Diseño y construcción de pavimentos de hormigón

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

SÍNTESIS DE LA PRESENTACIÓN

• CRITERIOS Y RECOMENDACIONES
DE DISEÑO.
• SUBRASANTES Y SUBBASES.
• TIPO DE BANQUINAS, ADOPCIÓN
DE SOBREANCHOS.
• DISEÑO DE ESPESORES DE
PAVIMENTOS RÍGIDOS POR LOS
MÉTODOS; PCA ED.1984 Y AASHTO
1993.
• DISEÑO DE JUNTAS.

INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

Tipos de deterioros en pavimentos
Fisuración Transversal
Descripción: Fisuras con orientación
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.
• Reflexión de fisuras de capas inferiores o de losas
adyacentes.
Como evitarlas:
• Selección de espesores de calzada adecuados a las
solicitaciones impuestas.
• Diseño adecuado de juntas.


Fisuración Transversal
Solicitaciones no debidas a Cargas
Alabeo por temperatura

• Un pavimento en servicio, se
encontrará sujeto a continuos
cambios de temperatura y
humedad. Situación Diurna Situación Nocturna
• Esto se traduce en la
Alabeo por humedad
generación de gradientes de
estos parámetros en la sección
de hormigón que generan
alabeos que se encontrarán
restringidos por el peso propio Tiempo Húmedo Tiempo Seco
de la losa. Durante el día en general el alabeo por temperatura y el
de humedad se contrarrestan, en cambio durante la noche
se combinan.


Fisuración Longitudinal

Descripción: Fisuras con orientación
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:
• Control de heterogeneidades en subrasante.


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.
• Diseño adecuado de juntas en superficies de
geometría irregular.
• Provisión de una subbase resistente a la erosión bajo
tránsito pesado.


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.
• Evitar el ingreso de agua y/o facilitar su pronta
remoción.


Erosión por bombeo
1ER ETAPA
Juntas Transversales
Junta
Longitud.
Tránsito

Banq. Externa
Escalonamiento Inicial

2DA ETAPA

Incremento del
escalonamiento

Banq. Externa

Eyección de Finos
3ER ETAPA
Fisuración
Transversal

Banq. Externa

Eyección de Finos


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.
• Inadecuado diseño de juntas en intersecciones y
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.

Despostillamientos de juntas
Descripción: Defragmentación localizada 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.

Como evitarlas:
• Especificar materiales de sello adecuados que
prevengan la infiltración de agua y materiales
incompresibles.


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:
• Comenzar los estudios de las posibles fuentes de
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.


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:
• Especificar equipamiento de construcción acorde
con la rugosidad inicial requerida.
• Proveer sobreanchos de la subbase del pavimento.
• Controlar adecuadamente la evolución de los
restantes deterioros.


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.
• 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.


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


¿Cuándo es necesario una subbase?

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.
• Drenaje Natural: Un suelo de subrasante que es naturalmente
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.


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.


Influencia de la Rigidez de apoyo en las
tensiones generadas
Caso 1: Fundación Perfectamente Rígida

Esubbase = ∞ Esubbase = ∞

Debido a la rigidez de la fundación, la carga Durante una carga medioambiental, la
no genera deflexiones ni tensiones en la losa. fundación no acompaña la deformación de la
losa y se genera pérdida de apoyo.

Caso 2: Fundación Muy Flexible

Esubbase = 0 Esubbase = 0
Debido a la falta de soporte la losa deflecta Durante una carga medioambiental, la
fundación acompaña la deformación de la
significativamente y se generan elevadas
tensiones de flexión. losa manteniendo su soporte.


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.


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.


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.


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.

Es ALTAMENTE recomendable para
pavimentación con TAR, incorporar un
sobreancho de la subbase a fin de que le
provea una apoyo estable y uniforme a las
orugas de la pavimentadora.

