PAVIMENTOS PRESFORZADOS PARA CARRETERAS Y AEROPUERTOS

7/23/2019 PAVIMENTOS PRESFORZADOS PARA CARRETERAS Y AEROPUERTOS

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1.- PAVIMENTOS PRESFORZADOS PARA CARRETERAS Y AEROPUERTOS

2.- INTRODUCCINGENERALIDADES SOBRE PAVIMENTOS

Un pavimento es un elemento estructural monocapa o multicapa, apoyado en toda su superficie,diseado y construido para soportar cargas elsticas y/o mviles durante un periodo de tiempodeterminado, est constituido por un conjunto de capas de material seleccionado que reciben enforma directa las cargas del trnsito y las transmiten a las capas inferiores en forma disipada,proporcionando una superficie de rodamiento, la cual debe funcionar eficientemente

Por tanto la capa de rodadura juega un papel importante por ser que trabaja con la estructurapropia del pavimento, permitiendo que se transmitan la carga impuestas por los vehculos sobre

la superficie tierra o material natural subyacente (conocido como subrasante o fundacin).Normalmente la subrasante es dbil en cuanto a capacidad portante

Estas estructuras estratificadas tienen la finalidad de proporcionar una superficie apta para el buenrodado de las cargas mviles. Las condiciones necesarias para funcionamiento adecuado son lasiguiente: anchura, trazo horizontal y vertical, resistencia adecuada a las cargas para evitar fallasy agrietamientos, adems de una adherencia adecuada entre el vehculo y el pavimento aun encondiciones humedad. Resumiendo se dir que un pavimento deber presentar una resistenciaadecuada a los esfuerzos del trnsito y del intemperismo (aashto-97 diseo de pavimentos, pg.182)


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Las cargas de alta intensidad, impuestas por el trfico, se distribuyen sobre un rea de mayormagnitud de la subrasante, tal como se muestre en la Figura 1.1

Figura 1.1 TRANSFERENCIA DE CARG EN UN PAVIMENTO

El pavimento de un aeropuerto y las aeronaves que en el operan representan un sistemainterrelacionado que puede reconocerse en el proceso de clculo de un pavimento, con el fin deproducir un diseo satisfactorio, se debe cumplir con las consideraciones de clculo relacionadastanto con la aeronave como en el pavimento: se requiera un control esmerado de la construcciny cierto grado de mantenimiento para producir un pavimento que tenga vida til similar a lanominal prevista

El clculo estructural de pavimentos de aeropuertos consiste en determinar tanto el espesorgeneral del pavimento como el espesor de las partes componentes del mismo para proporcionarun servicio satisfactorio existen varios factores que ejercen influencia sobre el espesor delpavimento requerido

Estos factores son: magnitudes y carcter de las cargas dela aeropuerto que ha de soportarvolumen de trfico, concentracin del trfico en ciertas zonas y calidad del terreno de fundacinde los materiales que constituyen la estructura del pavimento.

(ING. ALBERTO PORCEL VILLENA, seminario sobre aeropuertos, Pg. 196)

TIPOS DE PAVIMENTOS

A) PAVIMENTOS FLEXIBLES

En general se denominan pavimentos flexibles a aquellos que pueden soportar deformacionesrelativamente grandes (superiores a 1 cm) sin producirse grietas. Estos pavimentos transmiten lascargas al suelo de tal manera que puede despreciarse la resistencia a flexin por ser insignificante.

Los pavimentos flexibles se componen de una o varias capas de material granular como se muestraen la Figura 1.2, construida a partir del terreno en las cuales los productos naturales puedenmezclarse o no con materiales bituminosos para obtener mayores resistencias y mejoressuperficies de rodaje. La capa de rodadura puede ser de bastante espesor a fin de reducir las cargasen el suelo.


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Figura 1.2 ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE

Generalmente los pavimentos flexibles son empleados en suelos granulares como arenas y gravasy en terrenos de alta capacidad de carga, con el fin de reducir considerablemente el espesor del

pavimento requerido

E el caso de pavimentos flexibles para aeropuertos es necesario hacer notar que debido a sunaturaleza, en la actualidad estos pavimentos presentan ciertas desventajas frente a pavimentosde concreto, debido al trfico de las aeronaves que tienen sistemas de propulsin a reaccin, quecausan serios danos al pavimento flexible como consecuencia de altas temperaturas producidaspor los gases emanados de las turbinas.

(FRANCISCO LOPEZ, AEROPUERTOS, Pag. 359)

Otro factor que ocasiona erosin en pavimentos flexibles es el derrame de combustible endeterminadas zonas de la pista por ejemplo en el lugar de suministro de los mismos o en las zonas

de estacionamiento y zonas de espera. En este deterioro por efecto del ablandamiento del betnasfaltico causado por permanencia del combustible en el lugar durante largo tiempo debido a unaevaporacin lenta del combustible derramado

Por todos los motivos expertos el pavimento flexible no ofrece condiciones para ser empleada enpavimentos de pistas de aterrizaje ocasionando mayores gastos en el mantenimiento.

B) PAVIMENTOS RIGIDOS

Este tipo de pavimentos comprende a todos aquellos pavimentos en los que las deformacionesverticales originadas por las ruedas de las aeronaves van acompaadas de fuertes esfuerzos de


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flexin de modo que trasladando horizontalmente las cargas producidas por las ruedas hastapuntos relativamente alejados de ellas, las reparten en una gran extensin sobre el suelo.

Por tener muchas ventajas cada da son construidos ms los firmes de hormign entre las ventajasque ofrece seala por ejemplo: una utilizacin a los largo de su vida til debido al escasomantenimiento; su posibilidad de adaptacin a terrenos arcilloso y sueltos; su resistencia aldesgaste es mayor en el caso de firmes bituminosos en pavimentos de pistas de aterrizaje.

Los pavimentos rgidos tienen su principal aplicacin en zonas de estacionamiento de carga ydescarga de combustible, de puesta en marcha de motores y zonas de espera por el efectodestructivo que causan los aviones con motores de reaccin sobre pavimentos de betn asfalticos.

Su bien resultado en pavimentos para aeronavegacin se encuentra asegurado por los mtodosconstructivos modernos. Sin embargo tienen el inconveniente de que es preciso que seanconstruidos con todo espesor requerido a cargas de futuros aviones, puesto que estos pavimentosno son susceptibles de incrementar su resistencia progresivamente y de manera econmica,aspectos que pueden efectuarse en pavimentos bituminosos en todo momento, la Figura 1.3

muestra la estructura de un pavimento rgido.

Figura 1.3 ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO RIGIDO

Los pavimentos de hormign preesforzado forman parte de los pavimentos rgidos. Con el empleode esos pavimentos se suprimen innumerables juntas necesarias en las placas de hormign enmasa, reduciendo las fisuras al mnimo. Representan por otra gran ahorro econmico en laconservacin de pavimentos, si se compara con pavimentos flexibles y aunque en general lassoluciones son de mayor costo inicial que las de hormign en masa estos se reducen debido a losespesores de los pavimentos presforzado as como en el mantenimiento

Se emplean en general pavimentos comprimidos que tienen un espesor de 15 y 20 cm sometidosanlogamente a todos los pavimentos de hormign a tensiones producidas por las cargas de rueda:por variaciones de temperatura y por retracciones de fraguado.

El objetivo de la pre comprensin es la de incrementar la resistencia a traccin de los hormigonescon lo que se llega a obtener un coeficiente de rotura a la flexin muy superior a los 50 kg/cm2,

normales en las plazcas de hormign en masa.


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Varias tcnicas han sido utilizadas para producir preesfuerzo en los pavimentos rgidos figurandoen primer lugar los cables longitudinales en trozo, que prcticamente no pasan de 150m, unavariante de este sistema es la de cables diagonales, que representa la ventaja de independizar lalongitud del cable tensado de la longitud en la placa, la tercera disposicin se presenta bajo laforma de bucle. La figura 1.4 muestra las diferentes disposiciones en planta de cableado en

pavimentos rgidos.De estas tcnicas la ms utilizada ha sido la de cable longitudinal, por este motivo el diseo paraeste proyecto se efectu con esta tcnica, que tuvo su desarrollo en Alemania, Suiza, Italia yEEUU. Con juntas transversales cuya separacin normal es de 200m. Como mximo. (OTTOFRITZ diseo avanzado de estructuras de concreto, Pg. 110)

Figura 1.4 DIFERENTES DISPOSICIONES EN PLANTA DE CABLEADO ENPAVIMENTOS RIGIDOS

ANTECEDENTES SOBRE PAVIMENTOS DE HORMIGON PREESFORZADO

El creciente incremente el volumen de trfico y el peso delas losas de pavimento de concreto,tanto en carreteras como en aeropuertos, demanda mejoras en el diseo y en la construccin deestas estructuras. Los pavimentos convencionales se disean basndose en el mdulo de rupturadel concreto por lo que no puede utilizarse la alta resistencia a la compresin del hormign.

La primera aplicacin del concreto presforzado en pavimentos para aeropuertos fue en Francia(en la pista de Orly), este fue el primer estudio y construccin que se hizo, la longitud fue de 400m

con un ancho de 60m y un espesor de 1cm, la pista duro en servicio durante seis aos y fallo porla rotura de los aceros pretensados, debido a la oxidacin.


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Cuando se incluye acero se intenta controlar y distribuir el agrietamiento en el concreto, pero noeliminarlo, por otro lado la experiencia indica que el deterioro del pavimento usualmente empiezaen grietas y en juntas transversales.

En pavimentos preesforzado longitudinalmente, la fluctuacin de esfuerzos debida al paso de lascargas de las ruedas permanece en el rango de compresin. Se elimina el agrietamiento y las juntastransversales son disminuidas en gran nmero o eliminadas completamente, dando comoresultado una mayor vida til del pavimento y caractersticas de circulacin ms suaves debido aque las juntas transversales no tienen que estar espaciadas tan estrechamente como en pavimentosde hormign armado convencional.

Adicionalmente mediante el empleo de pavimentos de hormign preesforzado los costos puedenser reducidos puesto que el espesor de la losa disminuye ostensiblemente. El punto bsico de lautilizacin de la compresin, es mejorar la calidad del concreto, donde el acabado es excelente ypor lo tanto casi ausencia total de fisuras, eliminacin de traccin, bajo mantenimiento, todo lo

cual redunda en calidad y economa del pavimentoEn los proyectos realizados mediante esa nueva tecnologa s espera que las losas presforzado norequieran mantenimiento durante 40 aos, mientras que en pavimentos convencionales lo normales que necesita ya mantenimiento a los 20 aos, incluso antes de este tiempo.

