PAVIMENTOS RGIDOS

PAVIMENTOS RGIDOS

I. RESUMENEl mtodo de diseo AASHTO, originalmente conocido como AASHO, fue desarrollado en los Estados Unidos en la dcada de los 60, basndose en un ensayo a escala real realizado durante 2 aos en el estado de Illinois, con el fin de desarrollar tablas, grficos y frmulas que representen las relaciones deterioro-solicitacin de las distintas secciones ensayadas. A partir de la versin del ao 1986, y su correspondiente versin mejorada de 1993, el mtodo AASHTO comenz a introducir conceptos mecanicistas para adecuar algunos parmetros a condiciones diferentes a las que imperaron en el lugar del ensayo original. Se ha elegido el mtodo AASHTO, porque a diferencia de otros mtodos, ste mtodo introduce el concepto de serviciabilidad en el diseo de pavimentos como una medida de su capacidad para brindar una superficie lisa y suave al usuario. En este captulo se desarrollar en forma concisa los conceptos bsicos sobre pavimentos rgidos, para tener una idea general de los tipos de pavimentos, as como de los principales elementos que conforman el pavimento de concreto como son: subbase, losa de concreto, juntas, selladores, tipos de pavimento, etc. Asimismo, se describir brevemente cada uno de los factores o parmetros necesarios para el diseo de pavimentos rgidos segn el mtodo AASHTO 93.II. INTRODUCCINLos pavimentos de hormign, tambin denominados como Pavimentos Rgidos, utilizan una capa de hormign, simple o armado, como superficie de rodado para la circulacin vehicular, la que se encuentra apoyada directamente sobre una base granular. Debido a que el hormign presenta deformaciones de acortamiento durante su operacin, las que se producen desde su endurecimiento inicial, debe ser dimensionado en secciones de un largo mximo para configurar lo que se denomina una losa de hormign, y que da lugar a las denominadas juntas del pavimento, dimensionamiento que le permiten controlar estas deformaciones y sus tensiones asociadas por alabeo y cargas. El efecto de estas deformaciones es generalmente el levantamiento de los bordes en las juntas, lo que produce lo que se denomina alabeo de la losa, y que tiene como consecuencia una disminucin de las zonas de apoyo sobre la base. Debido al peso de la zona levantada, este alabeo le induce tensiones de traccin al hormign, las cuales aumentan ms al ser dicha zona cargada por el trnsito, lo cual constituye el principal criterio que busca controlar el diseo del pavimento de hormign. Debido a que la rigidez del hormign es mucho mayor que la rigidez del material de apoyo de la base granular que la soporta, la capacidad de carga est principalmente determinada por la capacidad de la losa a deformarse y soportar estas deformaciones repetitivas al paso de los vehculos, efecto que le genera tensiones durante su uso, y que la llevan a fallar principalmente por fatiga (acciones repetitivas de carga del trnsito). La losa tiene un gran efecto repartidor de cargas, las cuales provienen de su peso propio y de las cargas que sobre ella circulan, por lo que la presin de contacto entre la losa y la base es slo una pequea fraccin de la carga superficial, efecto que se denomina usualmente como accin de viga de los pavimentos rgidos y que le permiten no exigir tanta capacidad a la base de apoyo, en comparacin a los pavimentos flexibles. El diseo estructural de un pavimento de hormign est condicionado por una serie de factores que determinan la capacidad que deber tener el pavimento en cuanto a resistencia del hormign, y espesor de la losa. Dentro de ellos se encuentran los siguientes: Trnsito solicitante, expresado en Ejes Equivalentes (EE). Longitud y ancho de la losa. Diseo y tipo de juntas (forma y espaciamiento). Caractersticas climticas y de drenaje. Mdulo de reaccin de la subrasante K. Propiedades del hormign. Tipo de confinamiento.

III. Diseo de Pavimentos RgidosLas capas que conforman el pavimento rgido son: subrasante, subbase, y losa o superficie de rodadura como se muestra en la Figura 3.1 Los elementos y funciones de un pavimento rgido son: Subrasante.- Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura de pavimento y que se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de diseo que corresponde al trnsito previsto. Esta capa puede estar formada en corte o relleno y una vez compactada debe tener las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos finales de diseo. El espesor de pavimento depender en gran parte de la calidad de la subrasante, por lo que sta debe cumplir con los requisitos de resistencia, incompresibilidad e inmunidad a la expansin y contraccin por efectos de la humedad, por consiguiente, el diseo de un pavimento es esencialmente el ajuste de la carga de diseo por rueda a la capacidad de la subrasante. Se considera como la cimentacin del pavimento y una de sus funciones principales es la de soportar las cargas que transmite el pavimento y darle sustentacin, as como evitar que el terrapln contamine al pavimento y que sea absorbido por las terraceras. Subbase.- Es la capa de la estructura de pavimento destinada fundamentalmente a soportar, transmitir y distribuir con uniformidad las cargas aplicadas a la superficie de rodadura de pavimento, de tal manera que la capa de subrasante la pueda soportar absorbiendo las Figura 3.1. Capas del pavimento rgido. Diseo y Conservacin de Pavimentos Rgidos Universidad Nacional Autnoma de Mxico Pgina | 15 variaciones inherentes a dicho suelo que puedan afectar a la subbase. La subbase debe controlar los cambios de volumen y elasticidad que seran dainos para el pavimento. Se utiliza adems como capa de drenaje y contralor de ascensin capilar de agua, protegiendo as a la estructura de pavimento, por lo que generalmente se usan materiales granulares. Al haber capilaridad en poca de heladas, se produce un hinchamiento del agua, causado por el congelamiento, lo que produce fallas en el pavimento, si ste no dispone de una subrasante o subbase adecuada. Losa (superficie de rodadura).- Es la capa superior de la estructura de pavimento, construida con concreto hidrulico, por lo que debido a su rigidez y alto mdulo de elasticidad, basan su capacidad portante en la losa, ms que en la capacidad de la subrasante, dado que no usan capa de base

