diseño pavimento rigido

JORNADA DE ACTUALIZACIÓN TÉCNICADISEÑO Y CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS DE HORMIGON

DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOSIng. Diego H. Calo

Ciudad de Córdoba20 de Noviembre de 2008

INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

• CRITERIOS Y RECOMENDACIONES DE DISEÑO.

• SUBRASANTES Y SUBBASES.

• TIPO DE BANQUINAS, ADOPCIÓN DE SOBREANCHOS.

• DISEÑO DE ESPESORES DE PAVIMENTOS RÍGIDOS POR LOS MÉTODOS; PCA ED.1984 Y AASHTO 1993.

• DISEÑO DE JUNTAS.

SÍNTESIS DE LA PRESENTACIÓN


Tipos de deterioros en pavimentosFisuración Transversal

Descripción: Fisuras con orientación predominantemente perpendicular al eje del pavimento.

Causas Posibles:• Fisuración temprana por aserrado tardío.• Fisuración por fatiga: espesor de calzada insuficiente y/o separación de juntas excesiva para las solicitaciones impuestas (cargas de tránsito y medio ambientales).• Pérdida de soporte por erosión. • Reflexión de fisuras de capas inferiores o de losas adyacentes.

Como evitarlas:• Selección de espesores de calzada adecuados a las solicitaciones impuestas.• Diseño adecuado de juntas.


Solicitaciones no debidas a Cargas

• Un pavimento en servicio, se encontrará sujeto a continuos cambios de temperatura y humedad.

• Esto se traduce en la generación de gradientes de estos parámetros en la sección de hormigón que generan alabeos que se encontrarán restringidos por el peso propio de la losa.

Situación Diurna Situación Nocturna

Alabeo por temperatura

Tiempo Húmedo Tiempo Seco

Alabeo por humedad

Durante el día en general el alabeo por temperatura y el de humedad se contrarrestan, en cambio durante la noche se combinan.

Tipos de deterioros en pavimentosFisuración Transversal


Tipos de deterioros en pavimentosFisuración Longitudinal

Descripción: Fisuras con orientación predominantemente paralela al eje del pavimento.

Causas Posibles:• Fisuración temprana por aserrado tardío.• Fisuración por fatiga: espesor de calzada insuficiente y/o separación de juntas excesiva.• Reflexión de fisuras de capas inferiores o de losas adyacentes.• Asentamientos diferenciales.

Como evitarlas:• Diseño adecuado de juntas.• Control de heterogeneidades en subrasante.


Tipos de deterioros en pavimentosRoturas de Esquina

Descripción: Fisura que intersecta una junta transversal con una junta longitudinal o borde de calzada orientada en general a 45º del eje del pavimento.

Causas Posibles:• Pobre transferencia de carga.• Losas con ángulos agudos.• Pérdida de soporte por erosión.

Como evitarlas:• Transferencia de carga adecuada en tránsito pesado. • Diseño adecuado de juntas en superficies de geometría irregular.• Provisión de una subbase resistente a la erosión bajo tránsito pesado.


Tipos de deterioros en pavimentosErosión 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 presión generada por la acción de las cargas.

Causas (deben coexistir los siguientes factores):• Material fino capaz de entrar en suspensión (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 erosión bajo tránsito pesado.• Evitar el ingreso de agua y/o facilitar su pronta remoción.


Tipos de deterioros en pavimentosErosión por bombeo

Tránsito

Escalonamiento Inicial Banq. Externa

Juntas TransversalesJunta Longitud.

Banq. Externa

Incremento del escalonamiento

Banq. Externa

3ER ETAPA

2DA ETAPA

1ER ETAPA

Eyección de Finos

Eyección de Finos

Fisuración Transversal


Tipos de deterioros en pavimentosLevantamiento de losas

Descripción: Movimiento localizado hacia arriba de la superficie del pavimento en zona de juntas o fisuras, a menudo acompañado de una defragmentación.

Causas Posibles:• Entrada de materiales incompresibles en la zona de junta.• Expansiones térmicas excesivas.• Inadecuado diseño de juntas en intersecciones y contra estructuras fijas.• Expansiones por Reacción Álcali - Sílice.

