Pavimentos Rigidos

INSTITUTO TECNOLOGICO DE CERRO AZUL

INGENIERIA CIVIL

MATERIA:

DISEÑO Y CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS

UNIDAD 4:

PAVIMENTOS RIGIDOS

CATEDRATICO:

ING. SERGIO ARRIETA VERA

PRESENTA:

 HERNÁNDEZ FERRER BIBIANA CECILIA

Cerro Azul, Ver; Abril 2014.

UNIDAD 4: PAVIMENTOS RIGIDOS

Pavimento rígido es el que se ejecuta teniendo como material fundamental el concreto, bien sea en la base o en toda su estructura. Estos pavimentos se clasifican de acuerdo al tipo de hormigón que se emplee.

Además de cumplir con resistir los esfuerzos normales y tangenciales transmitidos por los neumáticos y su constitución estructural, bien construida (Gran Resistencia a la Flexo-Tracción, a la Fatiga y elevado Modulo de Elasticidad), debe tener el espesor suficiente que permita introducir en los casos mas desfavorables solo depresiones débiles a nivel del suelo del terreno de fundación y cada nivel estructural apto para resistir los esfuerzos a los que está sometido. Debe cumplir con satisfacer también las características principales del Pavimento de Concreto Hidráulico (PCH):

• Estar previstas para un período de servicio largo y,

• Prever un bajo mantenimiento.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PERFOMANCE DE LOS PAVIMENTOS

Tráfico

• Carga bruta y presión de llanta

• Propiedades del terreno de fundación y materiales del pavimento

• Repetición de carga

• Radio de influencia de carga

• Velocidad

• Eje y configuración de rueda

Clima

• Precipitación pluvial (Aquaplanning).

• Expansión por congelamiento.

• Deshielo del inicio de primavera

• Contracción y expansión.

• Congelamiento-deshielo y húmedo-seco

Geometría del proyecto (Diseño Vial)

• Distribución del Tráfico en el Pavimento

Posición de la Estructura

• Secciones de corte y relleno

• Profundidad del Nivel Freático

• Deslizamientos y problemas relacionados.

• Depósitos ligeramente profundos

Construcción y Mantenimiento

• Deficiencia en la Compactación del Terreno

• de Fundación y/o Cimiento

• Fallas: Instalación y Mantenimiento de Juntas

• Inadecuada colocación de Guías en los niveles(Mandiles o Reglas Metalicas)

• Escarificado y eliminación de materiales superiores al especificado

• Durabilidad del Agregado(Arido)

• Partido(Fracturado)

Diseño de Pavimentos Rígidos

Las capas que conforman el pavimento rígido son: subrasante, subbase, y losa o superficie de rodadura como se muestra en la Figura

Los elementos y funciones de un pavimento rígido son:

Subrasante.- Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura de pavimento y que se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de diseño que corresponde al tránsito previsto. Esta capa puede estar formada en corte o relleno y una vez compactada debe tener las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos finales de diseño.

El espesor de pavimento dependerá en gran parte de la calidad de la subrasante, por lo que ésta debe cumplir con los requisitos de resistencia, incompresibilidad e inmunidad a la expansión y contracción por efectos de la humedad, por consiguiente, el diseño de un pavimento es esencialmente el ajuste de la carga de diseño por rueda a la capacidad de la subrasante. Se considera como la cimentación del pavimento y una de sus funciones principales es la de soportar las cargas que transmite el pavimento y darle sustentación, así como evitar que el terraplén contamine al pavimento y que sea absorbido por las terracerías.

Subbase.- Es la capa de la estructura de pavimento destinada fundamentalmente a soportar, transmitir y distribuir con uniformidad las cargas aplicadas a la superficie de rodadura de pavimento, de tal manera que la capa de subrasante la pueda soportar absorbiendo las variaciones inherentes a dicho suelo que puedan afectar a la subbase. La subbase debe controlar los cambios de volumen y elasticidad que serían dañinos para el pavimento.

Se utiliza además como capa de drenaje y contralor de ascensión capilar de agua, protegiendo así a la estructura de pavimento, por lo que generalmente se usan materiales granulares. Al haber capilaridad en época de heladas, se produce un hinchamiento del agua, causado por el congelamiento, lo que produce fallas en el pavimento, si éste no dispone de una subrasante o subbase adecuada.

Losa (superficie de rodadura).- Es la capa superior de la estructura de pavimento, construida con concreto hidráulico, por lo que debido a su rigidez y alto módulo de elasticidad, basan su capacidad portante en la losa, más que en la capacidad de la subrasante, dado que no usan capa de base.

