Unidad 01 After AG

Universidad de MedellínFacultad de IngenieríaPrograma de Ingeniería Civil

Universidad del DesarrolloFacultad de Ingeniería

Ingeniería Civil en Obras Civiles

Unidad 1: Introducción

Curso de Diseño VialCurso de Diseño VialCurso de Diseño VialCurso de Diseño Vial(Taller de Diseño Estructural de Pavimentos)(Taller de Diseño Estructural de Pavimentos)(Taller de Diseño Estructural de Pavimentos)(Taller de Diseño Estructural de Pavimentos)

Profesor Mario Rodríguez MorenoProfesor Mario Rodríguez MorenoProfesor Mario Rodríguez MorenoProfesor Mario Rodríguez MorenoProfesor Álvaro González Profesor Álvaro González Profesor Álvaro González Profesor Álvaro González VaccarezzaVaccarezzaVaccarezzaVaccarezza

INGENIERÍA DE CAMINOS…

INGENIERÍA DE CAMINOS…

INGENIERÍA DE CAMINOS…

INGENIERÍA DE CAMINOS…

Impacto positivo en la comunidad

INGENIERÍA DE CAMINOS…

comunidad

Transporte de productos a un menor costo

% CAMINOS PAVIMENTADOS

(Fuente: Banco Mundial, 2013)

Situación en Chile

Red Vial Administrada por el MOP: 80.000 km

Pavimentados No pavimentados

Pavimentados

CAMINOS NO PAVIMENTADOS

21%

79%

Pavimentados

No pavimentados

Objetivos

El principal objetivo de estos caminos es proporcionar accesibilidad a zonas urbanas y rurales durante todas las estaciones del año, y permitir el tránsito de diferentes tipos de vehículos.

CAMINOS NO PAVIMENTADOS

Camino no pavimentado en zona lluviosa, rural.

Camino no pavimentado en zona seca, rural.

Problemática• El mal estado de los caminos desincentiva la integración social, el acceso a la salud, educación, cultura y turismo.

• El material suelto y el polvo afectan la vida útil y funcionamiento de instalaciones urbanas y bienes privados.

•Baja calidad de vida de la gente debido al polvo en suspensión debido al paso

CAMINOS NO PAVIMENTADOS

•Baja calidad de vida de la gente debido al polvo en suspensión debido al paso de los vehículos.

Temario

� Historia

� El Proyecto de Ingeniería Vial

� Funciones de un Pavimento

� Tipos de Pavimentos

� Pavimentos de Hormigón

� Pavimentos de Asfalto

� Variables y Parámetros de Diseño

� Protocolo de Diseño

• Etruscos(800 AC), Cartagineses (500 AC), Romanos, Mayas, Incas.• Primeras especificaciones de Ingeniería (1900).

1.1 Historia

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

Primeros Pavimentos:

Asfalto : - París, 1840- Newark, New Jersey 1870

Hormigón: - Escocia, 1865- Detroit, Michigan 1908

1.1 Historia

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

Estructura de un pavimento convencional:

CunetaCarpeta asfáltica

Capa de base

Talud superior

Riego de Imprimación

1.2 Proyecto de Ing. Vial

FiltroSub-rasante

Capa de base

Capa de Sub-base

Talud inferior

1.2 Proyecto de Ing. Vial

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

DISEÑO CAMINO

� Estudio de Capacidad� Diseño Espacial� Seguridad� Medio Ambiente� Paisajismo

• Diseño Planimétrico y Altimétrico• Diseño de Intersecciones y Enlaces• Diseño de elementos complementarios

1.2 Proyecto de Ing. Vial

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

DISEÑO DE INFRAESTRUCTURA COMPLEMENTARIA

� Piedraplenes� Terraplenes� Puentes y Viaductos� Túneles� Obras de Arte� Muros de Contención y Taludes� Otras: Pasos peatonales, obras de ornamentación, etc

DISEÑO DEL DRENAJE

� Diseño Drenaje Superficial� Diseño Drenaje Profundo o

sub-superficial.

1.2 Proyecto de Ing. Vial

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

DISEÑO SUPRAESTRUCTURA

Diseño Estructural de Pavimento

� Eficiencia Transporte� Seguridad� Comodidad� Contaminación� Durabilidad?

1.3 Funciones del Pavimento

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

� Resistir esfuerzos estructurales de cargas dinámicas o cargasestáticas ?

� Reducir costos de operación de vehículos

� Proteger subrasante del clima (Erosión, agua y heladas) yasegurar “transitabilidad” para todas las épocas del año

1.3 Funciones del Pavimento

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

� Otros

En realidad para entender la función de un camino pavimentado esimportante estudiar la problemática de origen, la cual nace en uncamino no pavimentado.