Como evitarlas:• Diseño adecuado de juntas en intersecciones.• Especificar materiales de sello adecuados que prevengan la infiltración de agua y materiales incompresibles.


Tipos de deterioros en pavimentosDespostillamientos de juntas

Descripción: Defragmentación localizada de los labios de las juntas o fisuras.

Causas Posibles:• Entrada de materiales incompresibles en las juntas o fisuras.• Hormigón debilitado por falta de compactación, de durabilidad o por aserrado prematuro o por retiro de moldes en juntas de construcción.

Como evitarlas:• Especificar materiales de sello adecuados que prevengan la infiltración de agua y materiales incompresibles.


Tipos de deterioros en pavimentosReacción Álcali Agregado

Descripción: En general el patrón de fisuración es en forma de mapa con fisuras predominantemente orientadas en dirección paralela a los bordes libres del pavimento.

Causas:• Empleo de agregados potencialmente reactivos sin la adopción de medidas preventivas.

Como evitarla:• Comenzar los estudios de las posibles fuentes de provisión desde la etapa misma de proyecto.• Tener presente que para determinados agregados se requiere de 1 año para evaluar su aptitud, en tanto que la evaluación de medidas preventivas puede demorar incluso hasta 2 años.


Tipos de deterioros en pavimentosRugosidad

Descripción: Desviaciones de la superficie del pavimento respecto a una superficie perfectamente plana que afectan la dinámica de los vehículos, el confort de circulación y las cargas dinámicas.

Causas:• Rugosidad inicial de construcción.• Evolución de otros deterioros.

Como evitarla:• Especificar equipamiento de construcción acorde con la rugosidad inicial requerida.• Proveer sobreanchos de la subbase del pavimento.• Controlar adecuadamente la evolución de los restantes deterioros.


OBJETIVO DEL DISEÑO• Provisión de un soporte razonablemente uniforme (co ntrol de

cambios volumétricos en subrasantes expansivas y de la acción de la helada en zonas donde se prevé el congelamient o de la subrasante).

• Prevención del bombeo mediante subbases adecuadas e n caso de tránsito pesado.

• Seleccionar espesores de diseño acordes con el trán sito previsto y las condiciones de soporte.

• Diseño adecuado de juntas.• Evaluación de los materiales componentes del hormig ón que

aseguren los requisitos de resistencia y durabilida d durante la vida proyectada.

• Especificar el empleo de materiales de sello adecua dos y resistentes al intemperismo.

• Especificar para su construcción el empleo de tecno logías acorde con la lisura que se pretende.


SUBRASANTE / SUBBASE

Cualquier fundación de pavimentos rígidos deberá verificar el cumplimiento de los siguientes requisitos:

• Uniformidad: No deberá existir cambios abruptos en las características de los materiales (zonas débiles o de elevada rigidez)

• Control de subrasantes expansivas para asegurar un soporte uniforme tanto en temporadas o estaciones húmedas como secas.

• Control de hinchamientos por congelamiento en zonas expuestas a esta condición.

• Resistencia a la erosión en pavimentos sujetos a importantes volúmenes de tránsito pesado.

CUALQUIER PAVIMENTO DE HORMIGÓN EXPERIMENTARÁPROBLEMAS CON SUBRASANTES Y SUBBASES NO

APROPIADAMENTE DISEÑADAS Y CONSTRUIDAS


¿Cuándo es necesario una subbase?

El empleo de una subbase es necesaria cuando:

• Cuando la combinación de suelos de subrasante, disponibilidad de agua y tránsito pesado prevé riesgo de bombeo y la presencia de deterioros asociados a la misma.• Cuando se requiere garantizar un apoyo uniforme y estable al pavimento o para facilitar las tareas constructivas.

Excepciones:• Tránsito: Cuando el tránsito medio diario previsto de vehículos pesados es inferior de 200 VP/día ó cuando la cantidad de ejes equivalentes de diseño es inferior de 1.000.000 EE´s de 8,2 T.• Drenaje Natural: Un suelo de subrasante que es naturalmente drenante no bombeará debido a que el agua percolará a las capas inferiores a través de la subrasante y no permanecerá por debajo del pavimento.


