Proyecto de Pavimentos de Euroadoquines
De Construmatica
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Nota: Este artículo ha sido creado gracias a la Euroadoquin en el marco del Programa de Afiliados de la Construpedia. El contenido está disponible en el sitio web de Euroadoquín
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Proyecto
A la hora de estudiar el comportamiento y ejecución de un debemos de tener en cuenta dos maneras diferentes de analizarlo, bien mediante los Métodos de Análisis Teóricos o por los Modelos o Criterios de Diseño Práctico.
Generalidades
Descripción General de un Firme. Tipos
Un firme es una estructura constituida por un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales y de varios centímetros de espesor, de diferentes materiales, adecuadamente compactados. Estas estructuras estratificadas se apoyan en la explanada obtenida por el movimiento de tierras y han de soportar las cargas de tráfico que se aplican en la superficie trasmitiéndolas hasta el terreno en magnitud tal que éste las soporte. Esto han de cumplirlo durante un periodo de varios años sin que los deterioros y deformaciones producidas afecten a la seguridad o a la comodidad de los usuarios ni a la propia integridad del firme.
Por todo ello, las funciones de un firme son básicamente tres:
- Dar lugar a una superficie de rodadura segura, confortable y de características fijas bajo las cargas periódicas del tráfico a lo largo de un periodo de tiempo lo suficientemente largo (periodo de proyecto) durante el cual solo sería precisa alguna que otra actuación esporádica de mantenimiento.
- Soportar las cargas del tráfico previsto a lo largo del período de proyecto y trasmitir las presiones verticales producidas por las citadas cargas, de manera que a la explanada sólo lleguen una pequeña fracción de las mismas, compatible con la capacidad de soporte de dicha explanada. Las deformaciones temporales o permanentes que se produzcan tanto en la explanada como en las diferentes capas del firme deberán ser admisibles, considerando la periodicidad de las cargas así como la resistencia a la fatiga de los materiales que la integran.
- Servir de protección a la explanada de las incidencias climatológicas, y más concretamente de las precipitaciones, con los efectos que éstas tienen sobre la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos.
Por otro lado los firmes deben poseer unas determinadas características superficiales que afectan fundamentalmente a los usuarios, y unas características estructurales que interesan de forma más específica a los técnicos responasbles del mantenimiento de los firmes. Entre las características superficiales destacan:
- La resistencia al deslizamiento obtenida a través de una adecuada textura superficial, y que tiene una gran influencia en la seguridad vial.
- La regularidad superficial del pavimento, tanto transversal como longitudinal que afecta fundamentalmente a la comodidad de los usuarios.
- Las propiedades de reflexión de la luz, vitales para el diseño de las instalaciones luminosas y para la conducción nocturna.
- El desagüe superficial rápido y efectivo que sirve de freno al espesor de la película de agua y a las salpicaduras.
- El ruido de rodadura, tanto en el interior de los vehículos como en el exterior.
- El aspecto estético, que afecta básicamente al usuario y al entorno.
Tipos de Firmes
La técnica actual cuenta con una gran variedad de firmes que suelen clasificarse en dos grandes grupos:
- Los llamados firmes flexibles formados por una serie de capas constituidas por material granular transmiten al suelo las cargas aplicadas en la superficie a través de las citadas capas. El reparto de tensiones que se consigue, es menor que en el caso de los firmes rígidos, por lo que las deformaciones localizadas tienen una magnitud mayor, si bien se recuperan en su mayor parte al cesar la aplicación de la carga. El aumento de las intensidades y cargas de tráfico llevó a partir de 1960 al uso de los denominados firmes semirrígidos los cuales se consiguen dando rigidez a alguna capa del firme flexible mediante tratamientos tales como las estabilizaciones. Generalmente, suelen ser bases estabilizadas con cemento.
- Los firmes rígidos tienen un pavimento de hormigón y poseen elementos estructurales de gran rigidez, por lo que distribuyen las cargas verticales sobre un área grande y con presiones muy reducidas.
Los pavimentos de Euroadoquín, por su comportamiento estructural se asemejan a los flexibles. Sin embargo, según la mayor o menor rigidez de las capas inferiores se puede conseguir que el comportamiento global del firme se asemeje más a los firmes rígidos o los flexibles, es decir una base de hormigón magro hará que el pavimento de Euroadoquín se asemeje a un firme rígido, mientras que una base granular hará que éste se asemeje a uno más flexible. Aunque los adoquines son elementos de gran rigidez, el hecho de la ausencia de ligantes entre ellos hace que las cargas aplicadas afecten a un número limitado de piezas, por lo que las deformaciones pueden considerarse localizadas. La transmisión de las cargas verticales entre los bloques se realiza por rozamiento a través de una arena fina situada entre las juntas (arena de sellado). Debido a esto, determinados aspectos constructivos, como la separación entre los adoquines o el grado de colmatación de las juntas, afectarán al comportamiento del pavimento.
Capas que integran un Firme. Definiciones.
Para poder cumplir las funciones indicadas en la definición, un firme está formado por una serie de capas. Debido al progresivo reparto de las cargas del tráfico en las sucesivas capas del firme, la calidad de los materiales utilizados en cada capa, es generalmente mayor. En el caso más general, se pueden distinguir cuatro capas. A continuación especificaremos las funciones que han de cumplir cada una de estas capas para que el comportamiento del firme en su conjunto sea el adecuado.
A.- EXPLANADA
Es la parte superior de terreno natural obtenida al llevar a cabo las obras de explanación en la cota de la coronación de terraplenes y fondos de desmonte. Sobre ella se apoya el firme y para su obtención es preciso realizar una serie de operaciones previas cuyo objetivo es despejar de obstáculos la futura actuación de los equipos de movimientos de tierras.Dichas operaciones incluyen:
- Despeje y desbroce de la cobertura vegetal.
- Aportación o retirada del material necesario hasta alcanzar la cota de proyecto.
La explanada tiene como función principal la absorción de las cargas que le transmite el firme y por tanto, su capacidad portante es uno de los factores que determina las características de éste, así como los espesores de sus capas inferiores. De hecho el comportamiento del firme está absolutamente ligado a las características resistentes de los suelos de la explanada, así como el módulo de deformación, el índice CBR, el ángulo de rozamiento interno y coeficiente de Poisson entre otros. Todo esto, justifica que los suelos de la explanada hayan de seleccionarse con criterios más estrictos que para el resto del terraplén. Es necesario un grado de compactación más elevado, así como prestar especial atención a las medidas de drenaje. Esto se justifica por el hecho de que la mayoría de las explanadas, especialmente aquellas formadas por arcillas y limos se vuelven más débiles cuando su contenido de humedad aumenta.
Los pavimentos de adoquines han sido colocados de manera satisfactoria sobre un amplio rango de tipos de explanadas y resistencias. Generalmente, el tratamiento apropiado para la explanada de un pavimento de adoquines es un poco diferente del que se necesita en un pavimento flexible convencional. Invariablemente, la explanada sería compactada antes de la construcción de la base y la subbase. Además, en explanadas que muestren valores del CBR (ver aptdo. 5.3.2.2.) menores que el 5%, aspectos tales como la instalación de drenes subterráneos y/o la mejora de la explanada tanto por estabilización con cementos o limos como por el uso de adecuados geotextiles, deberían ser considerados.