CONCEPTOS BASICOS DE HORMIGON PREESFORZADO

DEFINICION DE PREESFUERZO

El preesfuerzo es una alternativa de construccin que puede definirse en trminos generales comola recreacin intencional de esfuerzos permanentes en una estructura, con el objetivo de mejorarsu comportamiento y resistencia bajo ciertas condiciones de servicio.

Sin embargo una definicin ms completa del hormign preesforzado es la que propone la ACIque dice:

Concreto preesforzado es aquel hormign en el cual se han introducido esfuerzos internos de tal

magnitud y distribucin que los esfuerzos resultantes de las cargas axiales dadas se equilibranhasta el grado deseado.


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MATERIALES COMPONENTES DEL CONCRETO PREESFORZADO

ACERO

El acero de concreto presforzado posee una funcin bsica diferente al usado en elementos de

concreto armado sirve para reforzar la zona de traccin. Es el medio por el cual se generan fuerzas

en la pieza de concreto, esta tiene que permanecer en estado activo durante toda la vida til de la

construccin; de ah que el estudio de las elongaciones originadas en el acero mediante gatos

hidrulicos sea decisivo para la conservacin de la estructura.

1.6.2 TIPOS DE ACERO DE PRESFUERZO

Generalmente el hormign presforzado se emplea 3 formas comunes de acero:

a) Alambres redondos

b) Cables trenzados

c) Varillas de acero de aleacin

los alambres y cables tienen una resistencia a la tensin de 250.000 libras/pulg2 es decir 1720

N/mm2. En cambio las varillas de acero de aleacin tienen una resistencia a la tensin de 145.000

libras/pulg2 o 1000 N/mm2 pudiendo llegar a 160.000 libras/pulg2 o a 1100 N/mm2 (estos valores

dependen del grado de acero de preesfuerzo)

(NILSON ARTHUR H., Diseo de estructuras de concreto preesforzado, Pg. 52)

a) alambres redondos

Se utiliza en la construccin de hormign postensado y ocasionalmente en hormign pretensado.

Su fabricacin est regulada por la especificacin A421 de la ASTM (American Estndar of

Testing Materials) con la denominacin de Alambres sin Revestimiento, relevados de esfuerzopara concreto preesforzado.


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Los alambres individuales se fabrican laminado en caliente lingotes de acero hasta obtener varillas

redondas. Despus del enfriamiento, las varillas pasan atreves de troqueles para reducir su

dimetro hasta su tamao requerido. El proceso de recuperacin de estirado del acero se ejecuta

en frio lo que modifica notablemente sus propiedades mecnicas e incrementa su resistencia.

A los alambres se les libera de esfuerzo despus de estirado en frio mediante un tratamiento

continuo de calentamiento hasta obtener las propiedades mecnicas prescritas. Generalmente

vienen en 4 dimetros tal como se muestran en la Figura 1.1 y en dos tipos: los alambres BA

usados en aplicaciones para las que las deformaciones en los extremos de alambre se emplean

como medio de anclaje (denominado de botn) y los alambres usados para aplicaciones en las que

los extremos se anclan por medio de cunas (anclaje cuna).

Tambin se puede conseguir alambres de bajo relajamiento a los que se conoce con el nombre de

aceros estabilizados. Se emplean cuando se requiere reducir al mximo la perdida de preesfuerzo.

Los tendones estn compuestos normalmente por grupos de alambre, el nmero de alambres de

cada grupo depende del sistema particular usado y de la magnitud de la fuerza pretensora

requerida.

Los tendones parra prefabricado postensados tpicos pueden consistir en 8 a 52 alambres

individuales. Se pueden emplear tendones mltiples, cada uno de ellos compuesto de grupos de

alambres que cumplan los requisitos especficos.

b) Cables trenzados

Denominados tambin torones se emplean casi siempre en miembro postensados y a menudo en

hormign pretensado los cables se fabrican de acuerdo a la especificacin A421 de la ASTM

(American Standar of testing Materials) bajo epgrafe Cbles trenzados sin revestimiento de siete

alambres, relevando de esfuerzos para concreto preesforzado.


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El torn es fabricado con siete alambres, siete firmemente torcidos alrededor de un sptimo de

dimetro ligeramente mayor. El paso de la espiral de torcido es de 12 a16 veces el dimetro

nominal del cable, teniendo en cuenta resistencia de ruptura garantizada 17590kg/cm2 conocido

como grado 250.se ha estado produciendo un acero ms resistente conocido como grado 270 con

una resistencia mnima a la ruptura de 270,000 lb/pulg2 (18,990 kg/cm2) la figura 1.8 muestra el

detalle del torn.

FIGURA 1.8 DETALLE DE UN TORN

Para los torones se usa el mismo tipo de alambres relevados de esfuerzo y estirados en frio que

los que se usan para alambres individuales de preesfuerzo. Sim embargo las propiedades

mecnicas son ligeramente diferentes debido a la tendencia de los alambres torcidos a enderezarse

cuando se sujeta a tensin debido a que el eje de los alambres no coincide con la direccin de la

tensin.

Los torones pueden obtenerse entre un rango de tamaos que va desde 0.25 a 0.6 pulgadas de

dimetro, segn se muestra en Tabla 1.2.


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Nota.-En pavimentos preesforzados el acero que generalmente se utiliza es el de cables de 7

alambres, y con el objeto de reducir las prdidas del grado es el de 270, los dimetros ms usados

son de 0.5 y de 0.6 pulgadas.

c) Varillas de acero de aleacin

En el caso de varillas de acero de aleacin, la alta resistencia requerida se obtiene mediante la

introduccin de ciertos elementos de ligazn durante la fabricacin del acero, principalmente

magnesio, silicn y cromo.

Adicionalmente se efecta en estirado en frio al fabricar las varillas, con el objeto de incrementar

an ms su resistencia. Desoques de estirarlas en frio, se les releva de esfuerzos para obtener las

propiedades requeridas.

Las varillas de acero de aleacin se consiguen en dimetros de pulgada hasta 1 3/8 de

pulgada, tal como se muestra en la Tabla 1.3.

Tabla 1.3 PROPIEDADES DE LAS VARILLAS DE ACERO DE ALEACION (SEGN

ASTM-A722)

ACERO DE REFUERZO NO PREESFORZADO

El refuerzo no preesforzado o convencional es tambin empleado en la construccin de concreto

preesforzado y es utilizado en regiones de altos esfuerzos locales de compresin como en los

anclajes de vigas postensadas; adems es muy til en los esfuerzos de corte, de torsin , en

restringir los agrietamientos y reducir las deformaciones a largo plazo.

Estas varillas de refuerzo son exactamente las mismas que se emplean e las construcciones de

hormign armado y por tanto cumplen con las mismas especificaciones tcnicas pudiendo ser

varillas lisas o corrugadas con dimetros nominales que varan entre 3/8 y 1 3/8con incrementos

de 1/8 de pulgada y tambin con dos tamaos grandes de 1 y 2 pulg.


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3.- CARACTERSTICAS DE LA ESTRUCTURA DEL TEMA

El gran inters prestado al hormign preesforzado no se debe solamente a las condiciones de

servicio mejoradas control del agrietamiento y deflexin bajo las cargas de servicio, sino tambin

por ventajas esenciales frente al hormign armado ordinario, de las cuales las mas importantes

son:

- Una gran ventaja sobre el hormign amarado es que el presforzado es un material

homogneo e infisurable, porque en ciertas obras en las que se ha sobrepasado la

carga mxima para la que ha sido diseada aparece fisuras corrientemente

microscpicas las que en el hormign preesforzado se cierra inmediatamente una vez

que ha dejado de actuar la sobrecarga excesiva, esto no acontece con el hormign

armado.

- Mayor durabilidad por la ausencia de grietas en el hormign, con lo cual se logra una

buena proteccin del acero contra corrosin, siempre que el hormign sea compacto

y resistente.

- Permite la utilizacin de materiales de alta resistencia.

- Las deformaciones en las estructuras de hormign preesforzado son particularmente

pequeas, alcanzan solamente alrededor de la cuarta parte de las flechas del hormign


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armado para las mismas dimensiones y valores de tensiones adisibles; el hormgon

preesforzado se deforma considerablemente menos que una estructura de acero,

puesto que la deformacin de una viga de hormigon preesforzado alcanza alrededor

de solo 33% de la deformacin de una viga de acero de igual esbeltez.

- Elementos ms eficientes y esbeltez de hormign preesforzado, permiten conseguir

una reduccin del peso de la estructura.

- La resistencia a fatiga del hormign preesforzado es bastante mayor que la de

estructuras de otros materiales, incluso que la de estructuras de acero de construccin

normal, lo que hace del hormign preesforzado un material especialmente ventajoso

para estructuras solicitadas dinmicamente

- El estado previo de tensiones permite la ampliacin de luces de los elementos puesto

que no se tiene fisuracion o esta es controlada.

- Existe mayor control de calidad en elementos preesforzados (produccin en serie)

aparte siempre se tendr un mayor control de calidad en una planta puesto que trabaja

en ms orden y los trabajadores estn ms controlados.

- El sistema de hormign preesforzado permite la estandarizacin de elementos

prefabricados contribuyendo de una manera en la simplificacin de clculo y agilidad

de ejecucin.


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CONSIDERACIONES ACERCA DE CAPAS INFERIORES DE UN PAVIMENTO

la capa sub-base es un material de prstamo que se coloca entre la sub-rasante y la base de un

pavimento flexible o entre las sub-rasante y las losas de pavimento rgido, con la finalidad cumplir

la funcin de capa drenante, anticontaminante y resistente.

Como capa drenante que facilite la evacuacin lateral de las aguas provenientes del nivel fretico

y de infiltraciones producidas por las juntas en el caso de pavimentos rgidos.

Como anticontaminantes para impedir el arrastre de finos de la sub-rasante hacia la base, para

impedir que las gravas y piedras de la base se introduzcan en una sub-rasante blanda, para

minimizar el efecto daino por causa de las heladas o por arcillas expansivas, para evitar que las

losas en un pavimento rgido se vean atacadas qumicamente por aguas o suelos agresivos al

concreto de cemento Portland.

En el caso de pavimentos para aeropuertos, debido a los elevados volmenes de trfico y grandes

cargas aplicadas por los trenes de aterrizaje que soportan los pavimentos, se recomiendan utilizar

una capa sub-base estabilizada con cemento por los grandes beneficios que brinda como ser:


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Constituye un fuerte apoyo impermeable, uniforme y resistente para el pavimento.

Elimina la consolidacin de la sub-base

Facilita la construccin puesto que permite trabajar sobe una sub-base estable, eliminado

las interrupciones durante la construccin debidas a malas condiciones de tiempo.