Influencia de la Subbase en el espesor de calzada

El espesor de calzada de hormigón de diseño es relativamente poco sensible a la rigidez de su apoyo por lo que no es una decisión adecuada incrementar la resistencia o el espesor de la subbase con el fin de reducir el espesor de calzada.

La resistencia de la subrasante se valora mediante su módulo de reacción. La incorporación de una subbase al pavimento incrementa significativamente el módulo de reacción combinado subrasante/subbase.


Influencia de la Rigidez de apoyo en las tensiones generadas

Esubbase = ∞∞∞∞

Esubbase = 0

Esubbase = ∞∞∞∞

Esubbase = 0

Caso 1: Fundación Perfectamente Rígida

Caso 2: Fundación Muy Flexible

Debido a la rigidez de la fundación, la carga no genera deflexiones ni tensiones en la losa.

Durante una carga medioambiental, la fundación no acompaña la deformación de la losa y se genera pérdida de apoyo.

Debido a la falta de soporte la losa deflecta significativamente y se generan elevadas tensiones de flexión.

Durante una carga medioambiental, la fundación acompaña la deformación de la losa manteniendo su soporte.


Subbases granulares

Requisitos generales• Espesor mínimo: 10 cm.• Tamaño máximo < 1/3 del espesor.• P200 < 15%.• Desgaste Los Angeles < 50%.

El criterio principal para emplear una subbase granular en un pavimento de hormigón es el de limitar el contenido de finos que pasan el Tamiz #200.

Recomendaciones:• No emplear espesores mayores de 15 cm.• Deberá especificarse una densidad mínima del 98% del T-180.

Si el material cuenta con excesivos contenidos de finos, la capa puede almacenar agua encontrándose disponible para la erosión por bombeo


Subbases tratadas con cementoCaracterísticas:

• Incremento de la resistencia a la erosión.

• Evita la consolidación debido a cargas pesadas.

• Menores deflexiones.

• Mejor Eficiencia en la transferencia de carga.

• Elevada capacidad de carga (mayor “k”), con reducción de espesor en losas.

• Apoyo firme para TAR (mejora en la lisura superficial que entrega el equipo de alto rendimiento), con menores demoras por malas condiciones climáticas.

Considerar siempre el empleo de Subbases tratadas con cemento.


Subbases de Hormigón Pobre

Requisitos:• Espesor mínimo: 10 cm.• Resistencia a compresión de 5 MPa a8 MPa.

• Contenido de cemento de 120 a 200 kg/m3.• Contenido de aire de 6 a 8%.• Tamaño máximo hasta de 25 a 50 mm.• Tolerancias: ± 6 mm en la regla de 3 m.

Recomendaciones constructivas:• En general no suele especificarse la ejecución de juntas en la subbase de hormigón pobre.• Se recomienda aplicar 2 capas de curado en base a parafina.


SUBBASES - SOBREANCHO• Provee un apoyo estable y uniforme a la

orugas del equipo pavimentador.• Mejor calidad final de terminación.• Reduce las demoras por malas condiciones

climáticas.• Mejora las condiciones de soporte de los

bordes de calzada.• Brindan una mejor aislación en zonas de

subrasantes formadas por suelos susceptibles a cambios volumétricos.

• Se debe especificar un sobreancho de 60 a 80 cm para ½ calzada y de 80 a 100 cm para ancho completo.

Es ALTAMENTE recomendable para pavimentación con TAR, incorporar un sobreancho de la subbase a fin de que le provea una apoyo estable y uniforme a las orugas de la pavimentadora.


TRANSFERENCIA DE CARGAS

DEFLEXIONES EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓNBorde Externo del Pavimento (Borde Libre)

Carril 3,65 m.

