Diseño racional de pavimentos (Incluye CD)

Reseña. Diseño racional de pavimentos (Incluye CD)

En este texto se involucra un análisis de la mecánica de pavimentos con un componente altamente numérico y práctico al mismo tiempo. Se maneja la teoría de la elasticidad (métodos racionales) y leyes de fatiga para los materiales que conforman las capas de los pavimentos, para el cálculo de esfuerzos y deformaciones producidos por las cargas reales de los vehículos, balanceando las admisibilidades reales de las estructuras de pavimentos. En el libro se tratan conceptos de materiales, teoría de asfaltos, métodos constructivos de pavimentos asfálticos y de concretos, diseños de estructuras -bituminosas, mixtas, inversas de concreto- y cálculo de recalzas, además de que se introduce al empleo de los elementos finitos y al análisis del fenómeno del bombeo en pavimentos rígidos.

Contenido. 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