En las zonas en que los materiales aceptables para sub-bases son escasos o caros, la base de

mezclas de suelo cemente ofrecen importantes ventajas econmicas, en muchos casos los

materiales granulares que puede disponerse en la localidad que no satisfacen especificaciones de

los materiales para sub-base pueden tratarse con cemento Portland.

La proporcin de cemento en sub-base para pavimentos y aeropuertos se determina mediante as

pruebas estndar de laboratorio para congelacin y fusin (ASTM D559 y D560).

(COLECCIN DEL INGENIERO CIVIL LIBRO N6, Diseo y construccin de pavimentos,

Pg.12)

CONSIDERACIONES ACERCA DE CAPAS INFERIORES D a E UN PAVIMENTO

La capa sub-base es un material de prstamo que se coloca entre la sub-restante y la base de unpavimento flexible o entre la sub-rasante y las losas de un pavimento rgido, con la finalidadcumplir la funcin de capa drenante, anticontaminante y resistente.

Como capa drenante que facilite la evacuacin lateral de las aguas provenientes del nivel freticoy de infiltraciones producidas por las juntas en el caso de pavimentos rgidos.

Como anticontaminante para impedir el arrastre de finos de la sub-rasante hacia la base, paraimpedir que las gravas y piedras de la base se introduzcan en una sub-restante blanda, paraminimizar el efecto daino por causa de las heladas o por arcillas expansivas, para evitar que laslosas en un pavimento rgido se vean atacadas qumicamente por aguas o suelos agresivos alconcreto d cemento portland.

En el caso de pavimentos para aeropuertos, debido a los elevados volmenes de trfico y grandescargas aplicadas por los trenes de aterrizaje que soportan los pavimentos, se recomienda utilizar

una capa sub-base estabilizada con cemento por los grandes beneficios que brinda como ser:


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Constituye un fuerte apoyo impermeable, uniforme y resisten para el pavimento.

Elimina la consolidacin de la sub-base.

Facilita la construccin, puesto que permite trabajar sobre una sub-base estableeliminando las interrupciones durante la construccin debidas a malas condiciones detiempo.

En las zonas en que los materiales aceptables para sub-base son escasos o caros, las bases dmezclas de suelo cemento ofrecen importantes ventajas econmicas, en muchos casos losmateriales granulares que puede disponerse en la localidad que no satisfacen especificaciones delos materiales para sub-base pueden tratarse con cemento portland.

La proporcin de cemento en sub-base para pavimentos de aeropuertos se determina mediante laspruebas estndar de laboratorio para congelacin y fusin (ASTM D 559 y D560).

CONSIDERACIONES TEORICAS PARA EL DISEO DE PAVIMENTOS DEHORMIGON PREESPORZADO

ANTECEDENTESDesde la primera vez que se aplic la compresin al concreto para mejorar su comportamientoestructural, han sido innumerables los usos que se ha dado, al hormign pre esforzado destacandola vigas para puentes y edificios- tanques circulares (reservorios de varios productos), prevencinde toldos, losas pre comprimidos, etc. La construccin de losas delgadas pre comprimidas (L.D.P)para edificios, ha tenido tal auge que se han construido miles de metros cuadrados, principalmenteen pases como Estados Unidos de Norte Amrica y Australia.

Las ventajas de la construccin de losas delgadas postensadas, comparadas con losas de concretoarmado son:


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Casi total eliminacin de grietas, por lo que las losas pre comprimidas ofrecen mejorduracin y seguridad.

No existe cambios en su etapa de servicio, aunque se sobrecarguen las estructuras yaparezcan ciertas fisuras, estas suelen desaparecer al eliminarse la sobrecarga.

Ofrece gran resistencia a la fatiga.

Es posible vencer grandes luces empleando mejores secciones, lo que redunda eneconoma del concreto, a la vez que se reducen los problemas de cantidad de columnas yde llevar la carga de estas, al terreno.

Al tener menor espesor en las losas, se logra disminuir la altura de toda estructura.

Menor cantidad de acero no pre esforzado.

Mxima economa para luces que oscilan entre 7 y 12 m.(sin utilizacin de vigas); paraluces mayores de pueden utilizar losas-hongos y/o nervada postensadas.

Costo reducido del encontrado y reutilizacin ms rpida.

Es posible lograr que la estructura tenga deflexiones nulas para ciertas condiciones decarga.

Bien diseada y ejecutada, no necesita impermeabilizacin.

La aplicacin de este tipo de losas a edificios, se inici en estados Unidos alrededor de 1955. EnEuropa recin en los aos setenta de dio un empuje agresivo habindose realizado grandesestudios e investigaciones, especialmente en Suiza, Holanda y Dinamarca y ms recientemente

todava en Alemania.

La mayor parte de las ventajas de una losa de edificios, se puede encontrar en pavimentos, dondeel peso propio no es factor determinante, ya que este acto directamente sobre el terrenoprcticamente en toda su extensin, no existiendo problemas e alturas, ni de columnas porejemplo.

En pavimentos de concreto pre comprimido, el objetivo principal d la utilizacin de la precompresin resulta ser mejorar la calidad del concreto, donde el acabado es excelente, enhormigones pre esforzados se tiene casi una ausencia total de fisuras, del mismo modo una

disminucin de la cantidad de juntas, eliminacin de la traccin, una sustancial disminucin deespesor, el mantenimiento, es reducido a valores muy bajos por lo que hormigones de estanaturaleza presentan una alta calidad y economa.

El principio que caracteriza a los pavimentos de concreto pre comprimido, es el mismo que seaplica a todas las obras donde interviene de pro compresin: reduccin y/o eliminacin deesfuerzos de traccin que se presentan en el concreto. Para que un pavimento de aeropuertocumpla adecuadamente con sus funciones tiene que poseer dos condiciones bsicas:

Alcanzar una resistencia apropiada y cumplir con las caractersticas mecnicas indicadas,de modo que permitan soportar grandes cargas impuestas por las aeronaves sin fallaalguna, logrando adems que cualquier deformacin que surja, sea temporal, es decir

mientras dura la carga.


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Tener una superficie rugosidad para garantizar la friccin necesaria entre ella y el tren deaterrizaje.

Es una losa de concreto pre esforzado se alcanza una mejor redistribucin de esfuerzos de talmanera que estos lleguen a la subrasante dentro de valores permitidos por esta capa de sueloevitando la no produccin de fallas, asentamientos y/o deformaciones que resultan serperjudiciales.

Al disear un pavimento de concreto pre esforzado, se debe tomar en cuanta:

Carga transmitida por el avin (suponiendo que la nave se encuentre a plena capacidadde pasajeros, carga y combustible).

Tipo de tren de aterrizaje, cantidad de ruedas, presin de inflado de llantas, etc. Se conoceque los diferentes modelos de aviones tienen sistemas de aterrizajes distintos, por lo quese tiene que aplicar el estudio para todos los modelos previstos y tomar, el msdesfavorable.

Mdulo de elasticidad del concreto en kg/cm2.

Mdulo de reaccin de la subrasante k (cuyos valores deben estar entre 2.7 y 14.0 kg/cm2)

Resistencia del concreto: 300 a 420 kg/cm2. Para la comprensin transversal se recomienda tomar de a 1/3 del momento del diseo

longitudinal, para pavimentos cuya longitud este entre 100 y 220 m.

Estimacin (lo ms exacto posible) del gradiente de temperatura debiendo tomarse entrela mayor y menor temperatura durante todo el ao.

Coeficiente de friccin entre el concreto y el terreno.

Esfuerzos en el centro de la placa.

Esfuerzos en el borde de la tabla.

Esfuerzos en las juntas.

Espaciamientos entre placas.

Resulta importante tomar en cuenta el tipo de terreno sobre el cual se va a construir el pavimentodel aeropuerto as como el coeficiente de friccin entre el concreto y el terreno. Para disminuiresta friccin muchas veces se utiliza papel de tipo kraft o plsticos que permitan el deslizamientodel concreto con una misma friccin igualmente se debe tomar en cuenta los drenajes de aguas delluvia y evitando empozamientos alrededor de las pistas.

Si bien a la comprensin, existente, es posible que parta del terreno de apoyo ceda, sin que laplaca se deforme, puede tomarse el caso de que sea muy grande a la falta del terreno y se produzcael descendimiento de toda la pista.

JUNTAS


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Como consecuencia de los cambios de temperatura y contenido de humedad en el ambiente, seoriginan ciertos cambios de volumen en las losas de hormign, produciendo tensionesconsiderables en las placas. Para reducir estos efectos y minimizar la presencia de grietas, se prevla divisin del pavimento en una serie de losas de determinadas dimensiones por medio de juntas.

Tipos de juntas

De acuerdo a la funcin que cumplen, las juntas estn clasificadas en:

1) Juntas longitudinales.

Son juntas paralelas a las lneas de construccin coincidiendo con la mayor dimensin delpavimento y por ese motivo paralelas al eje del trfico de la pista, el objetivo de estas juntas es detransferir las cargas de una losa a otra y adems evitar la separacin entre losas.

Para este tipo de juntas se utilizan barras de acero que saliendo de un lado de una losa penetra enla losa adyacente logrando la unin de losas tal como se muestra en la figura 2.3

Figura 2.3 DETALLE JUNTA LONGITUDINAL

Para el clculo de la separacin de las barras de unin, de las juntas longitudinales se utilizan elsiguiente baco de la Figura 2.4, habindose seleccionado para este efecto barras de 5/8.


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2) Juntas transversales o de dilatacin

Las juntas transversales o dilatacin permiten la expansin del pavimento evitando grandesesfuerzos de compresin, que pueden dar lugar a rotura de placas por pandeo, en pavimentospreesforzados existen varias formas de construccin de este tipo de juntas, las ms utilizadas son:

a) Juntas de dilatacin asentadas sobre durmientes

En este sistema como su nombre indica se construye durmientes de hormign armado, por debajode las losas, esto con la finalidad de prever posibles deflexiones en los bordes libres de las losas,la superficie de estos durmientes debern contar tambin con la capa de deslizamiento para queel movimiento de la losa sobre este elemento no se vea entorpecido. La Figura 2.5 nos brinda ms

detalle.


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Figura 2.5 DETALLE JUNTA DE DILATACION CON DURMIENTE

b) Juntas de dilatacin con perfil metlico

Este sistema de junta es el ms utilizado en aeropuertos, en este sistema se utilizan un perfilmetlico en forma de T que va sujeto a uno de los lados de la junta por medio de pernos y el otroextremo queda simplemente apoyada y platinos como se muestra en la Figura 2.6.

