• Author / Uploaded
• jujesmi92

Citation preview

UNIDAD 4.-

PAVIMENTOS RÍGIDOS

PRESENTACION El propósito de un pavimento es proporcionar al público una superficie de rodaje que sea segura y confortable. A pesar de que los pavimentos son generalmente considerados como uno de los tipos más simples de estructuras diseñadas por los ingenieros, su diseño es bastante complejo. La mayoría de los pavimentos están hechos con capas de materiales eventuales, todas las cargas son transmitidas al suelo o terreno natural. Los materiales más fuertes están generalmente ubicados cerca de la superficie para poder resistir las cargas de tránsito, estática y dinámicamente. Cada capa sucesiva distribuye la carga sobre un área más grande. Las capas más fuertes proporcionan una distribución mayor, lo que hace que las cargas sean distribuidas sobre áreas más grandes que las que se tendrían con el mismo espesor de un material más débil.

INTRODUCCION A continuación, se procederá a la descripción de los métodos más usuales de diseño de pavimentos, para conocer los criterios de diseño que utilizan cada uno de ellos, que nos permita comprender con detalle el funcionamiento estructural de los pavimentos y tener un conocimiento más amplio para poder proponer las mejores alternativas al momento de diseñar una estructura de este tipo. Para realizar el diseño de un pavimento rígido, se debe contar con conocimiento de los métodos disponibles y del comportamiento del hormigón, así con información mínima confiable que permita realizar la mejor aproximación de variables de entrada que lleven a un diseño de calidad que asegure la vida útil del pavimento. Y por medio de diferentes métodos se puede ir definiendo el espesor de cada capa de material de un pavimento siempre siguiendo lo establecido según las normas.

4.1.- El módulo de ruptura del concreto La resistencia a la flexión es una medida de la resistencia a la tracción del concreto (hormigón). Es una medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto no reforzada. Se mide mediante la aplicación de cargas a vigas de concreto de 6 x 6 pulgadas (150 x 150mm) de sección

transversal y con luz de como mínimo tres veces el espesor. La resistencia a la flexión se expresa como el Módulo de Rotura (MR) en libras por pulgada cuadrada(MPa) y es determinada mediante los métodos de ensayo ASTM C78 (cargada en los puntos tercios) o ASTM C293(cargada en el punto medio).El Módulo de Rotura es cerca del 10% al 20% de la resistencia a compresión, en dependencia del tipo, dimensiones y volumen del agregado grueso utilizado, sin embargo, la mejor correlación para los materiales específicos es obtenida mediante ensayos de laboratorio para los materiales dados y el diseño de la mezcla. El Módulo de Rotura determinado por la viga cargada en los puntos tercios es más bajo que el módulo de rotura determinado por la viga cargada en el pun-to medio, en algunas ocasiones tanto como en un 15%. Materiales auxiliares:    

Franela o tela de yute; Marcadores de tinta indeleble y crayones de cera; Tiras de cuero de un espesor uniforme de 5 mm a 7 mm, con un ancho de 25 mm a 50 mm, y que cubren todo lo ancho del espécimen. Escuadra, regla y lija de agua de grano fino.

Máquina de prueba: La máquina de prueba debe cumplir con lo establecido en la norma NMX-C-0-83ONNCCE. Dispositivo de aplicación de carga: Se debe utilizar un dispositivo capaz de aplicar cargas en los tercios del claro de prueba de tal modo que las fuerzas sean perpendiculares a las caras horizontales de la viga y se distribuyan y apliquen uniformemente en todo lo ancho. Este dispositivo debe ser capaz de mantener fija la distancia entre los puntos de carga y los puntos de apoyo del espécimen con una tolerancia de ± 2 mm; además, las reacciones deben ser paralelas a la dirección de las fuerzas aplicadas durante el tiempo que dure la prueba. La relación de la distancia del punto de aplicación de cada una de las cargas a la reacción más cercana dividida entre la altura de la viga, no debe ser menor de uno. Los bloques para la

aplicación de la carga y de apoyo de la viga deben ser de acero del mismo ancho o mayor que el de la viga con una altura que no exceda de 65 mm, medida a partir del centro de giro. La sección de cada uno de los bloques que entran en contacto con la viga, deben ser cilíndricos con las superficies endurecidas, teniendo en cuenta que la línea de contacto de estas superficies no deben variar en más de 0,05 mm, con relación a un plano tangente a las mismas. El radio de curvatura de estas superficies debe tener como centro el eje del rodillo del apoyo o el centro de la rótula. La superficie curva de cada bloque de aplicación de carga debe ser la correspondiente a un sector cilíndrico de cuando menos 0,785 radianes (45°). Los bloques de aplicación de carga deben mantenerse alineados en posición vertical, por medio de mecanismos de presión que pueden ser tornillos con resorte que los mantengan en contacto con los rodillos o rótulas de acero. Puede suprimirse el rodillo y la rótula de acero de los bloques de apoyo, cuando el bloque de apoyo de la máquina de prueba sea de asiento esférico, siempre que en los bloques de aplicación de la carga se use un rodillo y una rótula de acero pivoteada.

Muestreo: El muestreo debe realizarse de acuerdo a lo establecido en la Norma NMXC-161-0NNCCE. La frecuencia del mismo puede establecerse de común acuerdo

entre el productor y comprador, recomendándose el uso de la norma NMX-C-1550NNCCE. Cada muestra debe consistir de cuando menos dos especímenes de una misma revoltura que se prueban a la edad de proyecto. Preparación del espécimen: Los especímenes deben cumplir con lo establecido en las Normas NMX-C159 Y NMX-C-160. La longitud del espécimen debe ser la distancia entre apoyos más 50 mm como mínimo. La distancia entre apoyos debe ser de tres veces el peralte de la viga con una tolerancia de 2 % Esta distancia debe ser marcada en las paredes de la viga antes del ensaye. Cabe decir que las caras laterales del espécimen deben estar en ángulo recto con las caras horizontales. Todas las superficies deben ser lisas y libres de bordes, hendiduras, agujeros o identificaciones grabadas. Procedimiento: Se debe voltear el espécimen sobre un lado con respecto a la posición del moldeado. Se centra en los bloques de apoyo; éstos a su vez deben estar centrados respecto a la fuerza aplicada. Los bloques de aplicación de carga se ponen en contacto con la superficie del espécimen en los puntos tercios entre los apoyos. Se debe tener contacto total entre la aplicación de la carga y los bloques de apoyo con la superficie del espécimen. Se debe lijar las superficies del espécimen o bien usarse tiras de cuero si la separación de la línea de contacto entre ellas y los bloques es mayor de 0,1 mm. Se recomienda que el lijado de las superficies laterales de los especímenes sea mínimo, ya que puede cambiar las características físicas de las mismas y por lo tanto afectar los resultados. Asimismo, se deben utilizar tiras de cuero únicamente cuando las superficies de los especímenes en contacto con los bloques de aplicación de carga, se aparten de un plano en no más de 0,5 mm. Aplicación de la carga: La carga se debe aplicar a una velocidad uniforme, tal que el aumento de esfuerzo de las fibras extremas no exceda de 980 kPa/min (10 kgf/cm2 por min), permitiéndose velocidades mayores antes del 50% de la carga estimada de ruptura.