B.- SUBBASE
La subbase es la capa de firme situada sobre la explanada y debajo de la base. Esta capa puede no ser necesaria en el caso de explanadas granulares con elevada capacidad portante. Su función es proporcionar a la base un cimiento uniforme y constituir una plataforma de trabajo adecuada para su puesta en obra y posterior compactación. En muchos casos, sería deseable que cumpliese además una función drenante, en particular cuando las capas inferiores son poco permeables. En cualquier caso, suele ser una capa de transición necesaria. La decisión de emplear subbase o no, depende de consideraciones de calidad y por consiguiente, del coste del material del pavimento.
Una vez que los esfuerzos inducidos por el tráfico han sido atenuados por la base, podría entonces ser adecuado el uso de una subbase de material de más baja calidad. Además, se podría obtener un ahorro en el coste, si el material de la explanada por si mismo pudiese ser mejorado por estabilización. Como una amplia generalización, dos condiciones actuando bien aisladas o en combinación justificarán el uso de la subbase. La primera, una subbase puede ser justificada donde la explanada sea débil (teniendo un CBR menor del 5%). En segundo lugar, el uso de una subbase se justifica donde las intensidades del tráfico o las cargas por rueda sean elevadas. La elección de los materiales de la subbase está forzada por consideraciones económicas. Normalmente por consiguiente, estos materiales son de inferior calidad a los usados en la capa de base. Los materiales adecuados podrían ser:
- Áridos naturales o procedentes del machaqueo.
- Gravas naturales o machacadas.
- Suelos seleccionados o estabilizados con cemento.
- Material de la explanada convenientemente estabilizado.
En cualquier caso, los materiales a utilizar deben estar exentos de arcilla, marga u otras materias extrañas y deben cumplir las condiciones especificadas en el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes.
C.- BASE
La base es la capa del firme situada debajo del pavimento y encima de la subbase. Su función es eminentemente resistente constituyendo el principal elemento portante de la estructura del firme, absorbiendo la mayor parte de los esfuerzos verticales y su rigidez o su resistencia a la deformación bajo las solicitaciones repetidas del tráfico suelen corresponder a la intensidad del tráfico pesado. Un amplio rango de materiales son adecuados para su uso como bases de los pavimentos de adoquines. Estos incluyen materiales granulares tratados con un ligante conglomerante (bases de mezcla bituminosa y bases de gravacemento) utilizados fundamentalmente para tráficos pesados y bases granulares de macadam o de zahorra artificial para tráficos medios y ligeros. Las bases de gravacemento tienden a ser sustituidas por las de hormigón magro que presenta, en general, una mayor uniformidad en sus características mecánicas.
La selección del tipo de base se hace normalmente en la fase de diseño. Generalmente, esta elección es función de la economía. La elección del material de la base tiene una gran influencia en el espesor de la misma y por consiguiente, en el coste de la infraestructura del pavimento. Habitualmente, el uso de materiales ligados como la roca triturada estabilizada con cemento permitirá pavimentos más delgados y económicos que el uso de bases granulares dispersas donde el CBR de la explanada es bajo. Otros factores influyen en la elección de la base, de manera que dicha elección será a menudo un compromiso entre las necesidades de economía, los factores climáticos y los procedimientos constructivos. Concluyendo, podemos decir que la mayoría de los materiales usados como base y subbase en los pavimentos flexibles, han sido usado con éxito en los pavimentos de adoquines. Así, en áreas de climas húmedos, donde el nivel freático suele estar cerca de la superficie y donde la resistencia de la explanada suele ser baja, es práctica común usar bases de rodadura cohesionadas. A este respecto la elección de estratos asfálticos es demasiado costoso para usarla en pavimentos de Euroadoquín. No obstante el uso de hormigón magro se ha probado satisfactoriamente en muchos pavimentos de Euroadoquín. Se ha encontrado como una alternativa económica a este último, la estabilización de la base. A su vez, las bases de cemento estabilizado proporcionan un excelente rendimiento en la ejecución de los niveles en los pavimentos que nos ocupan.
En contraposición, el uso de roca triturada estabilizada con betunes y gravas producen resultados que suelen ser inferiores no sólo a las bases de cementos consolidadas sino también a las de rocas y gravas machacadas consolidadas. Esto no quiere decir que los materiales bituminosos sean inadecuados para los pavimentos de Euroadoquín. Efectivamente, pueden resultar interesantes como barreras contra la humedad y como estratos estructurantes. Así, los hormigones asfálticos se han mostrado muy efectivos impidiendo la entrada del agua y evitando migraciones en el lecho de arena. Como alternativa al uso de barreras asfálticas, se propone el empleo de geotextiles. El uso de materiales granulares sueltos es una práctica común en zonas de clima seco asociadas con niveles freáticos profundos. No siempre es necesario importar los materiales de la base y la subbase. En muchos casos, como donde existen materiales arenosos, es factible y económico constituir la base y la subbase con dichos materiales realizando eso sí, la pertinente estabilización.
D.- PAVIMENTO
El pavimento es la parte superior del firme y la que soporta directamente las solicitaciones del tráfico, transmitiéndolas suficientemente amortiguadas, al resto de las capas, resistiendo además la acción de los agentes atmosféricos. Desde el punto de vista estructural, absorbe los esfuerzos horizontales y parte de los verticales. Debido al hecho de estar en contacto directo con el tráfico, debe poseer condiciones de funcionalidad (rodadura cómoda y segura) y de estética, puesto que es la parte visible del firme.
Elementos de un pavimento Euroadoquín
Un pavimento de Euroadoquín (ver Fig 5.1) está formado por los Euroadoquines propiamente dichos, situados sobre una capa de arena con espesor comprendido entre los 3 y los 5 cm. y cuya nivelación haya sido realizada cuidadosamente. Como bien es sabido el tráfico genera una serie de acciones horizontales y verticales, que deben ser absorbidas por el pavimento y distribuidas convenientemente. Para conseguirlo, en este tipo de pavimento la forma de transmisión de los esfuerzos entre los Euroadoquines desempeña un papel fundamental que será la garantía de que el conjunto del pavimento trabaja de manera solidaria. En un pavimento de Euroadoquín la transmisión de los esfuerzos verticales se realiza por rozamiento a través de una fina arena, denominada arena de sellado que se coloca en las juntas entre adoquines. Por otro lado, si se quiere asegurar la respuesta del pavimento a las acciones horizontales, éste debe estar confinado lateralmente, mediante una serie de elementos rígidos, como los bordillos o las rígolas de hormigón, elementos tales que por su misión son llamados bordes de confinamiento.
En la figura 5.1. pueden apreciarse las distintas capas del firme, así como un tipo particular de borde de confinamiento. Existen otra serie de factores que influyen en la transmisión de los esfuerzos horizontales que son:
- La disposición en planta del Euroadoquín y
- La forma (grado de trabazón) del mismo.
