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8/3/2019 Exposición Concreto Permeable Ing Velasquez
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CONCRETO PERMEABLECONCRETO PERMEABLE
ING. JOSÉ VELÁSQUEZ DIAZING. JOSÉ VELÁSQUEZ DIAZ
Arequipa , 09 de setiembre, 2011
CONCRETO POROSOPOP CORN CONCRETE
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INTRODUCCIÓN
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Es un concreto que permite que elagua lluvia se infiltre y susescurrimientos se dirijan a lugarespre establecidos.
DEFINICIÓN
• CEMENTO
• AGREGADOS TAMAÑO 3/8" o 1/2"
• AGUA
• ADITIVOS
COMPOSICIÓN
NO CONTIENE AGREGADOS FINOS
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• PESO ENTRE 1600 A 1900 Kg./m3
• RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE:
35 a 280 Kg./cm2
• PERMEABILIDAD
120 a 200 litros/Minuto/m2.
CARACTERÍSTICAS
7.2 mm./hora/m2 a 12.0 mm./hora/m2
DISEÑO DE MEZCLASTÍPICO
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DISEÑO DE MEZCLAS TÍ PICOS
MaterialMaterial ContenidoContenido
CementoCemento 180 a 360 kg./m180 a 360 kg./m33
Agregado GruesoAgregado Grueso 1,440 a 1620 kg./m1,440 a 1620 kg./m33
Agregado FinoAgregado Fino NoNo
A/CA/C 0.27 a 0.450.27 a 0.45
ENSAYOS
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PROPIEDADES DELCONCRETO POROSO
RELACIONES PRIN CIPALES
PERMEABILIDAD
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PERMEABILIDAD VS. RELACIÓN DE VACÍOS
Permeabilidad vs.Relación de Vacíos
Relación de Vacíos (%)
CURVAEXPONENCIAL
Permeabilidad(in/hora)
R2 = 0.6748
H. de Solominihac
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RESISTENCIA A COMPRESIÓN
RELACIÓN RESISTENCIA A COMPRESIÓN vs VACÍOS
VACÍOS (%)
CURVAEXPONENCIAL
RESISTENCIA ACOMPRESIÓN vs
VACÍOS
Res
istenciaaCompresión(psi)
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RESISTENCIA A LAFLEXIÓN
VACÍOS (%)
RESISTENCIA A FLEXIÓN vs VACÍOS
RESISTENCIA AFLEXIÓN vs VACÍOS
CURVAEXPONENCIAL
ResistenciaaFlexión(psi)
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H. de Solominihac
Ins t i tu t o Co lombiano de Cemento Por t land
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Instituto Colombiano de Ceme nto Portland
Instituto Colombiano de Ce mento Portland
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HIDROLOGÍA
Curva de Intensidad – Duración – Frecuencia
Duración (minutos)
Intensidad
Tr = 100 Años
Tr = 20 Años
Tr = 100 Años
Tr = 2 Años
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Tormenta de DiseñoTormenta de
Diseño
PPrecipitación
Área
Impermeable
ÁreaImpermeable
ConcretoPoroso
Infiltración
Infiltración Escorrentía Superficial
ANTES URBANIZADO IMPLEMENTADO
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Tiempo
Caudal
Tiempo
Caudal
Sin Habilitación Urbana
URBANIZADA
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IN TENSIDAD DE PRECIPITACIÓNRelación de Dyck y Peschke
Pd = P 24 (d/1440)^0.25 / 60
P d = precipitación total para la duración d (en minutos).
P24 = precipitación máxima en 24 horas para el periodo dediseño
Q = m3/s
CAUDAL DE DISEÑO
MÉTODO RACIONAL
Q = 0278 C I A
C = Coeficiente de Escorrentía
I = Intensidad de precipitación mm./hora
A = Área de la cuenca en Km2.
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CAUDAL DE DISEÑOMÉTODO SCS
eP
Tp
A**208,0Qp=
A = Área de Cuenca
T c D u
T p *6,02
+=
Tp (horas) = Tiempo al Pico
Lc T T 67.1=
5.07.0
7.08.0
14104
)86.222540(
S CN
CN LT L
−=
Velocidades de Infiltrac ión (SCS 198 6)
SCS Textura del Suelo Infiltración
Velocidades de Infiltrac ión (ASCE 19 49)
Grupo de SueloInfiltración
Arenas
Arenas Limosas, Limos
Limos Arcilloso; Arcillas
Arenas; Arenas - Limosas
Limos
Arenas - Arcillosas
Limos – Arcillosos; Arcillas
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Velocidad de
Infiltración
Tiempo
Valor de DiseñoFlujo Permanente
PAVIMENTOS DE CONCRETO
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PAVIMENTOS
Los pavimentos de concreto se diseñabanconsiderando principalmente los aspectosestructurales del mismo
La seguridad, economía y niveles deservicios se consideraban secundarios.
