Diseño de las Sobrecapas

Los diseños de la sobrecapas toman sus principios y parámetros de los diseños de pavimentos nuevos, y se definen de la siguiente manera:

Sobrecapas de mezcla asfáltica en caliente sobre pavimentos flexibles existentes. Sobrecapas de mezcla asfáltica en caliente sobre pavimentos rígidos existentes. Sobrecapas de concreto rígido sobre pavimentos rígidos existentes.

Sobrecapas de concreto rígido sobre capas de nivelación. Sobrecapas de concreto rígido ligados

6.3.1 Sobrecapas de Mezcla Asfáltica en Caliente sobre Pavimentos Flexibles Existentes

Su diseño se basa en el espesor faltante de pavimento que se requiere para soportar las cargas a la cual va a trabajar.

Se calcula el nuevo diseño de pavimentos con el CBR de la Subrasante, el número de salidas anuales con la carga de la aeronave de diseño, y se aplica la gráfica para el tipo de avión o tren correspondiente, con el fin de determinar todos los espesores estructurales de la base, Subbase y concreto asfáltico.

Con lo anterior se compara con la estructura existente con el fin de hacer los ajustes correspondientes de acuerdo a los factores de equivalencia enunciados en el capítulo cuatro. La asignación de valores va con el criterio y experiencia de la persona que está ejecutando

140 el diseño. Se pueden emplear los criterios de equivalencia que habla el Instituto del asfalto pero estos son más restrictivos que los que emplean la FAA.

1) Ejemplo

El pavimento de una calle de rodaje es como sigue. CBR de Subrasante 7, Carpeta asfáltica de 4 Pulg, Base de 6 pulg y la Subbase de 10 pulg con un CBR de 15. Se requiere reforzar para que pueda operar una aeronave de rueda doble de 100,000 lbs. de peso y 3,000 salidas anuales. De la figura 4.3 da 23 pulg para CBR de 7 y 13 para un CBR de 15

Pavimento existente Pavimento de diseño

en Pulg. en pulg.

C.A. de 4 4

Base de 6 9

Subbase de 10 10

Al comprar se nota una deficiencia de 3 pulg en la base, que se compensan con la carpeta existente utilizando un factor de equivalencia de 1.3. de mezcla en caliente a base granular. Con un refuerzo de 3” el cual es lo mínimo recomendado para repavimentación, se supliría la solicitación para la nueva aeronave. Estructuralmente el diseño se satisface con un recrecimiento de 2.5 pulg. Los espesores de sobrecapas deben ser comparados con los requerimientos para satisfacer la geometría del pavimento como corrección del perfil longitudinal y transversal, drenajes y el grado de ajustes con otras estructuras.

6.3.2 Sobrecapas de Mezcla Asfáltica en Caliente sobre Pavimentos Rígidos Existentes

Para calcular el espesor requerido de la sobrecapa de una mezcla asfáltica en caliente sobre un pavimento rígido, es necesario calcular el espesor requerido para un pavimento rígido simple y se compra según la siguiente fórmula:

T = 2.5 ( F*hd – Cb*he)

T = Sobre capa de Pavimento asfáltico en caliente

F = Factor que controla el grado de fisuramiento del pavimento rígido.

Hd = Espesor del nuevo pavimento rígido. Los parámetros de K y fx, son los del pavimento existente

Cb = Indica la integridad estructural del pavimento existente. he = Espesor de la losa existente.

El factor F controla el grado de fisuramiento que puede ocurrir debajo de un pavimento de concreto asfáltico. Este es función del trafico y el modulo de resistencia de la Subrasante. Normalmente un factor de 1.00 es cuando las condiciones del pavimento existente son buenas. Para el cálculo se utiliza el gráfico 6.1 para diferentes niveles de tráfico.

141 El factor Cb, se aplica al pavimento existente y está determinado de acuerdo a la integridad del pavimento. Los ensayos de pruebas no destructivas son herramientas excelentes para establecer el Cb. El factor de Cb tiene un valor de 1.0 cuando tiene un insipiente fisuramiento, y 0.75 cuando tiene un fisuramiento estructural avanzado.

Cuando se utilizan valores de Cb menores a 0.75, podría no ser aconsejable la sobrecapa, si no se modifica su calidad o se minimice su deterioro, debido a las probabilidades de reflexiones por fisuramiento. En algunos casos es preferible remplazar la losa para obtener un Cb más alto y así mismo reducir la sobrecapa. Con el número de condición de pavimento, se puede dar un valor aproximado de Cb.

TABLA 6.1 Cb Cr F 0.35 a 0.50 0.75 a 0.80 1.00 0.51 a 0.75 0.81 a 0.90 1.00 0.76 a 0.85 0.91 a 0.95 1.00 0.86 a 1.00 0.96 a 1.00 Use gráfica 6.1

La fórmula para una sobrecapa asume que el pavimento rígido es capaz de soportar las cargas a través de una acción de la flexión. Un gran sobrecapeo (20 pulg) en algún punto de un pavimento rígido existente, este puede reflejar en su comportamiento como si fuera una base granular de buena calidad. Cuando esta condición es encontrada, se diseña como un pavimento flexible con la existencia de una base de buena calidad.

Cuando las condiciones del pavimento rígido son demasiado pobres, un fisuramiento estructural extensivo, juntas totalmente falladas etc., se recomienda establecer este pavimento como una cama de base, para lo cual se quiebra el pavimento rígido y se compacta sus piezas, para que se afirmen en la fundación. En este caso el diseño se trabaja como un pavimento flexible con una base granular.

El mínimo espesor de una capa de mezcla asfáltica en caliente que se recomienda colocar sobre un pavimento rígido es de 5 pulgadas. Encima de una geomembrana para evitar reflexión, la capa de pavimento no debe ser menor de 3 pulg.

142 GRAFICA 6.1

143 Los diseños de las sobrecapas se basan en los parámetros y gráficas que se utilizan para el cálculo de los diseños de los pavimentos rígidos. El modulo de fundación del pavimento existente se debe hallar con ensayos no destructivos o por medio de sondeos que a través de este. El modulo de fundación que se utiliza para el diseño del pavimento debe ser el del pavimento existente. Por medios de ensayos no destructivos y con juicio del ingeniero diseñador, se deben establecer las características de las capas que componen la estructura del pavimento con ensayos exhaustivos que garanticen estos valores. Se debe establecer el grado de condición del pavimento (PCI) existente acorde a estos parámetros:

TABLA 6.2

Cr Condición del pavimento existente

1.00 Pavimento en buenas condiciones, ligero o minino