Junta longitudinal Central(actúa como banq. de Hº)

Junta Transv. sin pasadores

2 Di

~2.5 Di5 Di

~3.5 Di

Di Di

Junta Transv. con pasadores


Con cordón integral, si el cordón se ejecuta en una

segunda etapa, no hay contribución estructural

TRANSFERENCIA DE CARGA

D2 = 0D1 = x

Mala Transferencia de Carga

• Trabazón entre agregados• Pasadores• Banquina de hormigón

– Banquina Vinculada– Cordón Cuneta– Sobreancho de Carril

Es la capacidad de una losa de transferir su carga a una losa vecina

D1 = X/2 D2 = X/2

Buena Transferencia de Carga

Tienen un efecto similar


BANQUINA EXTERNA RÍGIDA VINCULADA


BANQUINA EXTERNA RÍGIDA VINCULADA

• Es recomendable que las banquinas se construyan del mismo material que la calzada principal con el fin de facilitar las condiciones de construcción, mejorar la performance global del pavimento y reducir los costos de mantenimiento.

• La vinculación al borde externo de calzada permite una reducción significativa de las deflexiones y tensiones generadas por cargas, reduciendo los espesores de diseño (de 2 a 3 cm).

• Se recomienda el empleo de banquinas vinculadas de espesor total (considerar el empleo de sección variable).

• Minimiza la infiltración de agua (mejor drenaje superficial).


• Se minimizan los deterioros asociados a las cargas en los bordes de calzada y esquinas.

• Las cargas de tránsito se convierten prácticamente en cargas internas desde el punto de vista de las tensiones y deflexiones generadas.

• Usualmente se efectúa un ensanchamiento del carril cargado de 60 cm. aproximadamente. No resulta conveniente el empleo de sobreanchos mayores.

• La demarcación se mantiene respetando el ancho de carril original y deberá considerarse también el empleo de “despertadores” con el fin de desalentar el empleo de dichas zonas.

• Admite una reducción del espesor de calzada de 2 a 3 cm. Se considera con transferencia lateral en bordes (PCA) ó se emplea un factor de transferencia de carga J = 2,7 (AASHTO).

EMPLEO DE SOBREANCHO DE CARRIL EN VÍAS CON ELEVADO TRÁNSITO PESADO


TRANSFERENCIA DE CARGA EN BORDES


EMPLEO DE SOBREANCHO DE CARRIL EN VÍAS CON ELEVADO TRÁNSITO PESADO

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 5 10 15 20 25

Edad, años

Fis

urac

ión,

%

E=25,5 cm; sin sobreancho

E=23 cm; con sobreancho

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 5 10 15 20 25

Edad, años

Esc

alon

amie

nto,

mm

E=25,5 cm; sin sobreancho

E=23 cm; con sobreancho

Considerar para tránsito pesado, siempre el empleo de sobreancho , aún cuando no se pavimente la banquina.


TRANSFERENCIA DE CARGA EN BORDES Y JUNTAS

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25

Edad, años

Esc

alon

amie

nto,

mm

Sin Pasadores

Sin Pasadores c-Sobreancho

Pasadores 32 mm

Pasadores 32 mm c-sob


Transferencia de CargaBanquina de Hormigón vs. Sobreancho

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25

Edad, años

Esc

alon

amie

nto,

mm

Sin Pasadores

Pasadores 25 mm c-BH

Pasadores 25 mm c-sob

Pasadores 25 mm c-sob y BH

Cuando se emplea Banquina de Hormigón

Vinculada, efectuar también un sobreancho


Método de la Portland Cement Association

• Procedimiento Empírico- Mecanicista basado en respuestas de pavimentos matemáticamente calculadas.

• Calibrado con Ensayos de campo y rutas en servicio.

• Lanzado originalmente en 1966 y revisado en 1984.

• Limita las tensiones desarrolladas en el Pavimento (Criterio de verificación por fatiga). Limitante para bajo tránsito pesado.

• Limita las deflexiones desarrolladas en bordes y esquinas (Criterio de verificación por erosión). Limitante para elevado tránsito pesado.

• Recientemente el ACPA ha lanzado una nueva versión para vías de Bajo Volumen de Tránsito Pesado (ACPA StreetPave).


Ubicación Crítica de Cargas

Posición crítica de la carga paralas Tensiones de Flexión

Banquina de Hormigón(si existe)

Carril

Junta transversal

EjeTándem

Posición crítica de la carga paralas Deformaciones

Banquina de Hormigón(si existe)

Carril

Junta transversal

EjeTándem


Factores involucrados en el diseño

• Capacidad soporte de la subrasante (k subrasante).

