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Manual de Disen o de Pavimentos de Adoqu
Manual de Disen o de Pavimentos de Adoqu
Manual de Disen o de Pavimentos de Adoqu
Publicación 2013
Escrito por:
Tomás Echaveguren Navarro
Universidad de Concepción
Publicado por:
Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile
Colaboradores:
Mauricio Salgado Torres
Jefe del Área Pavimentación
Sebastián García
Marketing
Karla Riffo
Ingeniero Área Pavimentación
Ingrid Maureira
Comunicaciones
Fotografías:
Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile
Impreso en Chile
Gráica LOM
contenidos
CAPÍTULO 1 CAPÍTULO 3
CAPÍTULO 2 CAPÍTULO 4
Especiicaciones Solicitaciones de diseño ............................. 43
y ensayos ..................................................... 21
solicitaciones
clasificación de tráfico vehicular ...................................43
de los adoquines .........................................21
solicitaciones en suPerficies
terrestres Portuarias ................................47
ensayos ......................................................22
solicitaciones en aeródromos
normativas recomendadas y aeroPuertos .............................................56
Para esPecificaciones técnicas y ensayos de
adoquines de hormigón ................................23
www.ich.cl
CAPÍTULO 5
diseño de Pavimentos
aeroPortuarios ..........................................76
CAPÍTULO 6
Mantenimiento de
pavimentos de adoquines .......................... 83
deterioros en Pavimentos
de adoquines ...............................................83
auscultación de Pavimentos
de adoquines ..............................................85
evaluación de estado de
Pavimentos de adoquines .............................86
REFERENCIAS ...................................... 91
REFEREN CIAS ........................ . . . . . 8 5
es preciso discutir cuándo esta solución es adecuada áreas urbanas facilita notablemente la reparación y/o
dado el problema que se quiere resolver. Por lo reposición de infraestructuras de servicios que se
tanto, resulta conveniente que los atributos de los encuentren soterradas.
pavimentos de adoquines son:
Condición de operación: debido a la regularidad
Diversidad: La gran variedad de formas, colores y supericial del pavimento producto de las juntas entre
texturas con que pueden fabricarse los adoquines adoquines y las juntas de coninamiento, este tipo de
y la diversidad de coniguraciones posibles de solución es adecuada para velocidades de circulación
usar, entregan al proyectista elementos que de alrededor de los 50 km/h o menos. Por tanto, no son
adecuadamente conjugados dan por resultado adecuados para vías con velocidades de operación
pavimentos atractivos. Asimismo, utilizando diversos elevadas. Por otro lado, son eicientes elementos
colores y texturas es posible incluir en la supericie reductores de velocidad en pasos peatonales,
dibujos o diseños, señalizaciones o demarcar áreas intersecciones y calles locales, contribuyendo de esta
para usos especíicos, con la posibilidad de cambiarlos manera a la seguridad vial.
fácilmente en caso de ser necesario. De este modo,
los adoquines proporcionan una gran variedad Reutilización: los adoquines, en tanto se encuentren
de posibilidades para el diseño arquitectónico y sanos (no fracturados o degradados y cumplan con
paisajístico de los espacios públicos. las características de diseño del proyecto), pueden
reutilizarse para pavimentar, lo cual es beneicioso en
Calidad: puesto que los adoquines son elementos términos ambientales dado que se reduce la cantidad
prefabricados, el control de calidad y su certiicación de material de desecho si se desea utilizar otro tipo de
pueden desarrollarse en la fábrica, reduciendo la pavimento, reponer o mantener áreas pavimentadas
heterogeneidad en calidad del material en obra. Por con adoquines.
tanto, en terreno el control de calidad de los materiales
se concentra en las arenas y material de base, en la
terminación supericial del pavimento y en el control
de los procesos constructivos de la base, subbase, y
terminaciones.
Control de Diseños
calidad
Construcción
Conservación y
rehabilitación
Figura 1.1 Esquema del proceso tecnológico de pavimentación con adoquines de hormigón (Shackel, 2003).
En términos generales, la tecnología se puede agrupar esta tecnología dado los desafíos ambientales que
en cuatro aspectos: enfrenta el planeta.
Tabla 1.1
Diversas aplicaciones de pavimentos de adoquines según nivel de solicitación y grupo de aplicación
tránsito
Veredas
Pavimentos interior
en condominios
Figura 1.2 Área peatonal en Sydney Olimpic Park, Figura 1.5 Área de acopio de contenedores
Australia (2000). en puertos, Argentina.
Figura 1.9 Pavimento de adoquines en calle Figura 1.12 Espacios peatonales con pavimentos
de rodaje de aeropuerto. de adoquines.
Los adoquines tipo “A” corresponden a unidades Absorción: la absorción promedio debe ser inferior al 5
dentadas que se traban unas con otras proporcionando % e individualmente inferior al 7%.
las mejores condiciones de inter-trabazón ante la
aplicación de fuerzas verticales y horizontales. Resistencia a la abrasión: para proyectos donde
las exigencias de carga sean importantes se
Los adoquines tipo “B” ofrecen una menor recomienda que la resistencia individual sea
intertrabazón y permiten un mejor desempeño ante de 50 MPa y que la resistencia promedio de la
desplazamientos paralelos a unos de sus ejes. muestra sea superior a 55 MPa. No obstante,
en proyectos con menor solicitación o con fines
Los adoquines tipo “C”, en tanto, tienen formas ornamentales pueden aceptarse resistencias en
regulares en sus caras y no ofrecen una inter-trabazón un rango comprendido entre los 40 MPa y 50 MPa.
favorable para resistir movimientos longitudinales o
rotacionales. Resistencia ciclos de hielo y deshielo: cada pieza
no debe perder más del 1% de masa seca después de
50 ciclos de hielo y deshielo.
La norma ASTM no considera la tracción indirecta En general no existen normativas especíicas sobre
como requisito. Sin embargo, otras normas tales como resistencia al deslizamiento en adoquines, pero es
la británica (BS 6717) establecen un valor individual posible vislumbrar recomendaciones a partir de
mínimo de 2,9 MPa y un valor promedio mínimo de informes de la ICPI (ICPI, 2004) y de INTERPAVE
3,9 MPa. Este requerimiento es importante cuando (2006). La norma británica BS EN 1338 y BS EN
es previsible el lavado de material ino de la cama de 7533 establecen un valor mínimo de resistencia al
arena de la base y en ausencia de geo-textiles, por lo deslizamiento medida con Péndulo Británico igual a
cual debe considerarse como requisito adicional. Otro 45 (expresado en BPN) (INTERPAVE, 2006).
requisito funcional importante es la provisión de una
adecuada resistencia al deslizamiento. ensayos
La especiicación más completa de ensayos la
Este parámetro depende esencialmente del tipo de
proporciona la norma europea provisional PrEN
prestación del pavimento por lo cual es esperable el
1338:2010, la cual permite controlar particularmente
considerar diversos requerimientos según el tipo de
la calidad del adoquín. Esta norma contempla los
solicitación de tráico. Esta variable, la resistencia al
siguientes ensayos:
deslizamiento, puede medirse en fábrica o en terreno.
En el primer caso se tendrá un valor inicial de
• Métodos de muestreo
resistencia al deslizamiento y en el segundo lugar, en
• Control de dimensiones
el extremo, un valor de equilibrio.
• Resistencia a la compresión
• Resistencia al ataque de sales
• Saltaduras por presencia de partículas de limo
Tabla 2.1
Normativas sobre especiicaciones y ensayos de adoquines de hormigón.
Comparando estos resultados con la capacidad teórica Este experimento fue dirigido por Shackel (1980),
de disipación de carga en pavimentos bituminosos, quien posteriormente realizó el mismo experimento
Knapton concluyó que una capa combinada de con el apoyo del National Institute of Transport and
adoquines (80 mm) y arena (50 mm), era equivalente Road Research de Pretoria, Sudáfrica, empleando
a una capa de 160 mm de material bituminoso. Esto le un simulador de vehículos pesados (Heavy Vehicle
permitió establecer un método de diseño asimilado al Simulator).
de pavimentos lexibles.
