3-2 Diseño Rígido v.2

Modulo 3-2Modulo 3-2

DISEÑO DE PAVIMENTOSDISEÑO DE PAVIMENTOS

RIGIDOSRIGIDOS

Tipos de Pavimentos de HormigónTipos de Pavimentos de Hormigón

Simple o monolítico JPCPSimple o monolítico JPCP Simple con dovelas o barras de Simple con dovelas o barras de

transferencia JPCPtransferencia JPCP Con refuerzo discontinuo distribuido sin Con refuerzo discontinuo distribuido sin

función estructural JRCPfunción estructural JRCP Con refuerzo estructural CRCPCon refuerzo estructural CRCP PretensadoPretensado

h

3 a

4 m

etr

os

3 a 6 metros 3 a 6 metros

PAVIMENTOS DE CONCRETO PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLESIMPLE

h

3 a

4 m

etr

os

4 a 7 metros 4 a 7 metros

* Llamadas también dovelas o pasajuntas

PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE CON BARRAS DE TRANSFERENCIA (*)CON BARRAS DE TRANSFERENCIA (*)

h5 cm . . .. .. . . . . . . . .

3 a

5 m

etr

os

4 a 10m 4 a 10m

PAVIMENTO CON REFUERZO PAVIMENTO CON REFUERZO DISCONTINUO DISTRIBUIDO SIN FUNCIÓN DISCONTINUO DISTRIBUIDO SIN FUNCIÓN

ESTRUCTURALESTRUCTURAL

3 a

5 m

etr

os

“No tiene juntas”

PAVIMENTO CON REFUERZO CONTÍNUO PAVIMENTO CON REFUERZO CONTÍNUO CON FUNCIÓN ESTRUCTURAL (CRCP)CON FUNCIÓN ESTRUCTURAL (CRCP)

h. . ... ... . . . . .. .. . .. .. . . . . . . .. .

Diseño de Pavimentos RígidosDiseño de Pavimentos Rígidos

Diseño del espesor de la losaDiseño del espesor de la losa

Diseño de acero de refuerzo (JRCP CRCP)Diseño de acero de refuerzo (JRCP CRCP)

Diseño de barras de amarreDiseño de barras de amarre

Diseño de caja del selladorDiseño de caja del sellador

Falta una guía precisa en muchas de las Falta una guía precisa en muchas de las variables (tipo de base, especiamiento de juntas, variables (tipo de base, especiamiento de juntas,

transferencia de cargas).transferencia de cargas).

Construcción de alta calidadConstrucción de alta calidad Subrasante: Arcilla limosa (A-6), CBR = 2-4Subrasante: Arcilla limosa (A-6), CBR = 2-4 Subbase: grava-arena (pavimentos rígidos)Subbase: grava-arena (pavimentos rígidos) Todas las juntas con barras pasajuntasTodas las juntas con barras pasajuntas 2 años (no efectos climáticos a largo plazo)2 años (no efectos climáticos a largo plazo) Presión máxima de llantas = 590 kPa (85 psi)Presión máxima de llantas = 590 kPa (85 psi) Máximo ESALs = 10 millonesMáximo ESALs = 10 millones No subdrenaje ni sello de juntasNo subdrenaje ni sello de juntas Bermas de AgregadosBermas de Agregados No se realizó mantenimientoNo se realizó mantenimiento

Condiciones Específicas del ARTCondiciones Específicas del ART

Modelo Actual para el Diseño de Modelo Actual para el Diseño de Pavimentos RígidosPavimentos Rígidos

[ ]

log W = Z * S + 7.35 log (D + 1) oR

- 0.06 +log

PSI4.5 - 1.5

[ ]

1 + 1.625 x 10(D + 1)

7

8.46

+ (4.22 - 0.32 p )t

logx

0.75

0.75 ( ) 0.25k E

c dS' * C * (D - 1.132)

215.63 * J [D - 18.42 * ]

Variables Globales Para el DiseñoVariables Globales Para el Diseño

Variables de tiempoVariables de tiempoPeríodo de desempeñoPeríodo de desempeño

Período de análisisPeríodo de análisis

TráficoTráfico

Nivel de Confianza para el diseñoNivel de Confianza para el diseño

Efectos de Medio AmbienteEfectos de Medio AmbienteHinchamientoHinchamiento

CongelamientoCongelamiento

DeshieloDeshielo

Período de DesempeñoPeríodo de Desempeño

Tiempo para el cual el pavimento se deteriorará Tiempo para el cual el pavimento se deteriorará hasta un cierto nivel de serviciabilidad final, en hasta un cierto nivel de serviciabilidad final, en función de:función de:

Clasificación funcional de la carreteraClasificación funcional de la carretera

Respuesta de los usuariosRespuesta de los usuarios

Costo inicial y costo del ciclo de vidaCosto inicial y costo del ciclo de vida

Otras consideraciones de ingeniería.Otras consideraciones de ingeniería.

