INTRODUCCIN
Los mtodos de diseo de pavimentos flexibles se clasifican en
tres grupos:
Mtodos totalmente empricos:
Generalmente se emplean factores de seguridad muy altos, lo que
significa espesores excesivos para las necesidades verdaderas de la
va. Mtodos basados en la clasificacin de suelos como el I de G.
Mtodos Semi-empricos:
Basados en ensayos arbitrarios correlacionados con teoras ms o
menos razonables. Mtodos basados en el CBR, Hveem y el de
Texas.
Mtodos racionales:
Basados en consideraciones tericas sobre distribucin de
esfuerzos y deformaciones.
El mtodo de Hveem tambin implica anlisis de densidad,
estabilidad y laResistencia de la mezcla al hinchamiento por la
presencia de agua.
MTODO DE HVEEMLos conceptos del Mtodo Hveem de diseo de mezclas
de pavimentacin fueron desarrollados por Francis N. Hveem,
anteriormente Ingeniero de Materiales e Investigacin con la Divisin
de Carreteras de California.
El ensayo Hveem, en su forma actual, surgi de investigaciones
indicadas por el Departamento de Carreteras de California en 1940.
El mtodo abarca la determinacin de un contenido aproximado de
asfalto por medio del ensayo Equivalente Centrifugo de Kerosene, y
luego el sometimiento de probetas con este contenido de asfalto, y
con contenidos mayores y menores, a un ensayo de estabilidad.
Tambin se efectan un ensayo de expansin sobre una probeta que ha
sido expuesta al agua.
Este procedimiento de diseo contina siendo el principal mtodo de
diseo usando en California y en algunos otros estados de los
Estados Unidos.
El propsito del Mtodo Hveem es el determinar el contenido ptimo
de asfalto para una combinacin especfica de agregados. El mtodo
tambin provee informacin sobre las propiedades de la mezcla
asfltica final.El Mtodo de Hveem, slo se aplica a mezclas asflticas
en caliente (HMA) de pavimentacin que usan cemento asfltico
clasificado por viscosidad o penetracin, y que contienen agregados
con tamaos mximos de 25 mm o menos. El mtodo puede ser usado para
el diseo en laboratorio, como para control de campo de mezclas
asflticas en caliente de pavimentacin.El mtodo Hveem utiliza una
serie de pruebas para determinar el contenido ptimo de asfalto. Los
procedimientos que el mtodo incluye son:1. Ensayo Equivalente
Centrfugo de Kerosene (CKE) para determinar un contenido aproximado
de asfalto.2. Preparacin de probetas de prueba con el contenido
aproximado de asfalto, y con contenidos mayores y menores que el
aproximado.3. Ensayo de estabilidad para evaluar la resistencia a
la deformacin.4. Ensayo de expansin para determinar el efecto del
agua en el cambio de volumen y en la permeabilidad de la
briqueta.Como mencionamos anteriormente, el Mtodo Hveem fue
desarrollado en el Departamento de Carreteras de California, ste es
un mtodo de diseo de espesores de pavimentos flexibles que se
fundamenta en un conjunto de pruebas de laboratorio. El mtodo de
diseo es de requerimiento mltiple, en el sentido que se exige que
el pavimento finalmente aceptado cumpla condiciones en relacin a la
presin de expansin, presin de exudacin, valor de estabilidad,
obtenido en el estabilmetro y a la resistencia a la tensin por
flexin, medida en las capas superiores del pavimento, por medio del
cohesimetro.
El espesor del pavimento que neutraliza la presin de expansin de
la subrasante obtenida en el laboratorio Pe ser:et = (i)Donde:
t= espesor requerido para neutralizar la presin de expansin en
la subrasante por el peso de las carpetas superiores del pavimento
en cm.e= presin de expansin, determinada en la prueba de
laboratorio en kg/cm2m= peso volumtrico medido de la estructura del
pavimento en kg/cm2
En virtud de que la presin de expansin en la subrasante depende
del contenido de agua de esta y como vare con el tiempo de dicho
contenido de agua es a su vez funcin de la humedad de compactacin,
se provee la formacin de tres especmenes, por lo menos fabricados
con tres humedades diferentes, de manera que a fin de cuentas se
tienen espesores, ligados a tres presiones de expansin, una para
cada espcimen.
