El agrietamiento por fatiga (también llamado agrietamiento por cocodrilo o, quizás de manera engañosa, agrietamiento por fatiga ) es un tipo común de deterioro en el pavimento asfáltico . El siguiente está más relacionado con el agrietamiento por fatiga , que se caracteriza por grietas interconectadas o entrelazadas en la capa de asfalto que se asemejan a la piel de un cocodrilo . [1] Los tamaños de las celdas pueden variar en tamaño hasta 300 milímetros (12 pulgadas) de ancho, pero normalmente son menores de 150 milímetros (5,9 pulgadas) de ancho. El agrietamiento por fatiga es generalmente una falla de carga, [1] pero numerosos factores pueden contribuir a ello. A menudo es un signo de falla de la subbase, drenaje deficiente o sobrecargas repetidas. Es importante prevenir el agrietamiento por fatiga y repararlo lo antes posible, ya que los casos avanzados pueden ser muy costosos de reparar y pueden provocar la formación de baches o fallas prematuras del pavimento.
Generalmente se estudia en la sección de transporte de la ingeniería civil .
El agrietamiento por fatiga es un problema del pavimento asfáltico que suele producirse por una falla de la superficie debido a la carga del tráfico. Sin embargo, el agrietamiento por fatiga puede verse muy influenciado por efectos ambientales y de otro tipo, mientras que la carga del tráfico sigue siendo la causa directa. Con frecuencia, la sobrecarga se produce porque la base o subbase no soporta adecuadamente la capa superficial y, por lo tanto, no puede soportar cargas que normalmente soportaría. [2] Hay muchas formas en que la subbase o base puede debilitarse.
Un drenaje deficiente en la plataforma de la carretera es una causa frecuente de esta degradación de la base o subrasante. [1] Un deshielo primaveral intenso, al igual que un drenaje deficiente, puede debilitar la capa de base, lo que provoca grietas por fatiga. [1]
El desprendimiento o descascarillado es otra posible causa del agrietamiento por fatiga. El desprendimiento ocurre cuando la mala adherencia entre el asfalto y el agregado permite que el agregado se desprenda de la superficie. Si no se corrige, esto reduce el espesor del pavimento, lo que reduce la capacidad de la parte afectada para soportar la carga diseñada. [1] Esto puede hacer que el agrietamiento por fatiga se desarrolle rápidamente, ya que la sobrecarga se producirá con cargas de menor magnitud o frecuencia.
El agrietamiento en los bordes es la formación de grietas en forma de medialuna cerca del borde de una carretera. [3] Es causado por la falta de soporte del borde de la carretera, a veces debido a arcenes débiles o mal drenados. Si no se trata, se formarán grietas adicionales hasta que se parezcan al agrietamiento por fatiga. [3] Al igual que el agrietamiento por fatiga de la trayectoria de las ruedas, el drenaje deficiente es una causa principal del agrietamiento en los bordes, ya que debilita la base, lo que acelera el deterioro del pavimento. [4] El encharcamiento de agua (una acumulación de agua que también se puede llamar charco) ocurre con más frecuencia cerca del borde que en el centro de la trayectoria de la carretera, ya que las carreteras suelen tener pendiente para evitar el encharcamiento en el carril. Esto provoca un exceso de humedad en los arcenes y la subbase en el borde de la carretera. El agrietamiento en los bordes se diferencia del agrietamiento por fatiga en que las grietas se forman de arriba hacia abajo, donde las grietas por fatiga generalmente comienzan en la parte inferior y se propagan a la superficie.
El agrietamiento por fatiga se manifiesta inicialmente como agrietamiento longitudinal (grietas a lo largo de la dirección del flujo del tráfico) en la capa superior del asfalto. [5] Estas grietas son inicialmente delgadas y están distribuidas de forma dispersa. Si se permite un mayor deterioro, estas grietas longitudinales se conectan mediante grietas transversales para formar piezas prismáticas de lados afilados. Este patrón de agrietamiento entrelazado se asemeja a las escamas de la espalda de un cocodrilo o caimán, de ahí el apodo de agrietamiento de cocodrilo.
