JORNADA DE ACTUALIZACIÓN TÉCNICA DISEÑO Y CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS DE HORMIGON DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Ing. Diego H. Calo Ciudad de Córdoba 20 de.

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1 JORNADA DE ACTUALIZACIÓN TÉCNICA DISEÑO Y CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS DE HORMIGON DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Ing. Diego H. Calo Ciudad de Córdoba 20 de Noviembre de 2008

2 CRITERIOSY RECOMENDACIONES DE DISEÑO. SUBRASANTES Y SUBBASES. TIPODEBANQUINAS,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 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

3 Tipos de deterioros en pavimentos Fisuración Transversal Descripción:Fisuras INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO conorientación 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. Reflexióndefisuras decapasinferiores odelosas adyacentes. Como evitarlas: Selección de espesores de calzada adecuados a las solicitaciones impuestas. Diseño adecuado de juntas.

4 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 DiurnaSituación Nocturna Solicitaciones no debidas a Cargas Alabeo por temperatura Alabeo por humedad INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO Tiempo HúmedoTiempo Seco 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 pavimentos Fisuración Transversal

5 Tipos de deterioros en pavimentos Fisuración Longitudinal Descripción:Fisurasconorientación 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. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

6 Tipos de deterioros en pavimentos Roturas 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. Diseñoadecuadodejuntasensuperficiesde geometría irregular. Provisión de una subbase resistente a la erosión bajo tránsito pesado. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

7 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 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. Evitarelingresodeaguay/ofacilitarsupronta remoción. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

8 Tipos de deterioros en pavimentos Erosión por bombeo Tránsito Escalonamiento Inicial Banq. Externa Juntas Transversales 1 ER ETAPA Junta Longitud. Banq. Externa Eyección de Finos 2 DA ETAPA Incremento del escalonamiento Banq. Externa Eyección de Finos 3 ER ETAPA Fisuración Transversal INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

9 Tipos de deterioros en pavimentos Levantamiento 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. Inadecuadodiseñodejuntaseninterseccionesy 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. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

10 Tipos de deterioros en pavimentos Despostillamientos de juntas Descripción: Defragmentaciónlocalizada 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. deselloadecuadosque deaguaymateriales Como evitarlas: Especificarmateriales prevenganlainfiltración incompresibles. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

11 Tipos de deterioros en pavimentos Reacción 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: Comenzarlosestudiosdelasposiblesfuentesde 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. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

12 Tipos de deterioros en pavimentos Rugosidad 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: Especificarequipamientodeconstrucciónacorde con la rugosidad inicial requerida. Proveer sobreanchos de la subbase del pavimento. Controlaradecuadamentelaevolucióndelos restantes deterioros. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

13 OBJETIVO DEL DISEÑO Provisión de un soporte razonablemente uniforme (control de cambios volumétricos en subrasantes expansivas y de la acción de la helada en zonas donde se prevé el congelamiento de la subrasante). Prevención del bombeo mediante subbases adecuadas en caso de tránsito pesado. Seleccionar espesores de diseño acordes con el tránsito previsto y las condiciones de soporte. Diseño adecuado de juntas. Evaluación de los materiales componentes del hormigón que aseguren los requisitos de resistencia y durabilidad durante la vida proyectada. Especificar el empleo de materiales de sello adecuados y resistentes al intemperismo. Especificar para su construcción el empleo de tecnologías acorde con la lisura que se pretende. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

14 CRITERIOSYRECOMENDACIONES DE DISEÑO. SUBRASANTES Y SUBBASES. TIPODEBANQUINAS,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 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

15 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 EXPERIMENTARÁ PROBLEMAS CON SUBRASANTES Y SUBBASES NO APROPIADAMENTE DISEÑADAS Y CONSTRUIDAS INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

16 ¿Cuándo es necesario una subbase? INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO 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. DrenajeNatural:Unsuelodesubrasantequeesnaturalmente 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.

17 Influencia de la Subbase en 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. 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. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

18 Influencia de la Rigidez de apoyo en las tensiones generadas Caso 1: Fundación Perfectamente Rígida Caso 2: Fundación Muy Flexible INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO 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.