Shackel (1980) realizó un experimento a escala real en
Los ensayos de Shackel la Universidad de Nueva Gales del Sur, Australia. El
experimento consistió en aplicar 13.000 pasadas de
Sin embargo, aún persistía la duda acerca de si estos ejes estándar sobre pavimentos de adoquines entre
métodos de diseño relejaban el comportamiento 60 y 100 mm y bases granulares desde 60 a 160 mm.
real de los pavimentos de adoquines bajo cargas de Probó además 3 formas distintas de adoquines. Los
tráico. Por ello, la Concrete Masonry Association y resultados del experimento de Shackel permitieron
la Asociación del Cemento y Hormigón (Cement and comprender el comportamiento estructural del
Concrete Association, CCA) de Australia, patrocinaron pavimento y a su vez, desarrollar un método de diseño
en 1978 un exhaustivo programa de ensayos de para Australia.
pavimentos a escala natural sometidos a cargas
móviles.
Gato hidráulic o
Cama de arena
Celda de carg a Restricción
Adoquines de borde
Plato de carg a
Celdas de presión
Figura 3.2 Dispositivo de Knapton para aplicación de carga sobre pavimentos de adoquines (Knapton y Barber, 1980).
600
250mm
400
80
300
70
200
60
100
0 B1 B2 B3 B4 B5 50
100 200 300 400 500 60
Ubicación de celdas de presión
Tensión aplicada kN/m 2
Figura 3.3 Figura 3.4
Cuenco de presiones obtenidas por Knapton en su Porcentaje de reducción de tensiones bajo la placa de
experimento (adaptado de Barthou, 1991). carga (Knapton y Barber, 1980).
La ARRB (Australian Road Research Board) Hasta principios de 1980 el diseño de pavimentos
desarrolló entre los años 1980 y 1984 ensayos a de adoquines en Holanda estaba basado en la
escala real de pavimentos de adoquines de hormigón experiencia, y no se habían desarrollado experimentos
(Sharp y Armstrong, 1986). El objetivo de este ensayo importantes hasta 1981, año en que Houben et al.
era probar pavimentos que pudiesen ser utilizados en (1986), desarrollaron un experimento en conjunto con
calles de bajo tráico. el Centre for Research and Contract Standardization
in Civil and Trafic Engineering (CROW) (Sharp and
El ensayo consideró 3 tipos de secciones. Unas Armstrong, 1986).
sub-dimensionadas, otras con CBR para tráico
mediano (aproximadamente 1,4x105 Ejes Equivalentes El estudio utilizó dos canchas de prueba sometidas
acumulados) y otras para tráico un poco más liviano a tráico normal, emplazadas en sitios con distintos
(4,5x104 Ejes Equivalentes acumulados). El largo de las tipos de suelo. La primera, localizada en Alphen-on-
secciones variaba entre 20 y 30 m. Rhine, era de 30 m de largo y contaba con 2 secciones
de 15 m. Estaba fundada sobre un suelo con material
Los principales resultados obtenidos de este orgánico de baja capacidad de soporte. La segunda
ensayo mostraron la necesidad de establecer cancha estaba localizada en Rotterdam. Era de 6
un espesor mínimo de base de 100 mm y la sectores de 25 m cada uno y estaba fundada sobre
especiicación del tráico de diseño en términos de suelos arcillosos y arenosos.
volumen diario de vehículos de más de 3 toneladas
de peso bruto total. Asimismo, veriicaron que las En cada pista de prueba hicieron seguimiento
deformaciones permanentes ocurrían en todas las de tráico, midieron delexiones, ahuellamiento y
capas del pavimento. estimaron la rigidez del pavimento a través de ensayos
periódicos de delectometría de impacto. Con los
datos obtenidos en dichos ensayos desarrollaron uno
Son pocos los modelos que describen la forma en Estos resultados permiten obtener el valor de la
que se disipan las tensiones en los pavimentos de tensión en la parte superior de la base. Con este
adoquines. Soutsos et al. (2011), describieron y valor es posible, posteriormente, modelar mediante
aplicaron experimentalmente el modelo desarrollado la ecuación de Boussinesq el estado tensional en la
originalmente por Dutruel y Dardare (1984). base, subbase o subrasante, con lo cual es posible
contar indirectamente con un bulbo de presiones. La
Debido a la presencia de la cama de arena, las Figura 3.5 muestra un bulbo de presiones para un
tensiones en la parte superior de la base se ven pavimento de adoquín típico como el de la Figura 3.1.
reducidas por la disipación en los bloques y en la cama
la trabazón mecánica
de arena debido al efecto de trabazón mecánica. Por
tanto, si σ1 es la tensión en la supericie del adoquín
La trabazón mecánica se deine como “la inhabilidad
inducida por una carga de rueda, la tensión en la
de los adoquines de moverse aisladamente de sus
parte superior de la base (σ0) queda determinada
vecinos y es en esencia un mecanismo de disipación
por la Ecuación 3.1, en donde ke es el factor de
de tensiones” (Vand de Vlist, 1980).
dispersión de tensiones en la cama de arena, el
cual se determina experimentalmente dependiendo
Es la principal característica que deine el
de la relación de radios de plato de carga (R0), del
comportamiento de los pavimentos de adoquines.
experimento de Dutruel y Dardare (1984) y el radio
El efecto de transferencia de carga entre adoquines
equivalente de carga de rueda (Re), en la ibra inferior
permite que estos actúen de forma solidaria, más que
del adoquín.
como piezas rígidas aisladas, lo cual acerca a este
tipo de pavimento hacia un comportamiento lexible.
Shackel y Lim (2003) analizaron extensamente el un efecto de cuña en la dirección 1, la cual es la única
efecto del aparejo y forma del adoquín en la trabazón que permite lograr trabazón entre los adoquines “B” y
mecánica. Considérese dos tipos de adoquines: “D” por contacto directo.
adoquines lisos y adoquines ondulados, y dos tipos
de aparejos: aparejo lineal (linear layout) y aparejo En el caso del adoquín ondulado (Figura 3.7b), la
“espina de pescado” (herringbone layout). misma ondulación genera trabazón del adoquín “B”
con respecto a los adoquines “A” y “C”, impidiendo la
La Figura 3.7 muestra el efecto de la rotación del rotación libre. Esto lleva a que el efecto de acuñamiento
adoquín “B” sobre los adoquines adyacentes “A”, por empuje se produzca en las direcciones 1 y
“C” y “D” para el caso del aparejo lineal y adoquines 2, aumentando la trabazón en dos sentidos y por
lisos y ondulados. Al someter a rotación al adoquín consiguiente, aumentando la rigidez del conjunto de
liso “B” (Figura 3.7a) este es libre de girar en torno a bloques.
los adoquines “A” y “C”, perdiendo trabazón lateral y
empujando al adoquín “D”. En este caso, se produce
1
El aparejo corresponde a la forma en que se organizan los adoquines en planta en el sentido predominante del tránsito. Véase Figura
3.13.
P P P
P P
Desplazamiento Desplazamiento
Desplazamiento Desplazamiento del adoquín del adoquín
de arena de arena
Sin trabazón Sin trabazón Sin trabazón
vertical rotacional horizontal
P P P
Figura 3.6 Trabazón vertical, horizontal y rotacional de un pavimento de adoquín (Knapton y Barber, 1980).
Rotación Rotación
1 1
D 2 D
A B A B
C C
1
Figura 3.7 Efecto de la rotación de adoquines lisos y ondulados en aparejos lineales (Shackel y Lim, 2003).
E
D 1
A B
C
1
Rotación y
acuñamiento
(a) Adoquines lisos (b) Adoquines ondulados
Figura 3.8 Efecto de rotación de adoquines lisos y ondulados en aparejos lineales (Shackel y Lim, 2003).