Como última recomendación, antes de analizar detenidamente cada uno de los elementos que configuran un pavimento de Euroadoquín, se desaconseja el uso de mortero para sellar las juntas entre los adoquines, puesto que elimina algunas de las principales ventajas de este tipo de pavimento, que no son otras que su rapidez de colocación y puesta en servicio y la facilidad de ser levantado.
Capa de arena
El objetivo fundamental de esta capa es servir como base de apoyo del Euroadoquín, permitiendo su correcta compactación y nivelación. También es frecuente, que desempeñe una función drenante, especialmente en el caso de que el firme esté constituido por una base de hormigón magro. Por otro lado actúa como una fuente de arena para rellenar la parte inferior de las juntas. Se ha demostrado que tanto el espesor de esta capa, así como la granulometría y angulosidad de la arena tienen una gran influencia en el comportamiento de los pavimentos de Euroadoquín bajo tráfico. Es importante aclarar que si bien la granulometría de esta capa (2 mm - 6 mm) no corresponde a una arena propiamente dicha, en este manual la nombraremos de esta manera. La práctica europea aconseja un espesor de la capa de arena, tras la compactación, de 5 cm. Estudios llevados a cabo en Australia, Sudáfrica y Japón han mostrado que, si el espesor del lecho de arena es reducido, las deformaciones por rodadas también decrecen. Esto queda reflejado en la Figura 5.2. Por esta razón, es una buena práctica especificar un espesor de la capa de arena de menos de 5 cm., tras la compactación. La validez de esta propuesta ha sido confirmada en campos de prueba. No obstante, otros dos factores condicionan el espesor de la capa que nos ocupa. Uno de ellos, es la rigidez del plano de acabado de la base, y el otro es la necesidad de colocar, a trabajo finalizado, el adoquín al nivel del proyecto del plano de acabado. En ningún caso, la colocación de la capa de arena debe ser usada como medio para corregir una mala terminación superficial de la base.
Una vez tratado, el primer gran condicionante del lecho de arena (su espesor), vamos a analizar los otros dos restantes: la granulometría y angulosidad de las partículas de arena. Los efectos de la granulometría de la arena son mostrados en la figura 5.3. De esta figura se deduce que en aquellos casos en que la arena cumple con la granulometría recomendada en la Tabla 5.1., las deformaciones asociadas con esta capa son menores de 3 mm. Sin embargo, el uso de una arena inadecuada podría provocar el fallo completo del pavimento bajo tráfico. Así, el uso de arenas conteniendo finos de carácter plástico más pequeño de 75 micras, debería ser estrictamente evitado, pudiéndose establecer como limitación:
- El contenido máximo de materia orgánica y arcilla debe ser inferior al 3%
Ejemplos de deformaciones excesivas, que resultarían del uso de arenas con contenidos de arcillas mayores se muestran en las curvas B y C de la Figura 5.3. La granulometría dada en la Tabla 5.1. es similar a aquellas comúnmente especificadas para arenas de hormigón. Como método práctico, se puede decir que si una arena es adecuada para la fabricación de hormigón, entonces es adecuada para usarla como lecho de arena. Las arenas que cumplan con los requisitos resumidos en la Tabla 5.1., rendirán satisfactoriamente bajo tráfico, tanto si está húmedas como si están secas. Esto no quiere decir que las arenas que no cumplan con estas especificaciones sean catalogadas como no válidas. Sin embargo, es prudente reconocer que, a menos que existan adecuados precedentes, podrían existir riesgos en la elección de los lechos de arena que no cumplan estrictamente con la Tabla 5.1.
Además de la granulometría, la realización de pavimentos de Euroadoquín está también afectada por la angulosidad de partículas de la capa de arena. Así, se ha visto que para granulometrías similares, los pavimentos de Euroadoquín colocados sobre arenas angulosas tienen un comportamiento mejor que los pavimentos colocados sobre arenas redondeadas. Por otra parte, las arenas deberían ser elegidas de modo que no se degradasen bajo tráfico, para ello se debe tener en cuenta lo especificado en las normas UNE 83-115 y UNE 83-116 sobre la friabilidad de la arena y el desgaste de Los Angeles del árido propiamente dicho. Por este motivo el uso de arenas calizas debería evitarse.
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| Figura 5-2 | Figura 5-1 |
Arena de sellado
Cuando un pavimento de Euroadoquín, es compactado, la capa de arena tiende a subir por la parte inferior de las juntas de 2 a 3 cm. El resto de las juntas necesita ser rellenado por arenas barridas desde la superficie, a las que se les conoce como arenas de sellado. Genéricamente, se trata de una arena fina, que ocupa el espacio existente entre los adoquines, ayuda a confirmar los bloques lateralmente y transmite las cargas verticales entre ellos. Su papel en la resistencia y comportamiento del conjunto es pues, fundamental. Los ensayos han demostrado que si se permite el paso del tráfico sobre el pavimento antes de que las juntas sean completamente rellenadas, se producirían grandes deformaciones.
En general, la granulometría de la arena de sellado no es decisiva para la realización de este tipo de pavimentos. Sin embargo, bajo tráfico, estudios realizados han mostrado que es deseable especificar la granulometría de estas arenas, si se quiere alcanzar una óptima realización. La mayoría de las especificaciones solamente requieren que la arena de sellado tenga un tamaño máximo de 1,25 mm. y con un máximo de un 10% en peso de material fino que pase por el tamiz de 0,075 mm. Sin embargo, diversos ensayos sugieren que los límites de granulometría mostrados en la Tabla 5.1. son más apropiados. Como última recomendación, las arenas tanto del lecho como las de relleno deben estar libres de sales solubles dañinas u otros contaminantes, que provocarían la aparición de halo-eflorescencias. Se recomienda por este motivo, el empleo de arenas lavadas.
Bordes de confinamiento
Según se ha visto anteriormente, tanto en la construcción como bajo tráfico, un empuje horizontal tiene lugar entre los adoquines, lo cual hace posible el reparto de las cargas entre las unidades de pavimentación vecinas. Por lo tanto es importante que todo pavimento de Euroadoquín tenga un confinamiento lateral en todo su perímetro para evitar el desplazamiento de las piezas, la apertura de las juntas y la pérdida de trabazón entre los Euroadoquines. Los tipos de bordes de confinamiento usados comúnmente se ilustran en la Figura 5.4. Como se puede ver, éstos incluyen bordillos, rígolas de hormigón y piezas prefabricadas.
Idealmente estos elementos de confinamiento deberían presentar a los Euroadoquines una cara vertical y recta. Esta es la razón por la que el uso de bordes de confinamiento prefabricados es preferible frente a los bordes realizados in situ. Genéricamente, los elementos prefabricados se realizarán conforme a la Norma prEN 1338 sobre Bordillos y Rígolas Prefabricadas de Hormigón. Las condiciones que deben cumplir los bordes de confinamiento son:
- Tener una profundidad de al menos 15 cm. por debajo de los Euroadoquines.
- Es indispensable que este elemento esté colocado antes de la puesta en servicio del pavimento.
