Geotvial Pav Rígidos

Ing° Guillermo Lazo Lázaro

Magíster en Ingeniería Geotécnica

Universidad de Sao Paulo

Gerencia de Geotecnia y Pavimentos

COSAPI S.A.

Ante todo se debe conocer que los pavimentos flexiblesson aquellos que tienden a deformarse y recuperarsedespués de sufrir deformación, transmitiendo la cargaen forma lateral al suelo a través de sus capas. Estácompuesto por una delgada capa de mezclas asfálticas,colocada sobre capas de base y sub-base, generalmentegranulares.

En tanto que los Pavimentos Rígidos: Son aquellosformados por una losa de concreto Pórtland sobre unabase, o directamente sobre la sub-rasante. Transmitedirectamente los esfuerzos al suelo en una formaminimizada, es auto-resistente, y la cantidad deconcreto debe ser controlada.

MSc. Ing° Guillermo Lazo Lázaro

Pavimento Rígido Pavimento Flexible

Máximo 2 capas Está constituida por varias capas

Losa de concreto que absorbe todo el esfuerzo.Lleva carpeta asfáltica y cada capa absorbe cierta

cantidad de esfuerzos.

Mayor costo inicial Menos costo inicial

Menores deformaciones Mayores deformaciones

Vida útil es mayor Vida útil es menor

Existe menor fricción en la superficie de rodadura Existe mayor fricción en la superficie de rodadura

Menor costo de mantenimiento Mayor costo de mantenimiento

Color gris claro Color gris oscuro o negro

Se crea discontinuidad en la capa de rodadura,

llamadas juntasLa capa de rodadura es prácticamente continua

El tiempo de ejecución es menor El tiempo de ejecución es mayor


Después de conocer las diferencias entre cada uno, se observa

que el pavimento flexible tiene un menor costo inicial en

comparación con el pavimento rigido que posee un mayor

costo inicial, el cual se puede compensar en que tiene un

menor costo de mantenimiento frente al otro.

Cabe resaltar que una característica importante que posee el

pavimento flexible, es que existe una mayor fricción en la

superficie de rodadura, dándole una mayor seguridad a los

vehículos que circularían por este sistema de pavimento.


En un pavimento rígido, el concreto absorbe gran parte de los esfuerzos que las ruedas de los vehículos ejercen sobre el pavimento, mientras que en el pavimento flexible este esfuerzo es transmitido hacia las capas inferiores (sub-base y subrasante).


REQUERIMENTOS MÍNIMOS PARA LA REQUERIMENTOS MÍNIMOS PARA LA REQUERIMENTOS MÍNIMOS PARA LA REQUERIMENTOS MÍNIMOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS RÍGIDOS:CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS RÍGIDOS:CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS RÍGIDOS:CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS RÍGIDOS:� Requisitos de los Materiales.� Dosificación.� Equipos Necesarios.� Procedimiento Constructivo.� Juntas de Concreto.� Sellos de Juntas.� Prevención y Corrección de Defectos.


� MODELOS DE DETERIOROMODELOS DE DETERIOROMODELOS DE DETERIOROMODELOS DE DETERIORO

Los deterioros que usualmente se consideran como esenciales, sin ser los únicos, son :

- el agrietamiento por fatiga- el escalonamiento entre losas- los desprendimientos de bloque.


� El agrietamiento por El agrietamiento por El agrietamiento por El agrietamiento por fatigafatigafatigafatiga

Inicia a partir del fondo de la losa o bien desde la superficie. El inicio del agrietamiento se debe al desarrollo de esfuerzos críticos de tensión en la losa de concreto en ciertas ubicaciones dentro del pavimento.


