Pavimentos asfálticos de carreteras : guía práctica para los estudios y diseños - Sánchez Sabogal, Fernando; Campagnoli Martinez, Sandra Ximena (Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería, 2016)
En ingeniería, y muy especialmente en la ingeniería de pavimentos, la conjugación entre la teoría y la práctica resulta fundamental para llevar a feliz término los aspectos técnicos de los proyectos. Sin embargo, cuando se llevan a la práctica resultados de investigaciones foráneas sin una adecuada conceptualización de su aplicabilidad en un medio completamente disímil de aquel para el cual se desarrollaron o no se conocen en profundidad los fundamentos de éstas, los resultados se pueden apartar considerablemente de los esperados. Esta publicación es fruto de la convicción de la necesidad de que profesionales que han vivido de cerca las vicisitudes de la ingeniería de pavimentos en el país plasmen en un escrito, así sea de manera sucinta, pero con carácter autóctono, algunas de las experiencias vividas y recopiladas sobre los estudios y el diseño de pavimentos asfálticos para carreteras, conjugando en forma armónica la teoría con la práctica.

In engineering, and especially in pavement engineering, the combination of theory and practice is essential to successfully complete the technical aspects of projects. However, when foreign research results are put into practice without an adequate conceptualization of their applicability in a completely different environment from the one for which they were developed, or when the fundamentals of the research are not known in depth, the results may be considerably different from those expected. This publication is the result of the conviction of the need for professionals who have lived closely the vicissitudes of pavement engineering in the country to express in writing, even in a succinct way, but with an autochthonous character, some of the experiences lived and compiled on the studies and design of asphalt pavements for highways, combining in a harmonic way the theory with the practice.
Palabras liminares -- Presentación -- 1. Aspectos Generales -- 1.1 Propósito del diseño de un pavimento -- 1.2 Propósito y organización del texto -- 1.3 Alcance de los estudios para el diseño de pavimentos -- 1.4 Perspectiva histórica del diseño de pavimentos asfálticos para las carreteras colombianas -- 1.5 Factores relacionados con el diseño que han contribuido al deterioro prematuro de los pavimentos asfálticos en las carreteras nacionales -- 1.6 Referencias bibliográficas -- 2. Composición de un pavimento asfáltico y elementos complementarios -- 2.1 Estructura típica de un pavimento asfáltico -- 2.2 Funciones de la subrasante y de las capas de un pavimento asfáltico convencional -- 2.3 Sección transversal de un pavimento asfáltico de carretera -- 2.3.1 Corona -- 2.3.2 Calzada -- 2.3.3 Bermas -- 2.3.3.1 Capacidad estructural de las bermas -- 2.3.3.2 Bandas alertadoras longitudinales -- 2.4 Drenaje -- 2.4.1 Drenaje de la corona -- 2.4.2 Drenaje subsuperficial -- 2.5 Referencias bibliográficas -- 3. Aspectos ambientales relacionados con el diseño del pavimento -- 3.1 Geología y geografía física de Colombia -- 3.2 Clima -- 3.2.1 Temperatura -- 3.2.2 Precipitación -- 3.3 Efectos de la temperatura y de la precipitación sobre el comportamiento de los pavimentos asfálticos -- 3.3.1 Influencia de la temperatura -- 3.3.2 Influencia de la precipitación -- 3.4 Clasificación del clima por humedad con base en el índice de Thornthwaite -- 3.5 Efectos del cambio climático sobre el diseño y el comportamiento de los pavimentos asfálticos -- 3.6 Referencias bibliográficas -- 4. Tránsito -- 4.1 Introducción -- 4.2 Selección del periodo de diseño del pavimento -- 4.3 Clasificación vehicular -- 4.4 Volúmenes iniciales de tránsito -- 4.4.1 Tránsito promedio diario anual (TPDA) -- 4.4.2 Tránsito promedio diario por tipo de vehículo -- 4.4.3 Carreteras sin información sobre tránsito -- 4.4.4 Carreteras de trazado nuevo -- 4.4.5 