Diseño de Pavimentos en Concreto.

JHON JAIRO QUIMBAYOLEYDY JOHANA MONTEALEGRE CALDERONMARIA ALEJANDRA GARCIA CORDOBA PAOLA ANDREA MAYA GONZALEZ

Consideraciones acerca de la selección de pavimentos

• AIPCR- La Asociación Internacional Permanente de Congresos de Rutas.• Guía para seleccionar el tipo de pavimentos según las condiciones para las

cuales se va a construir • Esta guía se actualiza permanentemente

•Ultima actualización año 2005

Diseño de Pavimentos en Concreto

Los diferentes métodos de diseño consideran al menos las siguientes capas para el diseño estructural :Subrasante Subbase Bases estabilizadas con cemento Carpeta de rodadura Juntas Transversales y longitudinales Texturizado Barras de amarreBarras pasajuntas

SubrasanteEs el suelo de cimentación del pavimento, pudiendo ser suelo natural, debidamente perfilado y compactado; o material de préstamo, cuando el suelo natural es deficiente o por requerimiento del diseño geométrico de la vía a proyectar.Los materiales que pueden ser empleados como subrasante serán de preferencia materiales de tipo granular. Para el diseño del pavimento, en éste manual, se tendrán cinco clases de suelo tal y como se indica en las siguientes tablas en la cual, la clasificación se hace con base en la Relación de Soporte de California del suelo –CBR evaluada según la Norma INVE-148-07

Subbasebuena gradación. Deberá ser perfilada y compactada  entre el 95% y 100% de su máxima densidad seca mediante el ensayo proctor estándar. El empleo de una subbase implica mejorar la capacidad de soporte de suelo que se traduce en una reducción del espesor de carpeta de rodadura. Sin embargo, el impacto no es significativo.

BasePara el pavimento de concreto no es común pero podría darse el caso en situaciones extremas. En ese caso la base constituye la capa intermedia entre la subbase y la carpeta de rodadura y utiliza materiales granulares de excelente gradación

Bases estabilizadas con cementoLas bases estabilizadas permiten el empleo de materiales locales y reciclados, teniendo como ventajas: subbases menos erosionables, reducción de esfuerzos de tensiones y de flexiones, mejoramiento de la transferencia de carga entre paños, entre otras.Se podrá estabilizar con cemento siempre y cuando el material a estabilizar sea libre de partículas orgánicas, con equivalentes de arena superiores a veinte.

Carpeta de RodaduraEstá conformada por mezcla de concreto hidráulico. Los métodos de diseño especifican diseños de mezcla con Módulo de Rotura a la Flexión (MR) superiores a 42 Kg/cm2, o su equivalente a f´c = 280 Kg./cm2.

Juntas transversales y longitudinalesEs necesario para controlar la fisuración en la losa y permitir el movimiento relativo entre paños adyacentes.Las juntas son longitudinales y transversales y tienen el rol de inducir fisuras por contracción del concreto, aislar el movimiento de los paños de elementos ajenos al pavimento, como buzones por ejemplo, y siendo  incluso parte del procedimiento constructivo.

TexturizadoEl objetivo de texturizar la superficie del concreto es entregarle al pavimento las cualidades necesarias para el contacto pavimento – neumático que permita el tránsito de los vehículos en condiciones seguras. Pueden ser de dos tipos: micro y macro texturizado.

El micro texturizado es el que se logra aplicando una llana húmeda sobre la superficie del pavimento.

El macro texturizado se logra mediante herramientas mecánicas, como peines con cerdas metálicas o aparatos más sofísticados que pueden ser incorporados en el tren de pavimentado.

Barras de amarreSon barras de acero corrugadas que controlan el movimiento lateral de los carriles, las mismas que sirven de anclaje.