19 Subbases granulares 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. Si el material cuenta con excesivos contenidos de finos, la capa puede almacenar agua encontrándose disponible para la erosión por bombeo Requisitos generales Espesor mínimo: 10 cm. Tamaño máximo < 1/3 del espesor. P200 < 15%. Desgaste Los Angeles < 50%. Recomendaciones: No emplear espesores mayores de 15 cm. Deberá especificarse una densidad mínima del 98% del T-180. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

20 Subbases tratadas con cemento Características: 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. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

21 Subbases de Hormigón Pobre Requisitos: Espesor mínimo: 10 cm. Resistencia a compresión de 5 MPa a 8 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. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

22 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. pavimentaciónconTAR,incorporar EsALTAMENTErecomendablepara un sobreancho de la subbase a fin de que le provea una apoyo estable y uniforme a las orugas de la pavimentadora. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

23 CRITERIOSYRECOMENDACIONES DE DISEÑO. SUBRASANTES Y SUBBASES. TIPODEBANQUINAS,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 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

24 TRANSFERENCIA DE CARGAS Junta Transv. sin pasadores DEFLEXIONES EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Borde Externo del Pavimento (Borde Libre) 5 D i ~2.5 D i Carril 3,65 m. D i D i ~3.5 D i 2 D i Junta longitudinal Central (actúa como banq. de Hº) Junta Transv. con pasadores INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

25 Con cordón integral, si el cordón se ejecuta en una segunda etapa, no hay contribución estructural TRANSFERENCIA DE CARGA D2 = 0 D1 = 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 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

26 BANQUINA EXTERNA RÍGIDA VINCULADA INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

27 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 deflexionesytensiones cargas,reduciendolos generadaspor espesoresde diseño (de 2 a 3 cm). Serecomiendaelempleodebanquinas vinculadas de espesor total(considerar el empleo de sección variable). Minimiza la infiltración de agua (mejor drenaje superficial). INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

28 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 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO cm.aproximadamente.Noresultaconvenienteelempleode 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

29 TRANSFERENCIA DE CARGA EN BORDES INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

30 EMPLEO DE SOBREANCHO DE CARRIL EN VÍAS CON ELEVADO TRÁNSITO PESADO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1010 05202025251015 Edad, años Fisuración, % E=25,5 cm; sin s obreancho E=23 cm; con s obreancho 0 0.50.5 1 1.51.5 2 2.52.5 0520202525 1015 Edad, años Escalonamiento, 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. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

31 TRANSFERENCIA DE CARGA EN BORDES Y JUNTAS 4321043210 5 6 7 05101020202525 15 Edad, años Escalonamiento, mm Sin Pasadores Sin Pasadores c-Sobreancho Pasadores 32 mm Pasadores 32 mm c-sob INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

32 Transferencia de Carga Banquina de Hormigón vs. Sobreancho 0 43214321 5 6 7 0510102020 2525 15 Edad, años Escalonamiento, 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 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

33 CRITERIOSYRECOMENDACIONES DE DISEÑO. SUBRASANTES Y SUBBASES. TIPODEBANQUINAS,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

34 Método de la Portland Cement Association Procedimiento Empírico- Mecanicista basado en respuestas de pavimentos matemáticamente calculadas. Calibrado con Ensayos de campo yrutas 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).

35 Ubicación Crítica de Cargas Posición crítica de la carga para las Tensiones de Flexión Banquina de Hormigón (si existe) Carril Junta transversal Eje Tándem Posición crítica de la carga para las Deformaciones Banquina de Hormigón (si existe) Carril Junta transversal Eje Tándem INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

36 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 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

37 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. C σMRMR  K  K  K = 0,7 Para agregados Redondeados K = 0,8 Para agregados Triturados INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

38 Propiedades mecánicas del Hormigón Siendo: K = 0,8 para agregados Triturados. K = 0,7 para agregados Naturales. σ bm (en MPa) MR  k  Correlación de Resistencia a Compresión Especificada con MR de diseño σ bm  σ bk   1  C.V.  Z  SegúnACI214elC.V.es:<7%(Excelente);7-9%(MuyBuena);9-11% (Buena); 11-14% (Regular); >14% (Pobre). Entonces, aplicando la fórmula de la P.C.A. Determinar en laboratorio esta relación INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