En el caso de los pavimentos rígidos, no es En el caso de los pavimentos rígidos, no es conveniente diseñar para períodos menores a conveniente diseñar para períodos menores a 20 años, la tendencia actual es a 40 años20 años, la tendencia actual es a 40 años

Período de AnálisisPeríodo de Análisis

Normalmente igual al periodo de desempeñoNormalmente igual al periodo de desempeño

Período de Análisis y de DesempeñoPeríodo de Análisis y de Desempeño

p

P1

P2

1.5

0

Sobrecarpeta

NN1.

5 f

Período de Análisis

N

Período de Desempeño

Datos de TráficoDatos de Tráfico

Ejes Equivalentes acumulados de 80KN para el Ejes Equivalentes acumulados de 80KN para el período de desempeño en la línea de diseño período de desempeño en la línea de diseño (Los FEV son diferentes a los de asfalto)(Los FEV son diferentes a los de asfalto)

Nivel de ConfianzaNivel de Confianza

Probabilidad de que el pavimento sobreviva Probabilidad de que el pavimento sobreviva a su período de desempeño.a su período de desempeño.

Fr = f(R,So)Fr = f(R,So)

En la ecuación de diseño, Fr es un En la ecuación de diseño, Fr es un multiplicador del tráfico.multiplicador del tráfico.

Fr es el coeficiente de seguridad del diseñoFr es el coeficiente de seguridad del diseño

Nivel de Confianza, RNivel de Confianza, R

ClasificaciónClasificación

Interestatal/AutopistaInterestatal/AutopistaArteria PrincipalArteria Principal

ColectoresColectoresLocalesLocales

UrbanoUrbano

85-99.985-99.980-9980-9980-9580-9550-8050-80

RuralRural

80-99.980-99.975-9575-9575-9575-9550-8050-80

Desviación Standard, SoDesviación Standard, So

Variabilidad asociada con el diseño y la Variabilidad asociada con el diseño y la construcciónconstrucción

Si existe gran confiabilidad en los datos de Si existe gran confiabilidad en los datos de tráfico se recomienda tráfico se recomienda 0.340.34, de no ser así, , de no ser así, 0.390.39

Valores Recomendados de ServiciabilidadValores Recomendados de Serviciabilidad

Serviciabilidad inicial:Serviciabilidad inicial:4.5 en el AASHTO Road Test.4.5 en el AASHTO Road Test.

Mayor a 4.5 con especificaciones estrictas, alto Mayor a 4.5 con especificaciones estrictas, alto grado de control y equipo de última generación.grado de control y equipo de última generación.

Serviciabilidad final:Serviciabilidad final:

1.5 en el A AASHTO Road Test (falla)1.5 en el A AASHTO Road Test (falla)

Generalmente entre 2.5 a 3.0Generalmente entre 2.5 a 3.0

PSI = Po - PtPSI = Po - Pt

Propiedades de los Materiales para Propiedades de los Materiales para

Diseño Estructural del PavimentoDiseño Estructural del Pavimento

Módulo Efectivo de Reacción de la Módulo Efectivo de Reacción de la Subrasante (k)Subrasante (k)

Módulo Elástico del Hormigón EMódulo Elástico del Hormigón E

Módulo de Ruptura del Hormigón SćMódulo de Ruptura del Hormigón Sć

Módulo Efectivo de Reacción de la Módulo Efectivo de Reacción de la SubrasanteSubrasante

Ensayo de PlacaEnsayo de Placa

Correlación con el CBRCorrelación con el CBR

Módulo de Reacción EfectivoMódulo de Reacción Efectivo de la Subrasante de la Subrasante

Identificar los factores clavesIdentificar los factores claves

Tipo y espesor de subbase/TerraplénTipo y espesor de subbase/Terraplén

Pérdida de soportePérdida de soporte

Profundidad del suelo firme (roca madre)Profundidad del suelo firme (roca madre)

Identificar el módulo k estacional del sueloIdentificar el módulo k estacional del suelo

Determinar mediante los ensayos Determinar mediante los ensayos AASHTO ó ASTM respectivos, usar AASHTO ó ASTM respectivos, usar valores estimados de otros proyectos o valores estimados de otros proyectos o bien estimar mediante fórmulas bien estimar mediante fórmulas aproximadas.aproximadas.