Figura 5-3a
Figura 5-3b
Figura 5-4
Procedimiento de Proyecto a)
A la hora de estudiar el comportamiento y ejecución de un pavimento debemos de tener en cuenta dos maneras diferentes de analizarlo, bien mediante los Métodos de Análisis Teóricos o por los Modelos o Criterios de Diseño Práctico.
Análisis teórico de los pavimentos de adoquines de hormigón
Para el análisis de las características de este tipo de pavimentos se han desarrollado varios métodos: Análisis por placa. Análisis elástico. Análisis por elementos finitos.
Análisis por placa
Trabajos realizados por el Instituto del Cemento Portland en Johannesburgo y del CERIB en Francia han estudiado las características de un pavimento de adoquines de hormigón modificando el análisis por placas y determinando las propiedades de las piezas mediante el test de carga con placa. El principal inconveniente de este tipo de análisis es que no se pueden deducir fácilmente el comportamiento de la base y la sub-base sobre la explanada. Despreciando esta limitación, los trabajos de dicho Instituto, han mostrado que es posible obtener una información provechosa de la modificación de la teoría de placas.
Análisis elástico
La teoría del análisis elástico es el procedimiento más ampliamente utilizado para el estudio de pavimentos flexibles. El pavimento es representado como una sucesión de capas con unas propiedades elásticas y la distribución de esfuerzos a través del pavimento son calculadas en función de las magnitudes de la carga y su colocación, y el espesor de las capas y sus propiedades. Antes de la llegada de las computadoras de alta velocidad en los años 60 se habían hecho pequeños progresos en el análisis de los sistemas de capas. No obstante desde hace tiempo una variedad de soluciones elásticas han sido publicadas incluyendo un amplio número de programas conocidos como CHEVRON, ELSYM, BISTRO y CIRCLY. Tales programas son sólo meros instrumentos que sirven únicamente para analizar la distribución de los esfuerzos en un pavimento, no calculan su espesor ni explican un procedimiento de diseño.
Debido a la lentitud del método se usan simplificaciones, si bien, estas son aproximadas. Entre estas simplificaciones destaca el método de espesores equivalentes (MET) originalmente desarrollado por Odemark y que ha sido gradualmente mejorado en Europa y utilizado en variedad de análisis de pavimentos flexibles. Esencialmente el método MET reemplaza los espesores de cada capa por un espesor equivalente, de forma que el pavimento pueda ser posteriormente diseñado como un medio elástico. Dado que el método es aproximado es necesario incorporar factores de corrección en el cálculo de los espesores equivalentes, factores que han sido determinados obteniendo una excelente correspondencia entre el MET y otro tipo de métodos. El MET ha sido aplicado con éxito en el análisis de pavimentos de adoquines de hormigón.
Análisis por elementos finitos
El uso de las teorías de placas y capas elásticas ignora la naturaleza discontinua de los pavimentos de adoquines pero asume que pueden ser modelados en términos de una capa elástica continua equivalente cuyas propiedades pueden ser determinados por el test de carga con placa, estudio del tráfico acelerado o por los fallos de peso en el deflector. Una alternativa es utilizar las técnicas de los elementos finitos para los pavimentos de adoquines, definiéndolos como una superficie articulada, sabiendo las cargas o la incidencia de los desplazamientos en las juntas entre unidades vecinas.
Este tipo de estudios han sido realizados en Japón y Países Bajos, demostrando que el análisis por elementos finitos es capaz de expresar el comportamiento observado en los pavimentos de adoquines según la relación carga/flecha con más precisión que la teoría de las capas elásticas. Estas técnicas de análisis han sido introducidas para el estudio de pavimentos de adoquines de hormigón en zonas industriales y puertos por Knapton & Meletiou en el libro "The Structural Design of Heavy Duty Pavements for Ports and Other Industries". En él se utiliza el Programa de Elementos Finitos Lusas, obteniendo gráficos en los que se muestra la incidencia de diversas cargas sobre el pavimento y la distribución de esfuerzos según el tipo de explanada. A continuación se pueden observar los resultados obtenidos en el caso de la aplicación de una carga equivalente por rueda de 300 kN sobre una explanada con un índice CBR del 3%.
5-5a
5-5b
5-6
Procedimiento de Proyecto b)
Criterios de diseño práctico
Consideraciones previas
A.- COMPORTAMIENTO
- Flecha. Para evitar la rotura del pavimento realizado con hormigón impreso o asfalto debido a las cargas aplicadas, la flecha se limita a valores menores de 0,5 mm. Sin embargo, al ser el pavimento de adoquines asimilable a una malla con juntas articuladas, permite sin peligro flechas de hasta 2 mm o más, siendo además el espesor de la base y la sub-base normalmente menor que otras formas alternativas de construcción, por lo que no es aconsejable adoptar métodos de diseño desarrollados para el asfalto. Esto no quiere decir que la predicción de flecha en un pavimento de adoquines no sea una consideración de diseño allí donde se incorporan bases o sub-bases estabilizadas con cemento necesitando limitar la distribución de tensiones en estas capas para evitar su rotura. Para el resto de bases y sub-bases con materiales granulares, la limitación de flecha no es un criterio relevante.
- Deformación. Tanto los pavimentos de adoquines como los de asfalto presentan una deformación bajo tráfico no reversible, que debería ser controlada para asegurar que el pavimento mantiene unas características aceptables. Para pavimentos de adoquines de hormigón se tienen en cuenta diferentes consideraciones según el país de origen. Así por ejemplo en los Países Bajos la profundidad máxima de rodadura recomendada como límite de utilidad es de 25 mm y su límite estructural de 35 mm, aunque, estas especificaciones son difíciles de aceptar en otros lugares. En general es recomendable que la deformación final no sea mayor de 15 mm en vías urbanas y de 15 a 20 mm en aplicaciones industriales o rurales. En conjunto el control de la deformación representa uno de los criterios principales de diseño para los pavimentos de adoquines.
B.- FACTORES AMBIENTALES.
Los pavimentos más convencionales son sensibles a los diversos factores ambientales, siendo las variaciones de temperatura las que más les afectan. En los pavimentos rígidos variaciones en la temperatura causan dilatación, contracción y deformaciones. Para prevenir que puedan tener efectos sobre el pavimento se requiere la previsión de refuerzos adecuados y/o sistemas de juntas. Por el contrario no existe evidencia de que las propiedades estructurales de los pavimentos de adoquines de hormigón se vean afectados con la temperatura pareciendo estar libres de problemas de deformaciones o dilataciones. En particular la experiencia demuestra que incluso donde existen grandes áreas de pavimentos no es necesario disponer juntas de dilatación. Esto puede ser explicado por el hecho de que generalmente las juntas de los pavimentos de adoquines tienen el potencial de acomodarse a la dilatación.
C.- SOBRECARGAS Y FACTORES DE SEGURIDAD.