• Tipo y espesor de Subbase (k combinado).

• Propiedades mecánicas del hormigón.

• Período de diseño.

• Tránsito. Configuración de cargas por eje.

• Transferencia de cargas en juntas transversales (pasadores / trabazón entre agregados).

• Transferencia de carga en bordes (Tipo de banquina / sobreanchos de calzada).

• Factor de seguridad de cargas. Siempre incorporar el valor medio o más

probable


Propiedades mecánicas del Hormigón

• Debe especificarse la resistencia media a flexión a 28 días (in situ).

• Comúnmente se emplean MR a 28 días entre 4,0 MPa y 5,0 MPa.

• Para mayor simplicidad, el control de calidad y recepción se efectúa mediante ensayos a compresión.

• Se recomienda evaluar la relación flexión – compresión del hormigón con los agregados a emplear.

CσKMR ⋅⋅⋅⋅=

K = 0,7 Para agregados Redondeados

K = 0,8 Para agregados Triturados


Propiedades mecánicas del Hormigón

Correlación de Resistencia a Compresión Especificad a con MR de diseño

Según ACI 214 el C.V. es: <7% (Excelente); 7-9% (Muy Buena); 9-11% (Buena); 11-14% (Regular); >14% (Pobre).

Entonces, aplicando la fórmula de la P.C.A.

(en MPa)

Siendo: K = 0,8 para agregados Triturados.K = 0,7 para agregados Naturales.

bmσkMR ⋅=

( )ZC.V.σσbkbm

⋅+⋅= 1

Determinar en laboratorio esta

relación


Análisis de Sensibilidad

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

26.0

28.0

10 100 1000 10000Tránsito Pesado Medio Diario Anual (Diseño) - Esc. Log.

Esp

esor

de

Cal

zada

, cm

Criterio de Fatiga Criterio de Erosión

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

20 MPa/m 60 MPa/m 100 MPa/m 140 MPa/m 180 MPa/mMódulo de reacción combinado (subrasante/subbase)

Esp

esor

de

Cal

zada

, cm


17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

1.00 1.10 1.20 1.30Factor de Seguridad de Cargas

Esp

esor

de

Cal

zada

, cm


17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6Resistencia a Flexión, MPa

Esp

esor

de

Cal

zada

, cm




12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

1 10 100 1000 10000Tránsito Pesado Medio Diario Anual (Esc. Log.)

Esp

esor

de

Cal

zada

, cm

Sin Pasadores y Sin Banquina de Hº

Con Pasadores y Sin Banquina de Hº

Sin Pasadores y Con Banquina de Hº

Con Pasadores y Con Banquina de Hº


Limitaciones

• En el análisis por fatiga, no incorpora el efecto d e las tensiones generadas por alabeo.– Considera que los efectos del alabeo diurno y nocturno se

autocompensan.

• No considera en forma directa la erosionabilidad de la subbase.– Lo hace en forma indirecta, mediante el incremento de la rigidez del

apoyo.

• No tiene en consideración la incidencia del clima y del drenaje de la estructura.– El método sugiere incrementar o reducir el daño por erosión del

100% en función de la experiencia en la utilización del método en una región determinada.


METODO AASHTO 1993AASHO Road Test (1958-1960)

• Tercer ensayo a gran escala en pavimentos.

• Se evaluaron secciones de pavimento rígido y flexible.

• Se evaluaron distintas configuraciones de carga, espesores de calzada y subbase.

• Se estudiaron secciones de pavimentos de hormigón simple y reforzado.

• Objetivo central: desarrollar relaciones entre cargas de tránsito pesado aplicadas, estructura del pavimento y pérdida de Serviciabilidad.


• Serviciabilidad Inicial (po).

• Serviciabilidad final (pt).• Período de diseño• Tránsito en ejes equivalentes (W18)• Factor de transferencia de carga (J)• Módulo de rotura del Hormigón (MR)• Módulo de elasticidad del Hormigón ( Ec)• Módulo de reacción de la subrasante (k, LOS)• Coeficiente de drenaje (Cd)• Confiabilidad (R, ZR).• Desvío Global (so).