Ec = 57,000 (fć)Ec = 57,000 (fć)0.50.5 (PSI)(PSI)

Módulo Elástico del Hormigón Módulo Elástico del Hormigón

Módulo de Ruptura del HormigónMódulo de Ruptura del Hormigón

Se requiere el valor promedio, no el Se requiere el valor promedio, no el mínimo ni el valor característicomínimo ni el valor característico

Resistencia medida a los 28 díasResistencia medida a los 28 días

Usar el ensayo de vigas en el tercio Usar el ensayo de vigas en el tercio centralcentral

Características EstructuralesCaracterísticas Estructuralesdel Pavimentodel Pavimento

Coeficiente de DrenajeCoeficiente de Drenaje

Coeficiente de transferencia de cargas (j)Coeficiente de transferencia de cargas (j)

Barras PasajuntasBarras Pasajuntas

Bermas de hormigón atadas o sobreanchosBermas de hormigón atadas o sobreanchos

Espaciamiento de juntas y otros criteriosEspaciamiento de juntas y otros criterios

Coeficiente Global de Drenaje (CCoeficiente Global de Drenaje (Cdd))

Se presenta directamente en la ecuación de diseño del Se presenta directamente en la ecuación de diseño del pavimento rígidopavimento rígido

Considera los efectos de drenaje en el desempeño de los Considera los efectos de drenaje en el desempeño de los pavimentospavimentos

Es función de:Es función de:– Calidad del drenaje.Calidad del drenaje.– Tiempo de saturaciónTiempo de saturación..

Las condiciones del AASHTO Road Test fueron pobres, Las condiciones del AASHTO Road Test fueron pobres, sin embargo las ecuaciones se han modificado, sin embargo las ecuaciones se han modificado, asignando un valor de 1.0 para estas condiciones.asignando un valor de 1.0 para estas condiciones.

Calidad del DrenajeCalidad del Drenaje

Calidad deCalidad de Agua Removida dentro de Agua Removida dentro de DrenajeDrenaje

Excelente 2 horas

Bueno 1 día

Regular 1 semana

Pobre 1 mes

Muy Pobre El agua no drena

< 1%< 1%

1.25-1.201.25-1.201.20-1.151.20-1.151.15-1.101.15-1.101.10-1.001.10-1.001.00-0.901.00-0.90

1-5%1-5%

1.20-1.151.20-1.151.15-1.101.15-1.101.10-1.001.10-1.001.00-0.901.00-0.900.90-0.800.90-0.80

5-25%5-25%

1.15-1.101.15-1.101.10-1.001.10-1.001.00-0.901.00-0.900.90-0.800.90-0.800.80-0.700.80-0.70

> 25%> 25%

1.101.101.001.000.900.900.800.800.700.70

Calidad del Calidad del DrenajeDrenaje

ExcelenteExcelenteBuenaBuenaRegularRegularPobrePobreMuy PobreMuy Pobre

% del tiempo en que la estructura del pavimento está % del tiempo en que la estructura del pavimento está expuesta a niveles de humedad próximos a la saturaciónexpuesta a niveles de humedad próximos a la saturación

Valores CValores Cdd Recomendados Recomendados

SiSi

3.23.2

2.9 - 3.22.9 - 3.2

NoNo

3.8 - 4.43.8 - 4.4

N/DN/D

SiSi

2.5 - 3.12.5 - 3.1

2.3 - 2.92.3 - 2.9

NoNo

3.6 - 4.23.6 - 4.2

N/DN/D

BermaBerma

Dispositivos Dispositivos Transf.Transf.

Tipo de Tipo de PavimentoPavimentoJPCPJPCPJRCPJRCPCRCPCRCP

Asfalto Hormigón Asfalto Hormigón

Coeficiente de Transferencia de Coeficiente de Transferencia de Cargas JCargas J

Procedimiento de Diseño del Procedimiento de Diseño del Espesor de la LosaEspesor de la Losa

Módulo efectivo de reacción de la subrasanteMódulo efectivo de reacción de la subrasante

ESALs en el periodo de diseñoESALs en el periodo de diseño

ConfiabilidadConfiabilidad

Pérdida de serviciabilidadPérdida de serviciabilidad

Módulo elástico del hormigónMódulo elástico del hormigón

Módulo de ruptura del hormigónMódulo de ruptura del hormigón

Coeficiente de transferencia de cargaCoeficiente de transferencia de carga

Coeficiente de drenajeCoeficiente de drenaje

Diseño del EspesorDiseño del Espesor

Soluciones manualesSoluciones manuales

NomogramasNomogramas

SoftwareSoftware

4.5

1200

500

700

900

Mód

ulo

de r

up

tura

´P

CC

, p

si

2.2

3.0

Facto

r J

1.3

0.9

0.5

Coefi

cie

nte

de d

ren

aje

100

80

60

40

20

0

Lín

ea m

aestr

a

Módulo elástico hormigón, 10E6 psi

800500 100 50 10

Valor k, pci

3

5

7

0

100

80

60

40

20Lín

ea m

aestr

a 1000 100 10 1.0 0.1

18-kip ESALs, millones

5070909999.9

Confiabilidad, %

0.60.40.2

Desviación Estandard

3.0

1.00.5

Diseño del espesor de la losa, in

14 118

5

Pérd

ida d

e serv

icia

bilid

ad

Análisis de SensibilidadAnálisis de Sensibilidad

Examina el efecto de las variables en el Examina el efecto de las variables en el