Nota.- En ambos sistemas de juntas es necesario el empleo de material sellante y de relleno paraprevenir ingreso de agua

u otros materiales. Pueden recurrirse a rellenos premoldeados compresibles como espumade plstico, materiales

bituminosos, o mastic compuesto de alquitrn-epoxi de gran resistencia al efecto de fugasde combustibles.

c) Juntas de dilatacin con neopreno

En este sistema de juntas el material que se utiliza es el neopreno como material sellante entrelosas, tal como se muestra en la Figura 2.7.


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Figura 2.7 DISTINTOS TIPOS DE SELLADOS EN JUNTAS DE DILATACION CON

NEOPRENO

4.- APLICACIONES DEL TEMA DE ESTUDIO

METODOS DE PREESFUERZO EN PAVIMENTOS

Los efectos de las variaciones climticas y de friccin en el suelo varan apreciablemente en las

losas de hormign presforzado segn la solucin adoptado para aplicacin del pretensado, se dan

3 tipos de soluciones distintas:

A) SISTEMA MVIL DE PRESFUERZO INTERNO: consiste en comprimir las losas

longitudinalmente y transversalmente mediante cables o alambres de acero los cuales se

encuentran adheridos al hormign. La Figura 1.5 muestra un sistema de este tipo, en este sistema

el presfuerzo consiste en dos mtodos:

Figura 1.5 SISTEMA MOVIL DE PRESFUERZO INTERNO

1.- Pretensado:


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Bsicamente el pretensado consiste en el tesado de los tendones o cable spor medio de

anclajes externo previamente al vaceado del hormigon; una vez que este alcanza una

determinada resistencia, se retira la fuerza que es aplicada por los gatoshidraulicos y esa

mimsa fuerza es transmitida al hormigon por adherencia de los cables de acero.

Los tendones generalmente compuesto de varios torones son tesados entre apoyos fijos

cimentados suficientemente para puedan soportar la fuerza de tesado.

El mtodo requiere un lecho de vaciado permanente y anclaje exteriores fueras de las

piezas, es decir plantas de fabricacin. Los gatos actan directamente en los anclajes; los

encofrados de las piezas sern colocados lateralmente requerirn de topes en sus extremo,

no se precisa de anclajes embebidos en la pieza. El hormign a corto plazo deber ser de

alta resistencia y su curado para acelerar el endurecimiento del hormign generalmente

es a vapor.

(ING. ELI ABADI-TAGGER, pistas de concreto comprimido para aeropuertos, Pag. 8)

En general el pretensado es un mtodo econmico de presforzar, no solamente por la

estandarizacin del diseo que permite el uso reiterado de cimbras de plancha de acero o

fibra de vidrio, sino que tambin el presfuerzo simultaneo de muchos miembros da como

resultado una gran economa en mano de obra. Por otro lado no se debe olvidar que el

pretensado elimina gastos de herraje de anclaje.

2.- Postensado:

El postensado en cambio es un mtodo de prsforzado en cual el tendn que va dentro de

los conductos es tesado despus de que el concreto a fraguado. Asi el presfuerzo es

ejecutado externamente contra el concreto endurecido y los tendones se anclan contra el

concreto inmediatamente despus del presforzado este mtodo puede aplicarse tanto para

elementos prefabricados como colocados en sitio.


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B) SISTEMA MVIL DE PREESFUERZO EXTERNO:

En este caso la solucin es de cortar las losas longitudinalmente por espacios iguales o casi iguales

a los que se denominaran regularmente juntas, las distancias entre juntas se acostumbra efectuar

de 50 a 250 m de acuerdo a los casos, las juntas corrientemente son llamadas Junturas elsticas y

en ellas son insertados resortes, que a su vez empujan a sus extremidades de las dos losas

adyacentes como se muestra en la Figura 1.6

Figura 1.6 SISTEMA MOVIL DE PREESFUERZO EXTERNO

C) SISTEMA FIJO


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Consiste en comprimir las losas longitudinalmente entre dos contrafuertes a los que se denominan

estribos como se muestra en la Figura 1.7

Figura 1.7 SISTEMA FIJO DE PREESFUERZO

El pretensado longitudinal es aplicado por medio de gatos los cuales se encuentran colocados en

las juntas de trabajo estas a su vez se encuentran regularmente espaciadas cada 100, 125, 150 o

inclusive cada 200 m.

5.- ORGANIZACIN DEL DISEO CON RELACIN A LA NORMA ACI

6.- ECUACIONES QUE GOBIERNAN EL TEMA DE ESTUDIO

DATOS REQUERIDOS PARA EL DISEO DE LOSAS PRETENSADAS

Para obtenerse la seccin ideal de losa de hormign preesforzado que sirva para un pavimento deaeropuerto es necesario realizar tanteos en el espesor de la misma, en funcin a solicitaciones,

resistencias, dimetro y separacin de aceros obtenidos, ira variando hasta lograrse la seccinfinal de la losa.

La determinacin del espesor tentativo de losa se iniciara en base a criterios obtenidos depavimentos de prueba y otros en actual funcionamiento, los mismos que fueron mencionadosanteriormente.

Para el diseo de la losa generalmente se adopta un ancho uni tario de un metro, adems enfuncin a experiencias prcticas mencionadas, se opt por realizar el preesfuerzo en dos sentidos,longitudinalmente y transversalmente ambos por medio del postensado; el diseo de la misma serealiza bsicamente si se considera como una viga que ser tesada.

Para la determinacin de los valores de clculo se tendr que realizar las siguientesconsideraciones:

- Determinar el espesor de la losa y longitud de la misma- Seleccin de la aeronave critica o de diseo- Separacin entre apoyos (los apoyos son representados como resortes, los cuales simulan

el comportamiento del suelo)- Resistencia del hormign a los 28 das y mdulo de elasticidad del hormign

- Determinacin de la constante Kr de resorte, en funcin al coeficiente de balasto kb

Realizadas estas consideraciones, se proceder al diseo de la estructura, por el mtodo que seexplica a continuacin.

Lneas de influencia


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La definicin de lneas de influencia indica que son grficos a escala que permiten calcularsolicitaciones, ya sea de momento flector, corte o normales en secciones especficas, para cargasdistribuidas o puntuales ubicadas en posiciones diversas, lo que permite establecer mximospositivos y mximos negativos de dichas solicitaciones por efecto de la carga muerta y carga vivaen su movimiento.

De acuerdo a la bibliografa consultada de una de las mejores aplicaciones de lneas de influencia,son para el diseo de losas pretensadas apoyadas sobre suelos elsticos, para el clculo de laslneas de influencia, son para el diseo de losas pretensadas apoyadas sobre suelos elsticos, parael clculo de las lneas de influencia se recurrir al paquete estructural SAP 2000, el cual nospermitir obtener los valores de las distintas ordenadas de la lnea de influencia resultante delmovimiento longitudinal sobre la losa de una carga unitaria, el valor que se considerara ser elmximo de todo el anlisis efectuado, el cual nos permitir la obtencin de nuestro momento porcarga viva.

El principal aspecto a tomar en cuenta para el cargado de la estructura, es la separacin entreapoyos que por tratarse de suelo elstico son representados como resortes, para lo cual se tendr

que sacar una constante elstica Kr, que debe asignarse a cada apoyo y puede encontrarse con elexpresin 2.1


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Dnde:

Kr= Constante de resorte en kg/m

= rea de aporte en m2Kb= Coeficiente de balasto en kg/m3

S= Separacin entre apoyos en m

Calculo del momento por carga viva

Una vez cargada la estructura en el paquete estructural, se procede a la revisin de resultados dela ordenada mxima originada por la carga puntual en todos los tramos obteniendo el momento

por carga viva mediante la expresin (2.2), la figura 2. Muestra la distribucin de peso decualquier aeronave


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Calculo del momento por peso propio

El valor del momento por peso propio Mcm, se obtendr del paquete estructural, en funcin a lascaractersticas de seccin de la losa en Kg*m/m.

Calculo del momento por impacto

El momento por impacto M, es un incremento del Mcvque se calcula con la expresin (2.3).

Mi=I * Mcv (2.3) +Dnde:

M = Momento por impacto en kg*m/m

I = Impacto en % que deber ser < al 30%, en caso de que este valor exceda se tomarael 30%

L = Distancia entre apoyos en m

Mcv= Momento por carga viva en kg*m/m

Calculo del momento ltimo

Para el clculo de momento ltimo se emplea la ecuacin propuesta por el ACI, mediante laexuacion (2.49


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Mu=1.40 * Mcm+ 1.70 * (Mcv* Mi) (2.4)

Dnde:

Mu = Momento ltimo en kg*m/m

Mcm= Momento por peso propio en kg*m/m

Mcv = Momento por carga viva en kg*m/m

Mi = Momento por impacto en kg*m/m

Calculo del momento nominal

Del ACI se tendr que el momento nominal Mn requerido, se calcula con la expresin (2.5)

Mn=

(2.5)Dnde:

Mn= Momento nominal en kg*m/m

Mu= Momento ltimo en kg*m/m

Factor de reduccin de resistencia que para flexin es de 0.90

Calculo de las propiedades de la seccin

a) rea de la seccin

Este valor se obtiene de la expresin (2.6), que para seccin rectangular

Ac= b * h (2.6)

Donde

Ac= rea de la seccin en cm2

b = Base en cm

h = Altura en cm

b) Momento de inercia

Este valor se obtiene de la expresin (2.7), que para seccin rectangular

Ic=

(2.7)Donde

Ic= Inercia de la seccin en cm4

c) Centroide del hormign

Las distancias al eje centroidal estn representadas por C1y C2en los extremos superior e inferiormedidas en cm

d) Excentricidad


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La excentricidad del centroide del concreto de lacero es positiva se mide hacia abajo del centroidedel concreto est representada por e y se mide en cm

e) Modulo de seccin

El mdulo de seccin S se calcula con la expresin (2.8), tanto en la fibra superior e inferior se

mide en cm3

S= (2.8)

f) Radio de giro

El radio de giro r2se calcula con la expresin (2.9), se mide en cm2

R2= (2.9)

Calculo del brazo z

Este valor de z es el brazo del par interno, se asume igual a la distancia que existe entre elcentroide del acero y el punto medio del patn, en el caso de seccin rectangular se calcula con laexpresin (2.10)

z= 0.80 * h (2.10)

Dnde:

z= Brazo del par interno en cm

h= Altura de la seccin en cm

5.1.9 Determinacin del rea de preesfuerzo

El rea de preesfuerzo se determina con la expresin (2.11)

Ap=

(2.11)

Donde

Ap= rea de preesfuerzo en cm2

Fpu= Esfuerzo ltimo de los cables o tornos segn el grado, en kg/cm2

Por lo tanto el nmero de cables o torones se obtendr de la expresin (2.12).