TIPOS DE PCH

1. Pavimentos de Concreto Hidráulico Simple (PCH S)

1.a) Sin elementos de transferencia de carga.

1.b) Con elementos de transferencia de carga.

2. Pavimentos de Concreto Hidráulico con Refuerzo de Acero (PCH RA)

2.a) Con refuerzo de acero no estructural.

2.b) con refuerzo de acero estructural.

3. Pavimentos de Concreto Hidráulico con Refuerzo Continuo (PCH RC)

4. Pavimentos de Concreto Hidráulico Pre o Postensado (PCH PP)

5. Pavimentos de Concreto Hidráulico Reforzado con Fibras (PCH RF)

PCH S

1. Pavimentos de Concreto Hidráulico Simple:

El concreto asume y resiste las tensiones producidas por el tránsito y las variaciones de temperatura y humedad

1.a) Sin elementos de Transferencia de Carga.-

Aplicación: Tráfico Ligero, clima templado y se apoya sobre la sub-rasante, en condiciones severas requiere del Cimiento granular y/o tratado, para aumentar la capacidad de soporte y mejorar la transmisión de carga.

1.b) Con elementos de Transferencia de Carga o Pasadores:

Pequeñas barras de acero, que se colocan en la sección transversal, en las juntas de contracción. Su función estructural es transmitir las cargas de una losa a la losa contigua, mejorando las condiciones de deformación en las juntas, evitando los dislocamientos verticales diferenciales (escalonamiento). Aplicación: Tráfico mayor de 500 Ejes Eq. De 18 Kips.

PCH RA

2. Pavimentos de Concreto con Refuerzo de Acero:

2. a) PCH RA no Estructural.-

El refuerzo no cumple función estructural, su finalidad es resistir las tensiones de contracción del concreto en estado joven y controlar los agrietamientos. Tienen el refuerzo de acero en el tercio superior de la sección transversal a no menos de 5cm. Bajo la superficie. La sección máxima de acero es de 0.3% de la sección transversal del Pavimento.

Aplicación: Es restringida, mayormente a pisos Industriales.

2. b) PCH RA Estructural.-

El refuerzo de acero asume tensiones de tracción y compresión, por lo que es factible reducir el espesor de la losa hasta 10 o 12 cm.

Aplicación: Pisos Industriales, las losas resisten cargas de gran magnitud.

PCH RC

3. Pavimentos de Concreto Hidráulico con Refuerzo Continuo:

El refuerzo asume todas las deformaciones, en especial las de temperatura, eliminando las juntas de contracción, quedando solo las juntas de construcción y de dilatación en la vecindad de alguna obra de arte.

La fisura es controlada por una armadura continua en el medio de la calzada, diseñada para admitir una fina red de fisuras que no comprometan el buen comportamiento de la estructura del pavimento.

Aplicación: En la Parkway USA, zonas de clima frío, recubrimientos en pavimentos deteriorados.

PCH PP - PCH RF

4. Pavimentos de Concreto Hidráulico Pre o Postensado.- Su desarrollo es limitado, la primera experiencia es en el Aeropuerto de Orly (Paris- 1948) y posteriormente en el Aeropuerto de Galeao (Río de Janiero).

El diseño trata de compensar su costo vs. disminución del espesor, presenta problemas en su ejecución y mantenimiento.

5. Pavimentos de Concreto Hidráulico Reforzado con Fibras.- Incorpora fibras metálicas, de propileno, carbón, etc. con excelentes resultados en Aeropuertos y sobre capas delgadas de refuerzo.

El diseño es más estructural y de buen comportamiento mecánico, pero sus costos y los cuidados requeridos en su ejecución, dificultan su Desarrollo.

4.1 EL MODULO DE RUPTURA DEL CONCRETO

Los pavimentos de concreto trabajan principalmente a flexión, se recomienda que su especificación de resistencia sea trabajando a flexión, que se conoce como resistencia a la flexión por tensión (S'c) o Módulo de Ruptura (MR) normalmente especificada a los 28días.

MR=PL/bd2 kg/cm2

P=Carga de ruptura

L=distancia entre apoyos inferiores

b= ancho de la viga

d=peralte de la viga

El módulo de ruptura se mide mediante ensayos de vigas de concreto aplicándoles cargas en los tercios de su claro de apoyo. Esta prueba esta normalizada por la ASTM C78. Existe una prueba similar con la aplicación de la carga al centro del claro que genera resultados diferentes de resistencia a la flexión (aprox. 15% a 20% mayores) pero que no son los que considera AASHTO para el diseño.

Los valores recomendados para el Módulo de Ruptura varían desde los 41 kg/cm2 (583 psi) hasta los 50 kg/cm2 (711 psi) a 28 días dependiendo del uso

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