METODO AASHTO 1993Factores involucrados en el diseño

Siempre incorporar el valor medio o más

probable


Transferencia de Carga - Efecto de pasadores y Banquina de Hormigón

• La transferencia de carga en las juntas y bordes de calzada se tiene en cuenta mediante el Factor de Transferencia de Carga, J.

• Depende del tipo de pavimento, de las condiciones de soporte de bordes y de la transferencia de carga en juntas.

3,23,82,73,23 a 10

SINOSINO

2,83,22,73,2< 0,3

3,03,42,73,20,3 a 1

3,13,62,73,21 a 3

3,44,12,73,210 a 30

3,64,32,73,2> 30

JPCP y JRCP (s-pas)JPCP y JRCP (c-pas)

Soporte de Borde

ESAL´s [Millones]

Fuente: WinPAS Manual - Simplified Design Guide.


Propiedades de la Subrasante /Subbase

• Módulo resiliente subrasante (Mr)

• Tipo de Subbase (E)• Espesor de Subbase

Pérdida de Soporte

Módulo de reacción Combinado (kc)

Propiedades de la subrasante y Subbase asociadas al diseño son:


Propiedades de la Subrasante /Subbase

Pérdida de soporte

• La Pérdida de soporte tiene en cuenta la erosión de la subbase y subrasante.

• Mediante este factor se reduce el valor k debido a la esperada por la erosión de la subrasante.

• Una pérdida de soporte de 0 considera la condición del suelo en el ensayo AASHO.

• Este valor se sitúa entre 0 y 3.A excepción que se preveauna resistencia a la erosión inferior a la condición de la

prueba AASHO, adoptar LOS = 0



23

25

27

29

31

33

35

37

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Módulo de reacción combinado, MPa/m

Esp

esor

de

calz

ada,

cm

10 E+06

30 E+06

50 E+06

70 E+06

90 E+06

110 E+06

Eje

s E

quiv

alen

tes,

W18

Espesor Ejes Equivalentes

23

25

27

29

31

33

35

37

3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5 5.2 5.4 5.6Módulo de Rotura, MPa

Esp

esor

de

calz

ada,

cm

10 E+06

30 E+06

50 E+06

70 E+06

90 E+06

110 E+06

Eje

s E

quiv

alen

tes,

W18


23

25

27

29

31

33

35

37

26 28 30 32 34 36 38 40 42Módulo de Elasticidad, GPa

Esp

esor

de

calz

ada,

cm

10 E+06

30 E+06

50 E+06

70 E+06

90 E+06

110 E+06

Eje

s E

quiv

alen

tes,

W18


23

25

27

29

31

33

35

37

0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3Coeficiente de Drenaje

Esp

esor

de

calz

ada,

cm

10 E+06

30 E+06

50 E+06

70 E+06

90 E+06

110 E+06

Eje

s E

quiv

alen

tes,

W18




23

25

27

29

31

33

35

37

50 60 70 80 90 100Confiabilidad

Esp

esor

de

calz

ada,

cm

10 E+06

30 E+06

50 E+06

70 E+06

90 E+06

110 E+06

Eje

s E

qui

vale

ntes

, W18


000 E+00

40 E+06

80 E+06

120 E+06

160 E+06

200 E+06

240 E+06

280 E+06

320 E+06

24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36Espesor de calzada, cm

Eje

s E

quiv

alen

tes

de 8

,2 T

Con Pasadores y Con Banquina de HºCon Pasadores y Sin Banquina de HºSin Pasadores y Con Banquina de HºSin Pasadores y Sin Banquina de Hº


Limitaciones

• No resulta prudente emplear ecuaciones o relaciones determinadas empíricamente para describir fenómenos que ocurren fuera del rango de la información original empleada para esta relación.

• Si bien el ensayo AASHO constituye el ensayo más importante efectuado en materia de pavimentos, constituye una base empírica insuficiente para el diseño de los pavimentos actuales. (Ej.: 1 zona climática, 2 años en servicio, limitadas repeticiones de carga, 1 sola subrasante, limitadas secciones de estudio, 1 soloconjunto de materiales, etc.)