Medición del espécimen después de la prueba:

Se determina el ancho promedio, el peralte y la localización de la línea de falla, con el promedio de tres medidas una en el centro y dos sobre las aristas del espécimen aproximándolas al Milímetro. Cálculo y expresión de resultados: Si la fractura se presenta en el tercio medio del claro el módulo de ruptura se calcula como sigue: R= (P*L)/ (b d2) Donde: R= Es el módulo de ruptura, en kPa (kgf/cm2). P=Es la carga máxima aplicada, en N (kgf). L= Es la distancia entre apoyos, en cm. b= Es el ancho promedio del espécimen, en cm. d=Es al peralte promedio del espécimen, en cm. En el cálculo anterior, no se incluyen las masas del bloque de apoyo superior y del espécimen. Si la ruptura se presenta fuera del tercio medio del claro, en no más del 5% de su longitud, se calcula el módulo de ruptura como sigue: R= (3 Pa)/ (b d2) Donde: a= Es la distancia promedio entre la línea de fractura y el apoyo más cercano en la superficie de la viga en mm. Si la fractura ocurre fuera del tercio medio del claro en más del 5% se desecha el resultado de la prueba. Precisión: Los cálculos de la prueba se deben realizar con la siguiente exactitud:  Para dimensiones, con una precisión de 0,1 cm.  Para carga máxima aplicada, la precisión debe ser de 0.981 N (1kgf).  Para el módulo de ruptura, de 9,8 kPa (0,1 kgf/cm2).

Informe de la prueba: 

Se deben incluir como mínimo los siguientes datos:

         

Identificación de la muestra. Ancho promedio en cm, con aproximación de 0,1 cm. Peralte promedio en cm, con aproximación de 0,1 cm. Distancia entre apoyos en cm, con aproximación de 0,1 cm. Carga máxima aplicada, en N (kgf). Módulo de ruptura, aproximado al 9,8 kPa (0,1 kgf/cm2). Condiciones de curado y humedad del espécimen al momento de la prueba. Si el espécimen se lijó o si se usaron tiras de cuero. Defectos del espécimen. Edad del espécimen

4.2.-Método de diseño del PCA Este es el Método de la Portland Cement Association 1984. Este método se basa en dos criterios específicos, uno relativo a la resistencia a la fatiga del hormigón y el otro a la erosión de la base. En el primer caso, se supone que la carga máxima se aplica en medio de la losa justo sobre la junta longitudinal que da la tensión máxima con la losa. En el segundo caso, se supone que la carga máxima se aplica en una esquina de la losa para generar deflexión máxima de la losa. Cuando se usa este método de diseño, hay que conocer cuatro parámetros fundamentales:    

El módulo de ruptura del hormigón El módulo de reacción de la fundación El periodo de diseño Las características del tráfico.

De manera general se conocen para el caso de pavimentos usando cemento Portland y/o concreto hidráulico los siguientes casos: 1. Pavimentos de Concreto Hidráulico Simple (PCH S) i) Sin elementos de transferencia de carga. ii) Con elementos de transferencia de carga. 2. Pavimentos de Concreto Hidráulico con Refuerzo de Acero (PCH RA) i. Con refuerzo de acero no estructural. ii. Con refuerzo de acero estructural.

3. Pavimentos de Concreto Hidráulico con Refuerzo Continuo (PCH RC) i. Pavimentos de Concreto Hidráulico Pre o Postensado (PCH PP) ii. Pavimentos de Concreto Hidráulico Reforzado con Fibras (PCH RF)

CRITERIOS DE ANALISIS Deben realizarse los tipos de análisis indicados a continuación: a) Análisis por fatiga para evaluar el daño acumulado al pavimento inducido por los esfuerzos producidos por la acción repetida de las cargas. b) Análisis por erosión para limitar los efectos de la deflexión del pavimento en las zonas críticas, orillas, juntas y esquinas, inducidas por la potencial erosión de la capa de apoyo. c) Se debe efectuar un análisis para controlar los efectos de bombeo, desnivel entre losas y deterioro de las bermas, aspectos que son independientes de la fatiga, así como también para limitar problemas de fracturamiento en zona de juntas, especialmente en pavimentos sin pasajuntas. I. Análisis de esfuerzos por fatiga a) Este análisis Influye principalmente en el diseño de pavimentos para tráfico ligero y pavimentos para tráfico mediano con pasajuntas en las juntas. b) Se debe efectuar un análisis de esfuerzos-deflexiones críticos debido a las posiciones de carga empleando el método de los elementos finitos. Dando lineamientos respecto al tipo, a la densidad y al modelo de los elementos finitos. c) En esta metodología se deben considerar losas finitas, en donde actúan cargas en posiciones diferentes, y se modelan transferencias de carga losa-losa entre juntas, losa-acotamientos y entre grietas. d) En el caso de pavimentos sin pasajuntas, la transmisión de cargas entre grietas, en juntas machihembradas o en grietas del tipo continuamente reforzado, se debe modelar mediante la introducción de resortes con rigideces conocidas, basándose en las características carga-deflexión. e) Los resortes deben incluirse en cualquier análisis f) Se debe considerar el factor de esfuerzo de orilla equivalente debido a posiciones incrementales de carga hacia el interior de la losa.

II. Análisis de esfuerzos por erosión a) Este análisis influye principalmente en el diseño de pavimentos con trafico mediano a pesado con transferencia de carga por trabazón de agregados (sin pasajuntas) y pavimentos de tráfico pesado con pasajuntas. b) Se debe efectuar el análisis de los esfuerzos críticos de orilla y de esquina del pavimento debido a la transferencia de cargas hacia las juntas transversales. Las deflexiones mayores ocurren cuando las cargas se colocan encima de o en las proximidades de las juntas de control, provocando que los resultados afecten y definan los criterios de erosión (o de deflexiones permisibles) en el diseño del pavimento. c) La opción de construcción de acotamientos ligados al pavimento hace que se reduzcan los espesores finales ya que se reducen substancialmente los esfuerzos resultantes en los bordes. d) Se debe considerar el porcentaje de daño o consumo por erosión que establece el Método PCA.

PARÁMETROS DE DISEÑO Deben establecerse los parámetros de diseño indicados a continuación: a. Transito: Se debe conocer el número de repeticiones esperadas durante todo el periodo de diseño de cada tipo de eje, partiendo del Transito Promedio Diario Anual (TPDA), el % que representa cada tipo de eje en el TPDA, el factor de crecimiento del tráfico, el factor de sentido, el factor de distribución por carril y el periodo de diseño así como el factor de seguridad de la carga. Los valores de tránsito a obtener se clasifican así:   

TPDA tránsito promedio diario anual en ambas direcciones. TPDA-P tránsito promedio diario anual de vehículos pesados en ambas direcciones. Cargas por eje de los vehículos pesados.