39 Análisis de Sensibilidad 12.012.0 28.026.024.022.020.018.016.014.028.026.024.022.020.018.016.014.0 101010000 1001000 Tránsito Pesado Medio Diario Anual (Diseño) - Esc. Log. Espesor de Calzada, cm Criterio de FatigaCriterio de Erosión 2020 282726252423222128272625242322212 19 20 MPa/m60 MPa/m100 MPa/m140 MPa/m180 MPa/m Módulo de reacción combinado (subrasante/subbase) Espesor de Calzada, cm Criterio de FatigaCriterio de Erosión 272625242322212019181727262524232221201918172 1.001.101.201.30 Factor de Seguridad de Cargas Espesor de Calzada, cm Criterio de FatigaCriterio de Erosión 272625242322212019181727262524232221201918172 3.84.04.24.44.64.85.05.25.45.6 Resistencia a Flexión, MPa Espesor de Calzada, cm Criterio de FatigaCriterio de Erosión INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

40 Análisis de Sensibilidad 323028262422201816141232302826242220181614122 110000 101001000 Tránsito Pesado Medio Diario Anual (Esc. Log.) Espesor de Calzada, 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 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

41 Limitaciones INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO Enelanálisisporfatiga,noincorporaelefectodelastensiones 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.

42 METODO AASHTO 1993 AASHO 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. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

43 o 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 ( E c ) Módulo de reacción de la subrasante (k, LOS) Coeficiente de drenaje (C d ) Confiabilidad (R, Z R ). Desvío Global (s ). METODO AASHTO 1993 Factores involucrados en el diseño Siempre incorporar el valor medio o más probable INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

44 Transferencia de Carga - Efecto de pasadores y Banquina de Hormigón INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO La transferencia de carga en las juntas y bordes de calzada se tiene en cuenta mediante el Factor de Transferencia de Carga, J. Dependedeltipodepavimento,delascondicionesdesoportede bordes y de la transferencia de carga en juntas. ESAL´s [Millones] Soporte de Borde JPCPyJRCPJRCP(c-pas)JPCPyJRCPJRCP(s-pas) NOSINOSI < 0,33,22,73,22,8 0,3 a 13,22,73,43,0 1 a 33,22,73,63,1 3 a 103,22,73,83,2 10 a 303,22,74,13,4 > 303,22,74,33,6 Fuente: WinPAS Manual - Simplified Design Guide.

45 Propiedades de la Subrasante /Subbase Espesor de Subbase Pérdida de Soporte Módulo de reacción Combinado (kc) Propiedades de la subrasante y Subbase asociadas al diseño son: Módulo resiliente subrasante (Mr) Tipo de Subbase (E) INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

46 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 prevea una resistencia a la erosión inferior a la condición de la prueba AASHO, adoptar LOS = 0 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

47 Análisis de Sensibilidad 3131 353335333 3737 Espesor de calzada, cm 29 50 E+06 27 30 E+06 25 2310 E+06 20406080100120140160180200 Módulo de reacción combinado, MPa/m 70 E+06 90 E+06 110 E+06 Ejes Equivalentes, W18 EspesorEjes Equivalentes 25232523 2727 2929 3131 353335333 3737 3.844.24.44.64.855.25.45.6 Módulo de Rotura, MPa Espesor de calzada, cm 10 E+06 30 E+06 50 E+06 70 E+06 90 E+06 110 E+06 Ejes Equivalentes, W18 EspesorEjes Equivalentes 25232523 2727 2929 3131 353335333 3737 262830323436384042 Módulo de Elasticidad, GPa Espesor de calzada, cm 10 E+06 30 E+06 50 E+06 70 E+06 90 E+06 110 E+06 Ejes Equivalentes, W18 EspesorEjes Equivalentes 25232523 2727 2929 3131 353335333 3737 0.60.70.80.911.11.21.3 Coeficiente de Drenaje Espesor de calzada, cm 10 E+06 30 E+06 50 E+06 70 E+06 90 E+06 110 E+06 Ejes Equivalentes, W18 EspesorEjes Equivalentes INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

48 Análisis de Sensibilidad 23 25 27 29 31 33 35 37 5090100 607080 Confiabilidad Espesor de calzada, cm 10 E+06 30 E+06 50 E+06 70 E+06 90 E+06 110 E+06 Ejes Equivalentes, W18 EspesorEjes Equivalentes 240 E+06 280 E+06 320 E+06 200 E+06 160 E+06 120 E+06 80 E+06 40 E+06 000 E+00 24252627282930313233343536 Espesor de calzada, cm Ejes Equivalentes de 8,2 T Con Pasadores y Con Banquina de Hº Con Pasadores y Sin Banquina de Hº Sin Pasadores y Con Banquina de Hº Sin Pasadores y Sin Banquina de Hº INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

49 Limitaciones INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO Noresultaprudenteemplearorelaciones determinadasempíricamentepara ecuaciones describir fenómenosque empleada para ocurren fuera del rango de la información original 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 solo conjunto de materiales, etc.) Existen una gran cantidad de factores que tienen una fuerte incidencia en el diseño y no son tenidos en cuenta.