espesor resultante de la losaespesor resultante de la losa

Provee indicadores sobre las variables que Provee indicadores sobre las variables que

deben ser seleccionadas con más cuidadodeben ser seleccionadas con más cuidado

Variables de EjemploVariables de Ejemplo

ESALs = 15 millonesESALs = 15 millones Serviciabilidad inicial = 4.5Serviciabilidad inicial = 4.5 Serviciabilidad final = 2.5Serviciabilidad final = 2.5 Módulo de ruptura hormigón = 4.8 MPaMódulo de ruptura hormigón = 4.8 MPa Módulo elástico hormigón = 27,600 MPaMódulo elástico hormigón = 27,600 MPa Valor k = 41 Kpa/mmValor k = 41 Kpa/mm Nivel de confianza = 90%Nivel de confianza = 90% Desviación standard = 0.40Desviación standard = 0.40 Coeficiente de transferencia de carga = 3.2Coeficiente de transferencia de carga = 3.2 Coeficiente de drenaje = 1.0Coeficiente de drenaje = 1.0

Limitaciones del MétodoLimitaciones del Métodode Diseño AASHTOde Diseño AASHTO

Variabilidad de materiales y de los procesos constructivos (Alta Variabilidad de materiales y de los procesos constructivos (Alta calidad en el ART)calidad en el ART)

Una sóla región climática húmeda con congelamientoUna sóla región climática húmeda con congelamiento Materiales y subrasante limitadosMateriales y subrasante limitados Ecuaciones basadas en el bombeo de finos (falla)Ecuaciones basadas en el bombeo de finos (falla) Corto periodo de desempeño del Road TestCorto periodo de desempeño del Road Test Diseño de juntas, (no esviadas, barras no protegidas)Diseño de juntas, (no esviadas, barras no protegidas) Diseño del refuerzo obedece a una simplificaciónDiseño del refuerzo obedece a una simplificación No uso de tráfico mixtoNo uso de tráfico mixto Ausencia de guía en algunas variables de diseñoAusencia de guía en algunas variables de diseño Modelos extrapolados a partir de 10 millones de ESALsModelos extrapolados a partir de 10 millones de ESALs

DISEÑO DE ELEMENTOS ADICIONALES

PARA PAVIMENTO RIGIDO

Diseño de Elementos AdicionalesDiseño de Elementos Adicionales

Diseño del refuerzo en la losa (JRCP, CRCP)Diseño del refuerzo en la losa (JRCP, CRCP)

Diseño de las barras de amarre (junta longitudinal)Diseño de las barras de amarre (junta longitudinal)

Diseño de las juntasDiseño de las juntas

– EspaciamientoEspaciamiento

– Transferencia de cargaTransferencia de carga

– Caja del selladorCaja del sellador

Tipo de baseTipo de base

Tipo de berma/líneas con sobreanchoTipo de berma/líneas con sobreancho

Diseño del RefuerzoDiseño del Refuerzo

Diseño del acero longitudinal para JRCPDiseño del acero longitudinal para JRCP

Diseño del acero longitudinal para CRCPDiseño del acero longitudinal para CRCP

Diseño del acero transversal (JRCP y CRCP)Diseño del acero transversal (JRCP y CRCP)

Diseño del Acero LongitudinalDiseño del Acero LongitudinalPara JRCPPara JRCP

Basado en la teoría de la fuerza de Basado en la teoría de la fuerza de

rozamiento.rozamiento.

No toma en cuenta el efecto de las No toma en cuenta el efecto de las

deflexiones repetidas por las cargas pesadas deflexiones repetidas por las cargas pesadas

de tráfico, requiere mayor investigación.de tráfico, requiere mayor investigación.

El acero no permite una reducción de El acero no permite una reducción de

espesor.espesor.

Refuerzo para JRCPRefuerzo para JRCP

Longitud de la losa.Longitud de la losa.

Tensión de trabajo del acero (generalmente el 75% de la Tensión de trabajo del acero (generalmente el 75% de la

tensión de rotura).tensión de rotura).

Coeficiente de fricción (fza requerida para hacer deslizar la Coeficiente de fricción (fza requerida para hacer deslizar la

losa sobre la subbase).losa sobre la subbase).

LTPP muestra que un gran porcentaje de estos LTPP muestra que un gran porcentaje de estos

pavimentos no cumplieron con su período de desempeño pavimentos no cumplieron con su período de desempeño

en contraposición con los pavimentos JPCP que superaron en contraposición con los pavimentos JPCP que superaron

dicho período.dicho período.