N=

(2.12)

Donde

N= Numero de torones

Ap= rea de preesfuerzo en cm2

An= rea nominal de un cable o torn en cm2

5.1.10 Calculo del rea de compresin requerida

El rea de compresin requerida se obtendr de la expresin (2.13)

Ac= . (2.13)


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Donde

Ac= rea de compresin del hormign en cm2

Fc= Resistencia del hormign a los 28 das en kg/cm2

5.1.11 Calculo de a

Que es la profundidad del bloque rectangular de esfuerzo por carga ultima, se mide en cm y secalcula con la expresin (2.14)

a=

(2.14)

5.1.12 Calculo de esfuerzos de falla en el acero

Segn la ACI, el esfuerzo en el acero a la falla se puede obtener de la expresin (2.15)

fps= fpu* (1-0.5 * pp* (2.15)Donde:

Areal= rea real de preesfuerzo en cm2

d = Altura de la seccin, menos el recubrimiento en cm

b = Ancho de la seccin en cm

Obtenido el valor de fps, este no deber ser mayor a 0.90 * fpu

5.1.13 Calculo del preesfuerzo efectivo

El preesfuerzo efectivo se determina con la expresin (2.17)

Pc=

(2.17)

Donde

Pc= Preesfuerzo efectivo en kg

L = Separacin entre apoyos en m

Y = Es igual a la excentricidad en m

qp= Peso propio de la estructura en kg/m, se calcula con la expresin (2.18)qp= H* Ac (2.18)

Donde

H= Peso especfico del hormign en kg/m3

Ac= rea de la seccin en m2

Clculo del preesfuerzo inicial

El preesfuerzo inicial se determina con la expresin (2.19)

Pi= (2.19)


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Donde

Pi= Preesfuerzo inicial en kg

R = Relacin en efectividad, en funcin de las perdidas

Clculo del esfuerzo inicial

El esfuerzo inicial se determina con la expresin (2.20).

fpi=

(2.20)Donde:

Fpi= Esfuerzo inicial en kg/cm2

Cuyo valor no deber ser mayor a 0.70*fpu, segn la norma ACI

Clculo de esfuerzos en la cara superior e inferior del concreto

Para el clculo de esfuerzos se consideran distintos estados de carga

1) Con preesfuerzo inicial Pi.- Se determinan los esfuerzos en la fibra superior e inferiormediante las ecuaciones (2.21) y (2.22)

fi= 1 (2.21) f2= 1 (2.22)

2) Con preesfuerzo efectivo Pe.- Se determina con las expresiones (2.23) y(2.24)f1=f1 * R (2.23) f2= f2 * R (2.24)

Donde R= es la relacin de efectividad

3) Con momento por peso propio Mcm.- Se determina mediante las expresiones (2.25) y(2.26)

F1= (2.25) F2= (2.26)Donde S1 y S2 son los mdulos de seccin

4) Con momento por peso propio + el momento por carga viva (Mcm+ Mcv).- Se determinacon las expresiones (2.27) y (2.28)

F1= + (2.27) f2=+ (2.28)a) Estado descargado con P1 + Mcm.- Se determina mediante las ecuaciones (2.29) y

(2.30)f1=Pc + Mcm+ Mcv (2.29) f2=P1 + Mcm (2.30)

b) Estado de totalidad de carga de servicio con Pe + M cm+ Mcv.- Se determina con lasexpresiones (2.31) y (2.32)

f1=Pe+ Mcm+ Mcv (2.31) f2= Pe+ Mcm+ Mcv (2.32)


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Los valores de los estados de carga en los incisos a) y b) no debern ser mayores al

admisible que es 6 * Clculo del esfuerzo nominal en el apoyo

Al igual que en el anlisis anterior, las ecuaciones son las mismas para el clculo con la diferencia

de que el momento por carga muerta Mcm ser 0 la igual que la excentricidad e, por estemotivo solo existirn los siguientes estados de carga:

1) Con preesfuerzo inicial Pi.- Se determina con las ecuaciones (2.33) y (2.34)

f1= 1 (2.33) f2= 1 (2.34)2) Con preesfuerzo efectivo Pe.- Se determina con las expresiones (2.35) y (2.36)

f1=f1* R (2.35) f2=f2 * R (2.36)

a) Estado descargado con Pi+Mcm.- Se determina con las expresiones (2.37) y(2.38)

f1=Pi + Mcm (2.37) f2=Pi+ Mcm (2.38)b) Estado de totalidad de carga de servicio con Pe+ Mcm.- Se determina con las

expresiones (2.39) y (2.40)

f1=Pe+ Mcm (2.39) f2= Pe+ Mcm (2.40)

Clculo de esfuerzos admisibles.-

Los esfuerzos admisibles se calculan con las siguientes expresiones:

fci=0.70 * fc fci= -0.60 * fci fti= 3 * fcs= -0.45 * fc fts= 6 *

Donde:

fci= Resistencia a compresin del concreto en el momento del preesfuerzo inicial kg/cm2

fc= Resistencia a compresin especificada para el concreto en kg/cm2

fct= Esfuerzo de compresin permisible inmediatamente despus de la transferencia enkg/cm2

fti= Esfuerzo de tensin permisible bajo cargas de servicio despus de todas las perdidasen kg/cm2

fcs= Esfuerzo de compresin permisible bajo cargas de servicio despus de todas lasperdidas en kg/cm2

fts= Esfuerzo de tensin permisible bajo cargas de servicio despus de todas las perdidasen kg/cm2

Prdidas de preesfuerzo

A partir de la fuerza de tensado original en un elemento de concreto preesforzado se presentarnperdidas que deben considerarse para calcular la fuerza de preesfuerzo efectivo de diseo quedeber aplicarse cuando actu la carga. La fuerza efectiva no puede medirse fcilmente, solamente


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se puede determinar convencionalmente la fuerza total en los tendones en el momento delpreesfuerzo (preesfuerzo inicial).

El preesfuerzo efectivo es menor que el preesfuerzo inicial y a la diferencia entre ambos valoresde denomina prdida de fuerza de preesfuerzo. En general se puede definir a las prdidas depreesfuerzo como a las disminuciones que sufre una determinada fuerza pretensora debido a unaserie de factores que involucran a: geometra de la pieza estructural, propiedades de los materiales,forma de ejecucin de la pieza, etc.

Estas prdidas pueden producirse instantneamente o a travs del tiempo es decir a largo plazo,las prdidas que se producen en el preesfuerzo mediante pretensado se podrn obtener como sedetalla a continuacin:

Prdidas instantneas

a) Deslizamiento del anclaje

Esta prdida ocurre en miembros postensados cuando se libera la fuerza del gato, la tensin del

acero se transfiere al concreto mediante anclajes. Existe inevitablemente una pequea cantidad dedeslizamiento en los anclajes despus de la transferencia a medida en que las cuas se acomodandentro de los tendones o a medida en que se deforma el dispositivo de anclaje.

La magnitud de la perdida por deslizamiento en los anclajes depender del sistema particular quese use en el preesfuerzo o en el dispositivo de anclaje.

Conocido el deslizamiento del dispositivo de anclaje especificado, la perdida por deslizamientoen el anclaje se puede calcular con la expresin (2.41)

(2.41)Donde: Perdida por deslizamiento de anclaje en (kg/cm2)

Ep = Modulo de elasticidad del acero de preesfuerzo

L = Longitud del tendn

b) Por friccin

Una prdida de la fuerza de preesforzado ocurre entre los elementos postensados debido a lafriccin entre los tendones y los ductos. La magnitud de esta fuerza es funcin de la forma deltendn o alineacin, llamado efecto de curvatura y de las desviaciones locales en el alineamiento

llamado efecto por deformacin no intencional. Los valores de los coeficientes de prdida varansegn el tipo de tendn y de la alineacin del ducto.

En miembros postensados por lo general los tendones se anclan en un extremo y se estiranmediante los gatos desde el otro. A medida en que el acero se desliza a travs del ducto, sedesarrolla la resistencia friccionante, por lo que la tensin en el extremo anclado es menor que latensin en el gato. La perdida por friccin puede obtenerse a partir de las siguientes ecuaciones.

(2.42) K * L + =0.30 (2.43)Si el valor obtenido de la ecuacin 2.43 es menor a 0.30 se deber utilizar las siguientesecuaciones.

K * L + ) (2.44) fs=fps- (2.45)


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Donde:

= Angulo central del tendn en radianesY= Excentricidad

L= Longitud del tendn

K y = Coeficientes de friccinfs= Esfuerzo en el gato

fps= Esfuerzo de falla en el acero

= Prdida por friccin en kg/cm2Los coeficientes de friccin K y , pueden ser obtenidos de la tabla 2.1, de acuerdo al material aemplearse.

Tipo de tendn Coeficiente de friccion K

Por deformacin noIntencional del ducto

Coeficiente por

Curvatura Tendones dentro de ductosmetlicos flexiblesTendones de alambresCable trenzado de 7 alambresVarillas de alta resistencia

0.00100.00150.00050.00200.00010.0006

0.150.250.150.250.180.30

Tendones dentro de ductometlico rgidoCable trenzado de 7 alambres 0.0002 0.150.25Tendones con lubricacin

previaTendones de alambres y cabletrenzado de 7 alambres

0.00030.0020 0.050.15

Tendones recubiertos conmasillaTendones de alambres ycables trenzados de 7alambres

0.00100.0020 0.050.15

Tabla 2.1 COEFICIENTES DE FRICCION PARA TENDONES POSTENSADOS

c) Acortamiento elstico

Cuando la fuerza pretensora se transfiere a un miembro existir un acortamiento elstico en elconcreto a medida en que se comprime. Este puede determinarse fcilmente por la propia relacinesfuerzodeformacin del concreto. La cantidad de acortamiento elstico que contribuye a lasperdidas depende del mtodo de preesfuerzo empleado.

Para miembros pretensados en los cuales el tendn se encuentra adherido al concreto en elmomento de la transferencia el cambio en la deformacin del acero es el mismo que el de ladeformacin de compresin del concreto a nivel del centroide del acero. Para miembrospostensados en los cuales se tensan al mismo tiempo todos los tendones, la deformacin elsticadel concreto ocurre cuando se aplica la fuerza en el gato y existe un acortamiento inmediato porlo que no existen prdidas.

