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Pavimentos - Factores que intervienen en el calculo de espesores

Los pavimentos son diseñados para obtener en forma económica un buen comportamiento
durante una larga vida de servicio. Diversos factores deben analizarse para obtener el
diseño del más bajo costo anual. Estos factores son:

• Tránsito considerando las cargas por eje o rueda y su frecuencia
• Resistencia de los materiales
• Subrasante
• Drenaje
• Acción de las heladas
• Vida útil para el diseño


1. TRÁNSITO
En el análisis de las cargas actuantes, se deben tener en cuenta el peso u número de
vehículos que van a circular durante la vida útil del pavimento. No es posible llegar al conocimiento exacto de estos números ya que el mismo resulta cambiante a través del tiempo, pudiéndose hacer solamente estimaciones en base a hipótesis más o menos ajustadas a la realidad.
Originariamente se tenían en cuenta las cargas máximas, pero posteriormente, se ha
verificado la importancia de la repetición de cargas y la influencia de la fatiga en la falla de los pavimentos.
El volumen y carácter del tránsito fijan el ancho del pavimento, mientras que el peso y la frecuencia de las cargas de los ejes o de las ruedas de los vehículos, determinan el espesor y otras características del diseño estructural.

2. RESISTENCIA DE LOS MATERIALES
La determinación de la resistencia de los materiales que intervienen en la estructura deben hacerse en la forma más critica de trabajo: si los materiales de base son de tipo granular y pueden ser afectados por la presencia de agua, proveniente de la napa, el ensayo debe hacerse en eses condiciones de humedad.

Los ensayos de resistencia deben ser complementados con ensayos de durabilidad de tal forma que se tenga seguridad de la permanencia de sus propiedades en el tiempo.
En el caso de las mezclas asfálticas, hay que tener en cuenta las condiciones de
temperatura de servicio, ya que en materiales plasto-elásticos la resistencia varía
sustancialmente con la misma.
Con los resultados de la resistencia de los materiales a los que se les aplica coeficientes de seguridad adecuados al tipo de estructura que tenemos y conociendo las tensione a que se encuentra sometido, se puede proceder al dimensionado del pavimento.

3. SUBRASANTE
El estudio de la fundación debe realizarse como en el caso de capa de rodamiento, base y subbase: en las condiciones más criticas de servicio.
Generalmente los procedimientos y ensayos que se utilizan para el estudio de la subrasante son los mismos que se utilizan para los materiales de subbase y base cuando no tienen cimentación.

El punto fundamental es conocer el grado de compactación y porcentaje de humedad que va a tener en obra y hacer los ensayos en estas condiciones.
Una buena densificación de la subrasante es fundamental para lograr un buen
comportamiento de toda la estructura, evitando así el posterior asentamiento por
consolidación.
En el caso de pavimentos rígidos la uniformidad de la subrasante presenta una importancia ulterior, como es explicado más adelante.

4. DRENAJE
Merece una consideración especial el drenaje adecuado del pavimento, tanto superficial como subterráneo. El agua superficial debe ser evacuada a través de cunetas o desagües pluviales. Con respecto al drenaje subterráneo hay que tomar precauciones necesarias para que el nivel de la napa se encuentre suficientemente alejado del pavimento y en caso contrario, utilizar capas drenantes que resulten menos susceptibles a la presencia de agua.

Con este objeto, en algunos casos resulta aconsejable la colocación de capas relativamente gruesas de arena; o capas alternativas drenantes de arena e impermeables de suelo para cortar la capilaridad y facilitar la compactación.

5. ACCIÓN DE LAS HELADAS
La acción de las heladas produce dos efectos perjudiciales en los pavimentos:

1) Levantamiento del pavimento por la presión que origina el mayor espacio que ocupa
el agua congelada.

2) Ablandamiento de la subrasante por el agua de deshielo.
Para ponerse del lado de la seguridad del efecto destructivo debe evitarse la presencia de agua hasta las profundidades de penetración de la helada. La profundidad de penetración depende de la temperatura bajo el punto de congelamiento y del tiempo que la misma se mantiene, ya que la transmisión de calor no es instantánea en estos materiales. Por esta circunstancia solamente se producen problemas de esta índole en los lugares cuyo clima es riguroso durante períodos prolongados.

Los suelos más susceptibles son los suelos finos que tienen elevada capilaridad y baja cohesión, entrando dentro de esta clasificación los duelos limosos y limo-arenosos. Las arenas y los suelos arcillosos resultan menos sensibles.
En consecuencia en los climas en la que acción de las heladas penetre hasta profundidades que afecten las capas de la estructura y la subrasante, es necesario construir las primeras con materiales que no sean sensibles y en el caso de la subrasante, se deben sustituir los suelos no aptos hasta las profundidades de penetración de la helada. Afortunadamente, este problema de gran importancia en algunos países, no es crítico en el nuestro, salvo en algunas regiones particulares.

6. VIDA ÚTIL PARA EL DISEÑO
Conociendo las condiciones del tránsito, el pavimento puede ser diseñado para la vida de servicio que se desee. Debe establecerse el volumen y peso del tránsito futuro previsible.

Se acostumbra a tomar vidas útiles del pavimento rígido comprendidas entre 30 y 50 años.

Para el caso de pavimentos flexibles las vidas útiles suelen estar comprendidas entre 15 y 20 años.


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