Barras pasajuntas Se pueden dar mediante la trabazón de los agregados o mediante el empleo de

pasadores en las juntas de contracción transversal. Los pasadores son barras de acero lisas y con los bordes redondeados que se colocan en el plano perpendicular al corte de la junta transversal. Deben estar centrados con respecto al espesor de la losa  y permitir el movimiento entre paños adyacentes, no deben restringir su movimiento.

Tipos de pavimentoExisten tres tipos de pavimentos de concreto:

Pavimento de concreto simple con juntas. Pavimento de concreto continuamente reforzados. Pavimento de concreto armado con barras transversales.

Pavimento de concreto simple con juntas

En este tipo de pavimentos se requiere realizar juntas de contracción transversal cada 3.5 y 6.0 metros. La transferencia de carga entre paños adyacentes se puede dar mediante trabazón de agregados o mediante el empleo de pasajuntas. Las juntas inducen el agrietamiento propio del comportamiento del concreto por las tensiones originadas debido a los cambios de temperatura y humedad.

Pavimento de concreto continuamente reforzadosLas tensiones son controladas por una armadura de acero. Se espera la aparición de fisuras controladas a lo largo de todo el pavimento, con distancias entre 0.6 y 2.0 metros.

Pavimento de concreto armado con barras transversales

La carpeta de rodadura es de concreto reforzado con mallas de acero, las que permiten ampliar las distancias entre las juntas entre 7.5 y 9.0 metros. Aunque tiene refuerzo moderado de acero siempre se espera que se produzcan fisuras controladas dentro de los paños. El refuerzo controla parte de las tensiones y permite tener espaciamientos mayores entre las juntas. La transferencia de carga entre paños adyacentes se realiza mediante el empleo de pasajuntas.

Elementos para la elección de pavimentos de concreto

La selección del tipo de pavimento está determinada por muchas variables entre las que están:Los criterios técnicosLos factores económicos del país o de la zona,de las fuentes de materiales.Su idoneidad y distancia de acarreo.Ahorros en energía, materiales y otros. que en determinadas ocasiones pueden inclinar la decisión hacia un pavimento, como pueden ser las condiciones ambientales o la disponibilidad de equipos y de mano de obra.

VENTAJAS DE LOS PAVIMENTOS DE CONCRETO

Menor costo total Costo operativo de la via Costo social por mantenimiento Durabilidad Resistencia Amigable con el medio ambiente Reparaciones Aeropuertos

Indeformabilidad Textura Drenaje Seguridad Economía en capa base Visibilidad Estabilidad Tecnología

Tipos de deterioros en pavimentos Erosión por bombeo

Descripción : Movimiento del agua ( con material en suspensión ) ubicada debajo de la losa o su eyección hacia la superficie como resultado de la presion generada por las acciones de las cargasCausas : ( deben coexistir los siguientes factores ): Material Fino capaz de entrar en suspension (arenas , finas y limos ) Disponibilidad de agua en las capas inferiores del pavimento. Deflexiones excesivas en bordes y esquinas. Como evitarla Provisión de una subbase resistente a la erosion bajo transito pesado Evitar el ingreso de agua y/o facilitar su pronta remosion.

CALIDAD DE LOS AGREGADOS.

En los pavimentos de concreto se puede utilizar una gama muy amplia de agregados y arenas, si cumplencon unas condiciones mínimas que están relacionadas en especial, con la granulometría, esto es importante debido a su efecto en la dosificación , trabajabilidad economía , porosidad y contracción del concreto

TRANSFERENCIA DE CARGAS ENTRE LOSAS Y CONFINAMIENTO LATERAL

Hay dos factores que influyen en la determinación del espesor de las losas de concreto y son la presencia de pasadores de carga (dovelas) en las juntas transversales y los confinamientos laterales del pavimento, como son las bermas, los bordillos o los andenes, en este manual se presenta el espesor que deben tener los pavimentos en función de la presencia o ausencia de las dovelas y de los elementos confinantes, que para efectos prácticos se denominan genéricamente como bermas.