Tipos de agrietamiento por Tipos de agrietamiento por Tipos de agrietamiento por Tipos de agrietamiento por fatigafatigafatigafatiga

� Agrietamiento iniciando desde abajoAgrietamiento iniciando desde abajoAgrietamiento iniciando desde abajoAgrietamiento iniciando desde abajo


� Agrietamiento iniciando en superficie


� Otro tipo de deterioro:

ESCALONAMIENTO ENTRE JUNTAS ESCALONAMIENTO ENTRE JUNTAS ESCALONAMIENTO ENTRE JUNTAS ESCALONAMIENTO ENTRE JUNTAS TRANSVERSALESTRANSVERSALESTRANSVERSALESTRANSVERSALES

Es factible de asociar a una falta detransferencia de carga entre dos losas consecutivas, ya sea por escasez o ausencia de pasajuntas, o bien por una capacidad de apoyo deficiente del material de base


� Desde un punto de vista estructural, este tipo de deterioro se asocia a las deflexiones máximas que se pueden observar en las esquinas de las losas.

Respuestas estructurales asociadas al escalonamiento entre losasRespuestas estructurales asociadas al escalonamiento entre losasRespuestas estructurales asociadas al escalonamiento entre losasRespuestas estructurales asociadas al escalonamiento entre losas

� Sin pasajuntas. Con pasajuntas


� Es usual explicar el escalonamiento a partir del fenómeno de bombeo, que se presenta cuando el material de base es erosionable, está saturado y la intensidad del tráfico vehicular es muy alta.

mecanismo de bombeo en pavimentos de concreto


Para el caso de pavimentos de concreto continuamente reforzados, un deterioro especial es el denominado desprendimiento de bloque

Desprendimiento de bloque en conjunto con los puntos críticos en donde se calculan los esfuerzos y deformaciones de tensión


� Existen, sin embargo, agrietamientos que se pueden generar por el alabeo de la losa de concreto por cambios de temperatura, o cambios de humedad , que conviene tenerlos en cuenta


DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOSGUÍA AASHTO 1993


� Las variables que intervienen en el diseño de los pavimentos constituyen la base del diseño del pavimento por lo que es importante conocer las consideraciones más importantes que tienen que ver con cada una de ellas para así poder realizar diseños confiables y óptimos al mismo tiempo.



� El procedimiento de diseño normal es suponer un espesor de pavimento e iniciar a realizar tanteos, con el espesor supuesto calcular los Ejes Equivalentes y evaluar todos los factores adicionales de diseño, si se cumple el equilibrio en la ecuación el espesor supuesto es resultado del problema, en otro caso se deberán seguir haciendo tanteos.



� Variables de diseño de Pavimentos Rígidos:

� - Espesor� - Serviciabilidad� - Tráfico� - Transferencia de Carga� - Propiedades del Concreto� - Resistencia de la Subrasante� - Drenaje� - Confiabilidad



� EspesorEspesorEspesorEspesor: Es la variable que se pretende determinar, el resultado del espesor se ve afectado por todas las demás variables que intervienen en los cálculos

Es importante especificar lo que se diseña, ya que a partir de espesores regulares una pequeña variación en el espesor puede significar una variación importante en la vida útil.



� La vida útil con la que se suele diseñar un pavimento rígido es de 20 años.

� Inclusive para 30, 40, 50 ó más años. Se deberá contemplar el crecimiento del tráfico durante su vida útil, que depende en gran medida del desarrollo económico - social de la zona en cuestión. Del mejoramiento de las características del pavimento se puede generar tráfico atraído e igualmente se debe considerar la capacidad de tráfico de la vía.



DISEÑO DE ESPESORES DE PAVIMENTO RÍGIDO DISEÑO DE ESPESORES DE PAVIMENTO RÍGIDO DISEÑO DE ESPESORES DE PAVIMENTO RÍGIDO DISEÑO DE ESPESORES DE PAVIMENTO RÍGIDO MÉTODO MÉTODO MÉTODO MÉTODO AASHTO AASHTO AASHTO AASHTO 1993199319931993

ConfiabildadConfiabildadConfiabildadConfiabildad (R%)(R%)(R%)(R%)Coeficiente de transferencia de Coeficiente de transferencia de Coeficiente de transferencia de Coeficiente de transferencia de cargacargacargacarga (J)(J)(J)(J)