TRANSFERENCIA DE CARGAS

DEFLEXIONES EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN
Borde Externo del Pavimento (Borde Libre)
5 Di ~2.5 Di

Carril 3,65 m. Di Di

~3.5 Di 2 Di

Junta longitudinal Central
(actúa como banq. de Hº)

Junta Transv. sin pasadores Junta Transv. con pasadores

TRANSFERENCIA DE CARGA

Es la capacidad de una losa de transferir su carga a una losa
vecina

D1 = x D1 = X/2 D2 = X/2
D2 = 0

Mala Transferencia de Carga Buena Transferencia de Carga

• Trabazón entre agregados
• Pasadores
• Banquina de hormigón
Con cordón integral,
– Banquina Vinculada
si el cordón se ejecuta en una
– Cordón Cuneta Tienen un segunda etapa, no hay
– Sobreancho de Carril efecto similar contribución estructural


BANQUINA EXTERNA RÍGIDA VINCULADA


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
deflexiones y tensiones generadas por
cargas, reduciendo los espesores de
diseño (de 2 a 3 cm).
• Se recomienda el empleo de banquinas
vinculadas de espesor total (considerar el
empleo de sección variable).
• Minimiza la infiltración de agua (mejor
drenaje superficial).


EMPLEO DE SOBREANCHO DE CARRIL EN
VÍAS CON ELEVADO TRÁNSITO PESADO
• 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
cm. aproximadamente. No resulta conveniente el empleo de
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).


TRANSFERENCIA DE CARGA EN BORDES


EMPLEO DE SOBREANCHO DE CARRIL EN
VÍAS CON ELEVADO TRÁNSITO PESADO
10 2.5
E=25,5 cm; sin sobreancho E=25,5 cm; sin sobreancho
9
E=23 cm; con sobreancho E=23 cm; con sobreancho
8 2

7

Escalonamiento, mm
Fisuración, %

6 1.5

5

4 1

3

2 0.5

1

0 0
0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25
Edad, años Edad, años

Considerar para tránsito pesado, siempre el empleo de
sobreancho, aún cuando no se pavimente la banquina.

TRANSFERENCIA DE CARGA EN BORDES Y
JUNTAS
7
Sin Pasadores
6 Sin Pasadores c-Sobreancho
Pasadores 32 mm
5
Escalonamiento, mm

Pasadores 32 mm c-sob

4

3

2

1

0
0 5 10 15 20 25
Edad, años


Transferencia de Carga
Banquina de Hormigón vs. Sobreancho
7
Sin Pasadores
6 Pasadores 25 mm c-BH
Pasadores 25 mm c-sob
5
Escalonamiento, mm

Pasadores 25 mm c-sob y BH

4

3

2

1

0
Cuando se emplea
0 5 10 15 20 Banquina de Hormigón
25
Edad, años Vinculada, efectuar
también un sobreancho


Método de la Portland Cement Association

• Procedimiento Empírico- Mecanicista basado en
respuestas de pavimentos matemáticamente
calculadas.
• Calibrado con Ensayos de campo y rutas 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).

Ubicación Crítica de Cargas

Junta transversal Junta transversal

Carril Carril
Eje Eje
Tándem
Tándem

Banquina de Hormigón Banquina de Hormigón
(si existe) (si existe)

Posición crítica de la carga para Posición crítica de la carga para
las Deformaciones las Tensiones de Flexión


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


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.

K = 0,7 Para agregados Redondeados
MR = K ⋅ σ C
K = 0,8 Para agregados Triturados


Propiedades mecánicas del Hormigón

Correlación de Resistencia a Compresión Especificada con MR de diseño

σ bm = σ bk ⋅ (1 + C.V.⋅ Z )
Según ACI 214 el C.V. es: <7% (Excelente); 7-9% (Muy Buena); 9-11%
(Buena); 11-14% (Regular); >14% (Pobre).

Entonces, aplicando la fórmula de la P.C.A.

MR = k ⋅ σ bm (en MPa)
Determinar en
laboratorio esta
Siendo: K = 0,8 para agregados Triturados. relación
K = 0,7 para agregados Naturales.


