Diseño de Pavimentos Rígidos: Introducción Teórica, Esquemas y mapas conceptuales de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos

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DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS

INTRODUCCIÓN TEÓRICA

Ing. Diego Calo

Montevideo, Uruguay 16 y 17 de Junio de 2015

ÍNDICE DE LA PRESENTACIÓN

• Componentes principales del Sistema.

• Aspectos básicos para el proyecto de

pavimentos rígidos.

• Caracterización de las variables de

diseño.

• Recomendaciones prácticas.

Objetivos del diseño

• Seleccionar espesores de diseño acordes con el tránsito previsto y las

condiciones de soporte.

• 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 bases adecuadas en caso de tránsito

pesado.

• 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.

Suelos de Subrasante

Además de servir como soporte, la subrasante es parte integral de su estructura, por lo cual, su calidad es un factor de suma importancia que afecta sustancialmente el comportamiento y la durabilidad del pavimento.

RÍGIDO FLEXIBLE

El hormigón por su elevada rigidez distribuye las cargas en mayores superficie y

Transmite presiones bajas a la subrasante

Los pavimentos de

hormigón no requieren

subrasantes de elevada

resistencia, pero sí un

apoyo razonablemente

uniforme, sin cambios

bruscos en la capacidad

portante.

¿Cuándo es necesario una base?

Existe riesgo de erosión por bombeo cuando se presentan en forma simultánea las siguientes condiciones:

• Repeticiones reiteradas de cargas pesadas (camiones) capaces de generar deflexiones importantes en juntas y bordes de la calzada de hormigón.
• Disponibilidad de agua en la interfase losa – subbase – banquina.
• Una subrasante compuesta por suelos finos o capaces de entrar en suspensión.

Cuando en un pavimento determinado se prevea la eventual coexistencia de estos

factores el EMPLEO DE UNA BASE NO EROSIONABLE ES DE

CARÁCTER OBLIGATORIO.

Material Fino ó Erosionable

Tránsito Pesado

Agua Disponible

E

Otros beneficios

Además de sus función principal de

prevenir la erosión por bombeo, una

capa de base permite:

• Mejorar las condiciones de

homogeneidad del soporte.

• Conformar una plataforma de trabajo

adecuada, no susceptible a las

condiciones climáticas reinantes y

apta para la circulación de los

vehículos de obra.

Si se encuentra prevista la construcción de la calzada con equipos pavimentadores

de encofrados deslizantes, el ancho de la base debe contemplar la superficie de

tracción para las orugas del equipo de pavimentación, debiéndose prever un

sobreancho de aproximadamente 0,80 m a 1 m a cada lado de la calzada.

Tránsito

Escalonamiento Inicial Banq. Externa

Juntas Transversales JuntaLongitud.

Banq. Externa

Incremento delescalonamiento

Banq. Externa

3 ER^ ETAPA

2 DA^ ETAPA

1 ER^ ETAPA

Eyección de Finos

Eyección de Finos

Transversal^ Fisuración

Mecanismos de falla en Pavimentos de Hº Simple

Erosión por Bombeo y Escalonamiento

Resistencia a la Erosión

Clase Potencial de Erosión Tipo de Material

A (^) Resistente a la erosiónExtremadamente^ Hormigón pobre con 7% - 8% de cemento ó concretoasfáltico con 6% de asfalto.

B Resistente a la erosión Material granular tratado con 5% de cemento.

C

Resistente a la erosión bajo ciertas condiciones

Material granular elaborado en planta con 3,5% de cemento o 3% de asfalto.

D Bastante erosionables

Material granular elaborado in situ con 2,5% de cemento; suelos finos tratados con cemento in situ; Materiales granulares limpios, bien graduados y de buena calidad.

E Muy erosionables Materiales granulares contaminados no tratados;Suelos finos no estabilizados.

Requisitos generales

• Espesor mínimo: 10 cm.
• TM < 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.

Bases granulares^13

Bases tratadas con cemento

Corresponde la mezcla de suelo (en el mas

amplio sentido de su definición) con cemento, la

cual es compactada por medios mecánicos.

Ej: suelo – cemento, suelo – arena- cemento,

grava - cemento, ripio- cemento, estabilizado

granular con cemento, etc.).

Ventajas:

• Aprovechamiento de los materiales locales.
• Incremento de la resistencia a la erosión.
• Evita la consolidación por cargas.
• Menores deflexiones.
• Mejor transferencia de carga.
• Incremento de la rigidez de apoyo.

Bases de hormigón pobre

• Este tipo de bases se han popularizado

en los últimos años, en especial para vías

donde existe tránsito pesado.

• Se diferencian de las anteriores en que

no requieren compactación mecánica, lo

que en ámbitos urbanos permite reducir

las molestias a los vecinos.

• Suelen ejecutarse de forma similar y con

el mismo equipamiento que se emplea

en los pavimentos de hormigón.

• A diferencia del pavimento, no requieren

la ejecución de juntas intermedias, y es

recomendable interponer un ruptor de

adherencia con la calzada.

Bases 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.
• Pueden ser densas o drenantes (Hº poroso).

El agua en la estructura del Pavimento

Vías de Ingreso de Humedad

Sistemas de Subdrenaje

¿Como combatir los problemas asociados a humedad en la estructura del pavimento?  Evitar el ingreso del agua en la estructura del pavimento: Elevación adecuada de la rasante respecto del terreno, adopción de pendientes transversales y longitudinales apropiadas que permitan un drenaje superficial eficiente y sellado de las juntas y fisuras con el objetivo de reducir la infiltración de agua a las capas inferiores.  Emplear materiales no sensibles a la humedad (elevada resistencia a la erosión).  Incorporar elementos de diseño que minimicen los daños por humedad: Incorporación de pasadores en las juntas transversales, empleo de sobreanchos de calzada, incorporación de banquina de hormigón vinculada, incorporación de una capa granular entre la base tratada y la subrasante, etc.  Eliminar el agua libre mediante una estructura de subdrenaje: el propósito de la incorporación de un sistema de este tipo es eliminar rápidamente el agua infiltrada a la estructura del pavimento.