, figura 2.2.
Además, un corte o grieta en la cubierta (en especial del lado interior del vehículo) puede no ser
percibido hasta que la cámara, por falta de retención de la cubierta, reviente en forma instantánea.
Sin cámara: el neumático no lleva cámara. La cubierta va Figura 2.3. Válvula de neumático
montada en forma hermética sobre la llanta reteniendo
entre ambas la presión de inflado.
La presión de inflado es retenida por una válvula compuesta por un cuerpo de válvula y un obús. Al
inflar el neumático la boquilla de la manguera empuja el vástago V y permite la entrada de aire. La
válvula lleva una tapa protectora roscada, que, a más de controlar una posible falla de la válvula,
impide el ingreso de suciedad al sistema, figura 2.3.
OBS: ¿Si tengo dos neumáticos nuevos, donde es recomendable colocarlos? Por lo general la mayoría de
los vehículos presentan tracción delantera, es por eso que lo mejor seria colocarlos adelante ya que si nos
imaginamos una situación de hidroplaneo llegando a un charco de agua, al no haberlo advertido a tiempo
es decir que no haya evacuado el agua la parte delantera con las ranuras que presentan para evacuar el
agua los neumáticos, perderíamos contacto ya que no se tendría huella por el desgaste. Debido a esto,
podría darse la situación de perder el control del vehículo.
2.2.3. CUBIERTA
La cubierta está integrada por cuatro
elementos constitutivos:
A) CARCASA
B) TALÓN
C) FLANCO
D) BANDA DE RODAMIENTO
A) CARCASA
La carcasa, formada por una superposición de
varias capas de telas engomadas, representa
el elemento estructural de la cubierta
propiamente dicha. Figura 2.5. Elementos de una cubierta
Estas telas, denominadas también lonas o pliegues no están formadas por fibras entrelazadas sino por
hilos orientados en una única dirección, ya que los puntos de enlace sufrirían deterioros por efecto de las
deformaciones producidas durante la circulación. Este sistema de tejido se denomina Cord.
B) TALÓN
La carcasa termina en su parte interior (radio interno de la cubierta) en dos terminales denominados
talones. Los mismos contienen dos zunchos formados por anillos de alambre, que controlan la
deformación en sentido diametral producida por los esfuerzos del neumático inflado. El zuncho queda
sólidamente unido al neumático mediante el doblado de las telas y las telas de talón que forman el talón
propiamente dicho.
C) FLANCO
Recibe esta denominación la cobertura de caucho de los laterales de la cubierta.
D) BANDA DE RODAMIENTO
Consiste en un recubrimiento con caucho de la parte superior de la carcasa en lo que va a constituir la
zona de contacto entre calzada y neumático.
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Entre la banda de rodamiento y las telas de armado de la carcasa se colocan bandas de tela adicionales
denominadas protectores.
La banda de rodamiento presenta diseños geométricos en relieve, de diversos tipos según sean las
necesidades de utilización de los neumáticos (sirven para evacuar el agua).
DIAGONAL
Denominado sistema convencional ya que era el único utilizado hasta la década del 50, en donde las telas
se superponen en capas sucesivas orientando las fibras en diagonal con dirección inversa alternadamente:
RADIALES
En donde las telas son paralelas y con sentido normal
al talón (cinturón o absorbedor). Sobre estas telas se
aplican fajas orientadas con distinta dirección que
proveen resistencia en la dirección paralela al
neumático (sentido de la circulación):
DESVENTAJAS:
Tienen la desventaja de una menor resistencia en los flancos por ser más blandos, a bajas velocidades
acusan más las irregularidades de la calzada (en especial las juntas de hormigón), y tienen un mayor costo
de adquisición.
Resumiendo: Puede decirse que la cubierta radial es apta para vehículos que circulan a altas velocidades.
Para una serie de neumáticos afines, de variadas medidas, se mantiene sensiblemente constante la
siguiente expresión:
K = P / pº W G
Los neumáticos se dividen de acuerdo al valor de pº en tres tipos: alta presión, baja presión y bajísima
presión. Los límites entre las distintas categorías no se encuentran bien definidos y prevalece en ellos el
carácter comercial.
La presión de inflado que especifica el fabricante para cada automóvil responde al peso medio (carga más
peso propio) que se prevé soportarán los neumáticos.
Para vehículos industriales la presión de inflado será función de la carga que soporte.
Cuando el vehículo circula a elevada velocidad el neumático se calienta aumentando su presión de inflado
de 5 a 7 lbs/pulg2 (0,35 a 0,49 kg/cm2).
El exceso de aire hace que la impronta se haga más pequeña, sobredesgastando la banda central de la
superficie de rodadura. Además, disminuye el confort en la circulación.
La circulación con el neumático sin la presión adecuada (establecida por la fabrica), ya sea subinflado o
sobreinflado, significa un mayor consumo de combustible y un mayor desgaste de los neumáticos (acorta
su vida útil).