Las prdidas por acortamiento elstico se obtienen con las siguientes expresiones:


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(2.46) 1

(2.47)np=

(2.48) Ec=15000 * (2.49)

Donde:

= Perdida por acortamiento elstico en kg/cm2= Sumatoria de los esfuerzos del concreto en el centro de gravedad de los tendonespretensados debido a la fuerza de preesfuerzo despus de la transferencia y al peso propiodel miembro en las secciones de momento mximo en kg/cm2

np = Relacin modular

Ep = Modulo de elasticidad del acero en kg/cm2(2*E6)

Ec =Mdulo de elasticidad del concreto en kg/cm2

Prdidas dependientes del tiempo o diferidas

b) Escurrimiento plstico del hormign

Debido a que el hormign se encuentra sometido a una fuerza permanente de compresin, existeel principio de una deformacin elstica, posteriormente la pieza continuara deformndosedurante un periodo adicional de tiempo, a este fenmeno se conoce con el nombre deescurrimiento plstico del concreto.

La determinacin de esta prdida se obtiene a partir de las siguientes expresiones:

(2.50) . 1 (2.51)

Dnde:

= Prdida por escurrimiento plstico en kg/cm2Cep = Coeficiente de escurrimiento plstico

c) Por contraccin del hormign

Las mezclas para concreto normal contienen mayor cantidad de agua que la que se requiere para

la hidratacin del cemento. Esta agua libre se evapora con el tiempo, la velocidad y la terminacindel secado dependen de la humedad, la temperatura ambiente y del tamao y la forma delespcimen de concreto. El secado del concreto viene aparejado con una disminucin en suvolumen, ocurriendo este cambio con mayor velocidad al principio, al final asintticamente sealcanzan las dimensiones limite.

La contraccin por secado del concreto provoca una reduccin en la deformacin del acero depreesfuero igual a la deformacin por contraccin del concreto. La reduccin de esfuerzoresultante en el acero constituye una componente importante de la perdida del preesfuerzo paratodos los tipos de vigas de concreto preesforzado.

La contraccin del concreto se conoce como resultado de perdida de humedad. Tambin se ha

demostrado que el concreto se expandir si despus de haberse secado total o parcialmente, essometido a humedad o si es sumergido en agua.


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La prdida de preesfuerzo debido a la contraccin debe tomarse como:

1193 10.5Donde

= Perdida por contraccin del hormign en kg/cm2

H = Es el promedio anual de la humedad relativa del ambiente (55%)

d) Por relajamiento del acero

Cuando se somete al acero de preesfuerzo a esfuerzos hasta los niveles que son usuales duranteel tensado inicial y al actuar las cargas de servicio, se presenta la propiedad conocida comorelajamiento del acero. El relajamiento se define como la perdida de esfuerzo en un materialesforzado mantenido con longitud constante.

La magnitud del relajamiento varia dependiendo del tipo y grado del acero, pero los parmetrosmas significativos son tiempo e intensidad del esfuerzo inicial, las perdidas por relajamiento del

acero se obtiene mediante las siguientes expresiones.

0.55 (2.53) 0.90 (2.54)Dnde:

Perdida por relajamiento del acero en kg/cm2t = Tiempo despus del tesado en horas

fpi = Esfuerzo inicial en kg/cm2

fpy = Resistencia del acero e preesfuerzo (kg/cm2)

Calculo del pretensado transversal

Segn la bibliografa consultada, para el calculo del pretensado transversal los momentos flexorestienen valores comprendidos entre 1/3 y del momento en el sentido longitudinal, estas tensionespueden ser absorbidas por el hormign o bien dar una pretensin reducida para evitar la aberturade fisuras longitudinales.

Para la determinacin de los preesfuerzos y comprobaciones se utilizaran las ecuacionesplanteadas para el diseo longitudinal

Donde:

Mntr= Momento nominal en el sentido transversal

Mnlong= Momento nominal en el sentido longitudinal

Diseo al corte

La falla por cortante, mas propiamente llamada falla por tensin diagonal resulta mucho mspeligrosa que la falla por flexin, en vigas de hormign preesforzado normalmente poseen unrefuerzo para absorber esfuerzos de corte que tiene la finalidad de asegurar que la falla se produzcapor flexin.


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El esfuerzo cortante en el concreto para cualquier ubicacin est dado por las siguientesecuaciones:

Cortante por peso propio

El cortante por peso propio se obtiene del paquete estructural

Cortante por carga viva

Se obtiene de la ecuacin (2.56)

Ccu= 1 (2.56)

Cortante ltimo actuante

Se obtiene de la ecuacin (2.57)

Cu = 1.4 Ccm + 1.7(Ccu + Cimp) (2.57)

Cortante por preesfuerzoSe obtiene mediante las siguientes expresiones:

(2.58) (2.59)Dnde:

V = Esfuerzo cortante en kg/cm2

Vnet = Fuerza cortante neta en la seccin transversal debida a las cargas aplicadas y al

Preesfuerzo en Kg.

Q = Momentos estticos alrededor del eje neutro de la parte de la seccin transversalque

se encuentra hacia fuera del plano de corte considerado.

Ic = Momento de inercia de la seccin transversal en cm4.

b = Ancho de la seccin transversal en cm.

Vu = Cortante ultimo actuante en Kg.

Vd = Cortante debida al preesfuerzo en Kg.

Raymond Peltier en su libro Clculo estructural del pavimento de hormign pretensado, indicaque cuando el valor del esfuerzo cortante V, sea mayor que el valor del cortante admisible Vadmse requerir armadura de corte, siempre y cuando el preesfuerzo sea longitudinal es decir en unadireccin, en el caso que exista preesfuerzo transversal, es decir que la losa este preesforzada enlos sentidos, el rea del cortante tendra que ser mayor al rea del preesfuerzo transversal para queexista armadura por cortante, si no fuera as la losa no requerir armadura al corte.

0.29 (2.60)Vadm= Valor del cortante admisible en kg/cm2

Para la armadura de corte se utilizan la siguiente expresin:


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(2.61)Donde:

S = Separacin entre estribos en cm.

j = 7/8.

d = Peralte de la losa en cm.

= Resistencia del acero de preesfuerzo (Kg/cm2).

Para la determinacin de la separacin S, la AASHTO recomienda que la separacin mnima enla zona de corte deber ser menor a:

(2.62)

7.- EJEMPLO Y APLICACIONES

LOCALIZACIN DE LA FRANJA DE ATERRIZAJE

Una vez realizada la orientacin de la pista, existe la necesidad de buscar la mejor alternativa deubicacin del eje de la misma, para ello se recurri a cartas topogrficas del instituto geogrficomilitar (IGM), con el objetivo de observar que obstculos se presentan tanto en el umbral surcomo en umbral norte buscando la mejor alternativa.

Dado que las serranas de la zona, representan obstculos para la superficie horizontal interna y

para la superficie de aproximacin, en algunos sectores de la misma, se ha tenido que haceralgunas variantes con el punto inicial de la pista y/o con el azimut de su eje.

En acuerdo con la supervisin de AASANA, se llevaron a cabo, siete (7) variantes de este tipo,variando los parmetros mencionados hasta legar a una ubicacin adecuada, libre de obstculosen sus superficies de aproximacin.

La alternativa que presenta una superficie de aproximacin totalmente libre de obstculo, presentalas siguientes coordenadas y caractersticas para el eje de la misma.

Punto Inicial Coordenadas totales AzimutProgresiva x y z 3481229

0+000 20274750.834 7869312.877 3190.000

Ubicacin del campo areo y fotografa se muestra en anexo.5.3 DISEO DE LA LOSA PREESFORZADA

Una vez realizada todas las consideraciones para la pista de aterrizaje, se proceder al clculoestructural de la losa, siendo cada losa de 200 m de largo y de 5 m de ancho, teniendo un espesorde 20 cm, por este motivo se tendrn 9 losas para cumplir el ancho de 45 m y as llegar hasta 4000m de longitud que tiene nuestra franja de aterrizaje.


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Para el diseo como se mencion anteriormente se tomara un ancho unitario de un metro, para elclculo estructural, siguiendo todos los pasos que se mencionaron en el captulo terico deldiseo.

Anlisis de carga

Para el presente diseo se realizaran las siguientes condiciones.Se deber tomar el peso mximo de la aeronave en plataforma, que para la aeronave seleccionadaes de 362850 Kg, adems para la distribucin de su peso habr que efectuar un 95% del peso totaldel avin para el tren principal 5% para el tren delantero.

Para el diseo se realiza la consideracin de que la losa estar apoyada sobre lecho elstico, parael cargado de la estructura en el paquete estructural SAP 200.

Lneas de influencia

Para el cargado de la estructura en el paquete estructural, se consider un espaciamiento entreapoyos de 5 m, cada apoyo con su constante elstico K, este valor se calcul con la expresin de(2.1), mayor detalle se muestra en la figura 5.2, figura 5.3 y figura 5.4.

La constante ser:

5 5.5410 2.7710 La ordenada de la lnea de influencia resultante del movimiento longitudinal sobre la losa deuna carga untara fue de 1 m como se muestra en la figura 5.5

5.3.3Momento por carga viva

A partir de la ordenada de la lnea de influencia, obtenemos el valor del momento por cargaviva, como se muestra en la expresin (2.2)

El peso total del avin es 362850 kg donde un 95% es soportado por el tren principal P1 y un5% por el tren delantera P2, como se muestra en la figura 5.6.

El ancho de distribucin Ese muestra en la figura 5.7

Finalmente el momento de carga viva ser:

344707.511 1 31337

Momento por peso propio

El momento por peso propio se obtiene del paquete estructural, se muestra en la figura 5.8


40/62

La figura muestra los, valores de los momentos a un 1/4 de la viga, ya que en el primer tramose encuentra momento por peo propio mximo.

El valor del momento mximo por peso propio ser:

=1252.47 Momento por impacto

El momento por impacto ser:

15 3 8

155 3 8 0.35>0.30 0.30 31337 9401

Momento ultimo

El momento ltimo ser:

1 . 4 0 1.70 1.401252.471.70 313379401 71008

Momento nominal

710080.90 78898.14 Propiedades de la seccin

La seccin de la viga de clculo se muestra en la figura 5.9 el anlisis de la viga a la flexin, y laubicacin de los valores de clculo se muestra en la figura 5.10.


41/62

El clculo de las propiedades de la seccin se muestra en la tabla 5.2, que es un resumenempleando todas las ecuaciones del captulo terico.

Propiedades GeomtricasSeccin de Concreto

Ac (cm2) 2000Ic (cm4) 66666.67C1(cm) 10C2(cm) 10S1(cm3) 6666.67S2(cm3) 6666.67r2(cm2) 33.33

Calculo del brazo z

El clculo del brazo del par interno ser:

0 . 8 0 0 . 8 0 2 0 1 6

rea de preesfuerzo


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El rea del preesfuerzo se determina con la expresin 2.12.