Figura 3.9 Progresión de las deformaciones permanentes en pavimentos de adoquines (van der Heijden y Houben, 1988).
32.49 MPa
37.37 MPa
42.81 MPa
Carga (kN)
Figura 3.12
Figura 3.11 Efecto de la resistencia a la compresión sobre las
Efecto de la forma de los adoquines en las delexiones delexiones del pavimento de adoquín (Panda y
(Panda y Gosh, 2003). Gosh,2002b).
hielo/deshielo y al ataque de sulfatos. La Figura 3.12 Ancho de la junta: el ancho de las juntas y el material
muestra los resultados obtenidos por Panda y Gosh de sello tienen un importante rol en la transferencia
(2002b) mediante ensayos de carga estática. de esfuerzos entre los adoquines. El rango de
variación del ancho de juntas, dentro del cual la
Aparejo: el aparejo (laying) constituye la forma respuesta estructural del pavimento es óptima, está
en que se distribuyen los adoquines en el sentido comprendido entre los 2 y los 7 mm. Cuando el ancho
predominante del tránsito. La Figura 3.13 muestra los de junta es inferior a 2 mm, las juntas no quedan
cuatro aparejos típicos utilizados en Chile. Shackel y totalmente llenas de arena incluso después de la
Lim (2003) fundamentan este hecho en los resultados compactación (Nor et al., 2006). Cuando el ancho
experimentales de Shackel (1980), quien midió las de junta es superior a 7 mm se pierde el efecto de
deformaciones verticales para distintos aparejos y trabazón mecánica, favoreciendo desplazamientos
obtuvo las menores en tramas espina de pescado verticales, horizontales y rotaciones. Nor et al. (2006)
a 45° y las mayores con la trama de corredor. Este encontraron experimentalmente que en la medida
resultado se graica en la Figura 3.14. Asimismo, que el ancho de junta aumenta, las delexiones
la Figura 3.15 muestra el efecto del aparejo en los aumentan también, independientemente del aparejo,
desplazamientos horizontales, que son propios de del tipo y espesor del adoquín. Panda y Gosh (2002a)
pavimentos en pendiente. La Figura 3.15 muestra encontraron que para anchos de junta entre 2 y 4
que el aparejo espina de pescado a 45° es el más mm, la ausencia de arena aumenta en un 200% las
eiciente para limitar las deformaciones horizontales. delexiones. Por tanto, es recomendable utilizar por
Nor et al. (2006) encontraron resultados. Similares diseño un ancho de junta del orden de 3 mm.
para ancho de juntas de 3 mm, 5 mm y 7 mm, para
adoquines ondulados y bloques lisos de 60 mm.
Figura 3.14
Figura 3.13
Efecto del aparejo en las delexiones de pavimentos
Aparejos de adoquines utilizados en Chile (Barthou, 1991).
(Nor et al. 2006).
10 Base y subbase
Un factor importante en el diseño es la estimación del Las solicitaciones de tráico vehicular están
tráico al que el pavimento estará sometido durante relacionadas con la naturaleza de la demanda de
su vida de diseño. La forma de calcular las cargas de tráico. En zonas urbanas predomina el tráico liviano,
diseño depende del uso que se le dará al pavimento. que usualmente no se considera como factor causante
Por lo anterior, en este capítulo se analiza la forma de de daño estructural sobre el pavimento. Excepción a
estimar las cargas de diseño para los siguientes usos: esto son los corredores de transporte público y las
vías especiales para el transporte de cargas pesadas.
• Uso vehicular
• Uso portuario En zonas interurbanas, en cambio, existe una mayor
• Uso industrial proporción de tráico pesado, el cual sí se considera
• Uso aeroportuario como el principal causante del deterioro de los
pavimentos. Por otro lado, en zonas urbanas el tráico
Independiente de los usos, es posible esbozar un es variable a lo largo del día, predominando al menos
procedimiento general de cálculo que puede ser dos períodos del día (períodos punta), en donde el
aplicable a cargas repetitivas. La Figura 4.1 muestra tráico tiende a concentrarse.En zonas interurbanas,
esquemáticamente los pasos a seguir. en tanto, en ausencia de conglomerados de
actividades productivas o de áreas urbanas, el tráico
tiende a ser más homogéneo durante el día.
Datos como el lujo total y el grado de saturación no ante la ausencia de métodos que expliquen
deben dejar de ser considerados, puesto que con adecuadamente la forma de estimar el FEE para
ellos es posible determinar el corte temporal en el pavimentos de adoquines, el método AASHTO
cual se produce la saturación, caso en el cual la tasa puede ser utilizado asumiendo que el pavimento
de crecimiento se hace nula en tanto no se produzca de adoquines se comporta como pavimento lexible.
reasignación de tráico en la red. Para ello es necesario utilizar datos de estratigrafías
de carga propias de las áreas urbanas.
Los métodos para realizar estudios de tránsito se
encuentran establecidos en diversos manuales, por En este sentido, el “Código de Normas y
lo cual no se ahondará más en este aspecto. Para el Especiicaciones Técnicas de Obras de
caso chileno, se puede consultar el MESPIVU (1988), Pavimentación” en su versión del año 1994 (MINVU,
o el Volumen 1 del Manual de Carreteras del MOP 1994), propone en base a un estudio de estratigrafías
(1997). de carga en zonas urbanas, los FEE posibles de usar
en el diseño para cada una de las categorías de vías
Las proyecciones de tránsito se obtienen a partir urbanas establecidas en la “Ordenanza General de
de estudios especíicos de acuerdo a MIDEPLAN Urbanismo y Construcciones” (MINVU, 2011). Estas
(1988) o MOP (1997). Sin embargo, en ausencia de se muestran en la Tabla 4.2.
datos que permitan establecer tasas de crecimiento
de tráico, es posible utilizar los valores de la Tabla Cálculo de ejes equivalentes acumulados:
4.1, recomendados para estudios a nivel de peril por conocidos los FEE típicos, es necesario estimar los
MIDEPLAN (1988), pero cuidando de veriicar en cada Ejes Equivalentes Acumulados (EEA) hacia la vida de
corte temporal el grado de saturación. diseño. Para ello es necesario conocer previamente
la ley de crecimiento de tránsito y la composición
Factores de eje equivalente: los Factores de Eje vehicular, valores que se obtienen de los estudios de
Equivalente (FEE) representan el daño relativo que demanda. Una vez conocidos, los EEA se calculan
ejerce sobre un pavimento un eje distinto del eje mediante las Ecuaciones 4.1 y 4.2.
estándar de 8,17 toneladas (18 kips) de AASHTO
(NHI, 1993).
(4 .1)
Este factor de daño depende del tipo de pavimento,
de su estructuración y de su serviciabilidad inal.
Debido a que los pavimentos de adoquines no EE(t) corresponde a los Ejes Equivalentes en el
son puramente lexibles ni puramente rígidos, no año t en la pista de diseño. PW corresponde a la
es posible, en rigor, aplicar el enfoque de daño probabilidad de que el eje longitudinal derecho del
equivalente del método AASHTO. Sin embargo, vehículo pase por una línea imaginaria paralela
Los procedimientos de cálculo en este caso, Cálculo de ejes equivalentes acumulados: para el
corresponden a los métodos descritos en los cálculo se aplican los mismos criterios y ecuaciones
volúmenes 1 y 3 del Manual de Carreteras (MOP, (Ecuaciones 4.1 y 4.2) que en el caso de vías urbanas.
1997 y 2012).
(1) Incluye las autopistas y autovías urbanas, de acuerdo al Manual de Vialidad Urbana (MINVU, 2009).
(2) Cuando no se disponga de datos provenientes de mediciones directas de tránsito o modelaciones es posible asumir estos valores
para el cálculo de Ejes Equivalentes Acumulados (EEA). Se asume que los buses y taxibuses corresponden a vehículos pesados.