• Existen una gran cantidad de factores que tienen una fuerte incidencia en el diseño y no son tenidos en cuenta.


DISPOSICIÓN DE JUNTAS

El objetivo es “copiar” el patrón de fisuración que naturalmente desarrolla el pavimento en servicio mediante un ade cuado diseño y ejecución de juntas transversales y longitudinales, e incorporar en las mismas mecanismos apropiados para la transferencia de cargas.

Un adecuado diseño de las juntas permitirá:

⇒ Prevenir la formación de fisuras

⇒ Proveer transferencia de carga adecuada.

⇒ Prevenir la infiltración de agua y de materiales incompresibles a la estructura del pavimento.

⇒ Permitir el movimiento de las losas contra estructuras fijas e intersecciones

⇒ Dividir la construcción del pavimento en incrementos acordes a la tecnología empleada.


DISPOSICIÓN DE JUNTAS

Separaciones entre Juntas de Contracción

• Sep. Máxima recomendada: 6,0 m.

• Bases Cementadas: 21 x E

• Bases Granulares: 24 x E

Otras Consideraciones

• Relación largo/ancho < 1,5 (Recomendado ≤ 1,25).

• Otros factores que influyen: Coef. Dilatación Térmica del Hº, Rigidez de la base, Condiciones Climáticas, etc.

DEBE PRIMAR LA EXPERIENCIA LOCAL


Separación de Juntas Transversales

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25

Edad, años

Losa

s F

isur

adas

, %

S = 5,50 m

S = 5,25 m

S = 5,00 m

S = 4,75 m

S = 4,50 m

MANTENER UN BAJO ESPACIAMIENTO DE JUNTAS


TRANSFERENCIA DE CARGATRABAZÓN ENTRE AGREGADOS

Interacción de corte entre partículas de agregados de las caras de la junta por debajo del aserrado primario.

Resulta aceptable para vías de bajo tránsito pesado (80 a 120 VP/d)

El grado de transferencia de carga se encuentra afectado por:

• Espesor de losa.

• Separación entre juntas (abertura de juntas)

• Mejores condiciones de drenaje.

• Empleo de agregados triturados.

• Agregados con TM > 25 mm.

• Subbases Rígidas.

• Condiciones de soporte en bordes.


TRANSFERENCIA DE CARGA - PASADORES

Características:

Paralelo al eje de calzadaMitad del espesor de losaMitad a cada lado de la junta transversal

Ubicación

30 cm. de centro a centro15 cm. de centro a borde

Separación

25 mm para E ≤ 20 cm32 mm para 20 < E ≤ 25 cm38 mm para E > 25 cm

Diámetro

45 cm.Longitud

Lisa, libre de óxido y con tratamiento que impida la adherencia al hormigón.

Superficie

Tipo I (AL-220)Tipo de acero



Deben emplearse en vías de Tránsito Pesado (donde n o es suficiente la transferencia de carga por trabazó n).

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20 25

Edad, años

Esc

alon

amie

nto,

mm

sin pasadores

Diametro 25 mm

Diametro 32 mm

Diametro 38 mm

Diametro 32 mm y sobreancho


TIPOS DE JUNTAS

�� JUNTAS TRANSVERSALESJUNTAS TRANSVERSALES

�� JUNTAS LONGITUDINALESJUNTAS LONGITUDINALES

⇒⇒ ContracciContracci óónn

⇒⇒ ConstrucciConstrucci óónn

⇒⇒ ExpansiExpansi óón / Dilatacin / Dilataci óónn

⇒⇒ ContracciContracci óónn

⇒⇒ ConstrucciConstrucci óónn


JUNTAS TRANSV. DE CONSTRUCCIÓN

⇒ Se efectúan al final de la jornada de trabajo o en interrupciones programadas (puentes, estructuras fijas, intersecciones) o por imposibilidad de continuar con el hormigonado.

⇒ Se ubican en coincidencia con la de contracción (Tomar precauciones cuando se pavimente por trochas).

⇒ La transferencia de carga se efectúa a través del pasador.

Espesor delosa "E"

1/2 E Pasador


JUNTAS TRANSV. DE DILATACIÓN

⇒ Aíslan el pavimento de otra estructura, tal como otra zona pavimentada o una estructura fija.