78898140.901893616 28.93Por lo tanto el nmero de cables o torones se obtendr de la expresin 2.12

An=1.40 cm2rea nominal de un torn de 5 8

28.93

1.40 20.67 21

Por seguridad se tomara 22 torones en 2 vainas, cada vaina de 11 torones 5/8

El rea real ser:

221.4030.80rea de compresin requerida

El rea de compresin requerida se obtendr de la siguiente expresin 2.13

`

0.85

fc=365 Kg/cm2resistencia del hormign a los 28 das(obtenida en laboratorio)

` 78898140.8536516 1589.41

Clculo de a

La profundidad del bloque rectangular del esfuerzo por carga ultima, se calcula con la expresin

2.14.

` 1589.41100 15.89

Esfuerzo de falla en el Acero

Segn la ACI, el esfuerzo en el acero ala falla se puede obtener de la expresin 2.15

1 0 . 5


43/62

Porcentaje de acero de preesfuerzo,se calcula con la expresion b d

30.8010015 0.0205

1893610.50.020518936

365 8850 /

8850 17042.4

!

Preesfuerzo efectivo

El preesfuerzo efectivo se determina con la expresin 2.17

8 L= separacin entre apoyos 5 m

qp=H*Ac

H=2400 Kg/m3peso especfico del hormign

qp=2400*0.2= 480 kg/m

4805

80.05 30000

Preesfuerzo inicial

El preesfuerzo inicial se determina con la expresin 2.19

R= 85% asumiendo 15% de perdidas

300000.85 35294

Clculo del esfuerzo inicial

El esfuerzo inicial se determina con la expresin 2.20.

3529430.80 1146 /

1146 Kg/ cm213255 Kg /cm2OK!!Esfuerzos en la cara superior e inferior del concreto

1) Con el preesfuerzo inicial Pi.- se determina con las expresiones (2.21) y (2.22)


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1

352942000 1

5 1 033.33 8.82 /

1

352942000 1 5 1 033.3344.12/

2) Con el preesfuerzo efectivo Pe.- Se determina mediante las ecuaciones (2.23) y (2.24)

`

8.820.887.5012/

44.12 0.88 38.83 /3) Con el momento por peso propio Mcm.-Se determina mediante las expresiones (2.25) y(2.26)

1252476666.67 18.79/

1252476666.67 18.79/4) Con el momento por peso propio + el momento por carga viva .- Sedetermina con las ecuaciones (2.27) y (2.28)

12534731337056666.67 48.88/

12534731337056666.67 48.88/a) Estado descargado con P1+Mcm

Se determina mediante las ecuaciones (2.29) y (2.30)


45/62

8.82 18.79 9.97/

44.1218.7925.33/

b) Estado de totalidad de carga de servicio con Pe+Mcm+McvSe determina con las expresiones (2.31) y (2.32)

7.50 18.79 48.88 60.17/

7.50 18.7948.8830.17/Revisando los dos ltimos valores con el admisible:

60.17 114.63

30.17

114.63

Clculo de esfuerzo nominal en el apoyo

Cuando Mcm=0 y e=0

1) Con el preesfuerzo inicial Pi.-

Se determina con las expresiones (2.33) y (2.34)

1

352942000 1 17.65 /

1

352942000 117.65/

2) Con el preesfuerzo efectivo Pe.- Se determina con las expresiones (2.35) y (2.36)

17.650.8515 /


46/62

17.650.8515 /

a) Estado descargado con Pi+Mcm.-

Se determina mediante las ecuaciones (2.37) y (2.38)

17.6517.65/

17.65 17.65

b) Estado de totalidad de carga de servicio con Pe + Mcm.- Se determina con las ecuaciones(2.39) y (2.40)

1515/

1 5 15

Clculo de esfuerzos admisible

Los esfuerzos admisibles se calculan con las siguientes expresiones:

0 . 7 0 0.60

0 . 4 5

3

6 0.70 365 255.5 /

0.60255.5153.30/ 0.45 365 164.25 /

336547.95/

`

6 365 114.63 /


47/62

RESUMEN DE RESULTADOS

Prdidas de preesfuerzo

Perdidas instantneas

a) Por deslizamiento de anclajes

= * (2.41)l=0.254 cm =2Kg/

= .

* 2=25.4 Kg/

b) Por friccin

k= 0.0012 (para tendones dentro de ductor flexibles)

=0.20 (para tendones dentro de ducto flexible)

fps=(dato obtenido del diseo de losa potenzada )

=

(2.42) K*L + *=0.30 (2.43)

=

=0.002 rad 0.0012*200 + 0.20*0.002=0.0240.30=*(K*L + *) (2.44) =- (2.45)

=8825*0.024=212.14 Kg/ =885025.4 =8825 Kg/

RESUMEN DE RESULTADOS


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5.3.20 Prdidas de preesfuerzo

5.3.2.1 Prdidas instantneas

a) Por Deslizamiento de Anclajes

(2.41) 0.254 2 /

0.2542000000 2 25.4 /c) Por Friccin

k=0.0012 (para tendones dentro de ductos flexibles)

=0.20 (para tendones dentro de ductos flexibles)

fps= (dato obtenido del diseo de losa postensada)

8 8 520000 0.002

8825 0.024 212.14 /

0.300.0012*200 + 0.20*0.002 = 0.024 0.30

8850 25.4 8825 /

c) Acortamiento elstico

Las prdidas por acortamiento elstico se obtienen con las siguientes expresiones:

1

15000


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340912000 15

33.33 1252.475

66666.67 20.44 /

2 1 02.8710 7.0 15000 3652.8710/

7 20.44 142.62 /

8850142.628707.38 /

8850 25.4 142.62 212.14 84693.84 /

5.3.20.3 Perdidas dependientes del tiempo o diferidas

d) Escurrimiento plstico del hormign

La determinacin de esta prdida se obtiene a partir de las siguientes expresiones:

Cep= 2.35

0.90340912000 1 5

33.33 125247566666.67 17.45 /

2 . 3 5 7 17.45 286.24 /e) Contraccin del hormign

La prdida de preesfuerzo debido a la contraccin debe tomarse como:

119310.5 1193 10.5 55 615.5 /

f) Relajamiento del acero


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Se determina con las siguientes expresiones:

7836.64 log43829.0610 7622.85

16156.76 0.55 276.68 /

RESUMEN DE RESULTADOS DE LAS PRDIDAS

CAUSAS Perdidas Perdidas

En Kg/cm2 en %Por deslizamiento de anclaje 25.4 0.30

Perdidas por friccin 212.14 2.50

Por acortamiento elstico del hormign 142.62 1.68

TOTAL PERDIDAS INSTANTANEAS 380.17 4.49

Por escurrimiento plstico del hormign 286.24 3.38

Por contraccin del hormign 615.15 7.27

Por relajamiento del acero 276.68 3.27

TOTAL PERDIDAS A LARGO PLAZO 1178.42 13.91

El porcentaje de perdidas encontrados es menor que el valor asumido para el diseo, que el

diseo es correcto

5.3.21 Clculo del preesfuerzo transversal mediante postensado

Tomando 1/3 del momento actuante nominal del pretensado longitudinal, el preesfuerzo

transversal postensado se calcula de la siguiente manera.

13

78898.14 13 26036.39

5.3.21.1 Clculo del brazo z

El clculo del brazo del par interno ser:

0 . 8 0 0.80 20 16

5.3.21.2 rea de preesfuerzo

El rea de preesfuerzo se determina con la expresin (2.11)

18936 Para torones de grado 270


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26036.390.901893616 9.55 Por lo tanto el nmero de cables o torones se obtendr de la expresin (2.13)

An = 1.40 cm2rea nominal de un torn de5/8" 9.551.40 6.80 7

Por seguridad se tomaran 7 torones5/8 en 1 vaina

El rea real ser:

7 1.40 9.80

5.3.21.3 rea de compresin requerida

El rea de compresin requerida se obtendr de la expresin (2.13)

0.85 5.3.21.4 Clculo de a

La profundidad del bloque rectangular de esfuerzo por carga ultima, se calcula con la expresin

(2.14)

524.20100 5.25

5.3.21.5 Esfuerzos de falla en el acero

Segn la ACI, el esfuerzo en el acero a la falla se puede obtener de la expresin (2.15)

=*(1-0.5**)P=Porcentaje de acero de preesfuerzo, se calcula con la expresin (4.16)

= = .=0.0065

=18936*(1-0.5*0.0065 * )=15727 Kg/15727 Kg/ 17042.4 Kg/OK


52/62

5.3.21.6 Preesfuerzo efectivo

El esfuerzo efectivo se determina con la expresin (2.17)

8 L= separacin entre apoyos 5 m

= 2400 Kg/m3 peso especfico del hormign 2400 0.2 480 /

4802580.05 30000

5.3.021.7 Preesfuerzo inicial

El preesfuerzo inicial se determina con la expresin (2.19)

R=85% asumiendo 15% de prdidas.

300000.85 35294.17

5.3.21.8 Clculo del esfuerzo inicial

El esfuerzo inicial se determina con la expresin (2.20)

35294.179.80 3601.45 /

3601

13255 / OK

El clculo de los estados de carga cumple con los admisibles, ya que el momento nominal de diseo

para el pretensado transversal, las expresiones para este clculo son las mismas que para tesado

longitudinal.

5.3.22 CORTANTE ULTIMO


53/62

Al igual que el clculo de momentos, el cortante tambin requiere de la ordenada mxima de la

lnea de influencia, que en este caso es de 0.60 m.

La cortante mxima por peso propio calculada por el paquete estructural SAP 2000 sera:

Cortante por peso propio

1450.49

Cortante por carga viva

35294.1711 0.618802.2 Cortante actuante ultimo

1.4 1.7( ) 1.4 1450.49 1.718802.2 5640.7 43583.6

Cortante debido al preesfuerzo

tan 2

4


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0.29 35294.17 0.02 681.82

43583.42 681.82 42901.8

1 0 0 5000 42901.8500066666.67100 32.18 /

0.29 365 5.54 /

5.3.23 Armadura de corte

Adaptamos S=10cm

12

12 42901.810

42000.87515 3.89

Segn aconseja la norma AASTHO la separacin mnima en la zona de corte debe ser menor a

s


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5.3.25 Juntas de dilatacin

Es necesario cortar con uno de los tres tipos de juntas descritas en el captulo 2 (pgina 32) inciso a,

b y c; que cumpla los requerimientos ms exigentes. Por este motivo se ha seleccionado la junta de

dilatacin que presenta perfiles metlicos (Junta tipo b). S bien existen distintas formas de

construir


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Figura 5.13 DETALLE DE JUNTA DE DILATACION CON PERFILES METALICOS

5.3.26 Espaciamiento entre Losas

Se determina con ls siguientes expresiones:

a)

Calculo de d1: (2.63) 1.83 17.222000.063 b)

Calculo de d2:

12 459.2 122.87200 1. 6

1.83 7.06 200 1.6 0.0109


57/62

c)

Calculo de d3:

0.85

0.851.85 3.52001.6 0.0109 d) Calculo de d4:

2.35 1764702.87 1.14 1.14 200 0.0228

Espaciamiento Total

0.1377 14

8.- DETALLES CONSTRUCTIVOS

Previo al vaciado de la losa no se deben olvidar aspectos que son de gran importancia entre las quese destaca:

-

La estabilizacin de la sub-base que es fundamental para un ptimo comportamientoestructural de la losa, impermeabilizacin de la sub-base que en el presente caso ser unamanta de polietileno.