En lo se refiere al valor de estabilidad obtenida en el
estabilmetro de Hveem, el espesor de pavimento correspondiente
resulta de la frmula:
eg = 0.098(IT)(100 R) (ii)
Donde:
eg = Espesor del pavimento necesario de acuerdo con la
resistencia del suelo segn la prueba del estabilmetro, en cm. IT =
ndice de trnsito, referido a cargas equivalentes a 5000 lb por
rueda para un periodo de 10 aos. R = Es el nmero de estabilidad de
Hveem, calculado en laboratorio en estabilmetro de Hveem.
Para asegurar que no se transmitan al suelo presiones que le
hagan generar presiones de poro inconvenientes, no debe utilizarse
un valor de R mayor que el que corresponde a una presin de exudacin
de 21 kg/cm2.
Procedimiento de Diseo con el Mtodo Hveem
Para disear el espesor del pavimento se procede:
a. Elaborar 3 probetas con contenidos de agua diferente, a fin
de que 2 de ellas tengan una presin de exudacin por debajo de 21
kg/cm2 en tanto que la tercera la tenga mayor o que uno la tenga
mayor y los otros 2 menores .La presin de exudacin de las 3
probetas debern estar comprendidas entre 7 y 56 kg/cm2.
b. Determinar los valores de presin de exudacin de cada de las 3
probetas para despus saturarse con absorcin de agua libre al ser
sometidas a la prueba de presin de expansin.
c. Las mismas probetas debern colocarse en el estabilmetro de
Hveem para obtener el valor de R.
d. Como consecuencia para cada humedad de moldeo se tiene una
probeta de la que se conoce la presin de exudacin la presin de
expansin y el valor de estabilidad.
e. Aplicando la expresin (i) se calcula el espesor del pavimento
por expansin para las condiciones representadas por cada una de las
probetas.
f. Aplicando la formula (ii) ser posible conocer el espesor de
cubrimiento necesario en cada caso atendiendo la condicin de
estabilidad en la figura, la cual es el nomograma que evita el uso
reiterado de la expresin (ii).
g. Se dibuja un grfico en que se puede comparar los espesores de
cubrimientos requeridos por expansin y por estabilidad donde la
interseccin de esta grafica con una recta de 45 grados marca el
espesor que satisface a la vez ambas condiciones.
h. Se dibuja un grfico en lo que se anota los valores de R
contra las correspondientes presiones de exudacin. Como la presin
de mxima permisible es de 21Kg/cm2, se tiene un valor de R lmite
por ese concepto. Con tal valor de R y la frmula (ii), conocido el
ndice de trnsito se tendr otro espesor necesario de recubrimiento,
atendiendo la presin de exudacin.
i. Comparar la expresin de equilibrio obtenido en el paso 7, con
el espesor por presin de exudacin obtenido en el paso 8. El mayor
ser el espesor de recubrimiento que requiere el material que se est
estudiando.
j. Se comienza aplicndose al terreno de fundacin manejando
probetas de este y permitir obtener el espesor con que tal material
a de cubrirse para tener un comportamiento satisfactorio. Hveem
llam a ese material de cubrimiento grava equivalente un material
con las caractersticas de una base comn. k. El mtodo se repetir
para la sub rasante fabricando probetas con el material podr
encontrarse el espesor de grava equivalente necesario para
protegerlo. De esta manera se procede en direccin accedente hasta
completar la estructura deseada del pavimento.
Tipo de cargandice de trficoFactores de carga equivalente
52.5
62.3
72.2
82
Carpeta de concreto asfltico91.9
101.8
111.7
121.6
131.6
141.5
Base estabilizada con asfalto1.3
Bases tratadas con cementoA1.7
B1.5
C1.2
Bases granulares de material triturado1.1
Subbases y bases granulares naturales1.0
Procedimiento del Ensayo Hveem
1. Ensayo de Estabilmetro
Este ensayo est diseado para medir la estabilidad de una mezcla
de prueba bajo esfuerzos especficos. La probeta compactada es
colocada dentro del estabilmetro, en donde est rodeada por una
membrana de caucho. Una carga vertical es impuesta sobre la probeta
y la presin lateral (horizontal) resultante es medida. Los
resultados del estabilmetro dependen, en gran parte, de la friccin
interna (resistencia) de los agregados, y es un menor grado, de la
consistencia del asfalto.