Evolución del tránsito en las carreteras nacionales -- 4.4.6 Modelos de regresión -- 4.4.7 Tránsito durante el primer año de servicio -- 4.5 Distribución direccional del tránsito de vehículos pesados(DD) -- 4.6 Identificación y ocupación del carril de diseño (DC) -- 4.7 Factores de equivalencia de carga por tipo de vehículo pesado -- 4.7.1 Carga patrón para el diseño del pavimento -- 4.7.2 Concepto del factor de equivalencia de carga por eje(FECE) -- 4.7.3 Obtención de la información sobre las cargas por eje y vehiculares -- 4.7.4 Cargas por eje con otras configuraciones de ejes y de rodado que producen el mismo deterioro que la carga patrón -- 4.7.4.1 Ejes tándem y triples con sistema de rueda doble -- 4.7.4.2 Ejes cuádruples con sistema de rueda doble -- 4.7.4.3 Ejes simples con sistema de rueda simple -- 4.7.4.4 Ejes simples con sistema de rueda simple con neumáticos de banda ancha -- 4.7.4.5 Cargas por eje recomendadas para el diseño de los pavimentos asfálticos -- 4.7.5 Factores de equivalencia de carga por vehículo pesado (FECV) -- 4.7.6 Factores de equivalencia de carga por vehículo pesado con las nuevas cargas de referencia -- 4.8 Número de repeticiones equivalentes del eje patrón de diseño durante el año inicial de servicio del pavimento -- 4.9 Proyección del tránsito -- 4.9.1 Proyección del tránsito normal -- 4.9.2 Asignación del tránsito derivado -- 4.9.3 Asignación del tránsito generado -- 4.10 Tránsito de diseño -- 4.11 Efecto de las condiciones de aplicación de las cargas sobre el cálculo de los ejes equivalentes para el diseño del pavimento -- 4.11.1 Tránsito canalizado -- 4.11.2 Tipo de neumáticos -- 4.11.3 Presiones de inflado y de contacto -- 4.11.4 Influencia de la presión de contacto sobre el factor de equivalencia de carga -- 4.11.5 Efecto de la separación entre los ejes de un mismo sistema múltiple -- 4.11.6 Efecto de la distribución de la carga sobre los ejes de un sistema múltiple -- 4.11.7 Distribución de la carga sobre las ruedas de un mismo eje -- 4.11.8 Velocidad de los vehículos -- 4.12 Conclusión -- 4.13 Referencias bibliográficas -- 5. Investigación geotécnica y evaluación de los suelos de subrasante -- 5.1 Introducción -- 5.2 Análisis de la información disponible -- 5.3 Reconocimiento de la zona del proyecto -- 5.4 Delimitación de unidades de diseño -- 5.5 Planeación y ejecución del programa de exploración del subsuelo -- 5.5.1 Separación entre las perforaciones -- 5.5.2 Profundidad de las perforaciones -- 5.5.3 Ejecución de las perforaciones -- 5.5.4 Registro de las perforaciones -- 5.5.5 Toma de muestras -- 5.5.6 Ensayos de campo -- 5.5.7 Materiales de corte y de préstamo -- 5.5.8 Cambio de estándar -- 5.5.9 Manejo de hallazgos culturales, históricos y paleontológicos -- 5.6 Caracterización de los suelos de subrasante -- 5.6.1 Evaluación de los datos obtenidos en el terreno -- 5.6.2 Ejecución de ensayos para la clasificación de los suelos y elaboración del perfil -- 5.6.3 Definición de los posibles materiales para la construcción de los rellenos -- 5.6.4 Factores de cambio volumétrico -- 5.6.5 Ajuste de las unidades de diseño y selección de los suelos de subrasante predominantes -- 5.6.6 Ensayos para determinar la respuesta de los suelos de subrasante -- 5.6.6.1 Número requerido de ensayos para caracterizar la respuesta de la subrasante en cada unidad de diseño -- 5.6.6.2 Toma de muestras para los ensayos de resistencia o módulo -- 5.6.6.3 Condiciones para el ensayo de las muestras -- 5.6.6.4 Elaboración y curado de las muestras para el ensayo CBR y determinación del valor de resistencia -- 5.6.6.5 Ensayos de resistencia sobre muestras inalteradas -- 5.6.6.6 Módulos elásticos en capas sucesivas -- 5.6.7 Determinación del valor representativo de respuesta del suelo para cada unidad de diseño -- 5.6.7.1 Conversión del CBR de diseño a módulo resiliente (Mr) -- 5.6.8 Relación de Poisson -- 5.6.9 Ecuaciones de falla de la subrasante -- 5.7 Referencias bibliográficas -- 6. Suelos especiales -- 6.1 Introducción -- 6.2 Suelos blandos -- 6.3 Suelos altamente orgánicos -- 6.4 Suelos expansivos -- 6.5 Suelos colapsables -- 6.6 Suelos dispersivos -- 6.7 Suelos salinos -- 6.8 Algunas técnicas para el tratamiento de los suelos especiales -- 6.8.1Elusión -- 6.8.2 Excavación y reemplazo -- 6.8.3 Desplazamiento -- 6.8.4 Tratamiento con permanencia en el lugar -- 6.8.4.1 Incremento de la resistencia del suelo -- 6.8.4.2 Modificación de la carga -- 6.8.4.3 Refuerzo -- 6.8.4.4 Drenaje vertical -- 6.8.4.5 Pilotaje -- 6.8.4.6 Mejoramiento -- 6.8.4.7 Otras técnicas de tratamiento -- 6.9 Otros suelos de comportamiento particular -- 6.9.1 Suelos derivados de cenizas volcánicas -- 6.9.2 Suelos lateríticos -- 6.10 Referencias bibliográficas -- 7. Materiales para la construcción del pavimento -- 7.1Generalidades -- 7.2 Materiales granulares no ligados -- 7.2.1 Introducción -- 7.2.2 Caracterización de los materiales granulares no ligados para el diseño del pavimento -- 7.2.3 Factores que inciden sobre el módulo resiliente y la relación de Poisson -- 7.2.3.1 Efecto de la densidad seca y del contenido de agua -- 7.2.3.2 Nivel de esfuerzos -- 7.2.4 Determinación del módulo resiliente de los materiales granulares no ligados -- 7.2.5 Deformación permanente de los materiales granulares no ligados -- 7.3 Materiales granulares modificados -- 7.3.1 Generalidades -- 7.3.2 Estimación del módulo resiliente por correlación -- 7.3.3 Deformación permanente -- 7.4 Materiales cementados -- 7.4.1 Introducción -- 7.4.1.1 Características básicas -- 7.4.1.2 Caracterización de los materiales cementados para el diseño del pavimento -- 7.4.2 Factores que afectan el módulo elástico de los materiales cementados -- 7.4.2.1 Efecto de la composición de la mezcla -- 7.4.2.2 Efecto de la humedad y la densidad -- 7.4.2.3 Efecto de la edad y del curado -- 7.4.3 Determinación del módulo de diseño -- 7.4.3.1 Definición del módulo de diseño -- 7.4.3.2 Métodos para la determinación del módulo -- 7.4.3.3 Medidas en el laboratorio -- 7.4.3.4 Correlaciones -- 7.4.3.5 Valores asumidos -- 7.4.3.6 Módulo asumido posfatiga -- 7.4.4 Factores que afectan la vida a la fatiga de los materiales cementados -- 7.4.4.1 Efecto de la densidad seca y la humedad -- 7.4.4.2 Eficiencia del mezclado y uniformidad del contenido de estabilizante -- 7.4.4.3 Agrietamiento -- 7.4.5 Medios para determinar las características de fatiga de los materiales cementados -- 7.4.5.1 Módulo de rotura -- 7.4.5.2 Criterio de fatiga -- 7.5 Mezclas asfálticas -- 7.5.1 Introducción -- 7.5.2 Factores que afectan el módulo elástico de la mezcla asfáltica -- 7.5.2.1 Efecto de la composición de la mezcla -- 7.5.2.2 Efecto de la temperatura -- 7.5.2.3 Efecto de la velocidad de aplicación de la carga (velocidad vehicular) -- 7.5.2.4 Efecto de la edad -- 7.5.3 Determinación del módulo de diseño y de la relación de Poisson -- 7.5.3.1 Determinación del módulo de diseño -- 7.5.3.2 Relación de Poisson -- 7.5.3.3 Determinación del módulo de diseño a partir del módulo resiliente medido en el ensayo de tensión indirecta -- 7.5.3.4 Módulo de diseño a partir de las propiedades del asfalto y de la composición volumétrica de la mezcla -- 7.5.3.5 Módulo de diseño a partir de modelos predictivos -- 7.5.3.6 Módulo de diseño a partir de valores típicos de la bibliografía técnica -- 7.5.4 Factores que afectan la vida a fatiga de las mezclas asfálticas -- 7.5.4.1 Efecto del soporte suministrado por las capas de apoyo -- 7.5.4.2 Efecto de la contribución de la capa asfáltica sobre la rigidez de todo el pavimento -- 7.5.4.3 Efecto de la dependencia del módulo de la mezcla a la temperatura -- 7.5.4.4 Efecto del tipo de ligante -- 7.5.4.5 Efecto del volumen de vacíos con aire -- 7.5.4.6 Efecto de la velocidad de aplicación de la carga -- 7.5.5 Determinación de las características de fatiga de las mezclas -- 7.5.5.1 Ensayos de laboratorio -- 7.5.5.2 Correlaciones presentadas en la bibliografía técnica -- 7.5.5.3 Factor de desplazamiento -- 7.5.5.4 Umbral de resistencia ilimitada