Coeficientes de Fricción Coeficientes de Fricción Recomendados (Tabla 9.3)Recomendados (Tabla 9.3)

Tipo de BaseTipo de Base Coef. FricciónCoef. Fricción

Tratam. SuperficialTratam. Superficial 2.22.2

Estabilización c/limoEstabilización c/limo 1.81.8

Estabilización c/asfaltoEstabilización c/asfalto 1.81.8

Estabilización c/cementoEstabilización c/cemento 1.81.8

Grava de ríoGrava de río 1.51.5

Grava chancadaGrava chancada 1.51.5

AreniscaArenisca 1.21.2

Subrasante naturalSubrasante natural 0.90.9

Diseño del acero longitudinal para Diseño del acero longitudinal para JRCPJRCP

2030

50

100

1500.5

1.01.52.5

10

20304050

0.010.020.05

0.1

0.5

Lon

gitu

d lo

sa, f

t

Coe

f. d

e fr

icci

ón, F

% a

cero

req

uer

ido,

Ps

Ten

sión

de

trab

ajo

del

ace

ro, k

si

PPss = = LF LF

2 f2 fss * 100* 100

Refuerzo longitudinal para JRCPRefuerzo longitudinal para JRCP

Porcentaje mínimo acero: 0.1%Porcentaje mínimo acero: 0.1%

Climas fríos: 0.15%Climas fríos: 0.15%

Diseño Refuerzo TransversalDiseño Refuerzo Transversal

Se requiere en los casos en los que los suelos Se requiere en los casos en los que los suelos experimentan cambios en el volumen por experimentan cambios en el volumen por modificaciones en la humedad y temperatura modificaciones en la humedad y temperatura que pueden inducir fisuras longitudinalesque pueden inducir fisuras longitudinales

El mismo procedimiento de diseño que el El mismo procedimiento de diseño que el refuerzo para JRCP, excepto que la longitud de refuerzo para JRCP, excepto que la longitud de la losa debe ser la distancia entre bordes la losa debe ser la distancia entre bordes longitudinales libres. Su uso en CRCP es longitudinales libres. Su uso en CRCP es discutible y muchas agencias no lo usan.discutible y muchas agencias no lo usan.

Refuerzo Longitudinal CRCPRefuerzo Longitudinal CRCP

Cantidad elevada de refuerzo (típico 0.6%, 0.8% en climas Cantidad elevada de refuerzo (típico 0.6%, 0.8% en climas

fríos)fríos)

Cantidades altas de acero inducen la aparición de fisuras en Cantidades altas de acero inducen la aparición de fisuras en

intervalos semi-regularesintervalos semi-regulares

El acero mantiene unidas las fisurasEl acero mantiene unidas las fisuras

Criterios limitantesCriterios limitantes

– Espaciamiento de fisurasEspaciamiento de fisuras

– Ancho de fisurasAncho de fisuras

– Tensiones del aceroTensiones del acero

Datos de Diseño para Refuerzo CRCPDatos de Diseño para Refuerzo CRCP

Resistencia a la tracción del hormigónResistencia a la tracción del hormigón

Retracción del hormigónRetracción del hormigón

Coeficiente térmico del hormigónCoeficiente térmico del hormigón

Diámetro del acero de refuerzoDiámetro del acero de refuerzo

Coeficiente de expansión térmica del aceroCoeficiente de expansión térmica del acero

Variación de temperatura para el diseñoVariación de temperatura para el diseño

Diseño de Barras de AmarreDiseño de Barras de Amarre

Barras colocadas entre líneas adyacentes o entre Barras colocadas entre líneas adyacentes o entre

una línea y una berma de hormigón.una línea y una berma de hormigón.

Se colocan para prevenir la separación entre losas.Se colocan para prevenir la separación entre losas.

Diseñadas usando nomogramas o la tabla FHWADiseñadas usando nomogramas o la tabla FHWA

El ancho máximo recomendado para una El ancho máximo recomendado para una

adecuada vinculación es de 11.60 madecuada vinculación es de 11.60 m

Diseño de JuntasDiseño de Juntas

Tipos de juntasTipos de juntas

EspaciamientoEspaciamiento

Orientación de juntasOrientación de juntas

Transferencia de carga en juntaTransferencia de carga en junta

Formado de la junta y Dimensiones de Formado de la junta y Dimensiones de

la caja para el selladorla caja para el sellador

Tipos de JuntasTipos de Juntas

Juntas de contracciónJuntas de contracción

Juntas de expansiónJuntas de expansión

Juntas de construcciónJuntas de construcción

Espaciamiento de JuntasEspaciamiento de Juntas JPCPJPCP

– AASHTO recomienda un espaciamiento máximo de AASHTO recomienda un espaciamiento máximo de 24 veces el espesor de la losa ó 1.25 * ancho.24 veces el espesor de la losa ó 1.25 * ancho.