Análisis de Sensibilidad
28.0 28

26.0 27

26

Espesor de Calzada, cm

24.0
25
22.0
24
20.0
23
18.0
22
16.0
21
14.0 20
Criterio de Fatiga Criterio de Erosión Criterio de Fatiga Criterio de Erosión
12.0 19
10 100 1000 10000 20 MPa/m 60 MPa/m 100 MPa/m 140 MPa/m 180 MPa/m
Tránsito Pesado Medio Diario Anual (Diseño) - Esc. Log. Módulo de reacción combinado (subrasante/subbase)

27 27

26 26

25 25

24 24

23 23

22 22

21 21

20 20

19 19

18 Criterio de Fatiga Criterio de Erosión 18 Criterio de Fatiga Criterio de Erosión

17 17
1.00 1.10 1.20 1.30 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6
Factor de Seguridad de Cargas Resistencia a Flexión, MPa



32
Sin Pasadores y Sin Banquina de Hº
30 Con Pasadores y Sin Banquina de Hº
28 Sin Pasadores y Con Banquina de Hº

26 Con Pasadores y Con Banquina de Hº

24
22
20
18
16
14
12
1 10 100 1000 10000
Tránsito Pesado Medio Diario Anual (Esc. Log.)


Limitaciones

• En el análisis por fatiga, no incorpora el efecto de las tensiones
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.


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.


METODO AASHTO 1993
Factores involucrados en el diseño
• 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 ( Ec)
• Módulo de reacción de la subrasante (k, LOS)
• Coeficiente de drenaje (Cd)
• Confiabilidad (R, ZR).
Siempre incorporar
• Desvío Global (so). el valor medio o más
probable


Transferencia de Carga - Efecto de pasadores y
Banquina de Hormigón
• La transferencia de carga en las juntas y bordes de calzada se tiene en
cuenta mediante el Factor de Transferencia de Carga, J.
• Depende del tipo de pavimento, de las condiciones de soporte de
bordes y de la transferencia de carga en juntas.

Soporte de Borde
ESAL´s [Millones] JPCP y JRCP (c-pas) JPCP y JRCP (s-pas)
NO SI NO SI

< 0,3 3,2 2,7 3,2 2,8
0,3 a 1 3,2 2,7 3,4 3,0
1a3 3,2 2,7 3,6 3,1
3 a 10 3,2 2,7 3,8 3,2
10 a 30 3,2 2,7 4,1 3,4
> 30 3,2 2,7 4,3 3,6

Fuente: WinPAS Manual - Simplified Design Guide.


Propiedades de la Subrasante /Subbase

Propiedades de la subrasante y Subbase
asociadas al diseño son:

• Módulo resiliente
subrasante (Mr)
• Tipo de Subbase (E)
Pérdida de
• Espesor de Subbase Soporte

Módulo de reacción Combinado (kc)


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. A excepción que se prevea
• Este valor se sitúa entre 0 y 3. una resistencia a la erosión
inferior a la condición de la
prueba AASHO, adoptar LOS = 0


37 37
110 E+06 110 E+06
35 35
Espesor de calzada, cm

Ejes Equivalentes, W18

90 E+06 90 E+06
33 33

31 70 E+06 31 70 E+06

29 29
50 E+06 50 E+06
27 27
30 E+06 30 E+06
25 25
Espesor Ejes Equivalentes Espesor Ejes Equivalentes
23 10 E+06 23 10 E+06
0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5 5.2 5.4 5.6
Coeficiente de Drenaje Módulo de Rotura, MPa

37 37
110 E+06 110 E+06
35 35


90 E+06 90 E+06
33 33

31 70 E+06 31 70 E+06

29 29
50 E+06 50 E+06
27 27
30 E+06 30 E+06
25 25
Espesor Ejes Equivalentes Espesor Ejes Equivalentes
23 10 E+06 23 10 E+06
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 26 28 30 32 34 36 38 40 42
Módulo de reacción combinado, MPa/m Módulo de Elasticidad, GPa


37
110 E+06
35

90 E+06
33

31 70 E+06

29
50 E+06
27
30 E+06
25
Espesor Ejes Equivalentes
23 10 E+06
50 60 70 80 90 100
Confiabilidad 320 E+06 Con Pasadores y Con Banquina de Hº
Con Pasadores y Sin Banquina de Hº
280 E+06

Ejes Equivalentes de 8,2 T
Sin Pasadores y Con Banquina de Hº
240 E+06 Sin Pasadores y Sin Banquina de Hº

200 E+06

160 E+06

120 E+06

80 E+06

40 E+06

000 E+00
24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36


Limitaciones
• No resulta prudente emplear ecuaciones o relaciones
determinadas empíricamente para describir fenómenos que
ocurren fuera del rango de la información original empleada para
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.