En la actualidad se da la misma importanciaa los que fueron considerados secundarios.
Se utiliza en su construcción trenes depavimentación (esparcidora – compactadora –equipos y herramientas para acabados)
PAVIMENTOS
Las juntas:
• actualmente aserradas en concretoendurecido
• anteriormente en concreto fresco
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PAVIMENTOS
De acuerdo a la información reciente, setrata de utilizar en pavimentos losconcretos porosos, con la finalidad de:
• Drenar rápidamente el agua precipitada
• Disminuir el deslizamiento de los vehículos
• Mejorar condiciones de reflexión lumínica
GUÍAS DE DISEÑO
PAVIMENTO POROSO
Filtro –Geomembrana
Compactación dela Base es críticapara una buenafiltración
PEDRAPLEN 40 % VACÍOSPARA UNA BUENA RECARGA
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SARDINEL
CONCRETO POROSO
BASE
AVIMENTO DE CONCRETO POROSO – SISTEMA CERRADO
subrasante
MembranaImpermeable
Base
Permeable
Pavimento deConcreto Poroso
Tubería
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DISEÑO ESTRUCTURAL
Concreto Poroso es un material únicoque cuenta con una matriz que ladiferencia en comportamiento de lascaracterísticas convencionales deconcreto de cemento portland o deotros materiales de pavimento.
DISEÑO ESTRUCTURAL
Los Ensayos en Laboratorio sonobligatorios – Diseño de Mezclas.
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El diseño con concreto poroso sigueel procedimiento estándar de diseñode pavimentos (AASHTO, ACI 325.9R,o ACI 330R).
DISEÑO ESTRUCTURAL
• Características de la subrasante (CBR)• Tráfico• Cargas• Número Estructural
Espesor Inicial del Pavimento.Módulo de Reacción K del suelo.Tráfico.Transferencia de Carga y Soporte Lateral.Propiedades del Concreto.Módulo de Ruptura (Considera unareducción del 15% por seguridad).Módulo de Elasticidad Fijo = 4,000,000 psi.Módulo de Poisson Fijo = 0.15.
DISEÑO ESTRUCTURALAASHTO – 1993
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−−−+
+×+
−
∆
+−++=25.0
75.0
75.0
46.8
718
) / (
42.18(63.215
)132.1(`log)32.022.4(
)1(
10625.11
5.15.4
log
06.0)1log(35.7log
k E D J
DcS
D
PSI
DS Z W
c
d c
t o R
ECUACIÓN DE LA GUÍA AASHTO 1993ECUACIÓN DE LA GUÍA AASHTO 1993
W18 : número de aplicaciones de carga de 18 kipsW18 : número de aplicaciones de carga de 18 kipsZZRR :: áreaárea bajobajo lala curvacurva dede distribucióndistribución estandarizadaestandarizada parapara unauna
confiabilidadconfiabilidad RR
So : desviación estándar de las variablesSo : desviación estándar de las variables
Δ PSIPSI :: pérdidapérdida dede lala serviciabilidadserviciabilidad previstaprevista enen elel diseñodiseño
D : espesor de la losa en pulgadasD : espesor de la losa en pulgadasS’c : módulo de rotura del concretoS’c : módulo de rotura del concreto
Cd : coeficiente de drenajeCd : coeficiente de drenajeJ : Coeficiente de transferencia de cargaJ : Coeficiente de transferencia de cargaEc : módulo de elasticidad del concretoEc : módulo de elasticidad del concretok : módulo de reacción de la subrasantek : módulo de reacción de la subrasante
SUELOS - SUBRASANTE
Tipo de SueloCapacidadPortante
k Valuespsi/in 3
(MPa / m)CBR Valor - R
Suelos de grano fino predominanarcillas. Baja
75 a 120(20 a34) 2,5 a 3,5 10 a 22
Suelos arenosos – Arenas –Gravosas. Cantidades moderadasde arena y arcilla
Media130 a 170(35 a 49) 4,5 a 7,5 29 a 41
Arenas y mezclas arena - gravaRelativamente libre de finos –plásticos.