1.3 Funciones del Pavimento

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

TIPOS DE DETERIORO CAMINOS NO PAVIMENTADOS

1.3 Funciones del Pavimento

EXTERNALIDADES NEGATIVAS CAMINOS NO PAVIMENTADOS

� Aumenta costo de conservación� Aumenta costo de operación� Reduce seguridad� Afecta integración social� Permite la producción de polvo (***)

1.3 Funciones del Pavimento

EMISIÓN DE POLVO

1.3 Funciones del Pavimento

EFECTO EMISIÓN DE POLVO

• Afecta la salud• Afecta la agricultura• Afecta lagos y corrientes de agua• Afecta la flora• Afecta la fauna• Reduce la seguridad

1.3 Funciones del Pavimento

• Deteriora enseres domésticos• Deteriora instalaciones industriales• Deteriora instalaciones públicas

Contribuye acelerar el deterioro del camino

1.3 Funciones del Pavimento

Exceso de finos producen inestabilidad.

Tipos según material:

• Hormigón• Asfalto• Adoquines y Adocretos• Materiales especiales (cal, sales, otros)• Estructuras combinadas (Recapados)

1.4 Tipos de Pavimento

Tipo según aplicación:

• Calles• Carreteras• Pavimentos industriales y puertos• Aeropuertos• Otros

1.4 Tipos de Pavimento

Comportamiento del Asfalto y Hormigón

Carga

Hormigón

• Rígido• Frágil

Deformación

Asfalto

• Flexible• Dúctil

1.4 Tipos de Pavimento

Base granularHormigón

Capa(s) Asfáltica(s)

Subbase granular

Subrasante

Subbase granular

SubrasanteSubrasante

PAVIMENTOS FLEXIBLESLa tensión disminuye gradualmenteVarias capas trabajan en conjunto

PAVIMENTOS RÍGIDOSLa tensión disminuye bruscamente

La mayor parte del trabajo lo hace la losa de hormigón.

1.5 Pavimentos de Hormigón

Estructura

• La losa hace casi el 100% delaporte estructural.

• Realiza todas las funciones derodado.

• En Chile espesor mínimo es de 20(18) cm. y el máximo de 30 cm.

1.5 Pavimentos de Hormigón

• En Estados Unidos el rango va de6 a 12 pulgadas.

1.5 Pavimentos de Hormigón

Barras de Traspaso de Carga - Amarre - Armadura

Barras de traspaso de carga Barras de amarre

Refuerzo continuo

Junta sin barra de traspaso de carga (JPCP)

Junta con barra de traspaso de carga (JRCP)

1.5 Pavimentos de Hormigón

Losa 1 Losa 2 Losa 1 Losa 2 Losa 1 Losa 2

Tipos de pavimento rígido

Junta con barra de traspaso de carga(JRCP)

Hormigón con refuerzo continuo(CRCP)

Junta sin barra de traspaso de carga(JPCP)

1.5 Pavimentos de Hormigón

Losas ‘cortas’ de Hormigón

Dependiendo de las condiciones del proyecto, espesores de hasta 8 cm.

1.5 Pavimentos de Hormigón

Losa de hormigón tradicional

Tensión de tracción

1.5 Pavimentos de Hormigón

Losa con geometría optimizada

1.6 Pavimentos de Asfalto

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

1.6 Pavimentos de Asfalto

Base Granular

Capa Asfáltica 1

ImprimaciónCapa Asfáltica 2

Riego de liga

Sello

Vacíos en el orden de 4-8%(*)

Pavimentos flexibles (estructura clásica)

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

Base Granular

Subbase Granular

SubrasanteGeotextil

(*) Mezclas tradicionales sin vacíos interconectados. Mezclas drenantes pueden ser 12%

1.6 Pavimentos de Asfalto

Base Estabilizada

Capa Asfáltica 1Riego de liga

Sello Vacíos en el orden de 4-8%(*)

Pavimentos flexibles (base estabilizada)

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

Subbase Granular

SubrasanteGeotextil

Imprimación

(*) Mezclas tradicionales sin vacíos interconectados. Mezclas drenantes pueden ser 12%

1.6 Pavimentos de Asfalto

Capa Asfáltica 1Riego de liga

Sello

Pavimentos flexibles (“Full Depth”)

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

SubrasanteImprimación

(*) Mezclas tradicionales sin vacíos interconectados. Mezclas drenantes pueden ser 12%

Capa Asfáltica 2

1.7 Variables y Parámetros de Diseño

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

1.7 Variables y Parámetros de Diseño

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

1.8 Protocolo de Diseño

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería

1.8 Protocolo de Diseño

Ing 1003 Diseño, Modelamiento e Investigación en Ingeniería