Cálculo de ejes equivalentes acumulados en vías 2. La Ecuación 4.1 permite calcular los ejes
urbanas equivalentes que pasan por cada año t (EE(t)), por
lo cual es necesario previamente proyectar el tráico.
Se desea calcular los ejes equivalentes acumulados Para ello, se asume que la distribución direccional del
en 10 años para una vía colectora. El transito medio tráico es del 50 % por sentido, con lo cual el TMDA
diario anual (TMDA) es de 5.000 veh/día-año y se por sentido, es de 2.500 veh/dia-año. Se asume
espera que la tasa de crecimiento sea del 5 % en 10 asimismo, que el factor de eje equivalente de la Tabla
años. 4.2 es representativo del total del lujo de vehículos
pesados presentes.
Tabla 4.3
Valores típicos de FEE para estratigrafías de carga liviana y pesada.
Tabla 4.4
Equipos de manipulación, distribución y alturas máxima de contenedores (Puertos, 2007).
Tabla 4.5
Cargas ejercidas por contenedores apilados sobre el pavimento (Knapton, 2007).
Las maquinarias consideradas son: cargador frontal, Las cargas de rueda (Wi) se estiman mediante la
cargador lateral, cargador de pórtico, pórtico de Ecuación 4.8, en donde Wc es el peso del contenedor,
almacenamiento y camiones remolque. M es el número total de ruedas, U es la carga de rueda
de la maquinaria vacía y Fd es el factor de efecto
La carga de la rueda frontal (W1) y trasera (W2) se dinámico de la Tabla 4.6.
obtiene mediante la Ecuación 4.6, en donde M es el
número de ruedas del eje frontal (generalmente 2, 4, Para estimar las cargas de rueda de ésta maquinaria
o 6), Fd es el factor de efecto dinámico de la Tabla se utiliza también la Ecuación 4.8.
4.6, Wc es la carga del contenedor y A1,2, B1,2 se
obtienen mediante la Ecuación 4.7.
(4 . 8)
(4 . 6)
PoRTICo dE ALMACENAMIENTo
(Transtainer)
En este caso las cargas de rueda dependen de la En este caso se considera las cargas del conjunto,
posición del contenedor. La posición más desfavorable camión + remolque, y las cargas asociadas al
es la que se indica en la Figura 4.5 y se calcula remolque estacionado apoyado en las ruedas “Dolly”.
mediante las Ecuaciones 4.9 y 4.10.
Para estimar las cargas del tracto y del remolque en
el camión + remolque, se utiliza las Ecuaciones 4.11,
4.12 y 4.13.
(4 . 9)
(4 .11)
U1,2 es el peso del transtainer en los lados 1 y 2
que transmiten las cargas de rueda W1 y W2
respectivamente. Wc es el peso del contenedor, y M
es el número total de ruedas. A1,2 son coeicientes
que se calculan mediante la Ecuación 4.10, en
donde Xc es la posición del contenedor, X 2 es la
distancia entre los ejes de los lados 1 y 2, y Fd es el
factor de efecto dinámico de la Tabla 4.6.
(4 .10 )
W1 es la carga sobre el eje delantero del tracto. U1 Efecto dinámico: las maniobras de frenado,
es el peso descargado sobre el eje delantero del aceleración, viraje y la presencia de irregularidades
tracto, Wc es el peso del contenedor cargado, M1 en la supericie del pavimento producen un efecto
es el número de ruedas delanteras, A es la razón dinámico sobre las cargas transferidas al pavimento.
entre la distancia entre la quinta rueda2 y el centro
de gravedad de aplicación de la carga y la distancia Este efecto se considera a partir del factor de efecto
entre el eje trasero del tracto y el eje del remolque. dinámico, Fd, el cual depende de la maniobra y tipo
de maquinaria. Knapton (2007) propone los valores de
Se calcula mediante la Ecuación 4.12. B es la Fd de la Tabla 4.6 para diversos tipos de maquinaria
razón entre la distancia desde el eje delantero del y maniobras.
tracto y la quinta rueda y la distancia entre ejes del
tracto. Se calcula mediante la Ecuación 4.12. Pasadas equivalentes: para llevar esta diversidad
de cargas a una equivalencia, al igual que en el
caso de pavimentos carreteros se debe estimar un
factor de equivalencia que permite determinar las
(4 .12)
pasadas equivalentes de cada maquinaria respecto
de una maquinaria de referencia. Por ejemplo, en
Estados Unidos se usa como referencia el número
La carga sobre el eje trasero del tracto se calcula de pasadas equivalentes a la pasada de un cargador
mediante la Ecuación 4.13, en donde U2 es el peso frontal HYSTER 620, a partir del cual se proponen los
del camión descargado sobre el eje trasero del valores de la Tabla 4.7.
tracto, M2 es el número ruedas del eje trasero del
tracto Fd es el factor de efecto dinámico de la Tabla
4.6.
Tabla 4.6
(4 .13) Pasadas equivalentes de diversas maquinarias respecto
a un cargador frontal HYSTER 620 (Barthou, 1991).
(4 .1 4)
2
La quinta rueda corresponde al elemento de apoyo del remolque sobre el tracto. Toma la carga Wr.
Se debe tener en cuenta que estos modelos La Ecuación 4.15 representa el daño relativo (D,
de maquinaria se encuentran en su mayoría adimensional) producido por un carga de peso W (en
discontinuados, por lo cual es necesario identiicar kg) y una presión de inlado P (en MPa), respecto de
maquinaria equivalente. Por ejemplo, el cargador una carga de referencia de 12.000 kg y una presión
frontal HYSTER 620 es actualmente el modelo de inlado de 0,8 MPa. Para calcular la equivalencia
HYSTER H28XM-12. En contraste, el enfoque británico de una maquinaria, es necesario calcular el daño
descrito por Knapton (1986, 2007, 2009; Knapton y relativo de cada eje y luego sumar cada uno de
Cook, 1992), utiliza el concepto de carga de rueda de ellos. Utilizando datos de carga y presión de inlado
área portuaria (Port Area Wheel Load, PAWL), para para las maquinarias descritas en la Tabla 4.8, se
estimar el daño producido sobre el pavimento por una puede obtener el daño equivalente D. Se aprecia
carga de rueda W (kg) con una presión de neumático que el factor de daño del cargador frontal HYSTER
P (Mpa). Para ello utiliza la función de daño relativo se multiplica por 4 al aplicar el enfoque inglés. La
desarrollada por Odemark en 1949 (Knapton, 1986): Tabla 4.7 sólo estima el daño de 1 rueda.
Este tipo de tráico corresponde al que circula sin Se desea estimar las solicitaciones para un patio de
restricciones por las carreteras. En los puertos acopio de contenedores de 40 pies agrupados en
puede que estas solicitaciones se concentren forma de ila doble (véase Tablas 4.4 y 4.5) con una
mayoritariamente en los accesos, pero eventualmente carga de 36 toneladas cada uno. Se asume que la
puede circular con menor intensidad por el interior del operación portuaria corresponde a 200 pasadas a lo
puerto. La denominación de vehículo pesado está largo del año, durante 20 años.
asociada a la normativa vigente en cuanto a pesos
por eje y peso bruto total. En este caso, se aplican Para manipular los contenedores, se utilizará un
para efectos del diseño las regulaciones establecidas cargador frontal de tipo reach stacker. Este cargador
en el Decreto Supremo 158/1980 MOP, que establece tiene un eje delantero con rueda doble (M = 4) y uno
los pesos máximos por eje para Chile. trasero con rueda simple (M = 2). La trocha del eje
delantero es de 660 mm. La distancia entre el eje
Dependiendo de las características de los neumáticos, delantero y el centro de carga del elevador es. X1 =
las presiones de contacto sobre el pavimento varían 2.455 mm. La distancia entre el eje trasero y el centro
entre 0,6 y 0,9 MPa y en condiciones excepcionales de carga del elevador es X2 = 7.840 mm. La posición
pueden alcanzar los 1,5 MPa (Puertos, 2007). del centro de gravedad del cargador respecto del
centro de gravedad es XT = 6.630 mm (véase Figura
4.2). El peso bruto del cargador frontal es WT =
52.000 kg.
