3. D.I.M.E.N.S.I.O.N.A.M.I.E.N.T.O F.I.R.M.E.S Flashcards
Que es un firme?
Conjunto de capas superpuestas sensiblemente horizontales que se apoyan sobre la explanada.f
Que objetivos tiene un firme?
- Proporcionar una superficie de rodadura SEGURA, CÓMODA, y de características PERMANENTES bajo las cargas repetidas del tráfico a lo largo del periodo de proyecto.
- Resistir y repartir las solicitaciones del tráfico de forma que a la explanada sólo llegue una pequeña fracción, compatible con su capacidad soporte.
- Proteger la explanada de las condiciones atmosféricas (humedad).
Características superficiales o funcionales de los firmes. Qué son y cuales són.
Son aquellas características que se alojan en la superficie del firme, por donde rueda el vehículo, y que el conductor percibe.
- Regularidad superficial (comodidad).
- Resistencia al deslizamiento, textura.
- Ruido de rodadura.
- Reflexión luminosa (sobretodo con lluvia)
- Evacuación agua superficial (evitar aquaplanning).
Características estructurales de los firmes.
Dependiendo de los materiales del firme y de los espesores de las capas, y dadas las cargas del tráfico, tendremos unas leyes de tensiones y deformaciones, que conllevará una ley de fatiga (que nos dirá cuantos ciclos podemos aplicar antes que la estructura rompa). Esto nos permitirá dimensionar el firme (que sea barato de construir, però también barato de mantener; tendrá que haber un equilibrio de los dos).
Qué factores se deben considerar en el proyeccto para dimensionar un firme?
- Tráfico
- Explanada.
- Clima
- Materiales disponibles
- Magnitud del proyecto
El tráfico como factor a considerar en el proyecto
Tener en cuenta las cargas pesadas en el carril de proyecto (el más solicitado).
Fundamental la repetición de cargas, que supone una acumulación de efectos (leyes de fatiga).
Tener en cuenta las máximas presiones de contacto, las solicitaciones tangenciales (curvas, zonas de frenado), la velocidad de aplicación de las cargas (lenta en rampas por ejemplo), la canalización del tráfico.
También es imporante que el tráfico de obra no deteriore las capas del firme durante su ejecución.
La explanada como factor a considerar en el proyecto de un firme
En función de la capacidad soporte (o resistencia a la deformación por esfuerzo cortante) de la explanada se dimensionará.
Importante tener en cuenta la sensibilidad de los suelos a la humedad. En climas fríos, helada y deshielo.
El clima como factor a considerar en el proyecto de un firme
El clima es más considerado en la selección de materiales que en el dimensionamiento del firme, y en determinados elementos constructivos (drenaje).
Especial consideración las temperaturas extremas dirarias y estacionarias, la radiación solar, el régimen y la cuantía de las precipitaciones y la posible presencia de hielo y nieve sobre la superficie con el subsiguiente empleo de sales fundentes, cadenas, etc.
Los materiales disponibles como factor a considerar en el proyecto
Se debe considerar la disponibilidad, calidad, homogeneidad, cantidades necesarias, suministro, precio (distancia de transporte!)
Costes actualizados: construcción, conservación, sociales.
Cuales son los materiales básicos para la construcción de un firme?
- Suelos granulares.
- Áridos
- Ligantes hidrocarbonados.
- Conglomerantes hidráulicos.
- Agua
- Otros (barras de acero, aireantes y plastificantes en hormigones, activantes en mezclas bituminosas, etc).
Cuales son las unidades de obra básicas en la construcción de un firme
- Capas granulares.
- Materiales granulares estabilizados o tratados.
- Tratamientos superficiales y riegos bituminosos.
- Mezclas bituminosas.
- Hormigones
Los tres tipos básicos de firmes
- Firmes flexibles
- Firmes semirrígidos
- Firmes rígidos
Tipos de firmes (todos)
- Flexibles
- Semirrígidos
- Rígidos
- Adoquinados
- Mixtos
- De estructura inversa
Firmes flexibles
Formados por capas constituidas por materiales con una resistencia a la deformación usualmente decreciente con la profundidad.
Al menos tienen una capa de rodadura (salvo los firmes no revestidos de caminos con baja intensidad de tráfico).
Espesor máximo de un pavimento bituminoso en una sola capa.
8 cm.
Si el espesor se requiere mayor, se realizará en dos capas: rodadura y intermedia.
Capas pavimento flexible
- Pavimento (rodadura y intermedia si e>8cm).
- Base
- Sub-base
—
Que es el pavimento?
PARTE (que no necesariamente “capa”) es la parte superior del firme y recibe directamente las solicitaciones del tráfico. Aporta las características funcionales y, des del punto de vista estructural, absorbe los esfuerzos horizontales y parte de los verticales.