El dato necesario para obtener el tránsito de diseño, consiste en asumir tasas de crecimiento anual (r) que relacionen factores de proyección; se puede elaborar una tabla de conformidad con los valores de una tasa de crecimiento r y los años (n) previstos para el año o período de diseño. De esta manera el tránsito futuro (Tf) será

Tf = (1 +r)n Regularmente, se asume que las cargas y volúmenes de tránsito se distribuyen en partes iguales en las dos direcciones, pero esto no es real en su totalidad, ya que puede suceder en casos específicos, que la mayor parte de los camiones viaje a plena carga en una dirección y retornen vacíos en la otra. Para vías de cuatro carriles o más, el porcentaje de vehículos comerciales debe de ajustarse utilizando la Figura Nº 4.3. El TPD-P es un dato importante en el diseño de pavimentos, ya que incluye buses y camiones con 6 ruedas o más y excluye los vehículos que tienen hasta 4 ruedas. Es conveniente para propósitos de diseño calcular el número total de vehículos pesados esperados durante el período de diseño.

b. Resistencia del concreto.- El Módulo de Resistencia (Mr.), denominado también Módulo de Rotura Mr. Para efectos de diseño es la fatiga que sufren los materiales por efectos de los vehículos pesados. Debe estar en un rango entre 35 y 50 kg/cm2. También otro criterio para el concreto hidráulico que se utiliza en los pavimentos se especifica por su resistencia a la flexión, medida por el Módulo de Rotura a Flexión, a los 28 días, (MR) expresada en kg/cm2 y generalmente varía entre los siguientes valores: 40 ≤ MR ≤ 50 c. Resistencia de la capa de apoyo de la losa de concreto (k).- El método establece como parámetro de resistencia el valor del módulo de reacción de la

capa subrasante cuando la losa va apoyada directamente sobre ella, o adopta el valor del módulo de reacción del conjunto subbase-subrasante cuando se usan los diferentes tipos de subbase previstos en el método. d. Período de diseño (T).- Normalmente estas estructuras se diseñan para periodos mayores de 20 años, este parámetro se considera en la estimación de la variable de tránsito. e. Tipo de juntas y bermas.- Con el fin de realizar los análisis de fatiga y erosión, el método toma en cuenta la incidencia de la protección lateral de la losa de concreto y el tipo de transmisión de cargas en las juntas.

DISEÑO DE ESPESORES CON EL METODO PCA Los datos de entrada que se necesitan para elaborar este diseño de acuerdo al Manual SIECA son los siguientes: i. ii. iii. iv. v. vi.

Tipo de hombros y juntas Resistencia a la flexión del concreto o Módulo de Rotura (Mr) Módulo de reacción de la subrasante (k) Factor de seguridad de carga FSC Distribución de cargas por eje Número de repeticiones esperadas de las diversas cargas por eje, en el carril de diseño durante el período de diseño

El Manual SIECA utiliza las hojas de trabajo denominadas HT-01 y HT-02 El cual se aprecia en el Cuadro Nº 4.3.5 que se presenta en la siguiente página.

4.3.-Método de diseño de la AASHTO RESUMEN El método de diseño AASHTO, originalmente conocido como AASHO, fue desarrollado en los Estados Unidos en la década de los 60, basándose en un ensayo a escala real realizado durante 2 años en el estado de Illinois, con el fin de desarrollar tablas, gráficos y fórmulas que representen las relaciones deteriorosolicitación de las distintas secciones ensayadas. A partir de la versión del año 1986, y su correspondiente versión mejorada de 1993, el método AASHTO comenzó a introducir conceptos mecanicistas para adecuar algunos parámetros a condiciones diferentes a las que imperaron en el lugar del ensayo original.

Se ha elegido el método AASHTO, porque a diferencia de otros métodos, éste método introduce el concepto de serviciabilidad en el diseño de pavimentos como una medida de su capacidad para brindar una superficie lisa y suave al usuario. En este capítulo se desarrollará en forma concisa los conceptos básicos sobre pavimentos rígidos, para tener una idea general de los tipos de pavimentos, así 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 describirá brevemente cada uno de los factores o parámetros necesarios para el diseño de pavimentos rígidos según el método AASHTO 93. INTRODUCCIÓN A LOS PAVIMENTOS RÍGIDOS DEFINICIÓN Un pavimento de concreto o pavimento rígido consiste básicamente en una losa de concreto simple o armado, apoyada directamente sobre una base o subbase. La losa, debido a su rigidez y alto módulo de elasticidad, absorbe gran parte de los esfuerzos que se ejercen sobre el pavimento lo que produce una buena distribución de las cargas de rueda, dando como resultado tensiones muy bajas en la subrasante. Todo lo contrario sucede en los pavimentos flexibles, que al tener menor rigidez, transmiten los esfuerzos hacia las capas inferiores lo cual trae como consecuencias mayores tensiones en la subrasante.

Los elementos que conforman un pavimento rígido son: subrasante, subbase y la losa de concreto. A continuación se hará una breve descripción de cada uno de los elementos que conforman el pavimento rígido. a) Subrasante La subrasante es el soporte natural, preparado y compactado, en la cual se puede construir un pavimento. La función de la subrasante es dar un apoyo razonablemente uniforme, sin cambios bruscos en el valor soporte, es decir,

mucho más importante es que la subrasante brinde un apoyo estable a que tenga una alta capacidad de soporte. Por lo tanto, se debe tener mucho cuidado con la expansión de suelos. b) Subbase La capa de subbase es la porción de la estructura del pavimento rígido, que se encuentra entre la subrasante y la losa rígida. Consiste de una o más capas compactas de material granular o estabilizado; la función principal de la subbase es prevenir el bombeo de los suelos de granos finos. La subbase es obligatoria cuando la combinación de suelos, agua, y tráfico pueden generar el bombeo. Tales condiciones se presentan con frecuencia en el diseño de pavimentos para vías principales y de tránsito pesado. Entre otras funciones que debe cumplir son:     

Proporcionar uniformidad, estabilidad y soporte uniforme. Incrementar el módulo (K) de reacción de la subrasante. Minimizar los efectos dañinos de la acción de las heladas. Proveer drenaje cuando sea necesario. Proporcionar una plataforma de trabajo para los equipos de construcción.

c) Losa La losa es de concreto de cemento portland. El factor mínimo de cemento debe determinarse en base a ensayos de laboratorio y por experiencia previas de resistencia y durabilidad. Se deberá usar concreto con aire incorporado donde sea necesario proporcionar resistencia al deterioro superficial debido al hielo-deshielo, a las sales o para mejorar la trabajabilidad de la mezcla. 1.2.2 TIPOS DE PAVIMENTO DE CONCRETO Los diversos tipos de pavimentos de concreto pueden ser clasificados, en orden de menor a mayor costo inicial, de la siguiente manera: 

 

Pavimentos de concreto simple. i. Sin pasadores. ii. Con pasadores. Pavimentos de concreto reforzado con juntas Pavimentos de concreto con refuerzo continuo.

Pavimentos de concreto simple Sin pasadores

Son pavimentos que no presentan refuerzo transferencia de cargas, ésta se logra a través de agregados entre las caras agrietadas debajo de las Para que esta transferencia sea efectiva, es espaciamiento corto entre juntas.

de acero ni elementos para la trabazón (interlock) de los juntas aserradas o formadas. necesario que se use un

Están constituidos por losas de dimensiones relativamente pequeñas, en general menores de 6 m de largo y 3.5 m de ancho. Los espesores varían de acuerdo al uso previsto. Por ejemplo para calles de urbanizaciones residenciales, éstos varían 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 más. Este tipo de pavimento es aplicable en caso de tráfico ligero y clima templado y generalmente se apoyan directamente sobre la subrasante.

JUNTAS La función de las juntas consiste en mantener las tensiones de la losa provocadas por la contracción y expansión del pavimento dentro de los valores admisibles del concreto; o disipar tensiones debidas a agrietamientos inducidos debajo de las mismas losas.