Las tolerancias de un pavimento a las sobrecargas, ya sean continuas u ocasionales depende del tipo de construcción. Por ejemplo un pavimento rígido de hormigón es altamente susceptible de ser dañado bajo sobrecarga, un simple movimiento de un vehículo puede conducir a su rotura si se sobrepasa la resistencia del material. Lo mismo ocurre aunque en menor grado con el pavimento de asfalto. A causa del desproporcionado efecto que los cambios en las cargas por rueda tienen en este tipo de pavimentos, se suelen aplicar factores de seguridad sustanciales para asegurar que la distribución de esfuerzos se situen bajo niveles aceptables. Por el contrario al ser los pavimentos de adoquines menos sensibles a las cargas bajo tráfico los coeficientes de seguridad aplicados tienden a incrementarse con el tiempo. Por esta razón este tipo de pavimentos sufren menos daños por sobrecarga que otros. Esto es de particular importancia en el caso de los pavimentos industriales, donde los inesperados cambios de carga son constantes.
Datos para el cálculo
El dimensionamiento de un firme tiene como objetivo una definición de los materiales y espesores de las capas que lo integran, así como una optimización resistente de la sección estructural, teniendo un coste global mínimo, lo cual engloba los costes de construcción, conservación y rehabilitación en el denominado periodo de proyecto (30-50 años).
A.- CARACTERIZACIÓN DEL PAVIMENTO.
Antes de realizar un análisis pormenorizado de los Pavimentos de Euroadoquín, es necesario proceder a la caracterización de cada uno de los materiales del pavimento.
1. El Adoquín.
El "Ensayo de Tráfico Acelerado" de la Universidad de Nueva Gales del Sur indica que, en los primeros años de vida del pavimento, la capa de Adoquines tiene un Módulo Elástico de 3200 MPa aproximadamente. No obstante, los valores más representativos se dan en la Tabla 5.2.
2. Base y Subbase.
Genéricamente se van a considerar dos tipos de bases y subbases: Materiales granulares sueltos (grava, gravilla o roca), donde los valores tipos del módulo elástico oscilan entre 150 - 700 MPa. Materiales tratados con cemento, donde los valores del módulo elástico son: 3000 MPa. (bases) y 1000 Mpa. (subbases)
3. Explanada.
Un parámetro fundamental para llevar a cabo el dimensionamiento de un firme es determinar la capacidad de soporte o resistencia a la deformación por esfuerzo cortante bajo cargas de tráfico de la explanada. Para determinar este parámetro se pueden utilizar varios procedimientos. Dos de los más usuales son: el ensayo de Placa de Carga y el ensayo CBR. Ambos están totalmente normalizados, resultando relativamente económicos. Este Manual contempla como variable de cálculo el Índice CBR (California Bearing Ratio), cuyo valor se determina mediante el ya mencionado ensayo CBR. Para llevarlo a cabo se seleccionan unas muestras de terreno a las que se somete a diferentes ensayos de laboratorio (tanto en seco como sumergidas en agua ). Según la Instrucción 6.1 y 2 IC sobre secciones de firmes (1989), se definen tres Categorías de Explanadas establecidas principalmente por su índice CBR mínimo, aunque no sólo por él, sino por la clasificación del suelo. Los límites de CBR son los siguientes:
Si el terreno natural no posee las condiciones resistentes mínimas exigibles, es decir, un índice CBR inferior a 5, es preciso efectuar un tratamiento especial de mejora del mismo, que puede ser entre otros: sustitución de suelos o estabilización con cemento. De no realizarse un estudio preciso de las condiciones del terreno, pueden seguirse las siguientes orientaciones: Para suelos granulares (arenas o gravas) resulta óptimo un tratamiento con cemento, con una dosificación comprendida entre un 5% y un 8% en peso de suelo seco. Para suelos arcilloso-limosos o saturados, resulta más indicada una estabilización previa con cal (1% al 2%), seguida (tras 24 a 48 horas), de una estabilización con cemento con dosificación entre un 4% y un 6%. Este tipo de tratamientos son también aplicables con el fin de mejorar la calidad de la explanada en la Categoría E1, resultando muy pequeño el sobre coste relativo que supone, pues es ampliamente compensado por la mejora que se consigue en el comportamiento estructural del firme. Ha de tenerse en cuenta que la cota superior del nivel freático ha de estar 60-100 cm por debajo de la superficie de la explanada. Si esto no fuera así, sería preciso adoptar medidas tales como la elevación de la rasante de la explanada, la colocación de drenes subterráneos, la interposición de geotextiles o de una capa drenante.
4.- Respuesta del pavimento.
Una vez que se han definido las características de los materiales del pavimento es necesario examinar su respuesta bajo tráfico. En la práctica esto requiere que se valoren los efectos acumulados que producen una serie de cargas. Para llevar esto a cabo se ha propuesto considerar la hipótesis de Miner de daños acumulados, para la que que cada repetición de un esfuerzo es responsable de un daño por fatiga. Se asume que existe una proporción lineal de daño por fatiga prescindiendo del orden de aplicación de la carga y que el fallo ocurre cuando la suma de daños incrementa cada nivel de esfuerzos acumulados sobre unidad. La ley se puede expresar del siguiente modo.
Donde:
NI : Número de ciclos para el fallo en el nivel de esfuerzos i
nI : Número de ciclos actualmente aplicados al niveles de esfuerzos i.
Una vez decidido aplicar las hipótesis de Miner resta sólo explicar el mecanismo del fallo, es decir, predecir Nj en la ecuación anterior, para estimar la vida de servicio de un pavimento. En general se aplican dos tipos de criterio según se utilicen materiales granulares o estabilizados con cemento. Donde se utilizan materiales sueltos el pavimento falla por la acumulación gradual de permanentes deformaciones por rodadura. En el diseño de pavimentos flexibles se acepta que la deformación por rodadura puede relacionarse con la distribución de compresiones verticales en la parte superior de la explanada.
Para el diseño de pavimentos de adoquines se pueden tomar diferentes criterios en relación a esto, uno de los cuales se refiere al caso en el que se utilicen bases de hormigón pobre y que puede enunciarse como:
Donde:
St : Tensión en el fondo de la capa granular.
f´c : Constante característica de los esfuerzos de compresión del material de la base.
Eb: Módulo de la base.
Nb: Número de repeticiones de carga.
Para bases estabilizadas con cemento se puede usar la siguiente ley desarrollada con éxito por Larsen para la Asociación del Cemento Portland en USA y que se expresa de la siguiente manera:
Donde:
R: Radio de curvatura permitido.
h: Espesor de la capa.
N: Número de repeticiones.
k: Constante del medio.
B.- CARACTERIZACIÓN DEL TRÁFICO.
Para realizar la caracterización del tráfico, segundo dato necesario en el dimensionamiento de un firme de Euroadoquines, es necesario realizar previsiones o conteos directos del mismo. Antes de proceder con la definición de los niveles de tráfico, es preciso aclarar que siempre que hablamos de tal definición nos estamos refiriendo a los vehículos pesados que circularán, por nuestra calzada, en el momento de la puesta en servicio. Partiendo de esta premisa y como veremos más adelante en los Métodos de Cálculo, en este Manual se diferencian dos datos que es preciso valorar: En primer lugar, el número de vehículos pesados por día, así:
- En zonas urbanas, se tendrá en cuenta el número de vehículos pesa dos por día entendiendo como tales los siguientes vehículos:
- Camiones con uno o más remolques.