En motocicletas la incidencia de la carga (uno o dos pasajeros) en relación al peso total (vehículo +
pasajeros) es tan significativa que se especifican dos presiones de inflado según circulen uno o dos
pasajeros.
Neumático delantero: 1,75 kg/cm2
Neumático trasero: 1 pasajero: 2,00 kg/cm2
2 pasajeros: 2,25 kg/cm2
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2) En calzadas mojadas deben utilizarse bandas de rodamiento con diseños en relieve a fin de aumentar
la presión de contacto y facilitar la ruptura de la película de agua actuando las ranuras como drenes.
Tipo longitudinales o lineales: dan una buena estabilidad longitudinal, presentan una excelente
resistencia al desgaste, pero procuran menores valores de adherencia que disminuyen las
condiciones de tracción y frenado.
Tipo bloques: permiten una buena adherencia tanto longitudinal como transversal, una buena
estabilidad general, pero tienen el inconveniente de su mayor desgaste, en especial en forma
irregular. Además, provocan menor confort durante la marcha.
Tipo transversales: aseguran una excelente tracción o frenado, una buena adherencia general, pero
un rápido desgaste.
Tipo barras: presentan excelentes condiciones de tracción en terrenos blandos, pero tienen un
rápido desgaste y bajas condiciones de confort de marcha.
Generalmente, estos cuatro tipos se combinan de manera de obtener, con sus distintas cualidades,
neumáticos aptos para diferentes usos:
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Simétricas: los más comunes y tienen el diseño más simple: por su simetría no importan de qué lado
sean colocadas.
Asimétricas: diseñada con un lado externo más rígido para que el vehículo se
apoye mejor al doblar, y con un lado interno más blando para facilitar la
evacuación del agua. En este caso se debe respetar que el lado rígido sea el
externo.
Direccionales: son aquellas con el dibujo en “V” y también debe respetarse el lado de ubicación del
neumático.
Las características de un neumático van grabadas sobre su flanco mediante un sistema codificado.
Las designaciones principales vienen dispuestas de la siguiente forma (Sistema DOT del Departamento de
Transporte de Estados Unidos).
OBS: Estos datos nos sirven para el caso en que por ejemplo quiero cambiar la llanta por ej. de pasar de una
de 13 pulg a una de 15pulg debo disminuir la relacion ¨á¨ dejando a la rueda con un mismo alto, ya que si
no se hace eso, el neumático puede llegar a chocar con el guardabarro.
Representa la capacidad del neumático para detenerse en pavimento mojado medido bajo condiciones
determinadas en normas técnicas sobre calzadas de ensayo.
La norma específica solo frenado (rozamiento longitudinal) y no incluye efecto de trayectorias curvas.
Los grados van desde A, máximo rozamiento hasta C que define un rendimiento pobre.
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Temperatura:
La resistencia del neumático a la temperatura y su capacidad de disipar el calor se expresa según tres
grados A, B y C.
El grado C corresponde al nivel mínimo que debe alcanzar un neumático en función de las normas de
seguridad americanas. Los grados B y A representan niveles mayores de rendimiento.
P o en blanco: automóviles
LT o Construcción reforzada: pick ups
Tipo de neumático:
Es importante también saber como se comporta el pavimento en función de la velocidad de los vehículos.
Los comportamientos van a variar según las cargas sean estáticas o dinámicas. Por ej, el H° pasa de
360.000 Kg el módulo a 100.000Kg para carga estática. Cualquier material ya sea mezcla asfáltica,
tratamientos viscoelásticos, son elásticos para
cargas de corta duración (dinámicas) y fluyen para
cargas estáticas, es por eso que las playas de
estacionamiento y las boca-calles donde se paran
los autos no pueden ser de asfalto y deben ser de
H° ya que no aguantan.
En consecuencia, la resistencia y las deformaciones para un tipo de carga y otra es distinta. Para una carga
dinámica produce 1/4 de deformación de una carga estática. Este concepto lo debemos tener en cuenta
ya que hay esfuerzos adicionales en curvas que muchas veces por una mala ejecución de la mezcla
asfáltica se producen ¨pianitos¨ debido a que no está suficientemente compactado.
Si normalmente decimos que los pavimentos se comportan mejor para cargas dinámicas que para cargas
estáticas, para el caso en que en ciertos lugares se congela el mar pueden circular vehículos con grandes
cargas ¿porque en estos casos piden a los camiones que vayan despacio (transformándose en una carga
estática)? ¿No sería más peligroso que vayan despacio ya que la carga estática es más perjudicial que la
dinámica?
Para la subrasante me la imagino como una gran masa de H°, el estado de máxima densidad seca tiene
una resistencia de 1, cuando está saturada de agua es 1/4, y cuando esta congelada tiene una resistencia
de 2.
El agua al ser incompresible, cuando el vehículo va muy rápido esto puede generar grandes movimientos en
el agua que está por debajo generando las grietas en la masa de hielo. Los camiones deben ir con una
velocidad y distancia establecidas para garantizar que el peso de los camiones no haga que el hielo se
flexione y cree olas de agua que podrían romper el hielo