Dicho ensayo se efecta de la siguiente manera:
a. La probeta es calentada a 60Cb. La probeta es colocada en el
estabilmetroc. La presin en el estabilmetro es elevada a 34KPa.d.
Una carga vertical es aplicada a una velocidad de 0.02 mm/s hasta
lograr una carga de 26.7KN.e. Las lecturas de presin lateral son
medidas y registradas bajo cargas verticales especficas.f. La carga
vertical es disminuida a 4.45KN y se mide el desplazamiento usando
una bomba de desplazamiento.g. El valor HVEEM de estabilidad para
la probeta se calcula usando la informacin obtenida del ensayo de
estabilmetro. El valor resultante del estabilmetro est basado en la
idea de que una mezcla asfltica tiene propiedades que oscilan entre
un lquido y un slidorgido. El valor de estabilidad se obtiene de
una escala arbitraria que va de 0 a 100, el 0 corresponde a un
lquido que no presenta resistencia interna a cargas lentamente
aplicadas, el 100 corresponde a un slido hipottico que trasmite,
bajo cierta carga vertical, una presin lateral que no puede
registrarse.
R = Nmero de estabilidad de Hveem, es adimensional.Pc = Presin
vertical aplicada. El valor de R se mide generalmente para 11.2
kg//cm2Ph = presin horizontal en las paredes del espcimen medida en
el manmetroD = desplazamiento horizontal del espcimen,
correspondiente a una presin horizontal de 7 kg//cm2.
2. Ensayo de Cohesimetro
La prueba del cohesimetro proporciona una medida de la
resistencia a la tensin de una mezcla asfltica compactada, un suelo
cementado o cualquier mezcla de agregados, generalmente en el caso
de materiales con poca cementacin no se efecta la prueba, sino que
se asignan valores de cohesimetro atendiendo la experiencia que
exista al respecto.
Equipo de prueba.
a. Cohesimetro con equipo completo.b. Termmetro.c. Balanza de 10
kg de capacidad y un gramo de aproximacin.
3. Ensayo de Expansin
El agua es el enemigo de todas las estructuras de pavimento. En
consecuencia un diseo de mezcla de pavimentacin debe estar rgido a
proporcionarle al pavimento una adecuada resistencia al agua para
garantizar su durabilidad. El ensayo de expansin mide la cantidad
de agua que se filtra dentro o a travs de una probeta, y la
cantidad de expansin que el agua causa. Tambin mide la
permeabilidad de la mezcla su capacidad de permitir que el agua
pase a travs de ella.
Procedimiento del Ensayo de Expansin
El procedimiento consiste en lo siguiente:
a. La probeta, en su molde de compactacin, se coloca en una
bandeja de aluminio y se cubre con una placa de bronce.b. Un
medidor de cuadrante se monta sobre la probeta de tal manera que su
gua toque la placa de bronce.c. Una cantidad especfica de agua es
vertida dentro del molde directamente sobre la placa de bronce.d.
La distancia entre el labio superior y del molde y la superficie
del agua es medida y su valor es registrado.e. La probeta se deja
reposar sumergida por 24 horas.f. Se toma una lectura del medidor
de cuadrante. Esta lectura indica cunto se ha elevado la superficie
de la probeta debido a la expansin.g. La distancia entre el labio
superior del molde y la superficie del agua es medida nuevamente.
La diferencia entre esta medida y la medida tomada inicialmente
(24horas antes) indica la cantidad de agua que se ha filtrado en la
briqueta. Por lo tanto, esta diferencia es una medida de la
permeabilidad de la briqueta.
LINKOGRAFA
http://www.cuevadelcivil.com/2010/04/metodo-hveem-de-diseno-de-mezclas.html
http://libro-pavimentos.blogspot.com/2010/12/valor-de-resistencia-r-de-hveem.html
http://dc704.4shared.com/doc/0a4UjRcF/preview.html
http://www.ingenieracivil.com/2007/08/metodo-de-hveem.html
http://www.slideshare.net/WilsonMolinax/pavimentos-13657324