Alta 180 a 220(50 a 60)
8,5 a 12 45 a 52
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DISE O DE PAVIMENTOS RIGIDOSMETODO AASHTO
Espesor del pavimento, losa de concreto ( pulgadas ) 7.54 8.40 Confiabilidad = 0.95Espesor del pavimento, losa de concreto ( m) 0.19 0.21 CBR= 15.00
Resistencia del concreto f'c (kg/cm2) 340 350 k (kg/cm3)= 3.60
pi = 4.00
Zr * So -0.58 -0.58 Zr = -1.645
So = 0.35
7.35*Log(D+1)-0.06 6.79 7.09 D(pulgadas) = 8.00
DPSI = 2.00
log(PSI/(4.5-1.5))/((1+(1.624*107)/(d+1)
8.46)) -0.15 -0.16 pt = 2.00
S'c (psi) = 607
(4.22-0.32pt) 3.58 3.58 Cd = 1.00
Ec (psi) = 3800000
log((S'c * Cd(d0.75
-1.132))/(215.63*J((d0.75
-((18.42)/(Ec/k)0.25
)) -0.02 0.04 k (pci) = 129.79
f'c (kg/cm2
) = 340logw18 6.00 6.50 J= 3.20
EAL= w18 1.00 3.16
PRECAUCIONES EN SUELOSEXPANSIVOS
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Las siguientes condiciones de diseñodeberían considerarse en el diseño depavimento de concreto poroso en zonascon suelos que contienen cantidadessignificativas de arcilla, sedimentos de altacompresibilidad y suelos expansivos:
SUELOS EXPANSIVOS
El uso de concreto poroso debería de
evitarse en suelos expansivos (subrasante).
SUELOS EXPANSIVOS
Debe considerarse el reemplazo:
Utilizándose rellenos que incrementen lacapacidad portante – Arena; Grava.
Alternativamente una sub base de arenacolocada sobre un geotextil que evite lamigración de partículas finas.
Suelos con alto contenido orgánico debenreemplazarse con suelos granulares.
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Sub rasante
Zona Almacenamient
Concreto Poroso
Pedraplen **
OpcionalObligatorioDepende del suelo
DISPOSICIÓN DEL PAQUETEESTRUCTURAL
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PAQUETE ESTRUCTURAL
CarpetaImprimación
BASESUB BASE
SubRasante
PAQUETE ESTRUCTURAL
Concreto HidráulicoBASE
SUB BASESub
Rasante
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PAQUETES ESTRUCTURALESCONCRETO POROSO
SUB RASANTE CON DRENAJE
ADECUADO - BUENOConcreto Poroso (+ o – 20 % de vacíos
Pedraplén 40 % de vacíos
Geotéxtil No Tejido
Suelo permeable 12 mm. /hora
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Suelo poco permeable
Geotextil No Tejido
Pedraplén 40 % de vacíosConcreto Poroso alrededor del 20 % de vacíos
SUB RASANTE CON DRENAJE - REGULAR
SECCIONES TÍPICAS DEPAVIMENTOS DE
CONCRETO POROSO
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Superficie de ConcretoPoroso
Sección Típica
Sub Base de Grava
Filtro
Sub rasante
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JUNTA
Concreto Poroso
Sub Base de GravaFiltroSub rasante
Junta
Junta de Contracción
Junta AserrradaMÍNIMO
Concreto Poroso
Sub Base de Grava
FiltroSub rasante
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Sardinel - Cordón
Concreto Poroso
Sub
Base
Sub Base deGrava
FiltroSub Base
CONSIDERACIONES ESPECIALESDE DISEÑO
CONGELAMIENTO -DESCONGELAMIENTO
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MasaRemanente(%)
Número de Ciclos
Energía de Compactación –Baja
ESPECIFICACIONES
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ACI 522 – CONCRETO POROSO
Especificaciones – En Revisión
Alcances:
• Comportamiento – Niveles de Servicio• Control de Calidad de Materiales• Ensayos• Colocación – Acabado
•
APLICACIONES
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AeropuertosPlayas de Estacionamiento
Depósitos
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PAVIMENTOSURBANOS
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CARRETERAS
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SECCIÓN TÍPICA PAVIMENTO ZONA DE LUTITASExpansión máxima al 100% de compactación = 2.18 % a 7.90 %Expansión máxima al 95% de compactación = 2.77 % a 9.15 %
Material granular diámetro > 3”
Coeficiente Estructural de capa = 0.09
SECCIÓN TÍPICA PAVIMENTO ZONA DE LUTITAS
Expansión máxima al 100% de compactación = 2.18 % a 7.90 %Expansión máxima al 95% de compactación = 2.77 % a 9.15 %
Concreto Poroso Espesor < 90 cm.Coeficiente estructural de capa =
Se elimina
Se elimina
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SUB DRENAJE
BERMA - CUNETA
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BERMA - CUNETA
PROYECTOSHIDRÁULICOS
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BOCATOMAS
BOCATOMA –ALIVIADERO DE COMPUERTAS
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BOCATOMA - ALIVIADERO
CANALES
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Concreto PorosoTubería perforada
Descenso Rápido
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Concreto Poroso
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En el Perú debe incentivarse lainvestigación a través de tesisuniversitarias.
DISEÑO ESTRUCTURAL
PREGUNTAS