a la fatiga -- 7.5.6 Deformación permanente de las capas asfálticas -- 7.5.7 Prevención del deterioro de las mezclas asfálticas a causa de la humedad -- 7.5.7.1 Mecanismos asociados con el daño por humedad de las mezclas asfálticas -- 7.5.7.2 Ensayos para determinar la sensibilidad de las mezclas asfálticas a la humedad -- 7.5.7.3 Métodos de tratamiento para reducir los deterioros de las mezclas asfálticas a causa de la humedad -- 7.5.8 Mezclas asfálticas con incorporación de productos de reciclado -- 7.6 Tratamientos superficiales -- 7.7 Referencias bibliográficas -- 8. Diseño del pavimento -- 8.1 Introducción -- 8.2 Métodos empíricos -- 8.3 Desarrollo de los métodos de diseño empírico-mecanísticos -- 8.4 Principios del diseño mediante un método analítico -- 8.5 Hipótesis básicas -- 8.6 Proceso de diseño -- 8.7 Datos requeridos para el diseño -- 8.7.1 Cargas -- 8.7.2 Características mecánicas de los materiales -- 8.7.3 Condiciones de adherencia entre capas -- 8.8 Empleo de los programas de cómputo -- 8.8.1 Entrada de datos -- 8.8.2 Análisis de la estructura propuesta -- 8.9 Interpretación de los resultados -- 8.10 Generalidades sobre el diseño de pavimentos asfálticos empleando el método de los elementos finitos -- 8.10.1 Creación y geometría del modelo -- 8.10.2 Cargas -- 8.10.3 Malla -- 8.10.4 Análisis -- 8.10.5 Resultados -- 8.11 Validación del programa EverstressFE -- 8.12 Verificación del diseño del pavimento -- 8.13 Diseño de la superficie del pavimento -- 8.13.1 Regularidad superficial -- 8.13.2 Ruido de rodadura -- 8.13.3 Resistencia al deslizamiento -- 8.13.3.1 Coeficiente de fricción -- 8.13.3.2 Textura -- 8.13.4 Propiedades ópticas -- 8.14 Conclusión -- 8.15 Referencias bibliográficas -- 9. Análisis de costos durante el ciclo de vida -- 9.1 Introducción -- 9.2 Nivel de detalle del ACCV -- 9.3 Indicadores económicos -- 9.3.1 Valor presente neto -- 9.3.2 Costo anual uniforme equivalente -- 9.3.3 Tasa de descuento -- 9.4 Procedimiento para elaborar el ACCV -- 9.4.1 Establecimiento de las estrategias de diseño para las alternativas consideradas -- 9.4.2 Determinación de los periodos de comportamiento y los instantes de intervención -- 9.4.3 Costos de la agencia vial -- 9.4.4 Costos de los usuarios -- 9.4.5 Diagramas de flujo de los costos -- 9.4.6 Cálculo del valor presente neto (VPN) -- 9.4.6.1 Ejemplo de cálculo del VPN -- 9.4.7 Análisis de resultados -- 9.4.7.1 Ejemplo de análisis de sensibilidad -- 9.4.8 Revaluación de las estrategias de diseño -- 9.5 Análisis probabilístico -- 9.6 Referencias bibliográficas -- 10. Pavimentos asfálticos sostenibles -- 10.1 Introducción -- 10.2 Materiales de residuo para la construcción de pavimentos -- 10.2.1 Escorias de alto horno -- 10.2.2 Escorias de acería de horno eléctrico -- 10.2.3 Cenizas volantes de centrales térmicas de carbón (fly-ash) -- 10.2.4 Residuos de construcción y de demolición -- 10.2.5 Agregados para reciclado provenientes de pavimentos en servicio -- 10.2.6 Grano de caucho proveniente de neumáticos fuera de uso -- 10.3 Técnicas de diseño y construcción favorables a la sostenibilidad -- 10.3.1 Pavimento de larga vida -- 10.3.2 Mezclas drenantes -- 10.3.3 Mezclas asfálticas tibias -- 10.3.4 Mezclas asfálticas semitibias -- 10.4 Técnicas de mantenimiento favorables a la sostenibilidad -- 10.4.1 Reciclado de pavimentos asfálticos -- 10.4.1.1 Reciclado en caliente -- 10.4.1.2 Reciclado en frío -- 10.4.2 Utilización de materiales provenientes de la demolición de pavimentos rígidos -- 10.4.3 Microaglomerados -- 10.5 Iniciativas verdes -- 10.6 Consumo de energía -- 10.7 Emisiones -- 10.8 Conclusión -- 10.9 Referencias bibliográficas -- Glosario -- A.1 Introducción -- A.2 Definiciones -- Índices -- Índice de tablas -- Índice de figuras -- Índice de materias.
Keywords: Pavimentos de asfalto; Pavements, Asphalt; Asfalto; Asphalt; Pavimentos de asfalto; Pavimentos -- Diseño y construcción; Geotecnia -- Análisis de suelo; Ingeniería de pavimentos; Carreteras -- Diseño y construcción