DISPOSICIÓN DE JUNTAS
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.

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

Separación de Juntas Transversales
100

90 S = 5,50 m

80 S = 5,25 m

70 S = 5,00 m
Losas Fisuradas, %

60 S = 4,75 m

S = 4,50 m
50

40

30

20

10

0
0 5 10 15 20 25
Edad, años
MANTENER UN BAJO
ESPACIAMIENTO DE JUNTAS

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 vías de bajo tránsito
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.


TRANSFERENCIA DE CARGA - PASADORES
Características:
Tipo de acero Tipo I (AL-220)

Superficie Lisa, libre de óxido y con tratamiento que
impida la adherencia al hormigón.
Longitud 45 cm.
Diámetro 25 mm para E ≤ 20 cm
32 mm para 20 < E ≤ 25 cm
38 mm para E > 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


Deben emplearse en vías de Tránsito Pesado (donde no
es suficiente la transferencia de carga por trabazón).
6

sin pasadores
Diametro 25 mm
5
Diametro 32 mm
Diametro 38 mm
4 Diametro 32 mm y sobreancho
Escalonamiento, mm

3

2

1

0
0 5 10 15 20 25
Edad, años


TIPOS DE JUNTAS

JUNTAS TRANSVERSALES
⇒ Contracción
⇒ Construcción
⇒ Expansión / Dilatación

JUNTAS LONGITUDINALES

⇒ Contracción
⇒ Construcción


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.

1/2 E Pasador
Espesor de
losa "E"


JUNTAS TRANSV. DE DILATACIÓN

⇒ 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.


JUNTAS TRANSV. DE DILATACIÓN

Pasador
D= 25, 32 o 38 mm Material de Sellado
Cápsula (30 mm de carrera libre)

1/2 E
Espesor de
losa "E"

Material de Relleno
20 mm


JUNTAS TRANSVERSAL DE DILATACION
En intersecciones asimétricas o en T no deben colocarse pasadores, de
modo de permitir movimientos horizontales diferenciales

Material de Sellado

Espesor de
losa "E" 1,2 E

6 a 10 E 20 mm

Material de Relleno


JUNTAS LONGITUDINAL DE CONTRACCIÓN

⇒ 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

E/3 E/2
E


JUNTAS LONGITUDINALES

DIMENSIONAMIENTO DE BARRAS DE UNIÓN

σc = γc ⋅ L⋅ µ ⋅ E
2
Siendo:
σc = Tensión en Junta Longitudinal (kg/m² m)
γc = Densidad del Hormigón.
Considerar el empleo
L/2 = Distancia al borde Libre más cercano. de equipos con Insertores
µ = Fricción en apoyo (subrasante/subbase) automáticos de Barras
(espaciamiento uniforme y
E = Espesor de Calzada de Hormigón longitud de barras)


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


JUNTAS LONGIT. DE CONSTRUCCIÓN
0,1 E 0,1 E
Talud 1:4

0,2 E E 0,2 E

Trapezoidal Semicircular


BIBLIOGRAFÍA DE CONSULTA
• 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
• 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.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.


GRACIAS
ING. DIEGO H. CALO
ICPA - DIVISIÓN PAVIMENTOS
dcalo@icpa.com.ar


Diseño y construcción de pavimentos de hormigón

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (9)

Similar to Diseño y construcción de pavimentos de hormigón

Similar to Diseño y construcción de pavimentos de hormigón (20)

Diseño y construcción de pavimentos de hormigón