SELLOS La función principal de un sellador de juntas es minimizar la infiltración de agua a la estructura del pavimento y evitar la intrusión de materiales incompresibles dentro de las juntas que pueden causar la rotura de éstas (descascaramientos). Todo material de sellos de juntas de pavimentos de concreto, deben cumplir con las siguientes características:       

Impermeabilidad Deformabilidad Resiliencia Adherencia Resistencia Estable Durable

FACTORES DE DISEÑO El diseño del pavimento rígido involucra el análisis de diversos factores: tráfico, drenaje, clima, características de los suelos, capacidad de transferencia de carga, nivel de serviciabilidad deseado, y el grado de confiabilidad al que se desea efectuar el diseño acorde con el grado de importancia de la carretera. Todos estos factores son necesarios para predecir un comportamiento confiable de la estructura del pavimento y evitar que el daño del pavimento alcance el nivel de colapso durante su vida en servicio.

4.4.-Diseño de juntas de construcción Debido a los cambios volumétricos que por su naturaleza experimenta el concreto y a los sistemas constructivos de los pavimentos rígidos, se hace necesaria la construcción de juntas y/o uniones entre paños o losas de un pavimento. La función de las juntas consiste en: 

  

Mantener las tensiones que se desarrollan en la estructura de un pavimento dentro de los valores admisibles del concreto o disipar tensiones debidas a agrietamientos inducidos debajo de las mismas juntas. Controla el agrietamiento transversal y longitudinal. Divide al pavimento en secciones adecuadas por efecto de las cargas de tránsito. Permite la transferencia de cargas entre losas.

Los tipos de juntas más comunes en los pavimentos rígidos caen dentro de dos clasificaciones: transversales y longitudinales que a su vez se clasifican como de contracción, construcción y de expansión. Clasificación Las juntas se clasifican como sigue:  Según su ubicación respecto al eje del pavimento  Transversales  Longitudinales  Según su función  Contracción  Construcción  Expansión

Las juntas longitudinales se utilizan para tender franjas nuevas de la losa sobre tendidos ya existentes, mientras que las juntas transversales se utilizan para controlar el agrietamiento transversal. Tipos de juntas Juntas transversales de contracción Son las que se construyen ortogonalmente al eje del trazo del pavimento. Su espaciamiento es para evitar agrietamiento provocado por los esfuerzos debidos a cambios de temperatura, humedad y secado.

Juntas transversales de construcción Son las ejecutadas al final de cada día de labores o aquéllas realizadas por necesidades de proyecto en instalaciones o estructuras existentes. Ejemplo: cambios de pendiente como los accesos de puentes. Normalmente se planean con oportunidad desde la etapa de planeación.

Juntas transversales de expansión/aislantes Son aquéllas que permiten el movimiento horizontal o los desplazamientos del pavimento respecto a las estructuras existentes como puentes, alcantarillas, en el cruce o unión de dos calles. Estas se colocan para controlar las dilataciones del concreto.

Juntas longitudinales de contracción Son aquéllas que dividen a los carriles en la dirección longitudinal, o las ejecutadas en donde se construyen dos o más anchos de carriles al mismo tiempo. Influyen en el buen comportamiento de los pavimentos rígidos. Es muy importante el refuerzo ya que reduce el espesor de la losa y aumenta la vida útil del pavimento, así como el espaciamiento de las juntas. El refuerzo es mediante pasa-juntas de acero lisas y engrasadas para que no se adhieran al concreto y estén protegidas contra la corrosión y así mismo puedan transmitir contante a losas vecinas.

Juntas longitudinales de construcción Son aquéllas juntas existentes entre dos carriles construidos en diferentes etapas. Como su nombre lo dice, se utilizan para controlar las grietas longitudinales de contracción, así mismo para determinar el ancho del carril. Pueden realizarse al colocar las franjas longitudinales del pavimento. Llevan barras de sujeción, colocadas a la mitad del espesor para evitar deslizamientos laterales de las losas.

Un pavimento podrá diseñarse con o sin juntas, ello estará en función del tipo de estructura deseada, el tipo de tránsito y de las condiciones ambientales. En general se recomienda el empleo de pasajuntas para tránsitos intensos y pesados. El factor J representa la cantidad de transferencia de carga que se espera a lo largo de la junta para un periodo de diseño particular del pavimento.

Diseño de pasajuntas Las pasajuntas son barras de acero liso y redondo colocadas transversalmente a las juntas para transferir las cargas del tráfico sin restringir los movimientos horizontales de las juntas. Además mantienen a las losas alineadas horizontal y verticalmente. Las pasajuntas reducen las deflexiones y los esfuerzos en las losas de concreto, así como el potencial de diferencias de elevación en las juntas, bombeo (expulsión de finos a través de las juntas) y rupturas en las esquinas. Por lo que toda esta reducción de deflexiones y esfuerzos en las losas al transmitir efectivamente la carga a lo largo de las juntas se traduce en un incremento en la vida de servicio del pavimento. Existen formas teóricas para estimar diámetros y longitudes de pasajuntas, sin embargo, es común emplear criterios prácticos para su diseño.

Sin embargo es recomendable emplear pasajuntas de diámetros de 1 ¼” para espesores de losa mayores de 25cm y de 1” para espesores iguales o menores a 25 cm.

Las pasajuntas se colocan para transmitir las cargas de una losa a otra. Dependiendo de las deflexiones que experimenten dos losas ligadas por pasajuntas, al ser solicitadas por el tránsito, se tendrá mayor o menor eficiencia.

Procedimiento de diseño Para el diseño del pavimento rígido se seguirá el método AASTHO que se presenta a continuación: La fórmula general para el diseño de pavimentos rígidos está basada en los resultados obtenidos de la prueba AASHTO. La fórmula es la siguiente:

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 posteriormente evaluar todos los factores adicionales de diseño, si se cumple en equilibrio en la ecuación el espesor supuesto es resultado del problema, de lo contrario de debe de seguir haciendo tanteos.

Las variables de diseño de un pavimento rígido son: a) Espesor. b) Serviciabilidad c) Tránsito d) Transferencia de carga e) Propiedades del concreto f) Resistencia a la subrasante g) Drenaje h) Confiabilidad a) ESPESOR El espesor del pavimento de concreto es la variable que se pretende determinar al realizar un diseño, el resultado del espesor se ve afectado por todas las demás variables que interviene en los cálculos. b) SERVICIABILIDAD La serviciabilidad se define como la habilidad del pavimento de servir al tipo de tráfico (autos y camiones) que circulan en la vía, se mide en una escala del 0 al 5 en donde 0 (cero) significa una calificación para pavimento intransitable y 5 (cinco) para un pavimento excelente. La serviciabilidad es una medida subjetiva de la calificación del pavimento, sin embargo la tendencia es poder definirla con parámetros medibles.

El índice de serviciabilidad inicial (Po) es la condición que tiene un pavimento inmediatamente después de la construcción del mismo, para su elección es necesario considerar los métodos de construcción, ya que de esto depende la calidad del pavimento. Usando buenas técnicas de construcción, el pavimento de concreto puede tener una serviciabilidad Po = 4.7 ó 4.8. En la Figura 3.2 se puede observar que mientras mejor se construya inicialmente un pavimento, o bien, mientras mejor índice de serviciabilidad inicial tenga mayor será su vida útil.

El índice de serviciabilidad final (Pt) tiene que ver con la calificación que esperamos tenga el pavimento al final de su vida útil, o bien, el valor más bajo que pueda ser admitido, antes de que sea necesario efectuar una rehabilitación, un refuerzo o la reconstrucción del pavimento. Los valores recomendados de serviciabilidad final Pt para el caso de México se pueden observar en la Tabla 3.1.