Pavimentos más comunes en firmes flexibles, semiflexibes y semirrígidos
Mezclas bituminosas (para tráficos con intensidades medias y altas y en vías urbanas) y riegos con gravilla (para tráficos con baja intensidad y para impermezbilizar y restaurar la textura de los pavimentos existentes)
Si se quiere proporcionar una rápida infiltración del agua de lluvia en un pavimento…
La capa de rodadura será porosa, y se habla entonces de mezcla drenante.
Que es la base en un firme?
Es la capa que va debajo del pavimento.
Función: eminentemente resistente, absorbiendo la mayor parte de los esfuerzos verticales.
Rigidez en consonancia con la intensidad del tráfico pesado.
Que bases se utilizan para los diferentes tráficos pesados?
- Tráfico pesado con intensidades bajas y medias: bases granulares con gravas y arenas trituradas.
- Tráfico pesado con intensidad elevada: bases con materiales granulares tratadas con un ligante o con un conglomerante (bases de mezcla bituminosa o bases de gravacemento; o suelocemento)
Que es la subbase? Función. Materiales
Es la capa situada por debajo de la base y sobre la explanada.
Esta capa puede no ser necesaria con explandas de alta capacidad soporte.
Función:
Proporcionar a la base un apoyo uniforme y constituir una adecuada plataforma de trabajo para su puesta en obra y compactación.
Materiales:
Granulares (Gravas y arenas rodadas o trituradas), suelocemento, escorias cristalizadas de horno alto, etc.
Qué es un firme semirrígido?
Tiene capas tratadas o estabilizadas con cemento.
O también con capas de espesor importante (15 cm o más) de mezcla bituminosa (a veces se llaman semiflexibles estos)
Tienen menor deformabilidad a las cargas.
Se usan cuando hay un aumento de las intensidades y las cargas del tráfico.
Que particularidad (mala) tienen los firmes semirrígidos? Que se hace para minimizar este efecto?
Las capas inferiores tratadas con cemento se agrietan (fisuración) por retracción hidráulica y térmica.
Para minimizar el efecto que las grietas se reflejen en superficie (las grietas “suban” a través de las capas superiores) es prefisurar las capas. Otra: los firmes de estructura inversa.
Que son los firmes de estructura inversa y a que se debe su diseño?
En estos firmes, similares a los semirrígidos (porque tienen mezla bituminosa y capas tratadas con cemento), tienen una capa granular (formada exclusívamente por áridos) entre las capas bituminosas suepriores y la capa tratada con cemento. Así, se evitan la transmisión de tensiones tangenciales debido a la formación de grietas. Las grietas no se reflejan en superficie.
Considerando las capas: - Pavimento - Base - Subbase Como son los módulos de rígidez, relativamente al resto de capas, en los firmes flexibles, semirrígidos, y de estructura inversa?
Firme flexible
- E pavimento mayor que E base
- E base mayor que E subbase
Firme semirrígido
- E pavimento menor que E base (tratada)
- E base mayor que E subbase
Firme estructura inversa
- E pavimento mayor que E base (granular)
- E base menor que E subbase (tratada)
Que firmes permiten una fácil reparabilidad de los elementos (tipo tuberías) bajo los firmes?
Los firmes mixtos.
Qué son los firmes rígidos?
Son los firmes de hormigón. Tienen una capa de hormigón que asegura la función resistente (muy alta rigidez). Están formado por losas. Entre las losas habrá juntas.
Que son los firmes mixtos?
Son firmes constituidos por una capa superior de mezcla bituminosa, seguida por una capa de hormigón de baja resistencia.
Son muy utilizados en vías urbanas por la facilidad que presentan para reparar redes de servicio que pasen por debajo.
Que estructura tienen los firmes adoquinados? Que problemas presentan?
De abajo a arriba, tienen una base, seguida de una capa de nivelación de arena, y encima de todo los adoquines asentados directamente sobre la arena.
Problemas: ruidosos, deslizantes, se desnivelan con facilidad.
Para que tráficos se utilizan bases granulares en firmes flexibles?
T3, T4
Cual es el firme rígido más frecuente?
El de hormigón vibrado en masa, dividido en losas mediante juntas.
Para que se ponen juntas en un pavimento de hormigón vibrado en masa?
Se ponen para evitar:
- Fisuras que aparecerían por retraccion del hormigón y las variaciones termohigrométricas (transversales, separadas unos 4 o 5 m).
- Facilitar el alabeo de las losas (normalmente longitudinales entre carriles)
Se ponen pasadores entre las losas
Que resistencia se utiliza en el hormigón en los firmes rígidos?
Reisistencia a flexotracción.
Que tiene que garantizar, des del punto de vista funcional, un pavimento de hormigón?
- Resistencia al desgaste sueprficial.
- Superfície antideslizante y regular.
Que tipos de pavimentos rígidos hay?
- Hormigón vibrado en masa.
- Hormigón armado.
- Hormigón pretensado.
- Hormigón compactado con rodillo.
Que es un pavimento de hormigón contínuo?