Desviación estándar totalDesviación estándar totalDesviación estándar totalDesviación estándar total (So)(So)(So)(So)Coeficiente de Coeficiente de Coeficiente de Coeficiente de drenaje drenaje drenaje drenaje (Cd)(Cd)(Cd)(Cd)

Módulo de reacción de la Módulo de reacción de la Módulo de reacción de la Módulo de reacción de la subrasantesubrasantesubrasantesubrasante (K) (K) (K) (K) pcipcipcipci ServiciabilidadServiciabilidadServiciabilidadServiciabilidad::::Módulo elástico del Módulo elástico del Módulo elástico del Módulo elástico del concreto concreto concreto concreto (Ec)(Ec)(Ec)(Ec)

* * * * InicialInicialInicialInicial (Po)(Po)(Po)(Po)

Módulo de rotura Módulo de rotura Módulo de rotura Módulo de rotura del del del del concreto concreto concreto concreto a la flexióna la flexióna la flexióna la flexión ((((SSSS´́́́cccc))))

* * * * Final Final Final Final (Pt)(Pt)(Pt)(Pt)

* * * * Pérdida de Pérdida de Pérdida de Pérdida de serviciabilidad serviciabilidad serviciabilidad serviciabilidad

( DPSI)( DPSI)( DPSI)( DPSI)

PARAMETROS DE PARAMETROS DE PARAMETROS DE PARAMETROS DE DISEÑODISEÑODISEÑODISEÑO

Tráfico Tráfico Tráfico Tráfico ((((ESAL)ESAL)ESAL)ESAL)

Espesor por ser determinado Espesor por ser determinado Espesor por ser determinado Espesor por ser determinado ((((D)D)D)D)

Desviación Desviación Desviación Desviación estandarestandarestandarestandar normal normal normal normal ((((Zr)Zr)Zr)Zr)


PROPIEDADES DEL CONCRETO E IMPORTANCIA DE LA GEOTECNIA EN LA CALIDAD DEL PAVIMENTO RÍGIDO

Son dos las propiedades del concreto que influyen en el diseño y en el comportamiento del pavimento rígido a lo largo de su vida útil:

- Resistencia a la tensión por flexión (S´c) o Módulo de Rotura a la flexión(Mr)

- Módulo de Elasticidad del Concreto (Ec)

IMPORTANCIA DE LA CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICAIMPORTANCIA DE LA CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICAIMPORTANCIA DE LA CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICAIMPORTANCIA DE LA CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICAVinculado principalmente a resultados satisfactorios de caracterización geotécnica de los agregados, calidad del cemento y aditivos


RESISTENCIA A LA RESISTENCIA A LA RESISTENCIA A LA RESISTENCIA A LA ROTURAROTURAROTURAROTURADebido a que los pavimentos de concreto trabajanprincipalmente a flexión, su especificación de resistencia debeser acorde con ello.El diseño considera la resistencia del concreto trabajando aflexión, denominada : resistencia a la flexión por tensión (S´c) oMódulo de Rotura (Mr) normalmente especificada a los 28 días

Los valores recomendados para el modulo de ruptura varíandesde 40 Kg/cm2 hasta los 50 Kg/cm2 a los 28 díasdependiendo del uso que vayan a tener


� El módulo de rotura se mide con ensayos de vigas de concreto aplicándoles cargas en los tercios de su luz de apoyo. Esta prueba esta normalizada por la ASTM C78


Módulo de Rotura Promedio

AASHTO permite utilizar la resistencia a la flexión promedio que se haya obtenido del resultado de ensayos a flexión de las mezclas diseñadas para cumplir la resistencia especificada del proyecto,

las que dependen de las condiciones de control de calidad en la elaboración del concreto hidráulico


� Se recomienda utilizar concretos premezclados


DETERMINACIÓN DE DETERMINACIÓN DE DETERMINACIÓN DE DETERMINACIÓN DE S’cS’cS’cS’c::::El valor de S’c se recomienda deba estar entre 40 kg/cm2 y 50 kg/cm2