Tabla 4.8
Daño equivalente (D) de diversas maquinarias portuarias bajo el enfoque de Knapton (2009).
Daño equivalente
(D)
En Chile existen 3 grupos de aeronaves que operan Estas variables son las que determinan el diseño y,
principalmente en aeródromos civiles. Las aeronaves en general, se encuentran plenamente especiicadas
pesadas, intermedias y ligeras. en los manuales de fabricantes de aeronaves y en el
catálogo de aeronaves de diseño de la FAA (2009).
Las aeronaves pesadas corresponden a aquellas
destinadas al transporte de pasajeros que operan En la Tabla 4.9 se presentan algunas características
en la red principal de aeródromos y eventualmente de diversas aeronaves que operan actualmente en
aeronaves militares de transporte. Chile necesarias para el diseño de pavimentos.
Figura 4.7
Coniguraciones genéricas de rueda en aeronaves
(FAA, 2009).
Tabla 4.12
Cálculo de peso movilizado por aeronave
Tabla 4.13
Resumen de resultados de cálculo
Tabla 5.1.
Resumen de especiicaciones provisorias para adoquines de hormigón
(1) Se controla mediante muestreo aleatorio simple de lotes producidos en fábrica, certiicado por el proveedor.
(2) Manual de Carreteras, Volumen 8: Especiicaciones y Métodos de muestreo, Ensaye y Control.
(3) Manual de Carreteras, Volumen 5: Especiicaciones Técnicas Generales de Construcción, para el caso de vías vehiculares.
(4) Norma Australiana, para el caso de vías peatonales.
(5) Umbrales para control receptivo, especiicados según mediciones realizadas con Péndulo Británico.
Cama de arena: la arena debe tener un tamaño por la Dirección de Vialidad o por la Coordinación
máximo de 1,0 mm y un contenido de inos hasta General de Concesiones; o con los requisitos del
del 10 %. Mayores contenidos de inos favorecen Código de Normas y especiicaciones técnicas de
las deformaciones, por lo cual es de especial obras de Pavimentación, de tratarse de vías urbanas
cuidado el limitarlo. La banda granulométrica deinidas legalmente como tales.
recomendada es la indicada en Tabla 5.2 de acuerdo
a las especiicaciones del MINVU (2008), propuestas En cualquier caso, las especiicaciones mínimas a
originalmente por Shackel (1980). utilizar en el diseño son:
Base granular: las bases granulares deberán cumplir Materiales: MCV5, sección 5.302.2 Materiales.
con los requisitos establecidos en el Manual de
Carreteras de Chile, de tratarse de vías administradas Graduación: MCV5, sección 5.302.201 Bases
Tabla 5.2
Banda granulométrica para material de cama de arena
Tabla 5.3
Factores de espesor equivalente y resistencias características de bases tratadas con cemento
(1) Los factores de espesor equivalente son los sugeridos por la norma BS 8500-1: 2006.
La Tabla 5.4 muestra la clasiicación de tráico en 4 el nivel de solicitaciones en EE/día. A partir del valor
categorías. Habitualmente, cuando se proyectan vías obtenido y del CBR de la subrasante, de la Tabla
peatonales, no se estiman solicitaciones, sino que se 5.5 se obtiene el espesor de la subbase en mm y del
asigna directamente la categoría de tráico más baja, mejoramiento de suelo si es que es necesario. Por
asumiendo que el nivel de carga sobre el pavimento ejemplo, si las solicitaciones varían entre 200 y 500
no es signiicativo. En los otros casos, además de EE/día y el CBR de la subrasante es del 3%, entonces
conocer los EEA en la vida de diseño, es necesario se requiere un espesor de subbase de 150 mm y un
también estimar los valores de EE/día, para precisar mejoramiento de suelo de 170 mm.
los valores de EEA de la Tabla 5.4.
2. Determinación de espesores de subbase cuando
Método de diseño para tráico pesado no se emplea suelo mejorado. Cuando no se desea
realizar un mejoramiento de suelo, sino que usar sólo
una subbase granular, se utiliza la Tabla 5.6.
El tráico pesado corresponde a las categorías de
tráico I. En este caso, se utiliza la norma de referencia Para el mismo ejemplo de 1. a partir de la Tabla 5.6,
BS 7533-1:2001, la cual establece diseños con las se requiere de un espesor de subbase granular de
siguientes opciones: 270 mm.
• Adoquines de concreto con base, subbase y suelo Se puede observar que en este caso el espesor de
mejorado. la subbase es mayor. Por tanto, el proyectista deberá
• Adoquines de concreto con base y subbase evaluar las distintas opciones de diseño comparando
el costo de cada solución.
Los espesores de diseño para cada capa quedan
establecidos según el siguiente procedimiento, 3. Determinación del espesor de base, cama de arena y
basado en las Tablas 5.5, 5.6 y 5.7. En estas Tablas, adoquín de hormigón. Una vez determinado el espesor
el diseño considera un aparejo espina de pescado. de la subbase y eventualmente del mejoramiento de
suelo, se procede a estimar los espesores de la base,
1. Determinación de espesores de subbase cuando de la cama de arena y del adoquín de hormigón.
se emplea suelo mejorado. En este paso se determina En este caso, el dimensionamiento depende de los
Tabla 5.4
Clasiicación de tráico según nivel de solicitaciones
EE: Ejes Equivalentes; EEA: Ejes Equivalentes Acumulados totales en la vida de diseño; Veh/día: Vehículos de más de 1.500 kg
(1) Incluye todo vehículo pesado excepto camionetas, minibuses, jeeps (SUV) y automóviles en general
EEA en la vida de diseño, los cuales son la principal De Tabla 5.6 para 1.000 EE/ día y un CBR del 4%, el
variable de diseño, como lo muestra la Tabla 5.7. En espesor de la sub-base granular es de 270 mm.
dicha Tabla los espesores de capa están diferenciados
según el material empleado. Así por ejemplo, para De la Tabla 5.7 se tiene que para 1,3 millones de EEA
una solicitawción de 2 x 106 EEA en la vida de diseño se requiere de una base granular entre 390 y 480 mm,
si se utiliza una base granular se requiere de un un espesor de cama de arena de 30 mm y un adoquín
espesor entre 390 y 480 mm, un espesor de cama de hormigón de 60 mm de espesor mínimo.
de arena de 30 mm y un espesor mínimo de adoquín
de hormigón de 60 mm. Asimismo, para el mismo En todos los casos se utiliza un aparejo espina de
nivel de solicitaciones, si se usa una base tratada con pescado.
cemento o asfalto, el espesor de diseño se reduce a
un valor entre 130 y 160 mm.
Tabla 5.5
Determinación de espesores de subbase y suelo mejorado
Tabla 5.6
Determinación de espesor subbase granular
El dimensionamiento se realiza aplicando la Tabla 5.8 se requiere un espesor de subbase granular de 180
para el diseño con adoquines de hormigón. mm, una base granular de 100 mm, una cama de
arena de 40 mm y adoquines de 60 mm de espesor.
Dependiendo de las condiciones de construcción,
ingeniería y paisaje del contexto del emplazamiento, En todos los casos, las tablas de diseño provienen
el proyectista puede optar por uno u otro material para de un diseño en el cual el ahuellamiento, y por
la supericie de rodadura. El método se aplica de la consiguiente el nivel de servicio, es la variable que
siguiente manera: determina las diversas alternativas de estructuración
(véase Tabla 5.7) por nivel de tráico y calidad de la subrasante.
Tabla 5.7
Determinación de espesor de base, cama de arena y adoquín de hormigón
Tabla 5.8
Espesores de Base y Subbase para diseño con adoquines de hormigón (1).