Un pavimento, de un firme rígido, con hormigón armado. No tienen juntas, ya que la armadura “cose” el hormigón frente a la retracción.
Un pavimento de un firme rígido con fibras de acero se considera un pavimento
De hormigón armado
Que caracteriza un pavimento de hormigón pretensado’
- Espesor reducido.
- Gran capacidad soporte.
- Supresión de juntas.
Que requerimientos, des del punto de vista geométrico, tienen los pavimentos de hormigón pretensado? Donde se utilizan?
Que el tramo sea recto y plano. Se utilizan en pistas de aeropuertos.
En los pavimentos rígidos, de que materiales podemos construir la plataforma?
- Hormigón magro
- Suelo-cemento
- Grava-cemento
Que es la plataforma en un firme rígido?
Es la capa debajo del pavimento, y encima de la explanada (generalmente). Es, en términos de firmes flexibles, la base .
Objetivo del dimensionamiento de firmes
Definir la naturaleza y espesor de cada capa del firme a partir de la consideración de una serie de factores básicos:
- Tráfico
- Capacidad soporte de la explanada.
- Materiales disponibles
- Condiciones climáticas
- Otros factores.
Que dos clases de métodos hay para dimensionar firmes? En que se basan?
- Los métodos analíticos: se basan en el cálculo.
- Los métodos empíricos: se basan en la experiencia acumulada.
El dimensionamiento permite, además de deteminar la naturaleza de las capas y su espesor…
Optimizar la realción resistencia-coste global (construcción, conservación, rehabilitación)
Comportamiento mecánico de los firmes flexibles
- Indefinidos en el plano horizontal (pueden aparecer grietas).
- Hay un reparto de tensiones gradual.
- La temperatura hace variar las rigideces de las capas bituminosas.
Comportamiento firmes rígidos
- Las losas presentan un efecto borde (el comportamiento de las tensiones no será uniforme a lo largo del pavimento, habrá cambios bruscos).
- La losa absorbe la casi totalidad de las tensiones.
- Fenómenos de retracción, los gradientes térmicos provocan alabeos de las losas (o combado); todo esto origina más tensiones en el pavimento.
Métodos analíticos dimensionamiento: modelación basada en macizos multicapa. Qué hipotesis se consideran?
- La carga es repartida uniformemente en una área circular (carga estática). Esto permite simetria axial y trabajar en cordenadas cilindricas.
- Cada capa actúa como un medio elástico lineal (definido por su módulo elasticidad E y su coeficiente de Possion n), homogéneo, isótropo, contínuo, de espesor constante e indefinido horizontalmente. El cimiento es un macizo semiindefinido de Boussinesq (con E y n también).
- Cada capa se apoya sobre la subyacente de forma contínua. Adherencia total o nula.
- No se consideran efectos de los gradientes térmicos.
- Desplazamientos pequeños.
Método analítico dimensionamiento de firmes rígidos
Método Westergaard.
Losa finita (elástica lineal) sobre macizo semiindefinido de Winkler (la reacción que el apoyo transmite a la losa es proporcional al desplazamiento). Se consideran los gradientes térmicos (cobado hacia bordes arriba -temperatura creciente en profundidad- o bordes abajo -viceversa-).
Se analizan las cargas en tres posiciones:
- Interior (con combado bordes abajo)
- Borde (con combado bordes abajo).
- Esquina (con combado bordes arriba).
Que son las leyes de fatiga?
Son expresiones matemáticas obtenidas por correlación de los resultados de numersosos ensayos de laboratorio y calibradas en estudios a escala real. Con ellas se determina el número N de aplicaciones de una carga tipo P que puede soportar el material estudiado antes de llegar al agotamiento estructural.
Que es la Ley de Miner?
Enuncia que la fatiga ocasionada por un conjunto de cargas es igual a la suma de los grados de fatiga de cada una de ellas.
Que capa proporciona las características funcionales del firme?
Los pavimentos (Capa de rodadura si pavimento en dos capas).
Las características superficiales de los pavimentos tienen relación directa con la resistencia estructural?
No
Características funcionales de un pavimento
- Resistencia a la rodadura.
- Resistencia al deslizamiento.
- Regularidad superficial.
- Propiedades reflexivas y color.
- Ruido contacto neumático-pavimento
- Proyecciones de agua al paso de vehículos.
- Contacto neumático-pavimento (consumo)
- Permeabilidad y drenabilidad
- Limpieza
- Resistencia al ataque de aceites y combustibles (sobretodo en aparcamientos de vehículos pesados)
Para que necesitamos las características funcionales de un pavimento?
Usuario:
- Seguridad
- Comodidad
Otros agentes:
- Costes de explotación
- Contaminación ambiental
Clasificación de las características geométricas superficiales
- Microtextura
- Macrotextura
- Megatextura
Longitudes de onda microtextura
Horizontales: 0-0,5mm
Verticales: 0-0,2mm
Longitudes onda macrotextura
Horizontales: 0,5-50mm
Verticales: 0,2-10mm