La diferencia entre ambos índices es: ΔPSI= Po – Pt, que se define como pérdida de serviciabilidad. c) TRÁNSITO El tránsito es una de las variables más significativas del diseño del pavimento y sin embargo es una de las que más incertidumbre presenta al momento de estimarse. Es importante hacer notar que debemos contar con la información más precisa posible del tráfico para el diseño, ya que de no ser así podríamos tener diseños inseguros o con un grado importante de sobre diseño, debido a esto, en este trabajo se tratará de manera sencilla esta parte. La metodología AASHTO considera la vida útil de un pavimento relacionada al número de repeticiones de carga que podrá soportar el pavimento antes de llegar a las condiciones de servicio final predeterminadas para el camino. El método AASHTO utiliza en su formulación el número de repeticiones esperadas de carga de Ejes Equivalentes, es decir, que antes de entrar a las fórmulas de diseño, debemos transformar los Ejes de Pesos Normales de los vehículos que circulan por el camino, en Ejes Sencillos Equivalentes de 18 kips (8.2Ton) también conocidos como ESAL´s. Lo conducente es realizar los cálculos para el carril de diseño, seleccionado para estos fines por ser el que mejor representa las condiciones críticas de servicio de la calle o camino. Existen algunos factores que nos ayudan a

determinar con precisión el tráfico que circula en el carril de diseño, estos factores se muestran en la tabla siguiente:

AASTHO diseña los pavimentos por fatiga. La fatiga se entiende como el número de repeticiones o ciclos de carga y descarga que actúan sobre un elemento. En realidad al establecer una vida útil de diseño, lo que estamos haciendo es tratar de estimar, en un periodo de tiempo, el número de repeticiones de carga a las que estará sometido el pavimento. La vida útil mínima con la que se debe diseñar un pavimento rígido es de 20 años, es común realizar diseños para 30, 40 ó más de 50 años. Otro factor que hay que tomar en cuenta es la tasa de crecimiento anual, que depende del desarrollo económico – social, de la capacidad de la vía, tipo de vehículo que pueden ser más de un tipo que de otro. Es conveniente prever este crecimiento del tráfico, tomando en consideración una tasa de crecimiento anual con la que se calcula un factor de crecimiento de tráfico. Es importante investigar adecuadamente la tasa de crecimiento apropiada para el caso en particular que se esté considerando. A continuación se presentan algunos valores típicos de tasas de crecimiento, sin embargo estos pueden variar según el caso.

El Factor de Crecimiento del Tráfico considera los años de vida útil más un número de años adicionales debidos al crecimiento propio de la vía.

Dónde: g = tasa de crecimiento n= años de vida útil

TRANSFERENCIA DE CARGA También se conoce como coeficiente de transmisión de carga (J) y es la capacidad que tiene una losa del pavimento de transmitir las fuerzas cortantes con sus losas adyacentes, con el objetivo 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 losa del pavimento. La efectividad de la transferencia de carga entre las losas adyacentes depende de varios factores:   

Cantidad de tráfico Utilización de pasajuntas Soporte lateral de las losas

La utilización de pasajuntas es la manera más conveniente de lograr la efectividad en la transferencia de cargas, por lo que se recomienda su utilización cuando:  

El tráfico pesado sea mayor al 25% del tráfico total. El número de ejes equivalentes de diseño sea mayor de 5.0 millones de ESAL´s.

Esta transferencia de cargas se realiza a través de los extremos de las losas (juntas o grietas) y su valor depende del tipo de pavimento, del tipo de borde u hombro y de la colocación de los elementos de transmisión de carga. En la siguiente tabla se muestran los valores del coeficiente de transmisión de carga en función de estos parámetros:

El coeficiente de transmisión de carga considera el esfuerzo de transferencia a través de la junta o grieta como se observa en las siguientes figuras.

Junta 0% efectiva. La carga la soporta una sola losa.

Junta 100% efectiva. La carga la soportan entre las dos losas. Soporte lateral es el confinamiento que produce el soporte lateral y 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:

Las pasajuntas son barras de acero redondo liso, la cual no se debe adherir al concreto permitiendo el libre movimiento de las losas longitudinalmente, pero si debe de transferir verticalmente parte de la carga aplicada en una losa adyacente. Se colocan perfectamente alineadas a la mitad del espesor de la losa.

e) PROPIEDADES DEL CONCRETO Son dos las propiedades del concreto que influyen en el diseño y en su comportamiento a lo largo de su vida útil.  

Resistencia a la tensión por flexión o Módulo de Ruptura (MR) Módulo de elasticidad del concreto (Ec)

Debido a que los pavimentos de concreto trabajan principalmente a flexión es recomendable que su especificación de resistencia sea acorde con ello, por eso el diseño considera resistencia del concreto trabajando a flexión, que se conoce como resistencia a la flexión por tensión (S´c) o Módulo de ruptura (MR) normalmente especificada a los 28 días. Existe una prueba normalizada por la ASTM C78 para la obtención del módulo de ruptura la cual consiste en aplicar carga a la viga de concreto en los tercios de su claro de apoyo (Figura 3.6). Se puede realizar otra prueba similar aplicándole carga el centro del claro; los resultados obtenidos son diferentes aproximadamente entre 15% a 20% mayores.

En la siguiente tabla se muestra el Módulo de Ruptura (MR) recomendado.

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. Los valores típicos utilizados para la desviación estándar son:

La desviación normal estándar (Zr) define que, para un conjunto de variables (espesor de las capas, características de los materiales, condiciones de drenaje, etc.)que intervienen en un pavimento, el tránsito que puede soportar el mismo a lo largo de un periodo de diseño. A continuación se muestra en la Tabla III.8 la desviación normal estándar en función de la confiabilidad (R).

El módulo de elasticidad del concreto (Ec) está relacionado con su módulo de ruptura y se determina mediante la norma ASTM C469. En su defecto correlacionarlo con otras características del material como puede ser su resistencia a la compresión (f´c). Esto es:

f) RESISTENCIA A LA SUBRASANTE La resistencia a la subrasante se obtiene mediante el módulo de reacción del suelo (K) por medio de la prueba de placa. El módulo de reacción del 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 se puede obtener directamente del terreno mediante la prueba de placa ASTM D1195 Y D1196 (Figura 3.7). El resultado de la prueba indica la característica de resistencia que implica la elasticidad del suelo. Esto es igual al coeficiente del esfuerzo aplicado por una placa entre las deformaciones correspondientes, producida por este esfuerzo. Dado que la prueba de placa es tardada y cara, el valor de k, es usualmente estimado por correlación a una prueba simple, tal como la Relación de Soporte de California (CBR). El resultado es válido ya que no se requiere una determinación exacta del valor de k; las variaciones normales de un valor estimado no afectan apreciablemente los requerimientos del espesor del espesor del pavimento. Cuando se diseña un pavimento es probable que tenga diferentes valores de K a lo largo del tramo por diseñar, por lo que se recomienda utilizar el valor promedio de los módulos K para el diseño. Si no se cuenta con información geotécnica del sitio, la Tabla 3.9 proporciona órdenes de magnitud en los módulos de reacción de las capas de apoyo.

g) DRENAJE En cualquier tipo de pavimento, el drenaje es un factor importante en el comportamiento de la estructura del pavimento a lo largo de su vida útil y por lo tanto en el diseño del mismo. Se puede evaluar mediante el coeficiente de drenaje (Cd) el cual depende de: 

Calidad del drenaje.

Viene determinado por el tiempo que tarda el agua infiltrada en ser evacuada de la estructura del pavimento 

Exposición a la saturación.