- Vehículos Articulados y Especiales.
- Vehículos destinados al transporte de personas con más de 9 plazas.
El resto de vehículos que puedan circular, con un peso inferior, provocan un efecto mínimo sobre el Pavimento de Euroadoquines, y por lo tanto, no se tienen en cuenta a la hora del cálculo dimensional.
- En zonas industriales, aeropuertos y muelles, interesan las cargas más pesadas por eje durante un día medio. Sin embargo, como se verá en el apartado de Métodos de Cálculo, siempre que se realiza un cálculo éste se hace con la carga por rueda, con lo que bastará por tanto, dividir la carga por eje entre el número de ruedas que tenga el eje en cuestión. Para saber las Cargas por Eje de los Vehículos Pesados hay que remitirse al Real Decreto 1317/1991 del 2 de Agosto, modificado en el Real Decreto 1467/1995 del 1 de Septiembre, donde se adecuan los pesos y dimensiones de los vehículos a la Normativa Comunitaria.
En segundo lugar, es necesario prefijar la vida útil del pavimento. A efectos de este Manual se ha considerado un período de 30 años. Es importante reseñar que, al efectuar los aforos, se debe estimar un tráfico diario representativo de todo el año. Hay que evitar, por tanto, conteos en épocas singulares como períodos vacacionales o días festivos. En el caso de que haya grandes variaciones entre una época y otra, se tendrá como dato de partida una media de todo el año. Una vez determinados el conjunto de los datos requeridos para caracterizar el tráfico, se distinguen cinco Niveles de Tráfico. Para determinar la asignación de tráfico al carril de proyecto (el más cargado) se admite lo siguiente, salvo que se disponga de datos concretos:
- En calzadas de dos carriles y doble sentido de circulación, incide sobre cada carril la mitad de vehículos pesados.
- En calzadas de dos carriles por sentido de circulación, inciden sobre el exterior todos los vehículos pesados que circulen en el sentido considerado.
- En calzadas de tres o más carriles por sentido de circulación, incide sobre el exterior el 85% de los vehículos pesados que circulen en el sentido considerado.
- En zonas urbanas, basta con aplicar este coeficiente corrector al Número Medio Diario de Vehículos Pesados, obteniéndose el Tráfico de Proyecto ( Tabla 5.3.).
En zonas industriales, aeropuertos y muelles, no es necesario aplicar estos coeficientes, pues sólo influye la carga por rueda. En el caso de que no se tengan datos suficientes sobre aforos, se pueden estimar los Niveles de Tráfico asociando cada uno de ellos a un tipo de vía o uso al que van a ser destinados. Así:
C4:Áreas peatonales sin acceso de vehículos pesados. Calles con anchura menor de 6 m, sin tráfico comercial. Calles exclusivamente residenciales. Aparcamientos de vehículos ligeros.
C3:Calles Comerciales. Calles con anchura superior a 6 m, sin servicio regular de autobuses urbanos.
C2:Calles de gran actividad comercial. Calles con anchura mayor o igual de 6 m y con servicio regular de autobuses.
C1:Arterias principales (que no se correspondan con travesías de carreteras con tráfico superior a 49 vehículos pesados por día).
C0:Calles o arterias principales de elevada afluencia de tráfico. Paradas de Autobuses. Estaciones de Servicio. Terminales para camiones y áreas de almacenamiento, que no superen los 150 vehículos pesados por día.
Métodos de cálculo
A.- ZONAS URBANAS
1.- Método Empírico.
Los denominados métodos empíricos para la caracterización de pavimentos de Euroadoquines, proponen secciones estructurales cuyo comportamiento ha sido contrastado experimentalmente, y en numerosas ocasiones han sido comprobados analíticamente. Básicamente, la forma de proceder es la siguiente:
- Adopción de un período de vida para el pavimento de Euroadoquines. En éste caso se estima en 30 años.
- Determinación de los datos necesarios para el dimensionamiento del firme:
- Caracterización del pavimento a través del índice CBR de la explanada y definición de los materiales de la base y la subbase.
- Caracterización del tráfico a través del número de vehículos pesados por día, estimando así, el nivel de tráfico de proyecto.
- Caracterización de las condiciones externas tales como la temperatura, pluviometría y drenaje, las cuales se suelen considerar de manera muy simplificada. Presentación de las soluciones para cada combinación de factores básicos (gráficos, tablas...).
Una ventaja de esta forma de determinar las secciones del pavimento, es que al estar basados en modelos experimentales, se ha observado que hay mayor compatibilidad de tolerancias y especificaciones entre lo calculado teóricamente y el comportamiento real del pavimento, tanto en su manejo como en su colocación. En esto influye el hecho de que, en un pavimento de Euroadoquines, sus propiedades son más o menos constantes de un trabajo a otro.
Los Modelos Experimentales se basan en los llamados "Pavimentos Prototipo", los cuales se han usado como referencia para el estudio del comportamiento de los pavimentos de Euroadoquines bajo diferentes "ensayos de tráfico". Las conclusiones a las que se ha llegado, muestran que los pavimentos prototipo no presentan un comportamiento superior a los pavimentos usados actualmente en la construcción.
Dentro de este método, se ha estudiado un rango de valores (entre 6 y 55 cm) dentro del cual se incluyen todos los espesores de bases granulares que pueden ser aplicados a las construcciones de pavimentos de Euroadoquines. De igual forma, se han analizado los espesores de los Euroadoquines (6, 8 y 10 cm) destinados a tráfico rodado.
En este sentido hay que destacar que la postura adoptada en este Manual distingue dos modelos de trabajo:
- El que está basado en Criterios de Deformación del Pavimento (Figura 5.5.).
- El que está basado en Niveles de Tráfico (Figura 5.6.).
Ambos modelos son compatibles y complementarios según las necesidades o datos de partida del proyectista, dando como resultado valores similares.
Criterios de Deformación del Pavimento.
El objetivo de este criterio empírico es determinar de forma experimental los efectos que, sobre las deformaciones permanentes del pavimento, tienen los cambios realizados en los espesores de los Euroadoquines, de las bases y subbases (material granular). Combinando un estudio completo de "Ensayos de Tráfico" sobre los "pavimentos prototipo", con un simple método analítico, la Universidad de Nueva Gales del Sur publicó en 1978 un procedimiento comprobado y revisado en Sudáfrica en 1979.
Es importante reseñar que este criterio está restringido a pavimentos que incorporan bases granulares, mostrándose los resultados en la Figura 5.5. Para el uso de estas curvas, es necesario que el proyectista especifique el espesor del Euroadoquín y el nivel tolerable de deformación en servicio de la capa de rodadura. Esto último depende del tipo de vía que se va a pavimentar, estableciéndose una relación aproximada entre esta deformación y el uso de la vía. En este sentido, hay que resaltar que este criterio de diseño no incluye una valoración de volúmenes de tráfico.