⇒ Ayudan a disminuir tensiones de compresión que se desarrollan en intersecciones en T y asimétricas.

⇒ Su ancho debe ser de 12 a 25 mm, ya que mayores dimensiones pueden causar movimientos excesivos en las juntas cercanas.

⇒ La transferencia de carga se efectúa a través del pasador, sino debe realizarse sobre espesor de hormigón.

⇒ En pavimentos sin pasadores las 3 o 4 juntas próximas a la de dilatación deben ejecutarse con pasadores.


Material de Relleno

Cápsula (30 mm de carrera libre)

20 mm

D= 25, 32 o 38 mm

1/2 E

Pasador

Material de Sellado

Espesor delosa "E"

JUNTAS TRANSV. DE DILATACIÓN


JUNTAS TRANSVERSAL DE DILATACION

En intersecciones asimétricas o en T no deben colocarse pasadores, de modo de permitir movimientos horizontales diferenciales

Material de Sellado

Material de Relleno

Espesor delosa "E" 1,2 E

6 a 10 E 20 mm


Barra de Unión corrugada

E

E/3 E/2

⇒ Se construyen para controlar la fisuración longitudinal.⇒ Se ejecutan (por aserrado) cuando se pavimentan 2 o más trochas

simultáneamente.⇒ La transferencia de carga se efectúa por trabazón entre agregados.⇒ Se recomienda ubicarlas junto a las líneas demarcatorias de división de

carriles (evitar las zonas de huellas)

JUNTAS LONGITUDINAL DE CONTRACCIÓN


JUNTAS LONGITUDINALES

Siendo:

σc = Tensión en Junta Longitudinal (kg/m² m)

γc = Densidad del Hormigón.

L/2 = Distancia al borde Libre más cercano.

µ = Fricción en apoyo (subrasante/subbase)

E = Espesor de Calzada de Hormigón

2

µµµµ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅γγγγ====σσσσ Lcc

E⋅⋅⋅⋅

DIMENSIONAMIENTO DE BARRAS DE UNIÓN

Considerar el empleode equipos con Insertores

automáticos de Barras (espaciamiento uniforme y

longitud de barras)


⇒ Se ejecutan cuando la calzada es construida en distintas etapas.

⇒ En caso de posibles ampliaciones, es conveniente dejar los bordes con machimbre.

JUNTAS LONGIT. DE CONSTRUCCIÓN

semicircular o trapezoidal

Barra de Unión corrugada

Machihembrado

EE/2


JUNTAS LONGIT. DE CONSTRUCCIÓN

Trapezoidal

Talud 1:4

0,2 E

0,1 E

Semicircular

0,2 EE

0,1 E


BIBLIOGRAFÍA DE CONSULTA• Integrated Materials and Construction Practices for Concrete Pavement: A State-of-the-Practice

Manual, National Concrete Pavement Technology Center, FHWA HIF - 07 – 004, 2007. http://www.cptechcenter.org/publications/imcp/imcp_manual_october2007.pdf

• Subgrades and Subbases for Concrete Pavements, EB 204P, American Concrete Pavement Association, 2007.

• NCHRP, Guide for Mechanistic Empirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures – Final Report, 2004. http://www.trb.org/mepdg/guide.htm

• Best Practices for Airport Portland Cement Concrete Pavement Construction (Rigid Airport Pavement), Report IPRF-01-G-002-1 or ACPA JP007P, Innovative Pavement Research Foundation, 2003.

• WinPAS - Simplified Design Guide, MC016P, American Concrete Pavement Association, 2000.

• Subgrades and Subbases for Concrete Pavements, TB011P, American Concrete Pavement Association, 1995.

• AASHTO Guide for Design of Pavement Structures, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C. 1993

• Design and Construction of Joints for Concrete Highways, TB010P, American Concrete Pavement Association, TB010P, 1991.

• Thickness Design for Concrete Highway and Street Pavements, Portland Cement Association, EB109P, 1991.


ING. DIEGO H. CALOICPA - DIVISIÓN PAVIMENTOS

[email protected]

GRACIAS

diseño pavimento rigido

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