Porcentaje de tiempo durante el año en que un pavimento esta expuesto a niveles de humedad que se aproximan a la saturación. Este valor depende de la precipitación media anual y de las condiciones del drenaje. Para el caso se definen varias condiciones del drenaje:

Combinando todas las variables que interviene para llegar a determinar el coeficiente de drenaje Cd, se llega a los valores de la siguiente Tabla:

Es importante evitar que exista presencia de agua, dado que en caso de presentarse afectará en gran medida a la respuesta estructural del pavimento. El agua atrapada puede producir efectos nocivos como:     

Reducción de la resistencia de materiales granulares. Reducción de la resistencia de la subrasante. Expulsión de finos. Levantamientos diferenciales de suelos expansivos. Expansión por congelamiento del suelo.

h) CONFIABILIDAD Los factores estadísticos que influyen en el comportamiento de los pavimentos son:

 

Confiabilidad R Desviación estándar

La confiabilidad está definida como la probabilidad de que el sistema de pavimento se comporte de manera satisfactoria durante su vida útil en condiciones adecuadas para su operación. Otra manera de interpretar este concepto sería aquélla que la probabilidad de que los problemas de deformación y resistencia estén por debajo de los permisibles durante la vida de diseño del pavimento.

La confiabilidad puede relacionarse con un Factor de Seguridad y va asociada con la desviación estándar (So) ó también llamado error estándar. Este último representa el número de ejes que puede soportar el pavimento hasta que su índice de serviciabilidad descienda por debajo de un determinado índice de servicio final (Pt) La desviación estándar (So) relacionada con la confiabilidad (R) se muestra a continuación:

EJEMPLO El número total de ejes equivalentes se obtiene a partir del resultado del aforo del tránsito.

El volumen de tránsito real (TDPA) se convierte en tránsito equivalente de ejes sencillos de 8.2ton, mediante la aplicación de los coeficientes de daño por tránsito por vehículos típicos. Se considerará tránsito en ambas direcciones. DETERMINACIÓN DEL TRÁNSITO EQUIVALENTE Para transformar el tránsito mezclado al correspondiente tránsito equivalente a ejes sencillos de 8.2ton, referido al carril de diseño y considerando que los vehículos transitan en ambas direcciones se explica a continuación: El coeficiente de distribución es del 30%.

De la Tabla 3.16, el número de vehículos del carril de diseño (columna 3) se obtiene multiplicando el TDPA (columna 2) por el coeficiente de distribución de 30% el cual fue seleccionado en función del número de carriles (8 en este caso). El coeficiente de distribución se obtiene según la siguiente tabla y de acuerdo al número de carriles que se esté diseñando.

Regresando a la Tabla 3.16, el número de ejes equivalentes (columna 5) para cada renglón se determina multiplicando el número de vehículos del carril de diseño (columna 3) por el coeficiente de daño (columna 4) que se obtiene a partir de la tabla 3.18. La suma de estos resultados parciales se tiene al final de la columna 5. Cada una de estas sumas representa el tránsito equivalente en ejes simples de 8.2ton, referido a un canal de diseño y a un día medio del año.

CÁLCULO DEL TRÁNSITO EQUIVALENTE ACUMULADO El tránsito acumulado de ejes equivalentes de 8.2ton durante un periodo de n años de servicio se calcula mediante el empleo de la siguiente ecuación:

Dónde: ΣIn = tránsito acumulado durante n años de servicio y tasa de crecimiento r, en ejes equivalentes de 8.2ton. To = tránsito medio diario en el primer año de servicio para el carril de diseño, en ejes equivalentes de 8.2ton. C´= coeficiente de acumulación de tránsito para n años de servicio y una tasa de crecimiento anual r, que se puede obtener mediante la ecuación siguiente:

En la siguiente tabla se concentran los datos calculados de las diferentes variables para poder entrar al nomograma y obtener el espesor de la losa.

4.5.- Procedimientos de construcción y control de calidad de los pavimentos rígidos. PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCIÓN 1. COLOCACIÓN DEL CARTEL DE IDENTIFICACIÓN DE LA OBRA Esta es la primera tarea a realizarse. 2. TRAZO Y REPLANTEO Luego de haber colocado el cartel de obra se procede a la etapa del trazo y replanteo. Primero se procede a identificar los puntos dejados en el levantamiento topográfico, y así mismos el nivel a que se encuentran dichos puntos. Después de haber identificado dichos puntos se procede al trazo del eje principal de la calle hacer pavimentada la cual se realizó con yeso. Ejecutado el trazo de la vía, el INGENIERO procese a instalar el Nivel para el replanteo de puntos tomados con la ayuda de un operario el ingeniero se dispone a tomar los puntos nuevamente, cada punto tomado se coloca en la separación del trazo del eje dela vía. El replanteo de puntos se hace con el fin de tener un acercamiento del perfil que se muestra en el expediente técnico que se requiere para dicha vía.

3. CORTE Y MOVIMIENTO DE TIERRAS Luego de haber ejecutado el trazo y replanteo de los puntos de control se procede a realizar el movimiento de tierra. Primero se inicia con una limpieza general de toda la vía, para evitar que exista algún obstáculo que pueda demorar el trabajo del CARGADOR FRONTAL. Luego de haber hecho una limpieza general de la vía se procede con el corte del terreno. El CARGADOR FRONTAL comienza a hacer el corte en un inicio superficialmente, para ver la dureza del suelo.

Luego de haber hecho una limpieza general de la vía se procede con el corte del terreno. El CARGADOR FRONTAL comienza a hacer el corte en un inicio

superficialmente, para ver la dureza del suelo. Comenzando a cortar el terreno superficialmente, llevando la tierra de desmonte a un punto de acumulación para que luego pueda ser cargado a los volquetes que los trasladaran a lugares de depósito de tierras. Dicho proceso se hace reiteradas veces hasta que el tramo tomado sea cortado hasta el nivel requerido.

4.- REPARACIÓN DE REDES E INSTALACIONES EXISTENTES Luego de hacer el movimiento de tierra se procede a hacer la excavación de zanjas, uno de los trabajos hechos aquí es aquel que tiene que ver con la reparación de redes e instalaciones existentes de agua potable y desagüe. Se hace la excavación con maquinaria pesada y manualmente en coordinación con la empresa que presta este servicio. Una vez concluida las obras de saneamiento se procede a tapar todas las zanjas realizadas.

5.- MEJORAMIENTO DE LA SUB RASANTE Se mejora colocando material granular de préstamo o de cantera de 15 a 20 cm, la cual se realiza en 3 etapas. 1) El CAMIÓN VOLQUETE se encarga de dejar en punto específicos el material. 2) Luego una MOTONIVLADORA se encarga de extender el material hasta el nivel requerido. 3) Luego se procede a compactar este material con el RODILLO hasta lograr una superficie horizontal, paralela a la sub rasante

6. CONFORMACIÓN DE LA BASE Después del mejoramiento de la sub rasante se pasa a la etapa de la conformación de la base, la cual también consta de 3 etapas 1) El CAMIÓN VOLQUETE se encarga de dejar en punto específicos el material. 2) Luego se procede a poner puntos de nivel para que la MOTONIVELADORA se encargue de extender el material hasta el nivel requerido.

