PAVIMENTOS RÍGIDOS

1. PAVIMENTOS RÍGIDOS Se refiere al diseño y construcción de un pavimento de concreto con cemento Portland. Material y Dimensiones de los moldes. Se usarán preferiblemente moldes metálicos y tendrán una profundidad igual al espesor de las losas de concreto.

2. PAVIMENTOS RÍGIDOS Retiro de los Moldes. Los moldes permanecerán en su lugar por lo menos hasta doce (12) horas después de colocado el concreto. Se utilizará vibrador para lograr una compactación completa en toda el área y con especial cuidado, contra las caras de los moldes.

3. PAVIMENTOS RÍGIDOS Curado y Protección del Concreto. Curado por Agua. El curado se hará cubriendo toda la superficie con bolsas húmedas, lonas u otro material de gran absorción. El material se mantendrá húmedo por el sistema de tuberías perforadas, de regadoras mecánicas u otro método apropiado.

4. PAVIMENTOS RÍGIDOS Curado por Compuestos Sellantes. El compuesto sellante deberá formar una membrana que retenga el agua del concreto y se aplicará a pistola o con brocha inmediatamente después que la superficie esté saturada de agua. La humedad del concreto debe permanecer intacta por lo menos durante los siete días posteriores a su colocación.

5. PAVIMENTOS RÍGIDOS • Protección del Pavimento-Acabado-Apertura al Tránsito. • Ordinariamente no se permitirá el tránsito por el pavimento recién construido hasta los siete (7) días posteriores a la colocación del concreto y este período podrá aumentarse si los ensayos a la flexión indican que es prudente hacerlo.

6. PAVIMENTOS RÍGIDOS Las vigas para ensayo a la flexión serán curadas en el sitio. Su módulo de rotura deberá ser mínimo de 35 Kg/cm2. Ejecución de las Juntas: Las juntas longitudinales y transversales serán construidas siguiendo una línea recta precisa, con sus caras perpendiculares a la superficie del pavimento.

7. PAVIMENTOS RÍGIDOS Ejecución de las Juntas

8. PAVIMENTOS RÍGIDOS Cuando se necesiten ranuras, estas serán cuidadosamente conformadas con plantillas.

9. PAVIMENTOS RÍGIDOS Sellado de las Juntas. Antes de dar al servicio, se procederá a sellar todas las juntas con material sellante. Podrá usarse asfalto sólido de penetración 60-70 o 80-100 mezclado con polvo de arena que pase de malla No. 100, aplicado en caliente.

10. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Modelos de deterioro: Los deterioros que usualmente se consideran como esenciales, sin ser los únicos, son el agrietamiento por fatiga, el escalonamiento entre losas y los desprendimientos de bloque.

11. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto El agrietamiento por fatiga, éste se puede propagar iniciando a partir del fondo de la losa o bien desde la superficie. El inicio del agrietamiento se debe al desarrollo de esfuerzos críticos de tensión en la losa de concreto en ciertas ubicaciones dentro del pavimento.

12. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Tipos de agrietamiento por fatiga considerados en pavimentos de concreto. Agrietamiento iniciando desde abajo

13. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Agrietamiento iniciando en superficie

14. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Los modelos de deterioro para el caso de agrietamiento por fatiga relacionan el número de repeticiones N admisible con el nivel de esfuerzos aplicado, usualmente empleando la relación de esfuerzos SR,

15. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto SR, definida como el cociente entre el esfuerzo σ de tensión máximo esperado en el fondo de la losa y el valor de la resistencia a la tensión del concreto medida con base en el módulo de ruptura Mr.

16. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Modelo de deterioro, Las constantes dependen del tipo de concreto que se utilice;

17. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Otro tipo de deterioro: Escalonamiento entre juntas transversales: Es factible de asociar a una falta de transferencia de carga entre dos losas consecutivas, ya sea por escasez o ausencia de pasajuntas, o bien por una capacidad de apoyo deficiente del material de base.

18. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Desde un punto de vista estructural, este tipo de deterioro se asocia a las deflexiones máximas que se pueden observar en las esquinas de las losas.

19. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Sin pasajuntas. Con pasajuntas Respuestas estructurales asociadas al escalonamiento entre losas

20. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Es usual explicar el escalonamiento a partir del fenómeno de bombeo, que se presenta cuando el material de base es erosionable, está saturado y la intensidad del tránsito vehicular es muy alta.

21. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Fenómeno de bombeo en pavimentos de concreto.

22. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Los modelos matemáticos para calcular el nivel de escalonamiento hacen intervenir de forma empírica el valor de la deflexión δ en la esquina de losa; un factor EROD relacionado con el potencial de erosión del material; y un factor W con el agua libre presente;

23. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto C = constante de ajuste, y a,b,c (factores de correlación). Un factor fundamental lo juega el potencial de erosión de la base, que se puede estimar a partir de una clasificación subjetiva (tabla), establecida por la Asociación Mundial de Carreteras.

24. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Clasificación de materiales según su resistencia a la erosión, de acuerdo con la Asociación Mundial de Carreteras

25. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Para el caso de pavimentos de concreto continuamente reforzados, un deterioro especial es el denominado desprendimiento de bloque, que se ilustra en la figura siguiente en conjunto con los puntos críticos en donde se calculan los esfuerzos, y deformaciones de tensión.

26. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Puntos críticos en el cálculo de esfuerzos y deformaciones de tensión para el deterioro denominado desprendimiento de bloque.

27. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Existen, sin embargo, agrietamientos que se pueden generar por el alabeo de la losa de concreto por cambios de temperatura, o cambios de humedad , y que conviene tenerlos en cuenta.

28. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Respuestas estructurales: Para ello se pueden utilizar, las ecuaciones de Westergaard para el caso de una losa infinita, de cierto espesor y comportamiento elástico, apoyada sobre una cimentación modelada como un conjunto de resortes independientes, llamada cimentación de Winkler;

29. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Cimentación de Winkler; en donde al valor de rigidez asociado a cada resorte se le denomina módulo de soporte. Las ecuaciones de Westergaard se presentan para casos de una carga aplicada al centro de la losa, otra en el borde y una más en las esquinas

30. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Modelo de Westergaard para el cálculo de esfuerzos y deformaciones en pavimentos de concreto.

31. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto La ecuación de Westergaard para el cálculo de esfuerzos en el fondo de la losa, cuando una carga semicircular se coloca en uno de los bordes es del tipo: E es el módulo de elasticidad del concreto y µ su correspondiente relación de Poisson; h el espesor de la losa; a2 el radio del semicírculo; k es el modulo de soporte de la cimentación l el coeficiente de rigidez relativa de la losa. Del mismo modo existen ecuaciones para el cálculo de deflexiones, esfuerzos por alabeo, etc,

32. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Una vez calculados los esfuerzos y deformaciones, se pueden realizar análisis de casos particulares para conocer la sensibilidad de esa respuesta estructural a la variación de los distintos parámetros de diseño.

33. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto A manera de ej:, en las figuras siguientes se presenta la influencia en los niveles de esfuerzos de tensión en el fondo de una losa de concreto, para una carga localizada en el borde y para los parámetros de diseño más importantes en este tipo de estructuras.

34. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Influencia del espesor de la losa en los valores del esfuerzo de tensión en el fondo de la losa para una carga ubicada en el borde.

35. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Influencia del módulo de elasticidad del concreto en los valores del esfuerzo de tensión en el fondo de la losa para una carga ubicada en el borde.

36. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Influencia del diferencial de temperatura en los valores del esfuerzo de tensión en el fondo de la losa para una carga ubicada en el borde.

37. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Influencia del módulo de reacción del terreno de apoyo en los valores del esfuerzo de tensión en el fondo de la losa para una carga ubicada en el borde.

38. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Influencia de la longitud de la losa en los valores del esfuerzo de tensión en el fondo de la losa para una carga ubicada en el borde.

39. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Influencia del coeficiente de expansión térmica del concreto en los valores del esfuerzo de tensión en el fondo de la losa para una carga ubicada en el borde.

40. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Modelos de regularidad superficial: En esta metodología, el aspecto último a cumplir es el nivel de funcionalidad del pavimento, medido en término del, IRI, (ASTM E1926). Los deterioros mencionados se traducen en afectaciones a los valores de IRI en la superficie del pavimento.

41. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Forma típica de evolución del IRI en un pavimento.

42. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Se considera que el IRI aumenta a partir de IRIo, y se va incrementando debido los deterioros superficiales Dj; reducciones por actividades de mantenimiento Mj y también a una serie de factores relacionados con el sitio FS, como pueden ser la presencia de depósitos de suelos expansivos, o susceptibles a las heladas;

43. Análisis mecanicista de pavimentos deconcreto Casos particulares. En donde FS es la variable relacionada con los factores de sitio que se puede relacionar con la edad de pavimento, algún Indice de Congelamiento IC y el porcentaje de arcilla, o partículas de suelo menores a 0.075 mm.

44. Diseño mecanicista de pavimentos de hormigón método AASHTO. El acero de refuerzo en los pavimentos de concreto prácticamente no incrementa su capacidad portante, debido a que el pavimento se apoya en toda la superficie de la sub-base y por lo tanto no existen las deformaciones que harían que el acero de refuerzo trabajara para dar una contribución significativa.

45. Diseño mecanicista de pavimentos de hormigón método AASHTO. No es recomendable la utilización de acero de refuerzo en pavimentos de concreto hidráulicos.

46. Determinación del espesor del pavimento.

47. Diseño mecanicista de pavimentos de hormigón método AASHTO. Las variables que intervienen en el diseño de los pavimentos constituyen la base del diseño del pavimento por lo que es importante conocer las consideraciones más importantes que tienen que ver con cada una de ellas para así poder realizar diseños confiables y óptimos al mismo tiempo.

48. Diseño mecanicista de pavimentos de hormigón método AASHTO El procedimiento de diseño normal es suponer un espesor de pavimento e iniciar a realizar tanteos, con el espesor supuesto calcular los Ejes Equivalentes y evaluar todos los factores adicionales de diseño, si se cumple el equilibrio en la ecuación el espesor supuesto es resultado del problema, en otro caso se deberán seguir haciendo tanteos.

49. Diseño mecanicista de pavimentos de hormigón método AASHTO Variables de diseño de Pavimentos Rígidos: - Espesor - Serviciabilidad - Tráfico - Transferencia de Carga - Propiedades del Concreto - Resistencia de la Subrasante - Drenaje - Confiabilidad

50. Diseño mecanicista de pavimentos de hormigón método AASHTO Espesor: Es la variable que se pretende determinar, el resultado del espesor se ve afectado por todas las demás variables que intervienen en los cálculos. Es importante especificar lo que se diseña, ya que a partir de espesores regulares una pequeña variación en el espesor puede significar una variación importante en la vida útil.