(1) El diseño considera sólo base y subbase granular. Los espesores corresponden a espesores mínimos salvo el de la cama de arena.
Cama de arena: se reiera a la sección de diseño de Las zonas de acopio de contenedores están
pavimentos vehiculares y peatonales. En cualquier solicitadas por los contenedores mismos, organizados
caso, el espesor compactado debe ser de 30 a 40 en ilas, bloques y montados unos sobre otros; y por
mm. los equipos que permiten acomodarlos de acuerdo a
algún patrón determinado.
Base granular: la base granular debe cumplir con
requisitos similares a los establecidos para pavimentos Estos equipos (cargadores frontales), aplican cargas
de alto tráico. estáticas sobre el pavimento al momento de elevar
los contendores y a la vez cargas dinámicas por
Base granular tratada con cemento: en los maniobras tales como frenados, giros y aceleraciones;
pavimentos portuarios se requiere una base granular por lo tanto, el diseño está condicionado por la carga
tratada con cemento, que hace las veces de subbase. que aparece como carga crítica, deducida a partir de
El método de diseño propuesto utiliza este tipo de la combinación de cargas estáticas y dinámicas.
material.
En términos generales, los pasos a seguir son los
Su eventual sustitución por una base granular se siguientes:
realiza en base a los factores de equivalencia de
materiales establecidos en la Tabla 5.3, lo que 1. De acuerdo a la coniguración elegida para ordenar
lleva a obtener espesores mayores. Puesto que el los contenedores (véase Tabla 4.4), deinir la carga
método utiliza como material de referencia para el estática debido a los contenedores mediante la Tabla
diseño el tipo BGTC3, es posible estimar espesores 4.5.
equivalentes para bases de resistencia distinta
aplicando los factores de espesor equivalente de la 2. Con la carga obtenida en 1. expresada en carga
Tabla 5.1. estática (CE, en kN), estimar el espesor de diseño de
la base BGTC1 a partir de la Ecuación 5.1, en la cual
Mejoramiento de subrasante: en los casos en que “E” corresponde al espesor de diseño de la base, en
la subrasante exhibe CBR inferiores al 4%, es posible mm.
incorporar dentro del diseño un mejoramiento que
eleve el CBR de diseño hasta valores superiores al
(5 .1)
10%.
Tabla 5.9
Factores de espesor equivalente y resistencias características de bases granulares tratadas con cemento
(1) Los factores de espesor equivalente son los sugeridos por la norma BS 8500-1: 2006.
3. En caso que se desee utilizar una base granular CBR de la subrasante en %. Posteriormente el factor
diferente a la base BGTC1, el espesor equivalente se de proximidad se obtiene directamente de la Tabla
calcula multiplicando el espesor “E” obtenido en la 5.10. Este factor de proximidad, magniica la carga del
Ecuación 5.1, por el factor de espesor equivalente de eje crítico. Por ejemplo, si la carga crítica es 10.000
la Tabla 5.9 para el caso de BGTC de otras calidades. kN, un factor de proximidad de 1,47 aumentará la
Para bases granulares se utiliza un factor de espesor carga crítica hasta 14.700 kN.
equivalente igual a 3.
Tabla 5.10
Factor de proximidad para calcular efecto de superposición de tensiones debido a cargas de rueda.
Tabla 5.11
Espesores de base BGTC3 por número de pasadas en la vida de diseño y carga simple equivalente aplicada.
Tabla 5.12
Espesores de base BGTC3 por número de pasadas en la vida de diseño y cargas
simple equivalente aplicada. Valores interpolados.
8. El espesor mayor obtenido entre el diseño del área 2. Al reemplazar dicho valor en la Ecuación 5.1
de contenedores y el de cargas de maquinaria, será y despejar el espesor, se llega a que el espesor
el espesor de diseño. requerido de BGTC3 es: 590 mm.
9. En el caso en que el CBR de la subrasante sea 3. Si se decide utilizar una base granular (con CBR
inferior a 5%, es necesario incluir una sub base de 150 80%), el espesor obtenido en el paso 2 se multiplica
mm y un CBR de 50%, además de un mejoramiento por 3, llegándose a un espesor total de 1.770 mm.
de suelo de acuerdo a la Tabla 5.13. Puesto que el CBR de la subrasante es superior a 5%,
no se requiere sub-base ni mejoramiento de suelo.
Ejemplo de diseño de patio de acopio
de contenedores 4. Se calcula ahora el espesor de pavimento requerido
para la operación del cargador frontal. Se deben
En este ejemplo, se proyectará un patio de acopio estimar las cargas estáticas y dinámicas. El eje crítico
de contenedores de 40 pies que puede movilizar 22 del cargador frontal es el eje delantero, el cual toma
toneladas, agrupados en forma de bloque hasta 5 la mayor parte de carga. En tal sentido, la carga por
niveles. Para manipularlos, se utilizará un cargador rueda corresponde a: 73.659/4 = 18.415 kg.
frontal de 69.840 kg de peso del tipo Reach Stacker.
Este cargador cuenta con un eje delantero de doble 5. Puesto que las ruedas del cargador frontal están
rueda y uno trasero de rueda simple. Ambos están próximas entre sí, es necesario considerar el efecto
espaciados entre sí a 2.540 mm y la trocha del eje de superposición de tensiones. Usando la Ecuación
delantero es de 660 mm. 5.2 para un CBR de la subrasante de 6%, se tiene que
la profundidad efectiva es de 2.510 mm. Ingresando
Cuando el cargador frontal moviliza un contenedor, la en la Tabla 5.11 para un distanciamiento entre ruedas
carga crítica en el eje delantero es de 73.659 kg y en de 600 mm e interpolando, se tiene que el factor de
el eje trasero es de 18.181 kg, totalizando 91.840 kg proximidad es de 1,87.
de carga al mover contenedores. Estas estimaciones
se pueden obtener directamente a partir del Capítulo Si se considera el efecto de proximidad de los ejes
4, sección “Estimación de Cargas de Maquinaria delantero y trasero (espaciados a 2.540 mm del eje
Portuaria”. El CBR de la subrasante es de 6% y se delantero), para la misma profundidad efectiva se tiene
asume que la operación portuaria se realiza todo el un factor de proximidad de 1,18. Por lo tanto, la carga
año, con un promedio de pasadas diarias de 180 para de diseño es: 18.415x(1+0,87+0,18) = 37.751 kg.
una vida de diseño de 25 años.
6. Para estimar el factor de carga dinámica del
1. Para la coniguración con la cual se agrupan los cargador frontal se consideran las maniobras de
contendedores (en bloque y 5 niveles), de acuerdo a frenado, giro, aceleración y el efecto de la irregularidad
la Tabla 4.5, la carga de diseño es CE = 914,4 kN. del pavimento. Con estas condiciones, y según la
Tabla 5.13
Espesores de mejoramiento de suelo y sub base granular para CBR de la sub rasante inferior a 5%
Tabla 4.6, los factores de carga dinámica son: Las características de los diseños de pavimentos
varían según el tamaño del aeródromo. En el
• Frenado: 0,3 caso de la red principal y secundaria, se pueden
• Giro: 0,4 utilizar adoquines de hormigón para el diseño de
• Aceleración: 0,0 estacionamiento de aeronaves, calles de rodaje y
• Irregularidad: 0,0 rampas, caso en el cual las cargas de diseño son
• (puesto que el pavimento es nuevo) superiores a los 13.600 kg. Puesto que en ese caso
las cargas son lentas, el diseño se aboca al control de
El efecto total de la carga dinámica es de 0,3 + 0,4 = tensiones y deformaciones por carga estática.