La expansión del material manualmente se realiza cuando la maquina MONOTIVELADORA no puede entrar en esa zona. Y para hacer esta expansión de material se realiza a través de una palana y un pico. Una vez realizado la expansión del material se procede a verificar los puntos de nivel para ver si la capa requerida tiene la dimensión especificada. Estos puntos son señalizados con yeso. 3) Verificada el espesor de la capa se procede a la compactación del material mediante el uso del rodillo. Como el rodillo no puede entrar en algunas zonas se hace el uso de la plancha compactadora. Después que la vía fue compactada se procede a señalar trazos con yeso para las divisiones del encofrado del pavimento. 7.- ENCOFRADO DE PISTAS Comprende la ejecución y colocación de la madera necesaria para contener el vaciado del concreto de los diferentes elementos que conforman al pavimento. En el proceso del encofrado se debe usar madera tornillo por ser de alta resistencia al pandeo y al empuje del concreto al momento del vaciado, en la actualidad se hace uso de las planchas metálicas, la cual ayuda a ganar tiempo y avanzar con el proceso. Antes de la colocación la madera debe ser humedecida y lubricada para evitar la adherencia del concreto. Antes del vaciado del concreto, se verifica que no haya fisuras por donde podría escapar el concreto, también se nivela con más precisión y se compacta el suelo para evitar el mezclado del concreto con el material del afirmado. 8.- VACEADO PARA COMFORMAR LA LOSA DE CONCRETO El concreto se elabora en la mezcladora empleando latas y palanas para llenar la mezcladora de agua, arena gruesa y gravilla, las carretillas se usan para trasladar el concreto. Previamente el Ingeniero verifica que las dimensiones delos paños a vaciar el concreto correspondan a las de los planos. Se vacía el concreto por paños, cuando la que está a lado ya ha fraguado. Luego se somete a un proceso de vibrado cada 30 cm del vaciado de unos 8 a15 segundos. Por efectos de la alta temperatura (días soleados) se cubre el pavimento con un plástico evitando de esa manera la deshidratación y el fisuramiento del pavimento.

9.-JUNTAS DE DILATACIÓN Las juntas vienen a ser la separación de uno y otro paño por una madera longitudinal y transversal. Las cuales son empleadas para evitar el agrietamiento del pavimento por efectos estructurales del mismo y por condiciones climáticas respectivas. Se deja un espacio libre entre paños para disminuir los esfuerzos descompresión en el pavimento. Esta junta permite el libre movimiento al dilatarse el pavimento por efectos de temperatura. Estas juntas se hacen en la intersección de los paños, Tienen 2 pulgada de espesor y 20 cm de alto, lo mismo que el paño. Normalmente estas juntas se las hacen colocando una tabla y en algunos casos colocando tecnopor. 10.- CURADO Luego del vaciado del concreto y cuando este haya fraguado (pasado las 24horas) se procede a desencofrar los paños de concreto. Una vez desencofrado se procede a hacer el curado del concreto. Sabemos que desde que el agua tiene contacto con el cemento, se produce una reacción química, llevando por consecuencia inmediata a empezar el curado del concreto, por ello en el curado del concreto del pavimento, se observa la preocupación por el clima, el tiempo, y entre otros factores. Para poder tener un óptimo curado, el concreto necesita de una humedad requerida, por lo cual si este, se lo expone al sol o a factores climatológicos que afecten a la humedad del concreto, este no tendrá el curado requerido y por lo tanto afectara a su resistencia portante. El curado de las losas de concreto de pavimento rígido es la etapa siguiente del vaciado, fraguado y desencofrado del concreto. Primero se inicia con una remojada de agua superficialmente, tantas veces sea necesario ya que el agua se valla escurriendo alrededor de las losas. Luego se procede a cubrir las losas con arena gruesa mojada en formas de cono. Si la arena va secando por efectos de temperatura debe ser remojada para que el agua pueda entrar de forma proporcional a las losas de concreto y así tener un óptimo curado. 11.- SELLADO DE JUNTAS Sellar es colocar un producto adecuado en una junta para impedir la penetración de humedad o aire por ese espacio entre elementos, se realiza en el mismo material o en otros de diferente naturaleza.

Las juntas deben sellarse para conservar ese espacio donde se producirán los movimientos, para impedir que penetre agua u otro elemento y para proteger los bordes del deterioro por impacto de cargas puntuales. Cuando las juntas se sitúan bajo tráfico rodado, tienen influencia en los costes de mantenimiento de la estructura y también en la seguridad de uso permitiendo que ambos lados de la junta queden nivelados para que el rodado transite sin saltos. Las juntas serán rellenados con material de asfalto (brea + arena gruesa) cocido, en una proporción de 1:4. 12.- LIMPIEZA Este trabajo consiste en la limpieza del pavimento de todo escombro y material indeseable necesarios para concluir con la obra especificada y proceder a la inauguración de dicha pavimentación. 13. SEÑALIZACIÓN Esta etapa es necesaria para el ordenamiento y señalización para el tráfico vehicular y peatonal. Se procede a pintar sobre el pavimento la Línea Central, las Líneas de Pare y Cruce de Peatones; además de las flechas direccionales.

CONTROL DE CALIDAD H.- CRITERIOS DE ACEPTACIÓN O RECHAZO Además de lo establecido anteriormente en esta Norma, para que la subbase o la base hidráulica sean aceptados por la Secretaría, con base en el control de calidad que ejecute el Contratista de Obra, mismo que podrá ser verificado por la Secretaría cuando lo juzgue conveniente, se comprobará:

H.1.-CALIDAD DE LOS MATERIALES Que los materiales, solos y después de mezclados cuando procedan de dos o más bancos diferentes, cumplan con las características establecidas como se indica en la Fracción D.1 de esta Norma. H.2.- LÍNEAS Y NIVELES

Que el alineamiento, perfil y sección de la subbase o la base hidráulica, cumplan con lo establecido en el proyecto, con las tolerancias que se indican en la Tabla 1 de esta Norma, para lo que se ejecutarán los siguientes levantamientos topográficos:

H.2.1. Previamente a la construcción de la subbase o la base hidráulica, en las estaciones cerradas a cada veinte (20) metros, se nivelará la corona terminada de la capa inmediata inferior, obteniendo los niveles en el eje y en ambos lados de éste, en puntos ubicados a una distancia (B) igual al medio ancho de la corona de la subbase o la base (A/2), según sea el caso, menos setenta (70) centímetros, a la mitad del espacio comprendido entre éstos y el eje (B/2), y en las orillas de dicha corona, como se muestra en la Figura 1 de esta Norma.

H.2.2. Una vez compactada la subbase o la base hidráulica, se volverán a nivelar las mismas secciones que se indican en el Inciso anterior, determinando las elevaciones de los mismos puntos ahí indicados, y se medirán, en cada sección, las distancias entre el eje y las orillas de la corona de la subbase o la base, según sea el caso, para verificar que esos niveles y distancias estén dentro de las tolerancias.

H.2.3. Las nivelaciones se ejecutarán con nivel fijo y comprobación de vuelta, obteniendo los niveles con aproximación al milímetro. Las distancias horizontales se medirán con aproximación al centímetro.