-

Una vez realizados esos dos importantes aspectos se proceder al colocado de vainas en susrespectivos elementos de fijacin, se colocaran encofrados metlicos cuya forma se muestraen los detalles constructivos, posteriormente se pasara a la etapa del vaciado de la losa, cuyasdimensiones sern de 200 m de largo, un ancho de 5 m y un espesor de 20 cm por lo tanto seestipula efectuar un vaciado de 1000 m2por da. Para este efecto se contara con una plantahormigonera y una pavimentadora, el vaciado se lo realizara en forma de damero de ajedrezcon el objeto de optimizar el uso de encofrados o formaletas.

-

Antes de efectuar el tesado de torones se ha previsto dejar unos cajones metlicos, tanto enjuntas transversales como en juntas longitudinales, tal efecto servir para que pueda colocarseel gato hidrulico y se pueda realizar el tesado de tendones. Finalmente se proceder al anclajede los tendones.


58/62

-

El tesado se realizara en forma longitudinal primero y luego transversalmente de tres en treslosas esto se efectuara con el objeto de reducir los costos de anclajes.

Para la construccin de las juntas de dilatacin se emplearan perfiles metlicos a los extremos de laslosas y en el medio se constituir un trabe armado con planchas metlicas, en las juntas longitudinalesse emplearan barras de unin de 5/8 de dimetro cada 1.20 m. Para el sellado de las juntas se utilizara

un material impermeabilizante denominado mastic, y para el relleno de los cajones de anclaje seutilizara un cemento plstico denominado Sika Ground 212.

COMPARACION EN COSTOS CON HORMIGON ARMADO

Lista de Actividades para Pavimentos de Hormign Preesforzado

1.

Estabilizacin de sub-base2.

Manta impermeable de polietileno

3.

Pavimento de hormign de alta resistencia4.

Cables para preesforzado postensado5.

Juntas transversales6.

Juntas longitudinales7.

Preparacin de cajas de anclaje para tesado longitudinal8.

Preparacin de cajas de anclaje para tesado transversal9.

Sellado de juntas10.

Relleno de Hormign Plstico en cajas de anclaje

Item Description del Item Unidad Cantidad Precio Unit. Total $us1 Estabilizacin de sub-base M2 18000 5.27 9494.3

2 Manta impermeable de polietileno M2 181704 1.06 192253.19

3 Pavimento de hormign de alta resistencia M3 36000 61.11 2200067.344 Cables para preesforzado postesado ML 540000 23.25 12554413.32

5 Juntas transversales ML 855 90.88 77702.86

6 Juntas longitudinales ML 16000 2.14 34224.25

7 Preparacin de cajas de anclaje para tesadolongitudinal

Pza. 3420 1.81 6205.92

8 Preparacin de cajas de anclaje para tesado transversal Pza. 15996 3.81 60976.42

9 Colocacin de mastic en juntas ML 32855 10.07 330868.27

10 Relleno de Hormign Plstico en cajones de anclaje M

3

120.26 550.42 66193.60

Total Presupuesto en Dlares Americanos 1.5617.849,12

Total $us/m2 86.77


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Para efectos de comparacin se hicieron indagaciones acerca de los costos que se utilizaron en lareposicin de losas en el aeropuerto Juana Azurduy de Padilla habindose considerado los siguientesaspectos:

Item Descripcin del tem Unidad Cantidad Precio Unit. Total $us1 Reconformacin de sub-base M2 1142.00 26.53 30297.26

2 Losas prefabricadas de HA de 0.30 m M2 3262.50 90.58 295517.253 Sellado de las Juntas M3 2330.00 9.81 22857.3

Total Presupuesto en Dlares Americanos 348.671,81

Total $us/m2 106.87

Como se puede ver los pavimentos preesforzados resultan ser un 18.8 % ms econmicos que lospavimentos de HA.

9.- CONCLUSIONES DE ESTUDIO

Tcnicamente el presfuerzo al ser empleado en el campo de los pavimentos presenta muchas ventajas,estas ventajas han atrado a diseadores en Estados Unidos y Europa, habindose construido unacantidad considerable de carreteras y pistas experimentales en aeropuertos, pudiendo decirse quesolamente estas ltimas han justificado el costo y los esfuerzos realizados. En nuestro medio elproblema parte del hecho de que la construccin pavimentos convencionales se ha desarrollado enalto grado por procesos mecanizados de construccin y es por este motivo que no se tiene ningunaotra visin para la construccin de pavimentos.

En el caso especfico de las pistas, que soportan mayores solicitaciones debidas al tonelaje de las

aeronaves, se ha visto que los pavimentos responden de mejor manera a espesores reducidos depavimento y la gran flexibilidad ofrecida por el hormign preesforzado representa una ventaja que sepuede subrayar. Una superficie de rodamiento ms suave, un recubrimiento impermeable para la sub-base, una vida til mayor y una reduccin sustancial en las juntas de construccin, se puedenconsiderar como beneficios importantes del empleo de este tipo de tecnologa.

Debido a su seccin ms delgada, los pavimentos de concreto preesforzado son ms flexibles,distribuyendo la carga de manera ms eficiente sobre la sub-base, lo cual produce menores esfuerzosen el pavimento bajo la accin de las cargas de las ruedas.

De acuerdo al estudio realizado en la presente investigacin, las conclusiones puntuales a las que sellega son:

Mediante el empleo de losas preesforzadas en la pista del aeropuerto de Alcntar se lograreducir el costo en 18.81 % que la solucin mediante pavimento rgido convencional.

Con el empleo de materiales de mayor resistencia, cuyas caractersticas han sido expuestas,el pavimento de hormign preesforzado ofrece mejores condiciones tcnicas, puesto que lassolicitaciones que actan en pistas requieren un comportamiento estructural eficiente.


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Mediante la aplicacin de diseo propuesto, las losas del pavimento se encuentran libres defisuras a lo largo de grandes luces, disminuyendo las juntas de construccin, de esta manerase proporciona una superficie de rodamiento ms suave.

Las losas de pavimento preesforzado tienen gran resistencia y mayor vida til. Estaafirmacin pudo ser comprobada en base a los ensayos realizados de resistencia del hormign

que fueron realizados durante la investigacin. Aun sin el uso de aditivos el hormignpreesforzados resulto tener resistencias altas, por este motivo se afirma que la nuevatecnologa en la construccin de pavimentos preesforzados es factible.

Los pavimentos de hormign preesforzado para pistas de aeropuerto constituyen un medioeficaz para estas obras a que sus caractersticas de resistencia y elasticidad les permiten sinincrementar sensiblemente su costo inicial, operar en circunstancias estticas ms favorablesy tener l mismo tiempo una durabilidad muy prolongada, siendo factible en nuestro medio elpoder implementarlos.

10.- RECOMENDACIONES

Las recomendaciones principales para la aplicacin de esta nueva tecnologa son:

Realizar una buena estabilizacin de la sub-base con el objeto de que la estructura nofalle por este aspecto. Ya que se tiene como antecedente por ejemplo las losas que secambiaron en el actual aeropuerto, talvez las losas hayan sido elaboradas de la mejormanera, pero el problema parte de una mala compactacin del suelo.

Construir este tipo de pavimento impermeabilizando la sub-base de infiltraciones deagua.

Se deber contar con agregados bien seleccionados y adems se deber realizar unacorrecta dosificacin para alcanzar la resistencia caracterstica del hormign que esmayor o igual a 350 kg/cm2que es la requerida en este tipo de pavimento.

Es primordial que los encofrados y los cajones para los anclajes del gato hidrulico seanmetlicos, con el objeto de reducir el costo, adems el vaciado se realice en forma detablero de ajedrez para aprovechar los encofrados.

Se deber tener un control riguroso en la construccin de las juntas de dilatacin,debiendo rellenarse los cajones de anclaje con un material plstico de gran calidad comoes el Sika Ground 212, haciendo que exista una buena adherencia entre losas y anclajede pretensado.

Otro aspecto de gran importancia es el sellado de las juntas, ya que cualquier infiltracinque penetre al suelo provocara hundimientos de la losa.

Para el sellado de las juntas longitudinales y transversales deber utilizarse un materialsellante de alta calidad, ya que las losas en una pista de aterrizaje se ven expuestas, acarburantes que derraman las aeronaves.


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11.- BIBLIOGRAFA

1.-American Association os State Highway and Transportation Officials, ASSHTO (1997), DesignProcedures for New Pavements trad, Universidad de San Juan, Argentina, p 182.

2.- PORCEL VILLENA, A. (1991), Seminario sobre Aeropuertos , Tarija Bolivia, pp 196-1-178-199-99-231-31.

3.- LOPEZ PEDRAZA, F. (1980), Aeropuertos, 3 Edicion, Madrid, Espaa, pp 359-34-48.

4.- OTTO FRTIS. (1979), Diseo avanzado de estructuras de concreto, Mexico, p110.

5.- ABADI TAGGER, E. (1991), Pistas de Concreto Precomprimidopara Aeropuertos, Caracas,Venezuela, pp 81-10.

6.-NILSON ARTHUR, H. (1990), Diseo de Estructuras de Concreto Preesforzado, 1ra Edicion,Mexico, DF., pp 52-263.

7.- Coleccin del Ingeniero civil, libro # 6 Diseo de construccin de pavimentos, p 12.

8.- FROESCH, C., PROKOSCH, W. (1985), Proyectos de aeropuertos, Editorial Revert,Barcelona, p 146.

9.- LEONHARDT, F. (1986), Estructuras de Hormigon Pretensado, Editorial El Aten

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PAVIMENTOS PRESFORZADOS PARA CARRETERAS Y AEROPUERTOS