DETERMINACIÓN DEL MODULO DE ROTURADETERMINACIÓN DEL MODULO DE ROTURADETERMINACIÓN DEL MODULO DE ROTURADETERMINACIÓN DEL MODULO DE ROTURAEN LABORATORIO:EN LABORATORIO:EN LABORATORIO:EN LABORATORIO:

Resistencia a la Flexión del Concreto –Método de la Viga Simple Cargada en los Tercios de la LuzMTC E 709 - 2000


VIDEO DETERMINACIÓN DEL MODULO DE ROTURAVIDEO DETERMINACIÓN DEL MODULO DE ROTURAVIDEO DETERMINACIÓN DEL MODULO DE ROTURAVIDEO DETERMINACIÓN DEL MODULO DE ROTURAResistencia a la Flexión del Concreto – Método de la Viga Simple Cargada

en los Tercios de la Luz - MTC E 709 - 2000

Las vigas deben curarse in situ


CONTINUANDO …..CONTINUANDO …..CONTINUANDO …..CONTINUANDO …..DISEÑO DISEÑO DISEÑO DISEÑO DE ESPESORES DE PAVIMENTO RÍGIDO DE ESPESORES DE PAVIMENTO RÍGIDO DE ESPESORES DE PAVIMENTO RÍGIDO DE ESPESORES DE PAVIMENTO RÍGIDO MÉTODO MÉTODO MÉTODO MÉTODO AASHTO AASHTO AASHTO AASHTO 1993199319931993

ConfiabildadConfiabildadConfiabildadConfiabildad (R%)(R%)(R%)(R%)Coeficiente de transferencia de Coeficiente de transferencia de Coeficiente de transferencia de Coeficiente de transferencia de cargacargacargacarga (J)(J)(J)(J)

Desviación estándar totalDesviación estándar totalDesviación estándar totalDesviación estándar total (So)(So)(So)(So)Coeficiente de Coeficiente de Coeficiente de Coeficiente de drenaje drenaje drenaje drenaje (Cd)(Cd)(Cd)(Cd)

Módulo de reacción de la Módulo de reacción de la Módulo de reacción de la Módulo de reacción de la subrasantesubrasantesubrasantesubrasante (K) (K) (K) (K) pcipcipcipci ServiciabilidadServiciabilidadServiciabilidadServiciabilidad::::Módulo elástico del Módulo elástico del Módulo elástico del Módulo elástico del concreto concreto concreto concreto (Ec)(Ec)(Ec)(Ec)

* * * * InicialInicialInicialInicial (Po)(Po)(Po)(Po)

Módulo de rotura Módulo de rotura Módulo de rotura Módulo de rotura del del del del concreto concreto concreto concreto a la flexióna la flexióna la flexióna la flexión ((((SSSS´́́́cccc))))

* * * * Final Final Final Final (Pt)(Pt)(Pt)(Pt)

* * * * Pérdida de Pérdida de Pérdida de Pérdida de serviciabilidad serviciabilidad serviciabilidad serviciabilidad

( DPSI)( DPSI)( DPSI)( DPSI)

PARAMETROS DE PARAMETROS DE PARAMETROS DE PARAMETROS DE DISEÑODISEÑODISEÑODISEÑO

Tráfico Tráfico Tráfico Tráfico ((((ESAL)ESAL)ESAL)ESAL)

Espesor por ser determinado Espesor por ser determinado Espesor por ser determinado Espesor por ser determinado ((((D)D)D)D)

Desviación Desviación Desviación Desviación estandarestandarestandarestandar normal normal normal normal ((((Zr)Zr)Zr)Zr)


DETERMINACIÓN DE R, ZR Y DETERMINACIÓN DE R, ZR Y DETERMINACIÓN DE R, ZR Y DETERMINACIÓN DE R, ZR Y So:So:So:So:


