Clase 24 Pavimentos Rígidos
Clase 24 Pavimentos Rígidos
Clase 24 Pavimentos Rígidos
Contenido:
- Características de los pavimentos rígidos
- Superficies de apoyo: función y características de la sub-base
- Problemas de bombeo
- Dimensionado
- Métodos de dimensionamiento
- Análisis de las variables intervinientes
- Tipos de pavimentos de hormigón
- Tipos de juntas y su distribución
- Procesos constructivos
- Controles en obra
La elevada rigidez del hormigón sumada con la acción de las cargas y los agentes
climáticos llevan a la formación de fisuras. La manera de controlar las fisuras en los
pavimentos de hormigón son las juntas. En estas, se realiza una debilitación de la sección
de hormigón por donde estimamos que va a haber una fisura, y estas pueden ser
longitudinales o transversales. A la zona de la calzada delimitada por las juntas se las
denomina losas.
La superficie de apoyo debe ser continua, homogénea y estable. La continuidad y
homogeneidad está asociado a evitar la concentración de tensiones en las losas,
mientras que la estabilidad está asociada a los cambios volumétricos (por la presencia
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de suelos expansivos, suelos susceptibles a la acción de las heladas, o a suelos
susceptibles a la erosión (bombeo).
En cuanto a la acción de las cargas, hay una variación de los tipos de cargas ya que los
ejes son variables (simples, tándem, trídem) y la cantidad de ruedas también (simples,
duales), además, las repeticiones de cargas se acumulan durante la vida útil. Las cargas
producen deflexiones: la máxima deformación se da con cargas en las esquinas. Otro
efecto de las cargas es la fatiga, por el efecto de las cargas repetidas.
La acción de los agentes climáticos refiere a la acción de los cambios de temperatura y
la humedad. La temperatura produce una contracción y dilatación térmica permanente,
lo que genera aperturas y cierres de juntas. Los gradientes térmicos y los gradientes de
humedad que se producen entre la cara superior de la losa (expuesta al medio ambiente)
y la cara inferior producen alabeos (concavidades hacia arriba y hacia abajo). El gradiente
de temperatura diurno genera una convexidad hacia arriba, el nocturno, así como el
gradiente de humedad, en cambio, generan una concavidad hacia arriba.
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losa del nivel freático, construir drenes, diseñar bases y sub-bases con una
granulometría adecuada.
- Erosión (bombeo): se da en suelos finos capaces de estar en suspensión, cuando
hay presencia de agua en la interfaz losa-apoyo, y cuando se producen descensos
relativos entre losas consecutivas producidos por cargas pesadas. Para evitar el
bombeo se deben diseñar bases no erosionables (por ejemplo, un suelo
cemento), reducir el ingreso de agua, o incorporar mecanismos de transferencia
de cargas entre losas consecutivas.
Problemas de bombeo
El paso de la losa hace un movimiento permanente de ida y de vuelta del agua con
expulsión de finos hacia la superficie del pavimento
Dimensionado
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Métodos de dimensionamiento
- Métodos empíricos: AASHTO 1993
- Métodos mecanicistas: no hay para pavimentos de H°, existen demasiadas
variables
- Métodos empírico-mecanicistas (combinación de experiencias con teorías
físicas): método del PCA 1966 y 1984, método de la ACPA StreetPave
- Catálogos: europeos
Todos los métodos de diseño de pavimentos rígidos consisten en calcular el espesor de
la losa (por sobre una superficie de apoyo de determinadas características).
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Método de la Portland Cement Association (PCA) 1984
En el 1984, la PCA hace una actualización del método, donde se agrega otro criterio de
diseño además del de fatiga, teniéndose entonces dos criterios:
Ambos criterios en forma individual (%fatiga y %daño por erosión) no deben superar el
100%.
- Influencia de la base:
o Módulo de reacción de la subrasante k (igual que PCA 1966)
o Módulo de reacción combinado por influencia de la base k comb (igual que
PCA 1966)
- Resistencia a la flexión del H°: módulo de rotura (igual que PCA 1966)
- Cargas del tránsito mixtas: distribución por ejes (simples, dobles o tándem y
triples o trídem)
- Factor de mayoración de cargas: 1.2 (igual que PCA 1966)
- Tipo de transferencia de cargas (presencia o no de pasadores)
- Condición de soporte en los bordes (presencia o no de banquinas de H°
vinculadas)
La presencia de pasadores en juntas transversales reduce descensos relativos entre losas
contiguas y reduce las deflexiones en las esquinas de la losa. Por esto, LA PRESENCIA DE
PASADORES REDUCE LA EROSIÓN (BOMBEO)
El soporte en los bordes puede deberse a dos factores: a la presencia de banquinas de
H° o a sobreanchos de losa. En ambos casos se reducen las tensiones en los bordes (que
es el caso más desfavorable) y se reducen las deflexiones en los bordes y esquinas de la
losa. Por esto, LA VINCULACION DE BORDES REDUCE LAS TENSIONES (FATIGA) Y LA
EROSIÓN (BOMBEO).
El procedimiento de cálculo permite verificar los consumos por fatiga y por erosión de
una losa de espesor dado (estimado). Ambos consumos se calculan gráficamente
mediante ábacos (que son más fáciles de usar que los de 1966) y ninguno debe superar
el 100% en forma individual (no se suman los consumos, son cosas distintas).