Criterio de Niveles de Tráfico.
El objetivo de este criterio empírico es determinar de forma experimental, independientemente del espesor del Euroadoquín, los espesores que han de tener la base y la subbase en función de los datos relativos a la Caracterización de la Explanada (índice CBR ) y al Nivel de Tráfico tal y como se ha explicado en el apartado 5.3.2.2. (Datos para el Cálculo).
Este criterio está basado en las Tablas de la "American Blocks Pavements" (Figura 5.6.), permitiendo la utilización de distintos materiales tanto en la base como en la subbase:
- granulares (gravilla, zahorra.)
- tratadas con cemento.
Antes de continuar, es preciso aclarar cuando es necesario emplear bases y subbases granulares conjuntamente y cuando no es necesario la utilización de la subbase (Tabla 5.4).
Figura 5-6a
Figura 5-6b
Figura 5-6c
La forma de calcular los espesores de la base más la subbase es sencilla. Basta con entrar en las curvas de material granular de la Figura 5.6 y asignar el espesor resultante tanto a la base como a la subbase:
Tipo Explanada (ensayo CBR = 6 %)... E1» Figura 5.6 » Base: 15 cm
Nivel de Tráfico (40 vpd)................. C1Subbase: 15 cm
Hay que destacar que estas curvas de la "American Block Pavements" establecen espesores mínimos experimentales, sin embargo, no se deben usar bases y subbases granulares inferiores a los 15 cm de espesor por motivos constructivos. Como se puede observar, estas curvas incluyen una clasificación de niveles de tráfico más extensa que la planteada en el apartado 5.3.1. "Datos para el Cálculo". Concretamente, las categorías D y E son aptas para zonas especialmente sometidas a tráfico pesado, como maquinaria pesada en zonas industriales, que si bien no son específicos de este apartado, sirven como pauta para el cálculo de pavimentos de Euroadoquines en zonas industriales (anexo c).
2.- Método Abreviado.
El objetivo de este método es facilitar al proyectista la labor de establecer un Catálogo de Secciones Tipo para los casos más frecuentes de utilización de pavimentos de Euroadoquines. Los datos de partida son los mismos que los establecidos en el apartado 5.3.2.2. (Datos para el Cálculo), y que de forma resumida se podría actuar de la siguiente manera: Determinar la clasificación de la explanada mediante el índice CBR. Determinar el nivel de tráfico de proyecto en función del número de vehículos pesados por día o del uso al que va destinada la vía a pavimentar, aplicando los coeficientes correctores correspondientes (Tabla 5.3.).
Con estas dos clasificaciones fundamentales, se entra en la Tabla 5.5 y se obtiene una sección tipo para esa combinación. Para mayor facilidad, a continuación se exponen unos ejemplos orientativos de utilización del Método Abreviado, donde se suponen los valores que caracterizan al tráfico y a la explanada.
Ejemplos Orientativos.
1.- Áreas peatonales.
Se trata, en general, de dimensionar el firme de una calzada pública peatonal, basándonos en el Método Abreviado anteriormente expuesto. Así, dado el carácter peatonal de la zona, podemos asegurar, sin género de dudas que el nivel de tráfico de proyecto se corresponde con la Categoría C4. El único punto que debe matizarse antes de considerar el resto de los datos, es si el área en cuestión permitirá el acceso de ciertos tipos de vehículos (servicios municipales y/o servicios de urgencia). En caso de que esto no sea así, la sección de firme propuesta será:
Sin embargo, el caso más frecuente, es que en el área peatonal puedan circular algún que otro vehículo (ambulancias, policía y/o servicios de recogida de basuras), en cuyo caso habría que operar del siguiente modo.
a.- Caracterización del Tráfico. Al tratarse de un área peatonal con acceso restringido de vehículos (menos de 4 vehículos pesados/día), se corresponde con la Categoría C4 (Tabla 5.3.).
b.- Caracterización de la Explanada. Para 5 £ CBR £ 10 tipo E1 Simplemente conociendo estos datos, y entrando en la Tabla 5.5. "Secciones Tipo", obtenemos:
Euroadoquín 6 cm.
Capa de Arena 3-5 cm.
Base Granular 20 cm.
Base de Hormigón Magro 15 cm.
En cualquier caso, siempre que se prevea el paso de tráfico rodado se recomienda el uso de adoquines de 8 cm de espesor o bien el refuerzo adecuado de la base.
Como bordes de confinamiento, podrán utilizarse entre otros bordillos o rigolas de hormigón.
2.- Calle Comercial.
Consideremos una vía urbana con actividad comercial moderada.
a.- Caracterización del Tráfico.
La vía a dimensionar, no ha de soportar servicio de autobuses y los vehículos pesados se corresponden con los servicios municipales, los servicios de urgencia y los camiones de reparto, con lo que el número de vehículos pesados por sentido de circulación no supera los 14 vehículos/día, por lo tanto la Categoría de Tráfico asociada es C3 (Tabla 5.3.).
b.- Caracterización de la Explanada.
La capacidad portante de la explanada viene definida por un índice CBR igual a 21. El resultado del ensayo CBR, indica que la explanada corresponde al tipo E3. A partir de los datos anteriores, se obtiene la siguiente sección del firme (Tabla 5.5.).
En el caso de que la base no se haya reforzado se recomienda que el espesor del adoquín pase a ser de 8 cm. Los bordes de confinamiento podrán ser indistintamente: bordillos o las aceras situadas a ambos lados de la vía. Para asegurar las condiciones de desagüe, deberá darse una pendiente transversal de un 2% al perfil de la calzada, mientras que la pendiente longitudinal será, por la misma razón, de un 1,5%.
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| Figura 5-5 | Figura 5-9 |
3.- Arteria Principal.
Puede ser una calle urbana de gran afluencia de tráfico, pero que no se corresponda con una travesía de carretera con tráfico superior a 49 vehículos pesados al día por sentido de circulación. La calle tiene un total de cuatro carriles, dos para cada sentido de circulación.
a.- Caracterización del Tráfico.
El tráfico aproximado es de 80 vehículos pesados por día en ambos sentidos de circulación. En este caso, para calzadas de dos carriles por sentido de circulación, es el carril exterior sobre el que inciden los vehículos pesados que circulen en el sentido considerado. En nuestro caso el tráfico de proyecto (TP) será: TP = 80 x 0.5 = 40 vehículos pesados/día para cada sentido de circulación. Lo que se corresponde con una Categoría de Tráfico C1 (Tabla 5.3.).
b.- Caracterización de la Explanada.
La capacidad portante de la explanada, definida por el índice CBR indica que: CBR = 14. Con lo que la explanada asociada se corresponde con el tipo E2. Entrando con C1 y E2 en la Tabla 5.5. se obtienen las siguientes secciones del firme.
La explanada en ambos casos estará compactada. La disposición en planta de los Euroadoquines será tal que no se formen líneas de juntas continuas en la dirección del tráfico predominante.