DETERMINACIÓN DE Pi DETERMINACIÓN DE Pi DETERMINACIÓN DE Pi DETERMINACIÓN DE Pi y Pty Pty Pty Pt

DETERMINACIÓN DE DETERMINACIÓN DE DETERMINACIÓN DE DETERMINACIÓN DE EcEcEcEc::::Deberá estar expresado en psi


� Transferencia de Cargas Transferencia de Cargas Transferencia de Cargas Transferencia de Cargas entre losasentre losasentre losasentre losas



� Transferencia de CargasTransferencia de CargasTransferencia de CargasTransferencia de Cargas: Es la capacidad que tiene una losa del pavimento de transmitir fuerzas cortantes con sus losas adyacentes, con el objeto de minimizar las deformaciones y los esfuerzos en la estructura del pavimento, mientras mejor sea la transferencia de cargas mejor será el comportamiento de las losas del pavimento.



� El método AASHTO considera la transferencia de cargas mediante el factor de transferencia de cargas J. La efectividad de la Transferencia de Carga entre losas adyacentes depende de varios factores:

� - Cantidad de Tráfico� - Utilización de Pasajuntas� - Soporte Lateral de las Losas



� Una manera de transferir la carga de una losa a otra es mediante la trabazón de agregados que se genera en la grieta debajo del corte de la junta, sin embargo esta forma de transferir carga solamente se recomienda para vías con tráfico ligero.



� La utilización de pasajuntas es la manera mas conveniente de lograr la efectividad en la transferencia de cargas, se recomiendan evaluar dos criterios para determinar la conveniencia de utilizar pasajuntas.



Utilizar pasajuntas cuando:

a) El tráfico pesado sea mayor al 25% del tráfico total

b) El número de Ejes Equivalentes de diseño sea mayor de 5.0 millones de ESAL's



� El Coeficiente de Transferencia de Carga considera el esfuerzo de transferencia a través de la junta o grieta.



� Soporte Lateral . - El confinamiento que produce el soporte lateral contribuye a reducir los esfuerzos máximos que se generan en el concreto por efecto de las cargas. Un pavimento de concreto puede considerarse lateralmente soportado cuando tenga algunas de las siguientes características en su sección:



� Pavimento de concreto lateralmente soportado.



� Pasajuntas: Barra de acero redondo liso fy = 4,200 kg/cm2 la cual no se debe de adherir al concreto permitiendo el libre movimiento de losas longitudinalmente, pero si debe de transferir verticalmente parte de la carga aplicada en una losa a la adyacente.



� Se colocan perfectamente alineadas a la mitad del espesor de la losa.

� El diámetro, longitud y separación de las pasajuntas esta en función de el espesor de las losas principalmente.



� Algunas recomendaciones prácticas para la selección de la Barra



DETERMINACIÓN DE J Y Cd:DETERMINACIÓN DE J Y Cd:DETERMINACIÓN DE J Y Cd:DETERMINACIÓN DE J Y Cd:

�� 2555. ��.��

DETERMINACIÓN DEL DETERMINACIÓN DEL DETERMINACIÓN DEL DETERMINACIÓN DEL MrMrMrMr SUBRASANTE:SUBRASANTE:SUBRASANTE:SUBRASANTE:Expresados en psi


� Resistencia de la Subrasante: Esta considerada dentro del método por medio del Módulo de Reacción del Suelo K que se puede obtener directamente mediante la prueba de placa. El módulo de reacción de suelo corresponde a la capacidad portante que tiene el terreno natural en donde se soportará el cuerpo del pavimento.



� El valor del módulo de reacción (K) se puede obtener directamente del terreno mediante la prueba de placa ASTM D1195 y D1196. El valor de K representa el soporte (terreno natural y terraplén si lo hay) y se puede incrementar al tomar la contribución de la sub-base.



� Esquema de la prueba de placa.



� Estimaciones y Correlaciones de K: Con base a un gran número de muestras y estudios se han podido desarrollar algunos valores estimativos del módulo de reacción del suelo en función a diferentes propiedades.