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(Hasta acá el primer video)
Permite una mayor separación entre las juntas, entre 9 y 12m. Las cuantías de armadura
son muy bajas, y van del 0.15 al 0.20%. Se prevé la aparición de fisuras intermedias (entre
juntas), pero quedan cocidas por esta malla. Los espesores de calzada son iguales al caso
anterior. Las Juntas Transversales también se construyen con pasadores. Actualmente se
encuentran prácticamente en desuso (al mejorarse la calidad del relleno de las juntas ya
no hay más necesidad de separar más las juntas, ya no generan una molestia para el
usuario).
Pavimento de H° continuamente armado (CRCP “Continuosly Reinforced Concrete
Pavement)
En EEUU es muy usado, acá no tanto.
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Un adecuado diseño de las juntas permitirá:
Cuando los pavimentos tienen un ancho mayor 3.60m se requiere una junta longitudinal.
Tipos de juntas:
- Juntas Transversales (1 y 2)
o De Contracción
o De Construcción
o De Expansión
- Juntas longitudinales (3)
o De Contracción
o De Construcción
La separación máxima recomendada entre juntas hoy en día es de 6m.
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Las secciones se debilitan con un disco de aserrado, cortando 1/3 o 1/4 del espesor de
la losa. El material de sellado evita que ingrese algún agente externo (agua o algún
sólido) y por la fisura llegue a la base. Se dispone un pasador de aproximadamente 40cm
y 45cm de longitud, de acero liso, redondo (este conector hace que cuando se produce
la carga en una losa, la losa contigua contribuya con la deflexión). Para que haya una
buena transferencia de cargas, además de los pasadores también contribuye la trabazón
entre agregados y la rigidez de la sub-base. Los pasadores no deben tener adherencia
para que no se genere un anclaje, por eso además de ser lisos se suele engrasar la mitad
del mismo.
Esta no se materializa por aserrado, sino que se materializa con un molde plano, que está
perforado para poner los pasadores (separados 30cm entre sí y 15cm del borde). En
ambos casos los pasadores permiten transmitir los esfuerzos de corte entre dos losas
contiguas.
No se hace el aserrado de la losa, sino que generamos un espacio del orden de 1” donde
se coloca un material compresible y un tapón de sello. Además, se coloca un pasador,
que será más largo y en un extremo del mismo se coloca un capuchón y un relleno con
un material compresible. De esa forma, el movimiento del pasador es hacia atrás y hacia
adelante y no se produce un arqueo, que podría generar fisuras y roturas en el H°.
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En el sentido longitudinal no se coloca una barra pasador sino una barra de unión, que
es de acero conformado y su función es unir una losa con otra. Su cuantía no es suficiente
como para generar un anclaje. Esta barra de unión tiene aproximadamente 75cm de
longitud y se coloca cada 75cm (su diámetro es mucho menor al de los pasadores, phi
del 8 o 10). Con estas barras de unión, entonces, unimos las losas y además permitimos
la transferencia de la carga de corte.
En el caso de las juntas longitudinales de construcción se hacen con moldes con encastre.
Las juntas de expansión desvinculan el comportamiento del pavimento nuevo con el del
pavimento existente. Para evitar que haya discontinuidad vertical se hace un sobre
espesor de 1.5 veces el espesor y se desarrolla en una distancia de 8 veces el espesor.
Este sobre espesor compensa entonces la no existencia de elementos conectores.
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Procesos constructivos
Metodología convencional (moldes fijos)
Reglas Vibratorias: Se cola el H° entre los moldes y a través de la regla vibradora adquiere
su forma definitiva. Es para pequeños volúmenes de H°, espesores entre 5cm y 18cm. Se
avanza 100 o 150 m/día. Se utiliza una regla vibratoria tipo cercha, que le da forma al
pavimento además de vibrarlo.
En el caso de esta metodología, los moldes tienen que estar bien replanteados y
colocados, se deben colocar los pasadores y las barras de unión.
Una vez colocados los moldes se hace el colado del hormigón a través de un camión
motohormigonero y después se vibra, ya sea con una regla vibratoria o un rodillo
vibratorio.
Luego del colado se hacen tareas de terminación, usando fratases de aluminio, se
texturiza el pavimento y, por último, se hace un riego de curado con una membrana
impermeable.
Metodología de alto rendimiento (moldes deslizantes)
Se hace con motohormigoneros y terminadoras autopropulsadas. Se colocan grandes
volúmenes de H°, hasta 1000m3/día y se alcanzan espesores desde 15cm hasta más de
50cm. Se puede variar el ancho desde 3.5m hasta 18m. Velocidad entre 1 y 2 m/min. La
producción llega hasta más de 1 Km en una jornada de trabajo.
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Para poder garantizar que se logren los resultados hay que hacer bien la logística.
Sellado de juntas
Objetivos: minimizar el ingreso de agua (pérdida de soporte de la base por saturación o
erosión) y de sólidos incompresibles (levantamiento de losas, despostillamientos).
El material de sellado debe cumplir un Factor de forma (A/E: 1 a 1.5). Por debajo del
material de sello se pone un cordón de respaldo
Controles en obra
Se realiza un control sobre todos los materiales componentes (agua, cemento, arenas,
piedras, aditivos, membranas de curado, etc.)
Propiedades en estado fresco:
- Temperatura
- Asentamiento
- PUV
- Tiempo de fraguado
- Contenido de aire
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Propiedades en estado endurecido:
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