0,7 (o 70%). Por lo tanto, la carga de diseño será de
37.751 x (1 + 0,7) = 64.177 kg = 629 kN. En las redes de pequeños aeródromos, se pueden
emplear adoquines de hormigón tanto en las calles de
7. El número total de pasadas es: 180 (pasadas/ día) rodaje, rampas, estacionamientos y pista de aterrizaje.
x 365 (días/ año) x 25 (años) = 1.642.500, expresadas En este caso las cargas de diseño son inferiores a los
en SEWL. Ingresando este valor a la Tabla 5.11 e 13.600 kg.
interpolando, se tiene que el espesor de BGTC3 es
de 640 mm. El enfoque de diseño en estos casos tiene que ver
tanto con el control de tensiones y deformaciones
8. Para el caso de la supericie de contenedores por carga estática (en calles de rodaje, rampas y
el espesor de BGTC3 resultó de 590 mm. Para el estacionamientos) y con el control de fatiga en la pista
cargador frontal en cambio, el espesor de la base de aterrizaje.
obtenido es de 640 mm, por lo cual la carga crítica
es la aplicada por el cargador frontal, por lo tanto el Especiicaciones de materiales para el diseño
espesor de diseño es este último.
Para el diseño de pavimentos aeroportuarios, las
9. Puesto que el CBR de la subrasante es superior al especiicaciones de los materiales son similares a
5%, no se requiere de subbase ni de mejoramiento aquellas establecidas para pavimentos vehiculares,
de suelo. De este modo, la estructuración inal del pero incluyendo aspectos propios de la operación
pavimento queda: aeroportuaria.
Base granular tratada con cemento: la base de diseño, que resulta del análisis del tipo de aeronave
granular tratada con cemento debe cumplir con que opera u operará en el aeródromo y de sus
requisitos similares a los establecidos para pavimentos características: Peso Máximo de Despegue (MTOW),
portuarios. Se recomienda considerar un espesor presión de inlado de diseño y tipo de eje, de acuerdo
mínimo de 100 mm. a Tabla 4.9.
Subbase: en este caso se aplican especiicaciones Método de diseño para pequeños aeródromos
similares a las bases usadas en zonas portuarias,
considerando un CBR que varía entre 20 y 40%. La El método es aplicable al diseño de pavimentos de
subbase se utiliza en los casos en que no se cuente la infraestructura horizontal de pequeños aeródromos
con base tratada con cemento, caso en el cual el que admitan solicitaciones inferiores a 13.600 kg.
espesor mínimo recomendado es de 150 mm.
El método considera el efecto de reducción de tensiones
Mejoramiento de subrasante: en los casos en que la desde la supericie del pavimento de adoquín hasta la
subrasante exhibe CBR bajos, es posible incorporar supericie de la base, en función de la magnitud de la
dentro del diseño un mejoramiento que eleve el carga, de la presión de inlado de los neumáticos de
CBR de diseño hasta valores superiores al 10%. las aeronaves y del espesor del adoquín.
Provisoriamente es posible utilizar los requerimientos
reseñados en Tabla 5.14. De este modo, permite dimensionar el espesor de
adoquín de base y de subbase asumiendo que el
Solicitaciones de diseño principal modo de falla es por carga estática.
Los pasos a seguir son los siguientes:
Las solicitaciones de diseño se determinan
dependiendo del tipo de aeródromo y de acuerdo al 1. Determinación de solicitaciones: para el avión de
Capítulo 4 de este manual, sección “Solicitaciones diseño, se estima el valor de la tensión que descarga
en aeródromos y aeropuertos”. Para el caso de directamente la rueda sobre los adoquines. Es
aeródromos y aeropuertos en que operan aeronaves necesario estimar adecuadamente la tensión de
de más de 13.600 kg, se utiliza el procedimiento de diseño cuando las coniguraciones de ejes traseros
cálculo de solicitaciones recomendado por la FAA en es superior a EDRD.
la circular AC No 150/5320-6E, sección 304.
2. Estructuración inicial: se deinen los espesores
En el caso de aeródromos para aeronaves de menos iniciales para todas las capas del pavimento. Teniendo
de 13.600 kg la deinición de las solicitaciones de en cuenta las especiicaciones de los materiales,
diseño tiene que ver con la selección de la aeronave la estructuración inicial puede tener las siguientes
Tabla 5.14
Especiicaciones de desempeño para adoquines de hormigón
(5.6)
(5.7)
4. Cálculo de la tensión en la supericie de la base: 6. Cálculo del espesor equivalente (he): este valor se
La tensión en la supericie de la base se determina requiere para calcular el valor de espesor a utilizar en
aplicando la Ecuación 5.4, en la cual FRT es el factor el modelo de cálculo del estado tensional. Se calcula
de reducción de tensiones deinido según la Tabla mediante la Ecuación 5.8, considerando los módulos
5.15. σ0 es la tensión en la supericie del adoquín de elasticidad de las Ecuaciones 5.5, 5.6 y 5.7. El
descargada por la aeronave y σ1 es la tensión en la espesor de la base (hb) se expresa en mm.
supericie de la base.
La tensión vertical (σz) se calcula de acuerdo a la Las deformaciones verticales (dhe) a nivel de
Ecuación 5.10. subrasante (z= he) se estiman a partir de la Ecuación
5.13.
(5.10) (5.14)
1. Aeronave de diseño:
no se realiza un adecuado control de la densidad del Abertura de juntas: este deterioro está relacionado
adoquín. con errores constructivos, con ahuellamientos
y desplazamientos horizontales. Producen una
Se maniiesta como desprendimientos vertical de pérdida de la trabazón mecánica entre adoquines y
pequeños trozos o de láminas oblicuas similares a los por tanto una pérdida de eiciencia. Generalmente
desconches en las juntas de pavimentos de hormigón se ve acompañado de acumulación de tierra, arena
o como fracturas francas de los bloques (Omoto et contaminada y en zonas húmedas lorece vegetación
al., 2006; Hein et al., 2009). En aeropuertos puede
y musgos.
deberse a shock térmicos que se ven magniicados
por las grandes extensiones involucradas (Emery,
Escalonamiento: el escalonamiento se reiere
1987). En zonas frías o con gradientes térmicos
importantes, puede deberse a una baja resistencia al descenso relativo de las piezas de adoquines,
del adoquín a ciclos de variación térmica. formando escalones habitualmente en el sentido del
tránsito. Se originan en defectos constructivos en la
Pie de elefante: este deterioro se reiere base y/o cama de arena, falta de trabazón mecánica y
especíicamente a hundimientos con forma la aplicación de cargas de tráico, los que en conjunto
aproximadamente circular de unos pocos cm de producen torsión y levantamiento de los adoquines
diámetro (Lilley y Dawson, 1988). Se maniiesta formando un patrón de escalones característico.
esencialmente en sectores donde existe una alta Eventualmente este fenómeno puede ser más severo
concentración de cargas en poca supericie, como en las zonas de coninamiento lateral.
por ejemplo en los puntos de apoyo de contenedores
cargados. Pueden ocurrir en sectores en donde Desplazamientos horizontales: estos deterioros
además existen localmente materiales débiles o son comunes en zonas en pendiente que no poseen
debilitados por falta de compactación homogénea, coninamiento y anclaje, y en zonas terminales
presencia de agua, y materiales de base y subbase que no tienen coninamiento lateral adecuado.
inadecuados. Eventualmente puede deberse a efectos térmicos
cuando el pavimento vecino es de hormigón y no
Pérdida de arena en las juntas: la pérdida de cuente con juntas de dilatación. Se ven favorecidos
arena en las juntas reduce la capacidad de fricción por la aplicación de fuerzas horizontales tales como
entre bloques, afectando la trabazón mecánica entre frenados y giros, que son comunes en pavimentos
ellos. Asimismo, aumenta el riesgo de iniltración de industriales, en intersecciones de calles y pasajes, y
contaminantes hacia la cama de arena. Este deterioro en zonas de curvas cerradas.
puede ser la resultante del uso de chorros de agua
o aire comprimido destinados a limpiar la supericie Desprendimiento de adoquines: este deterioro se
de los adoquines. En aeropuertos, puede deberse reiere al desprendimiento de piezas completas o
al chorro de gas provenientes de las turbinas de las trozos de adoquines. Generalmente se ve acompañado
aeronaves a reacción durante el despegue (Emery, de fracturamiento, ahuellamiento y desplazamientos
1993). horizontales.