– Depende del espesor de la losa, el tipo de la base y Depende del espesor de la losa, el tipo de la base y las propiedades térmicaslas propiedades térmicas

– El espaciamiento típico está entre 4 y 6 mEl espaciamiento típico está entre 4 y 6 m

JRCPJRCP

– No existe una guía de AASHTONo existe una guía de AASHTO

– El espaciamiento típico estaría entre 9 y 21 m, pero la El espaciamiento típico estaría entre 9 y 21 m, pero la tendencia actual está a favor de acortar estos valores, tendencia actual está a favor de acortar estos valores, FHWA recomienda max de 10m.FHWA recomienda max de 10m.

Espaciamiento de Juntas Uniforme Espaciamiento de Juntas Uniforme y Variable (JPCP)y Variable (JPCP)

Espaciamiento de juntas variableEspaciamiento de juntas variable

– 3 a 4 juntas en un patrón repetitivo (3.6-4.0-4.6-4.3 m)3 a 4 juntas en un patrón repetitivo (3.6-4.0-4.6-4.3 m)

– Reduce la respuesta rítmica de los vehículos con Reduce la respuesta rítmica de los vehículos con

escalonamiento a largo plazoescalonamiento a largo plazo

– El espaciamiento de cualquier losa simple no debe El espaciamiento de cualquier losa simple no debe

ser muy largo (< 4.6 m)ser muy largo (< 4.6 m)

Espaciamiento de juntas uniformeEspaciamiento de juntas uniforme

– Juntas espaciadas a intervalos uniformesJuntas espaciadas a intervalos uniformes

Orientación de JuntasOrientación de Juntas

PerpendicularPerpendicular– Disposición convencional en donde la junta es Disposición convencional en donde la junta es

perpendicular al eje del pavimentoperpendicular al eje del pavimento EsviajadaEsviajada

– Juntas con un ángulo con respecto al eje de vía Juntas con un ángulo con respecto al eje de vía (esviajado según las agujas del reloj)(esviajado según las agujas del reloj)

– Una sóla rueda pasa sobre la junta a un mismo Una sóla rueda pasa sobre la junta a un mismo tiempotiempo

– Esviajado recomendado 1 a 10 (84°)Esviajado recomendado 1 a 10 (84°)– La construcción de canastillas es más dífícilLa construcción de canastillas es más dífícil

JUNTAS TRANSVERSALES DE DILATACIONJUNTAS TRANSVERSALES DE DILATACION

Sólo para contacto con estructuras fijas, ancho entre 19 y Sólo para contacto con estructuras fijas, ancho entre 19 y 25mm, barras de 1 1/4 para losas de 20 a 24 cm de espesor 25mm, barras de 1 1/4 para losas de 20 a 24 cm de espesor

CON PASAJUNTAS

SIN PASAJUNTAS Y BORDE ENGROSADO

TAPA DE DILATACION

JUNTAS LONGITUDINALES DE CONTRACCIONJUNTAS LONGITUDINALES DE CONTRACCION

Dividen los carriles de circulación y no están sometidas a Dividen los carriles de circulación y no están sometidas a esfuerzos tan grandes como las juntas transversales.esfuerzos tan grandes como las juntas transversales.

Con machihembrado

Con machihembrado y barra longitudinal

Transferencia de CargaTransferencia de Carga PropósitoPropósito

– Reduce las deflexiones verticalesReduce las deflexiones verticales

– Reduce el bombeo, el escalonamiento y la pérdida de Reduce el bombeo, el escalonamiento y la pérdida de

soportesoporte

MétodosMétodos

– Barras pasajuntasBarras pasajuntas

– Trabazón de agregadosTrabazón de agregados

– Base rígida no erosionableBase rígida no erosionable

– OtrosOtros

0% de Transferencia de Carga0% de Transferencia de Carga

SIN PASAJUNTAS

L=X cm

U=0 cm

Eficiencia 0%

E= 2du dl+du

100Al menos debe ser 75%

dl du

100% de Transferencia de Carga100% de Transferencia de Carga

CON PASAJUNTAS

L=X cm

U=X/2 cm

Eficiencia inicial: 100%

Necesidad de PasajuntasNecesidad de Pasajuntas

JRCPJRCP

– Siempre debe usarse pasajuntasSiempre debe usarse pasajuntas

JPCPJPCP

– Depende del tráfico de camiones y del climaDepende del tráfico de camiones y del clima