50 CRITERIOSYRECOMENDACIONES DE DISEÑO. SUBRASANTES Y SUBBASES. TIPODEBANQUINAS,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 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

51 DISPOSICIÓN DE JUNTAS INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO El objetivo es “copiar” el patrón de fisuración que naturalmente desarrolla el pavimento en servicio mediante un adecuado 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.

52 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 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

53 Separación de Juntas Transversales 403020100403020100 5050 6060 7070 8080 9090 100100 05051010151520202525 Edad, años Losas Fisuradas, % 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 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

54 TRANSFERENCIA DE CARGA TRABAZÓN ENTRE AGREGADOS Interacción de corte entre partículas de agregados de las caras de la junta por debajo del aserrado primario. Resulta aceptable para víasdebajotránsito 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. INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

55 TRANSFERENCIA DE CARGA - PASADORES INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO Características: Tipo de aceroTipo I (AL-220) SuperficieLisa,libredeóxidoycontratamiento impida la adherencia al hormigón. que Longitud45 cm. Diámetro 25 mm para E  20 cm 32 mm para 20 25 cm Separación 30 cm. de centro a centro 15 cm. de centro a borde Ubicación Paralelo al eje de calzada Mitad del espesor de losa Mitad a cada lado de la junta transversal

56 TRANSFERENCIA DE CARGA - PASADORES INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

57 TRANSFERENCIA DE CARGA - PASADORES Deben emplearse en vías de Tránsito Pesado (donde no es suficiente la transferencia de carga por trabazón). 0 1 2 3 5454 6 051010151520202525 Edad, años Escalonamiento, mm sin pasadores Diametro 25 mm Diametro 32 mm Diametro 38 mm Diametro 32 mm y sobreancho INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

58 TIPOS DE JUNTAS INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO JUNTAS TRANSVERSALES JUNTAS LONGITUDINALES  Contracción Construcción Expansión / Dilatación  Contracción Construcción

59 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 de losa "E" 1/2 E Pasador INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

60 JUNTAS TRANSV. DE DILATACIÓN INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO  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.

61 Material de Relleno 20 mm 1/2 E Pasador D= 25, 32 o 38 mm Material de Sellado Cápsula (30 mm de carrera libre) Espesor de losa "E" JUNTAS TRANSV. DE DILATACIÓN INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

62 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 de losa "E" 1,2 E INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO 6 a 10 E 20 mm

63 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) Barra de Unión corrugada INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO JUNTAS LONGITUDINAL DE CONTRACCIÓN

64 JUNTAS LONGITUDINALES Siendo:  c = Tensión en Junta Longitudinal (kg/m² m)  c = Densidad del Hormigón. L/2 = Distancia al borde Libre más cercano.  = Fricción en apoyo (subrasante/subbase) E = Espesor de Calzada de Hormigón DIMENSIONAMIENTO DE BARRAS DE UNIÓN  c   c  L   E 2 Considerar el empleo de equipos con Insertores automáticos de Barras (espaciamiento uniforme y longitud de barras) INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

65 JUNTAS LONGIT. DE CONSTRUCCIÓN  Se ejecutan cuando la calzada es construida en distintas etapas.  En caso de posibles ampliaciones, es conveniente dejar los bordes con machimbre. Barra de Unión corrugada E/2 E Machihembrado semicircular o trapezoidal INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

66 JUNTAS LONGIT. DE CONSTRUCCIÓN Trapezoidal 0,2 E Semicircular 0,2 E E 0,1 E Talud 1:4 INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

67 BIBLIOGRAFÍA DE CONSULTA INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO 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 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.htmhttp://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.

68 ING. DIEGO H. CALO ICPA - DIVISIÓN PAVIMENTOS dcalo@icpa.com.ar INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO GRACIAS