DETERMINACIÓN DEL MODULO EFECTIVO DE REACCIÓN (K):DETERMINACIÓN DEL MODULO EFECTIVO DE REACCIÓN (K):DETERMINACIÓN DEL MODULO EFECTIVO DE REACCIÓN (K):DETERMINACIÓN DEL MODULO EFECTIVO DE REACCIÓN (K):


K CORREGIDO POR UNA PERDIDA POTENCIAL DE SOPORTE:K CORREGIDO POR UNA PERDIDA POTENCIAL DE SOPORTE:K CORREGIDO POR UNA PERDIDA POTENCIAL DE SOPORTE:K CORREGIDO POR UNA PERDIDA POTENCIAL DE SOPORTE:


NOMOGRAMA AASHTO NOMOGRAMA AASHTO NOMOGRAMA AASHTO NOMOGRAMA AASHTO 1993 PARA PAVIMENTOS RIGIDOS 1993 PARA PAVIMENTOS RIGIDOS 1993 PARA PAVIMENTOS RIGIDOS 1993 PARA PAVIMENTOS RIGIDOS


• proceso constructivo


Material y Dimensiones de los moldesMaterial y Dimensiones de los moldesMaterial y Dimensiones de los moldesMaterial y Dimensiones de los moldes

Se usarán preferiblemente moldes metálicos y tendrán una profundidad igual al espesor de las losas de concreto.


Retiro de los MoldesRetiro de los MoldesRetiro de los MoldesRetiro de los MoldesLos moldes permanecerán en su lugar por lo menos hasta doce (12) horas después de colocado el concreto

Compactación del concretoCompactación del concretoCompactación del concretoCompactación del concretoSe utilizará vibrador para lograr una compactación completa en toda el área y con especial cuidado contra las caras de los moldes.


Curado y Protección del ConcretoCurado y Protección del ConcretoCurado y Protección del ConcretoCurado y Protección del Concreto

Curado con aguaEl curado se hará cubriendo toda la superficie con bolsas húmedas, lonas u otro material de gran absorción. El material se mantendrá húmedo por el sistema de tuberías perforadas, de regadoras mecánicas u otro método apropiado.


Curado con Compuestos SellantesCurado con Compuestos SellantesCurado con Compuestos SellantesCurado con Compuestos SellantesEl compuesto sellante deberá formar una membrana que retenga el agua del concreto y se aplicará a pistola o con brocha inmediatamente después que la superficie esté saturada de agua

La humedad del concreto debe permanecer intacta por lo menos durante los siete días posteriores a su colocación.


Protección del PavimentoProtección del PavimentoProtección del PavimentoProtección del Pavimento----acabadoacabadoacabadoacabado----apertura al apertura al apertura al apertura al TráficoTráficoTráficoTráfico

Ordinariamente no se permitirá el tráfico por el pavimento recién construido hasta los siete (7) días posteriores a la colocación del concreto y este período podrá aumentarse si los ensayos a la flexión indican que es prudente hacerlo.


� El acero de refuerzo en los pavimentos de concreto prácticamente no incrementa su capacidad de carga, debido a que el pavimento se apoya en toda la superficie de la sub-base

� Por lo tanto no existen las deformaciones que harían que el acero de refuerzo trabajara para dar una contribución significativa.


DISTRIBUCIÓN DE LAS JUNTASDISTRIBUCIÓN DE LAS JUNTASDISTRIBUCIÓN DE LAS JUNTASDISTRIBUCIÓN DE LAS JUNTASLas juntas longitudinales y transversales serán construidas siguiendo una línea recta precisa, con sus caras perpendiculares a la superficie del pavimento


� Cuando se necesiten ranuras, estas serán cuidadosamente conformadas con plantillas.


Sellado de las JuntasSellado de las JuntasSellado de las JuntasSellado de las JuntasAntes de iniciar la apertura del servicio, se sellarán todas las juntas con sellante

Podrá usarse asfalto sólido de penetración 60-70 o 80-100 mezclado con polvo de arena que pase de malla No. 100, aplicado en caliente.


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