– Para una efectiva transferencia de carga por Para una efectiva transferencia de carga por

trabazón de agregados, las aberturas en la junta trabazón de agregados, las aberturas en la junta

deben ser menores a 0.76 mmdeben ser menores a 0.76 mm

– Para tráficos medios y altos, las barras pasajuntas Para tráficos medios y altos, las barras pasajuntas

son altamente recomendablesson altamente recomendables

Diseño de PasajuntasDiseño de Pasajuntas

Diámetro de pasajuntasDiámetro de pasajuntas

– Según AASHTO: 1/8 del espesor de la losaSegún AASHTO: 1/8 del espesor de la losa

– Cómputos de las tensiones de apoyoCómputos de las tensiones de apoyo

Espaciamiento de pasajuntasEspaciamiento de pasajuntas

– Generalmente 300 mmGeneralmente 300 mm

Longitud típica: 45cm Longitud típica: 45cm

Recubrimiento pasajuntasRecubrimiento pasajuntas

– Pintura epóxicaPintura epóxica

Dimensiones de la Caja de la JuntaDimensiones de la Caja de la Junta

Confecionadas por cortado, inserciones de metales o Confecionadas por cortado, inserciones de metales o

plástico o por juntas preformadasplástico o por juntas preformadas

Juntas transversales, prof: 1/4 a 1/3 DJuntas transversales, prof: 1/4 a 1/3 D

Juntas longitudinales, prof: 1/3 DJuntas longitudinales, prof: 1/3 D

Dimensiones de la cajaDimensiones de la caja

– Abertura de la junta promedioAbertura de la junta promedio

– Deformación permisible del sellanteDeformación permisible del sellante

Abertura Promedio de la JuntaAbertura Promedio de la Junta

L = C L (L = C L (cc T + Z )T + Z )

L = Abertura de la juntaL = Abertura de la junta

c c = Coeficiente térmico de retracción= Coeficiente térmico de retracción

T = Rango de temperatura (vaciado-mínima)T = Rango de temperatura (vaciado-mínima)

Z = Coeficiente de retracción por secadoZ = Coeficiente de retracción por secado

L = Espaciamiento de juntasL = Espaciamiento de juntas

C = Factor de ajusteC = Factor de ajuste

Ancho Requerido de la JuntaAncho Requerido de la Junta

W = W = L / SL / S

W = Ancho de diseño de la junta de contracciónW = Ancho de diseño de la junta de contracción

L = Abertura de la juntaL = Abertura de la junta

S = Deformación admisible en el material del S = Deformación admisible en el material del

sellantesellante

Factor de Forma Requerido (W/D)Factor de Forma Requerido (W/D)

Sellantes moldeados en campoSellantes moldeados en campo

– Rangos típicos desde 0.67 a 2.0Rangos típicos desde 0.67 a 2.0

Sellantes a compresión preformadosSellantes a compresión preformados

– Requieren 20 a 50% de compresión a lo Requieren 20 a 50% de compresión a lo

largo de su vidalargo de su vida

RELLENO Y SELLADO DE JUNTAS

Se usará una compresora para la limpieza final.Se usará una compresora para la limpieza final. Se cubrirán los bordes para evitar manchas en el pavimento.Se cubrirán los bordes para evitar manchas en el pavimento. Si se exige una tira de respaldo (backer rod), se debe ampliar Si se exige una tira de respaldo (backer rod), se debe ampliar

la caja del sellador.la caja del sellador. El material debe quedar remetido en la junta.El material debe quedar remetido en la junta.

Tipos de BasesTipos de Bases

Grava chancadaGrava chancada

Asfalto estabilizadoAsfalto estabilizado

Cemento estabilizadoCemento estabilizado

Hormigón pobreHormigón pobre

Permeable (estabilizada y no estabilizada)Permeable (estabilizada y no estabilizada)

Ninguna (losa sobre terreno natural)Ninguna (losa sobre terreno natural)

Selección del Tipo de BaseSelección del Tipo de Base Altamente dependiente de las condiciones locales y Altamente dependiente de las condiciones locales y

la experienciala experiencia

Factores a considerar:Factores a considerar:

– Soporte (valor k-efectivo)Soporte (valor k-efectivo)

– RigidezRigidez

– DrenabilidadDrenabilidad

– ErosiónErosión

– FricciónFricción

– AdherenciaAdherencia

Soporte de EsquinaSoporte de Esquina

Vías ensanchadasVías ensanchadas

Berma atada de hormigónBerma atada de hormigón

Reducen la magnitud de la esquina crítica y Reducen la magnitud de la esquina crítica y

tensiones de esquinatensiones de esquina

Mejoran el desempeñoMejoran el desempeño

Suplemento para el Diseño de Suplemento para el Diseño de Pavimentos Rígidos (1997-98)Pavimentos Rígidos (1997-98)Suplemento para el Diseño de Suplemento para el Diseño de Pavimentos Rígidos (1997-98)Pavimentos Rígidos (1997-98)

Valor elástico de la subrasante kValor elástico de la subrasante k Espaciamiento de juntas:Espaciamiento de juntas:

Como una guía a “grosso modo” JPCP: El Como una guía a “grosso modo” JPCP: El espaciamiento en pies no debe ser mayor espaciamiento en pies no debe ser mayor que dos veces el espesor de la losa en que dos veces el espesor de la losa en pugadas. Bases rígidas, considerar pugadas. Bases rígidas, considerar espaciamientos menores.espaciamientos menores.