IV. TIPOS DE PAVIMENTOS RIGIDOS

Existen diversas formas de usar el hormign como pavimentos, los que ordenados segn menor a mayor costo inicial de construccin, se pueden clasificar en: 5 a.) Pavimentos de hormign simple con juntas espaciadas: - Sin elementos de traspaso de carga. - Con elementos de traspaso de carga. b.) Pavimentos de hormign con malla de refuerzo, elementos de traspaso de carga y juntas espaciadas.c.) Pavimentos de hormign armado en una o dos direcciones. d.) Pavimentos de hormign armado postensado. Sin embargo, los Pavimentos de Hormign de uso comn en Chile y especialmente en proyectos urbanos corresponden al tipo pavimento de hormign con juntas espaciadas sin elementos de traspaso de carga. Por esta razn, sern el tipo de pavimento rgido que ser descrito en extenso en las siguientes partes de esta seccin. A continuacin, en la Figura 15-1 se presentan grficamente los diferentes tipos de pavimentos de hormign con juntas espaciadas que se utilizan en proyectos urbanos.

Los diversos tipos de pavimentos de concreto pueden ser clasificados, en orden de menor a mayor costo inicial, de la siguiente manera: e) Pavimentos de concreto simple. - Sin pasadores. - Con pasadores. Pavimentos de concreto reforzado con juntas Pavimentos de concreto con refuerzo continuo. f) Pavimentos de concreto simple f.1) Sin pasadores:Son pavimentos que no presentan refuerzo de acero ni elementos para transferencia de cargas, sta se logra a travs de la trabazn (interlock) de los agregados entre las caras agrietadas debajo de las juntas aserradas o formadas. Para que esta transferencia sea efectiva, es necesario que se use un espaciamiento corto entre juntas. Estn constituidos por losas de dimensiones relativamente pequeas, en general menores de 6 m de largo y 3.5 m de ancho. Los espesores varan de acuerdo al uso previsto. Por ejemplo para calles de urbanizaciones residenciales, stos varan entre 10 y 15 cm, en las denominadas colectoras entre 15 y 17 cm. En carreteras se obtienen espesores de 16 cm. En aeropistas y autopistas 20 cm o ms. Este tipo de pavimento es aplicable en caso de trfico ligero y clima templado y generalmente se apoyan directamente sobre la subrasante.

f.2) Con pasadores (figura 1.3) :Los pasadores (dowels) son pequeas barras de acero liso, que se colocan en la seccin transversal del pavimento, en las juntas de contraccin. Su funcin estructural es transmitir las cargas de una losa a la losa contigua, mejorando as las condiciones de deformacin en las juntas. De esta manera, se evitan los dislocamientos verticales diferenciales (escalonamientos). Segn la Asociacin de Cemento Portland (PCA, por sus siglas en ingles), este tipo de pavimento es recomendable para trfico diario que exceda los 500 ESALs (ejes simples equivalentes), con espesores de 15 cm o ms.

g) Pavimentos de concreto reforzado con juntas (figura 1.4) Los pavimentos reforzados con juntas contienen adems del refuerzo, pasadores para la transferencia de carga en las juntas de contraccin. Este refuerzo puede ser en forma de mallas de barras de acero o acero electrosoldado. El objetivo de la armadura es mantener las grietas que pueden llegar a formarse bien unidas, con el fin de permitir una buena transferencia de cargas y de esta manera conseguir que el pavimento se comporte como una unidad estructural.

h) Pavimentos de concreto con refuerzo continuo (figura 1.5) A diferencia de los pavimentos de concreto reforzado con juntas, stos se construyen sin juntas de contraccin, debido a que el refuerzo asume todas las deformaciones, especficamente las de temperatura. El refuerzo principal es el acero longitudinal, el cual se coloca a lo largo de toda la longitud del pavimento. El refuerzo transversal puede no ser requerido para este tipo de pavimentos