H.3. COMPACTACIÓN Que la compactación de la subbase o de la base hidráulica, determinada en calas ubicadas al azar mediante un procedimiento basado en tablas de números aleatorios, conforme a lo indicado en el Manual M·CAL·1·02, Criterios Estadísticos de Muestreo, cumpla con lo establecido en el proyecto o lo aprobado por la Secretaría, considerando que: H.3.1. El número de calas por realizar se determinará aplicando la siguiente fórmula: L 𝑐= 50 Dónde: c = Número de calas por realizar, aproximado a la unidad superior L = Longitud del tramo construido en un día de trabajo, (m) H.3.2. Las calas se ejecutarán sin dañar la parte contigua de las mismas. H.3.3. Todos los grados de compactación que se determinen en las calas, para ser aceptados, deberán estar dentro de las tolerancias que fije el proyecto o apruebe la Secretaría. H.3.4. Tan pronto se concluya la verificación, se rellenarán los huecos con el mismo material usado en la subbase o base hidráulica, según sea el caso, compactándolo hasta obtener el grado fijado en el proyecto o aprobado por la Secretaría.

4.6.-Software aplicado al diseño de pavimentos rígidos PCAcálculo El desarrollo del Software PCAcálculo estuvo orientado al desarrollo de un soporte lógico que permitiera la sistematización de los cálculos y la eliminación de las

lecturas de los nomogramas del método de diseño de pavimentos de concreto PCA – 1984. Comentario: los software funcionan b en las últimas versiones del sistema operativo Windows, se pueden incluir todas las variables del método de diseño, realiza los cálculos de fatiga y erosión de manera rápida, con lo que ágilmente se pueden evaluar varias alternativas de diseño, permite hacer un análisis de sensibilidad que muestra gráficamente las variaciones de la fatiga y la erosión en función del espesor de la losa, del módulo de rotura del concreto y del módulo de reacción del conjunto Subbase – Subrasante, da las recomendación de las dimensiones y separación de las barras de transferencia de carga y de las barras de anclaje, y además PCAcálculo es un software de uso libre.

4.7.-Conservación de pavimentos rígidos Durante la operación de las carreteras, en ellas inciden diversos factores que afectan su desempeño y paulatinamente van disminuyendo los niveles de servicio para los que fueron proyectadas. Los factores principales son:   

El tipo de vehículos y su peso Fenómenos meteorológicos El tipo y la calidad de materiales

Se entiende por conservación de pavimentos rígidos el conjunto de acciones que se llevan a cabo para que un pavimento, construido con anterioridad con losas de concreto hidráulico, continúe en condiciones adecuadas de operación, ofreciendo comodidad y seguridad al usuario. Los accidentes que ocurren en el pavimento rígido de una carretera pueden ser: LEVANTAMIENTO DE LOSAS Sobre-elevación abrupta de la superficie del pavimento, localizada generalmente en zonas contiguas a una junta o fisura transversal. 

Son causadas por falta de libertad de expansión de las losas de concreto, las mismas que ocurren mayormente en la proximidad de las juntas transversales.

FISURAS DE ESQUINA Es una fisura que intersecta la junta o borde que delimita la losa a una distancia menor de 1.30 m a cada lado medida desde la esquina. Las fisuras de esquina se extienden verticalmente a través de todo el espesor de la losa.

DESPLAZAMIENTOS VERTICALES DIFERENCIALES (ESCALONAMIENTO) Es una falla provocada por el tránsito en la que una losa del pavimento a un lado de una junta presenta un desnivel con respecto a una losa vecina; también puede manifestarse en correspondencia con fisuras. PROCESO Los levantamientos causados por suelos expansivos pueden ser eliminados por medio de la instalación de un sistema de drenaje adecuado, que evite los flujos de agua hacia la subrasante. En cualquier caso es necesario remover el pavimento para permitir la reparación.

DAÑOS EN EL SELLADO DE JUNTAS Se refiere a cualquier condición que posibilite la acumulación de material en las juntas o permita una significativa infiltración de agua. La acumulación de material incompresible impide el movimiento de la losa, posibilitando que se produzcan fallas, como levantamiento o despostillamientos de juntas. REPARACIÓN Retirar todo el vestigio de sello antiguo y materiales contaminantes, una vez realizada la limpieza se procede a la remoción de material extraño, removiendo con una escobilla de acero y para terminar la limpieza se debe de realizar un soplado de aire comprimido con una presión mínima de 120 PSI. FISURAS TRANSVERSALES Y DIAGONALES Fracturamiento de la losa que ocurre aproximadamente perpendicular al eje del pavimento, o en forma oblicua a este, dividiendo la misma en dos planos. Son causadas por una combinación de los siguientes factores: excesivas repeticiones

de cargas pesadas (fatiga), deficiente apoyo de las losas, asentamientos de la cimentación, excesiva relación longitud / ancho de la losa o deficiencias en la ejecución de éstas. REPARACION El proceso de reparación que se debe utilizar es el sellado de grietas para anchos de 30 mm. Se deberá limpiar el área a reparar a toda la profundidad de la grieta, utilizando herramientas manuales para remover el material que se ha acumulado en la grieta, posteriormente se debe de limpiar con un cepillo de acero, tal que asegure la eliminación de cualquier material extraño o suelto que se encuentre alojado en la grieta. Una vez realizada la limpieza, procedemos al sellado de la junta, con silicón, el espesor de este material será como mínimo 20 mm, el relleno deberá quedar de 4 a 5 mm por debajo de la superficie del pavimento. BACHES Descomposición o desintegración de la losa de concreto y su remoción en una cierta área, formando una cavidad de bordes irregulares. Los baches se producen por conjunción de varias causas: cimentaciones y capas inferiores inestables; espesores del pavimento estructuralmente insuficientes; defectos constructivos; retención de agua en zonas hundidas y/o fisuradas. REPARACION Limpiar muy bien el interior del bache y las paredes del mismo para garantizar la eliminación de material extraño. Luego se rellenará con concreto que contenga un aditivo expansor, y se deberá garantizar la adherencia entre el concreto dejando rugosa las paredes laterales del bache. Comentario: Una vez definido el estado funcional de un pavimento se procede, en caso necesario, a realizar una evaluación de daños estructurales del mismo. Posteriormente se procede al análisis de la base de datos de fallas del pavimento, esto mediante el auxilio de un catálogo de deterioros que se incluyó también en esta investigación, éste servirá para posteriormente definir las estrategias de conservación de la infraestructura vial, utilizando las técnicas más adecuadas de acuerdo al tipo de deterioro; por último se procede a la ejecución y el control de obra.

CONCLUSIÓN El proyecto del pavimento debe perseguir una optimización desde el punto de vista de la resistencia y la funcionalidad de la estructura, un costo global mínimo, que incluya los costos de construcción, conservación, rehabilitación o recuperación y operación en un período de 30 a 40 años generalmente. De esto se desprende que de los métodos analizados y de la experiencia que se tiene de especialistas en la materia, la idea de que no existe un procedimiento fundado en una teoría general, producto de un conocimiento metodológico seguro, que permita diseñar los pavimentos. De hecho, parece que puede concluirse que no se conoce con el detalle suficiente el funcionamiento estructural de los mismos. Además de las características funcionales y estructurales, el proyecto de los pavimentos requiere la consideración de aspectos constructivos. El análisis de costos debe contemplarse con una prevención del comportamiento del pavimento durante el período de diseño, la conservación necesaria, su costo actualizado y, finalmente una estimación de futuros refuerzos estructurales, renovaciones superficiales o reconstrucciones. Lo anteriormente expuesto indica que en las condiciones actuales, el costo de operación del transporte y después el costo y frecuencia de las acciones de conservación y/o refuerzo deben ser el paradigma de diseño de los pavimentos, antes que el costo de construcción inicial. Obviamente esta conclusión es tanto más válida cuanto más ocupada sea la vialidad y mayor sea la posibilidad de crecer en ocupación.