Los pavimentos de concreto son menos sensibles a la capacidad de soporte del suelo y a las condiciones climáticas que otros tipos de pavimentos; donde son más competitivos los pavimentos de concreto es sobre los suelos con baja capacidad de soporte debido a que los esfuerzos los distribuye en áreas muy grandes con lo que las solicitaciones que llegan al suelo son bajas.

Modulo de reacción de la subrasante

SUBRASANTE CLIMA

Miden la respuesta de la subrasante para medir cargas

Valor de Resistencia HVEEM Valor – R Modulo de reacción de la subrasante (K) Ensayo de compresión triaxial CBR Relación de Soporte California

CBR con muestra inalteradaSobre suelos finos y arenosos Condiciones de la subrasante no se van

alterar CBR de Campo Directamente sobre la subrasante Las muestras no van alterar durante la

construccion Sobre suelos finos y arenosos

Respuesta Ante Carga Dinamica

Tipos de Pavimentos según estructuras Pavimentos Auto viarios y Aeroportuarios Flexibles: Revestimiento bituminoso ( Mezcla asfáltica ) Rígido : Revestimiento de Hormigón ( losas )

Pavimento Flexible Pavimento Rígido

Pavimentos Flexibles Sección Transversal

Aspectos Económicos Costos de Construcción

La mejor técnica para escoger pavimentos es aquella en la que se tienen en cuenta los costos de construcción, los de mantenimiento, los de operación de los vehículos, las condiciones locales para la producción de los insumos, las políticas sobre utilización de mano de obra capacitada o no, la disponibilidad de equipos o de algún insumo en particular y de otros criterios que dependen de las condiciones particulares.

OTROS FACTORESFavorecen la selección de los pavimentos de concreto la disponibilidad de la mano de obra Un factor a tener en cuenta es la financiación de las obras, cuando se consiguen recursos para construcción, pero no para mantenimiento, se deben preferir los pavimentos de concreto a los de asfalto.En las zonas en donde se esperen altas temperaturas, o derrames de combustibles, se deben preferir los pavimentos de concreto

DEFINICIONES DE VARIABLESEn el diseño del pavimento es necesario tener en cuenta varios elementos, de los cuales los más importantes son la capacidad de soporte del suelo, el tránsito que circulará sobre la estructura durante todo su periodo de diseño, las condiciones climáticas y los materiales con que se construirá

CLASIFICACION VEHICULAR EN COLOMBIA

PESO VEHICULAR Y PESO POR EJE DIFERENTES MAGNITUDES DE CARGA POR EJE

CONFIGURACIONES USUALES DE LOS EJES Y DE LAS RUEDAS DE LOS VEHICULOS

AUTOMOTORES

DIFERENTES CONFIGURACIONES DE EJES

Eje Simple –Rueda doble

Eje Tandem -Rueda doble

Eje Triple – Rueda doble

FACTOR DE EQUIVALENCIA DE CARGA POR EJES

DE EQUIVALENCIA DE CARGA POR VEHICULOS

EFECTOS DE SOBRE CARGA VEHICULAR

EFECTOS DE SOBRE CARGA VEHICULAR

CLASIFICACION DE LAS VIAS Dentro del perímetro urbano:Vía de metro o metrovíaVía troncalFérreasAutopistasArteriasPrincipalesSecundariasColectorasOrdinariasLocales

Privadas Ciclorrutas Peatonales

En las zonas rurales: Férreas Autopistas Carreteras Principales Carreteras Secundarias Carreteables Privadas Peatonales.

Carreteras Distritales y MunicipalesSon aquellas vías urbanas y/o suburbanas y rurales a cargo del Distrito o Municipio

Carreteras Verdales o Vecinales Son aquellas vías a cargo del fondo nacional de Caminos Vecinales

TravesíaParte de una carretera que discurre dentro del casco de una población.

Urbana Vía dentro de un pueblo o ciudad.