Se minimiza el uso de juntas de expansión, Se minimiza el uso de juntas de expansión, sonlo en cambios de espesor de pavimento, sonlo en cambios de espesor de pavimento, intersecciones y en contacto con estructuras intersecciones y en contacto con estructuras fijas.fijas.

Precipitacion, temperatura, velocidad del Precipitacion, temperatura, velocidad del viento, diferencial efectivo de temperatura, se viento, diferencial efectivo de temperatura, se provee una nueva ecuación.provee una nueva ecuación.

No considerar factor de pérdida de soporteNo considerar factor de pérdida de soporte Revisión de escalonamiento (faulting)Revisión de escalonamiento (faulting) Revisión de rotura de esquinasRevisión de rotura de esquinas Se considera los esfuerzos de alabeo en la Se considera los esfuerzos de alabeo en la

losa por temperaturalosa por temperatura

O1-2.80


Modelo Suplementario para el Modelo Suplementario para el Diseño de Pavimentos RígidosDiseño de Pavimentos Rígidos

t't

'c4.2 690

log)'S(log)p03295.0065.5(Wlog'Wlog

t

log W = El mismo modelo de AASHO 93t' = Esfuerzo de Tracción en el centro de la losa t = Esfuerzo de Tracción en el centro de la losa para un

pavimento idéntico bajo condiciones del ART

Esfuerzos en la LosaEsfuerzos en la LosaEsfuerzos en la LosaEsfuerzos en la Losa

3DPAVE - Modelo de elementos finitos 3DPAVE - Modelo de elementos finitos validado bajo el estudio NCHRP 1-30 para validado bajo el estudio NCHRP 1-30 para calcular los esfuerzos en el hormigón. calcular los esfuerzos en el hormigón.

O1-2.82

Tipo de Pavimento

Obtener Datos

Seleccionar sección inicial (todas sus características)

Análisis EstructuralDaño Incremental

Predecir fallas y rugosidad

Modificar Sección

si

END

LCCA END

NoFallas y rugosidad de acuerdocon el criterio admisible?

Diseño Mecanístico - EmpíricoDiseño Mecanístico - Empírico

Modelo de Respuesta EstructuralModelo de Respuesta Estructural

Esfuerzos, deformaciones y deflecciones a causa Esfuerzos, deformaciones y deflecciones a causa de cargas en las áreas críticasde cargas en las áreas críticas

Uso de redes y modelos de regresiónUso de redes y modelos de regresión Acumulación de daño incremental permite Acumulación de daño incremental permite

resultados más precisos en condiciones resultados más precisos en condiciones variables. variables.

Condición del pavimento en cualquier punto Condición del pavimento en cualquier punto específico en el tiempo puede estimarse a través específico en el tiempo puede estimarse a través de los procedimientos de daño incremental.de los procedimientos de daño incremental.

Se usará acumulación lineal de dañoSe usará acumulación lineal de daño– Daño = Daño = nnii/N/Nii

Los efectos de la variación y las Los efectos de la variación y las incertidumbres en los datos de diseño se incertidumbres en los datos de diseño se consideran a través de la simulación.consideran a través de la simulación.

El proyecto LTPP y nuevas investigaciones El proyecto LTPP y nuevas investigaciones

darán lugar a un nuevo método ¿2002?darán lugar a un nuevo método ¿2002?

Daño IncrementalDaño Incremental

Maquinaria y EquipoMaquinaria y Equipo

Maquinaria para construcción de CarreterasMaquinaria para construcción de Carreteras

Equipo liviano para construcción de vias urbanasEquipo liviano para construcción de vias urbanas

Hydraulic ForcesHydraulic Forces

GradeHydrostatic Head

Slab

Paving Kit

TamperVibratorStrike Off

Concrete Head

Placed

Concrete

ResumenResumen Procedimiento de diseño del espesor (AASHTO)Procedimiento de diseño del espesor (AASHTO)

Variables y análisis de sensibilidadVariables y análisis de sensibilidad

Resistencia, período de duración de la obraResistencia, período de duración de la obra

Otros elementos de diseño en hormigónOtros elementos de diseño en hormigón

– Diseño del refuerzoDiseño del refuerzo

– Diseño de las barras pasajuntasDiseño de las barras pasajuntas

– Diseño de juntasDiseño de juntas

– Tipos de baseTipos de base

– BermasBermas

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3-2 Diseño Rígido v.2