Los casos más graves incluyen el bombeo de finos, desprendimientos y trozos sueltos de pavimento. Los casos más graves de agrietamiento por fatiga a menudo ocurren con otros problemas del pavimento, pero se ejemplifican con: baches, [1] grietas grandes (3/8" o más grandes) y bordes severamente desprendidos. [4]
Existen muchas formas diferentes de medir el agrietamiento por fatiga, pero en general se utilizará un manual o índice de deterioro del pavimento. Por ejemplo, el Índice de condición del pavimento se utiliza ampliamente para cuantificar el nivel general de deterioro y la condición de una sección de la carretera. La medición del agrietamiento por fatiga específicamente (y del deterioro del pavimento en general) es necesaria para determinar la condición general de una carretera y para determinar un cronograma para la rehabilitación y/o reparación. Existen muchos otros sistemas de clasificación y muchos de los sistemas de clasificación que se utilizan actualmente se basan en la Prueba de Carretera AASHO .
Hay dos criterios importantes que se deben tener en cuenta al medir el agrietamiento por fatiga. El primero es la extensión del agrietamiento, es decir, la cantidad de superficie de la carretera que se ve afectada por este deterioro del pavimento. El segundo criterio es la gravedad del agrietamiento. [6] La gravedad, que se ha analizado anteriormente, se refiere a la extensión del agrietamiento y, a menudo, es una función directa del ancho de la grieta. [6] La gravedad se puede clasificar numéricamente o se le puede asignar una calificación de "baja" a "grave". La calificación se puede introducir en un sistema de gestión del pavimento , que sugerirá una prioridad y un método para la reparación.
Se han desarrollado sistemas que detectan automáticamente el agrietamiento por fatiga y otros tipos de deterioro del pavimento. [7] Estos sistemas miden la gravedad y la frecuencia del agrietamiento por caimán en la calzada. Una de estas máquinas es el perfilómetro de la superficie de la carretera , que se monta en un vehículo y mide el perfil de la superficie de la carretera mientras se mueve por la calzada.
Prevenir el agrietamiento por fatiga puede ser tan simple como prevenir las causas más comunes. Por ejemplo, reducir la sobrecarga en un pavimento de asfalto o mejorar el drenaje [2] puede prevenir el agrietamiento por fatiga en muchos casos. La prevención depende principalmente del diseño y la construcción del pavimento y la subbase para soportar las cargas de tráfico previstas y proporcionar un buen drenaje para mantener el agua fuera de la subbase.
Una buena estrategia para evitar la sobrecarga, que es una de las principales causas del agrietamiento por fatiga, es aumentar la profundidad de la capa asfáltica. Según algunos investigadores, los pavimentos que superan una cierta resistencia o espesor mínimo pueden, hipotéticamente, soportar infinitas cargas sin presentar defectos estructurales, incluido el agrietamiento por fatiga. [1] Estos pavimentos se denominan pavimentos perpetuos o pavimentos de rendimiento a largo plazo (LTPP).
Al reparar un pavimento afectado por grietas por fatiga, se debe determinar la causa principal del deterioro. Sin embargo, a menudo la causa específica es bastante difícil de determinar y, por lo tanto, la prevención es correspondientemente difícil. Cualquier investigación debe implicar la excavación de un pozo o la perforación del pavimento y la subbase para determinar la composición estructural del pavimento, así como para determinar si la humedad del subsuelo es o no un factor contribuyente. [1] La reparación necesaria también difiere según la gravedad y la extensión de las grietas.
En el caso de grietas menores, el relleno preventivo de grietas es un buen procedimiento que puede ayudar a prevenir la formación de baches en el futuro.
En las primeras etapas, el sellado de grietas con sellador de grietas limita el mayor deterioro de la subrasante debido a la penetración de humedad. Las áreas pequeñas se pueden reparar eliminando el área afectada y reemplazándola con una nueva base y superficie de asfalto. [2] Una vez que el daño ha progresado o el área afectada es grande y extensa, es necesaria una capa de asfalto estructural o una reconstrucción completa para asegurar la integridad estructural. La reparación adecuada puede incluir primero el sellado de grietas con sellador de grietas, la instalación de una tela de pavimentación sobre una capa de liga o el fresado del asfalto dañado. Luego se coloca una capa de asfalto mezclado en caliente sobre la reparación completa. [2]
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