Como bordes de confinamiento podrán utilizarse bordillos, cauces, las aceras situadas a ambos lados de la vía, las medianas divisorias o cualquier otro contemplado en la norma prEN 1338. Para asegurar un correcto desagüe, se darán unas pendientes transversal y longitudinal de un 2% y un 1,5%, respectivamente.
4.- Terminal de Autobuses.
Con este último ejemplo práctico, vamos a considerar el caso más desfavorable que se puede presentar, que se corresponde con una explanada de baja capacidad portante y un tráfico de proyecto elevado, siempre que no se superen los 150 vehículos pesados al día.
a.- Caracterización del Tráfico.
Al tratarse de una terminal de autobuses, el tráfico previsto será casi íntegramente de vehículos pesados (autobuses). Su número es de 140 vehículos pesados /día, por lo que la Categoría de Tráfico asociado será, según la Tabla 5.3., C0.
b.- Caracterización de la Explanada.
La capacidad portante de la explanada, viene definida por el índice CBR = 5, que es el mínimo aceptado y por lo tanto, la explanada se corresponde con el tipo E1. A partir de los datos anteriores (C0, E1), se obtienen las siguientes secciones del firme (Tabla 5.5.).
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| Secciones del firme | Figura 5-11 |
Elección de Euroadoquines y disposición en planta
La respuesta presentada por un pavimento de Euroadoquín frente a las acciones generadas por el tráfico, depende básicamente de dos factores:
1. Del sellado de las juntas entre adoquines y 2. De la rigidez de los bordes de confinamiento.
Aparte de estos dos factores fundamentales, la forma de los Euroadoquines y su disposición en planta, participan de manera decisiva en la transmisión de los esfuerzos horizontales.
Criterios de elección
Para la mayoría de las aplicaciones, se puede elegir entre un amplio abanico de unidades. En la elección de un tipo de Euroadoquín, han de ser considerados tres factores:
- Requisitos estéticos
- Comportamiento estructural
- Facilidad de construcción.
a.- Requisitos estéticos.
Cuando los requisitos estéticos son el principal condicionante en la elección de los Euroadoquines, pocos principios objetivos pueden ser enunciados. En cualquier caso, es necesario hacer hincapié en las enormes posibilidades expresivas que ofrecen los pavimentos de Euroadoquines, sólo limitadas por la propia creatividad del proyectista, al permitir combinar de múltiples maneras tanto su color, como su forma y disposición en planta. Si bien es cierto, que en áreas sometidas a tráfico rodado, puede ser necesario sacrificar algunos de los requisitos estéticos para lograr un buen comportamiento a largo plazo.
Así, por ejemplo, es posible algunas veces compensar el uso de formas de Euroadoquines estructuralmente menos eficaces frente al tráfico rodado con la colocación en la base de materiales rígidos como el cemento estabilizado, la gravilla o el hormigón magro. Sin embargo, esta propuesta puede suponer una desventaja cuando priman las consideraciones económicas.
b.- Comportamiento estructural. En relación con la clasificación de los Euroadoquines presentada en el Capítulo 3, un estudio cuidadoso sugiere que para conseguir el mejor comportamiento posible bajo tráfico, los Euroadoquines machihembrados multidireccionales, colocados en enlace espina de pez son los adecuados. Podemos decir, que donde los requisitos estructurales del pavimento son la primera consideración en el diseño, es prudente elegir las formas machihembradas multidireccionalmente preferentemente a las formas machihembradas unidireccionalmente, las cuales a su vez, son preferibles frente a las unidades no machihembradas. Se aconseja también, colocar los Euroadoquines en la disposición en espina de pez. A este respecto, conviene recalcar que la forma de Euroadoquines y el modelo de colocación están a menudo interrelacionados.
Una vez que la elección de la forma del Euroadoquín y su disposición en planta ha finalizado, sólo queda seleccionar su espesor adecuado. Donde se elijan unidades machihembradas multidireccionalmente colocadas en espina de pez, raramente es necesario emplear espesores de Euroadoquines superiores a 8 cm. Sin embargo, en el caso de unidades machihembradas unidireccionalmente o no machihembradas empleadas en áreas de tráfico pesado se seleccionan espesores de hasta 12 cm.
c.- Facilidad de construcción.
La forma del Euroadoquín, influye en la facilidad de construcción en dos aspectos:
1. Porque condiciona la disposición en planta, lo que podría incrementar el número de juntas necesarias. 2. Podría influir en la facilidad de manejo de las unidades durante su colocación.
Analicemos cada uno de estos aspectos con más detalle. Como se reflejó anteriormente, la forma del Euroadoquín dicta la disposición en planta. Así, las unidades machihembradas unidireccionalmente han de disponerse en "matajunta". Esto supone que las juntas quedan situadas a lo largo de la dirección del tráfico, lo que significa que en las intersecciones y cambios de alineación podría ser necesario instalar enlaces constructivos. En ocasiones, los cambios de alineación se consiguen mediante adoquines de formas especiales. Sin embargo, es más conveniente superarlo por la elección de Euroadoquines que puedan ser dispuestos en espina de pez.
Como se muestra en la Figura 5.6., es posible extender una disposición en espina de pez a través de cualquier tipo de alineación de calles sin la necesidad de romper el modelo con juntas constructivas. Donde la calle tiene una disposición curvilínea será necesario, cortar los bordes de las unidades para ajustarlos a los bordillos. La forma de los Euroadoquines también influye en la cantidad de mano de obra requerida durante la colocación. Así, donde las unidades no sean simétricas, se precisará que de manera alternativa dichas unidades sean giradas 180º en el plano horizontal durante la colocación. Todos estos requisitos extras bajan los rendimientos de la mano de obra.
Por último, destacar que no todas las formas y espesores de unidades son aptas para colocación mecanizada. Algunas formas pueden requerir equipos especiales para elevarlas y colocarlas. En cualquier caso todos estos factores deberán ser analizados con detalle cuando se proceda a la elección de una determinada unidad para pavimentar.
Figura 5-7a
Figura5-7b
Figura5-7c
Disposición en planta
Los modelos más usuales de disposición en planta son mostrados en la Figura 5.7. Los ensayos realizados sobre pavimentos con diferentes disposiciones en planta han sido utilizados para comparar el comportamiento de pavimentos de Euroadoquín colocados en espina de pez, matajunta y parquet.
Como se muestra en la Figura 5.8., las deformaciones más pequeñas asociadas al tráfico se encuentran en los pavimentos dispuestos en espina de pez, mientras que las mayores deformaciones están asociadas con el modelo matajunta, particularmente cuando las líneas de enlace son paralelas a la dirección del tráfico. Las ventajas de la disposición en espina de pez son más pronunciadas donde el pavimento tiene que resistir cargas de giro (al girar los vehículos). Donde los Euroadoquines son instalados en espina de pez, se ha comprobado que la orientación del modelo de colocación con respecto a la dirección del tráfico, tiene una pequeña influencia en la ejecución.
Los ensayos han sido dirigidos para los tres modelos de enlace en espina de pez, mostrados en la Figura 5.7. La consecuencia práctica de estos estudios es que la disposición en espina de pez será elegida como el modelo de colocación ideal para áreas sometidas a tráfico rodado.
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