Existe evidencia de desprendimientos masivos, que
Bombeo de agua en las juntas: cuando se produce en general son raros y se deben a la conjunción de
falta de adherencia entre el adoquín y su base y a
acumulación de agua en la base y subbase, es posible
la aplicación de fuerzas provenientes por ejemplo de
que por las juntas de adoquines se expulse el agua
vientos fuertes o gases a alta presión expulsados por
por las cargas de tráico, con lo cual se desprende
los eyectores de aeronaves.
progresivamente la arena, limitando la trabazón y
favoreciendo la degradación progresiva de la cama Levantamientos: corresponden a protuberancias
de arena. En etapas más avanzadas de deterioro, localizadas en el pavimento que pueden deberse al
puede verse acompañada de torsión de adoquines e hinchamiento de la base y subbase. Generalmente
indicios de escalonamiento. se presentan cuando la sub rasante está compuesta
por suelos expansivos, acompañados de bases adherencia entre el neumático y el pavimento o que
y subbases con una fracción elevada de material pueden reaccionar con los materiales del adoquín.
arcilloso. En pavimentos urbanos, pueden deberse Puede corresponder a combustibles, aceites, caucho
también a cambio volumétricos de obras de hormigón de neumáticos o cualquier material que se adhiere a
armado como por ejemplo cámaras de inspección, la supericie. Cuando los adoquines están además
cajones de hormigón, etc.. afectados por abrasión, los contaminantes se adhieren
más fácilmente y diiculta su retiro. En algunos casos
Asentamientos en los bordes: se reiere a puede ser más conveniente sustituir los adoquines
hundimientos localizados en los bordes del pavimento. afectados.
Se deben generalmente a la falta de un método
adecuado de coninamiento lateral, acompañado de auscultación de Pavimentos de adoquines
un déicit de compactación. También puede deberse
a asentamientos locales de las zonas adyacentes al La auscultación se deine como un proceso de dos
pavimento. fases que permite, mediante un proceso sistemático,
tomar datos de estado de un pavimento y sintetizarlos
Falta de restricciones de borde: este deterioro en indicadores o índices objetivos. Se clasiica en
auscultación Estructural y Funcional (de Solminihac,
se reiere a la ausencia total, parcial o localizada
2001; Echaveguren et al., 2002). Puede ser visual, no
de elementos de restricción de borde, que pueden
destructiva y destructiva.
producirse por rotura, desprendimiento o extracción.
Generalmente se ve acompañado de otros deterioros La inspección visual y no destructiva permite detectar
tales como asentamientos en los bordes, lavado de visualmente o con ayudas de instrumentos deterioros
material de las juntas, entre otros. típicos, determinar su magnitud y severidad para así
caliicarlos mediante algún tipo de escala de calidad.
Rotura de coninamientos intermedios: cuando La magnitud de cada deterioro se mide generalmente
se pavimentan grandes extensiones de terreno con en unidades físicas tales como metros lineales,
adoquines, es necesario contar con un reticulado de supericie, porcentaje de área etc. La severidad de
coninamientos intermedios para prevenir o limitar los un deterioro es la relevancia del deterioro para la
desplazamientos horizontales. Asimismo, en calles o integridad estructural o funcional del pavimento,
pasajes en pendiente es necesario coninamiento y generalmente se mide con la ayuda de escalas
intermedio transversal para este mismo in. Con el semánticas del tipo: severidad “alta”, “media”, o “baja”.
paso del tiempo, dependiendo de las características
La auscultación destructiva en tanto, tiene que ver
del coninamiento (principalmente resistencia y
con la investigación forense de las causas de los
espesor), estos pueden romperse debido a las
deterioros, lo cual implica muchas veces desmontar
cargas horizontales, caso en el cual pierden el pavimento y levantar las capas inferiores para su
sustancialmente la función para la cual fueron evaluación. Eventualmente se acompaña de una
proyectados. evaluación estructural mediante delectometría de
impacto.
Abrasión: este deterioro es más común en patios
industriales o en zonas en donde se aplican Una ventaja de los pavimentos de adoquines por
frecuentemente lujos de agua a alta presión para sobre otro tipo de pavimentos, es justamente su
limpieza de supericie o de juntas. Corresponde característica de fácil montaje y desmontaje, lo cual
al desprendimiento de parte de la supericie del permite en el caso de una auscultación destructiva,
adoquín, lo que redunda en una pérdida de espesor. el reponer totalmente el pavimento sin mayor costo
asociado.
La magnitud de este deterioro está asociada también
a la calidad lograda en la fabricación del adoquín.
Existen diversos métodos de inspección visual. En
Chile tanto el Ministerio de Vivienda y Urbanismo
Contaminación de la supericie: se reiere a la
como el de Obras Públicas, proponen métodos de
acumulación de contaminantes que reducen la inspección visual asociados a pavimentos asfálticos,
dependiendo del ahuellamiento promedio (D, en • Nivel “D”. El pavimento necesita mantención
mm) de la rugosidad media (r, en mm) y a la tasa menor. El MCI varía entre 2 y 4.
de deterioro del pavimento (C, en %). La Ecuación
6.1 expresa la relación entre las variables antes • Nivel “E”. El pavimento requiere mantención
descritas. mayor. El MCI es inferior a 2.
Método PCI
Figura 6.1 Diagrama general de un proceso de inspección visual (Echaveguren et al., 2002).
una descripción, su identiicación en terreno, forma y causas, esquemas para identiicación en terreno,
unidad de medición de magnitud de cada deterioro y, nivel de severidad y técnicas de reparación. A partir
tres niveles de severidad (alta, media baja) para cada de la inspección en terreno, establece dos Indices
deterioro. Una de las desventajas de este método de Condición Estructural (ICE) y Funcional (ICF) los
es la necesidad imperiosa de calibrar las curvas cuales se resumen en una Tabla de doble entrada
de transformación, para lo cual se requiere de un para calcular el ICP. La Ecuación 6.2 muestra los
inventario completo de deterioros de una muestra índices ICE e ICP. En donde FCi corresponde al factor
representativa de pavimentos. Ramos (2007) de inluencia por clase de deterioro y FAi representa
propuso un método sencillo de calibración basado una penalización por área afectada.
en este concepto para los pavimentos urbanos de
la ciudad de Concepción, Chile. El método permite
realizar una calibración numérica a partir de la cual
es posible obtener curvas de transformación propias. (6.2)
Método ICP
Este método fue desarrollado en Colombia por Higuera Los factores de penalización dependen del tipo de
y Pacheco (2011). Esencialmente utiliza una función deterioro, de la severidad del deterioro y de la supericie
de ponderación denominada Indice de Condición del afectada. Estos factores varían entre 0 y 1. A partir de los
Pavimento (ICP) que toma elementos del método MCI valores de ICE e ICF, Higuera y Pacheco (2011), proponen
de Japón y PCI. El método establece un catálogo una escala de cálculo de condición según la Tabla 6.1. A
de deterioros clasiicados en deformaciones, partir de los datos de la Tabla 6.1, Higuera y Pacheco
desprendimientos, desplazamientos, fracturamientos (2011) establecen además una escala de valoración de
y otros deterioros, estableciendo un catálogo que serviciabilidad, como se muestra en Tabla 6.2.
describe tipo de deterioro y unidad de medida, posibles
Figura 6.2 Sistema de evaluación de estado del PCI (adaptado de ASTM, 2007 y Hein et al., a 2009).
Tabla 6.1
Matriz de cálculo de ICP a partir de ICE e ICF (Higuera y Pacheco, 2011).
Tabla 6.2
Matriz de cálculo de ICP a partir de ICE e ICF (Higuera y Pacheco, 2011).
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