• Author / Uploaded
• Dallana Mendez de Salazar

• Categories
• Hormigón
• La carretera
• Agua
• Contaminación
• Suelo

Citation preview

República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior

Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño Ingeniería Civil

“PAVIMENTOS RIGIDOS”

CURSO

:

PAVIMENTOS

ALUMNOS

:

MENDEZ DALLANA (18 819 079)

FECHA DE ENTREGA

:

22 – 06 – 2012

Caracas – Venezuela 2012

CONTENIDO

Pág. Introducción

………………….......

3

Definición de los pavimentos rígidos

………………….......

4

Tipos de los pavimentos rígidos

………………….......

5

Elementos que integran los pavimentos rígidos

………………….......

5

Tipología usos y ventajas de los pavimentos rígidos

………………….......

7

Características de los pavimentos rígidos

………………….......

8

Ventajas que poseen los pavimentos rígidos

………………….......

8

Desventajas que poseen los pavimentos rígidos

………………….......

11

Comparación entre una estructura de pavimento flexible y una estructura los pavimentos rígidos

………………….......

11

Diferencias entre los pavimento rígido y los pavimento flexible

………………….......

11

Procedimiento para evitar la formación de grietas en el concreto.

………………….......

13

¿Por qué se agrietan las superficies de concreto?

………………….......

13

Prevención o minimización del agrietamiento en las superficies de concreto.

………………….......

14

Recomendaciones y conclusiones Referencias bibliográficas Anexos

…………………....... …………………....... ………………….......

16 17 18

2

Introducción La presente investigación tiene la finalidad de profundizar en el tema con respectos a los Pavimentos Rígidos. Y a su vez tendrá el propósito de enfocar el tema conceptualizando los términos más básicos que es la definición de los pavimentos rígidos, enfatizando en sus propiedades, características, señalando sus usos, ventajas, desventajas y finalmente algunas recomendaciones para prevenir fallas en los pavimentos rígidos. De la misma manera es muy importante en el desarrollo de nuestra carrera como estudiantes de Ingeniería civil conocer y dominar los aspectos teóricostécnicos con relación a los pavimentos regidos ya que podremos en el medio laboral aportar ideas y soluciones a problemáticas cotidianas en nuestro medio de laboral, vinculadas con el tema a abordar en este trabajo.

3

Pavimentos rígidos Son aquellos en los que la capa superior del pavimento está compuesta fundamentalmente por hormigón. La característica más notable del pavimento rígido es su resistencia a compresión, muy superior a la de tracción. Para soportar esfuerzos a tracción se les colocan barras o se los pretensan. Principalmente. Se encuentra apoyada sobre la subrasante o sobre una capa, de material seleccionado, la cual se denomina subrasante del pavimento rígido (ver figura a), Debido a la alta rigidez del concreto hidráulico así como de su elevado coeficiente de elasticidad, la distribución de los esfuerzos se produce en una zona muy amplia. Además como el concreto es capaz de resistir, en cierto grado, esfuerzos a la tensión, el comportamiento de un pavimento rígido es suficientemente satisfactorio aun cuando existan zonas débiles en la subrasante. La capacidad estructural de un pavimento rígido depende de la resistencia de las losas y, por lo tanto, el apoyo de las capas subyacentes ejerce poca influencia en el diseño del espesor del pavimento.

4

Tipos de Pavimentos Rígidos: a) Concreto hidráulico simple No contiene armadura en la losa y el espaciamiento entre juntas es pequeño (entre 2.50 a 4.50 metros ó 8 a 15 pies). Las juntas pueden o no tener dispositivos de transferencia de cargas (dovelas). b) Concreto hidráulico reforzado Tienen espaciamientos mayores entre juntas (entre 6.10 y 36.60 metros ó 20 a 120 pies) y llevan armadura distribuida en la losa a efecto de controlar y mantener cerradas las fisuras de contracción. c) Concreto hidráulico reforzado continuo Tiene armadura continua longitudinal y no tiene juntas transversales, excepto juntas de construcción. La armadura transversal es opcional en este caso. Estos pavimentos tienen más armadura que las juntas armadas y el objetivo de esta armadura es mantener un espaciamiento adecuado entre fisuras y que éstas permanezcan cerradas. Elementos que integran un Pavimento Rígido. a) Subrasante. Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura de pavimento y que se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de diseño que corresponde al tránsito previsto. Esta capa puede estar formada en corte o relleno y una vez compactada debe tener las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos finales de diseño. El espesor de pavimento dependerá en gran parte de la calidad de la subrasante, por lo que ésta debe cumplir con los requisitos de resistencia, incompresibilidad e inmunidad a la expansión y contracción por efectos de la humedad, por consiguiente, el diseño de un pavimento es esencialmente el ajuste de la carga de diseño por rueda a la capacidad de la subrasante. b) Subbase. Es la capa de la estructura de pavimento destinada fundamentalmente a soportar, transmitir y distribuir con uniformidad las cargas aplicadas a la superficie de rodadura de pavimento, de tal manera que la capa de subrasante la pueda soportar absorbiendo las variaciones inherentes a dicho

5

suelo que puedan afectar a la subbase. La subbase debe controlar los cambios de volumen y elasticidad que serían dañinos para el pavimento. Se utiliza además como capa de drenaje y contralor de ascensión capilar de agua, protegiendo así a la estructura de pavimento, por lo que generalmente se usan materiales granulares. Al haber capilaridad en época de heladas, se produce un hinchamiento del agua, causado por el congelamiento, lo que produce fallas en el pavimento, si éste no dispone de una subrasante o subbase adecuada. Esta capa de material se coloca entre la subrasante y la capa de base, sirviendo como material de transición, en los pavimentos flexibles. Función de la subbase La función más importante es impedir la acción del bombeo en las juntas, grietas y extremos del pavimento. Se entiende por bombeo la influencia de material fino con agua fuera de la estructura del pavimento, debido a la infiltración de agua por las juntas de las losas. El agua penetra a través de las juntas licua el suelo fino de la subrasante facilitando así su evacuación a la superficie bajo la presión ejercida por las cargas circulantes a través de las losas.    



Servir como capa de transición y suministrar un apoyo uniforme, estable y permanente del pavimento. Facilitar los trabajos de pavimentación. Mejorar el drenaje y reducir por tanto al mínimo la acumulación de agua bajo el pavimento. Ayudar a controlar los cambios volumétricos de la subrasante y disminuir al mínimo la acción superficial de tales cambios volumétricos sobre el pavimento. Mejorar en parte la capacidad de soporte del suelo de la subrasante.

c) Superficie de rodadura Es la capa superior de la estructura de pavimento, construida con concreto hidráulico, por lo que debido a su rigidez y alto módulo de elasticidad, basan su capacidad portante en la losa, más que en la capacidad de la subrasante, dado que no usan capa de base. En general, se puede indicar que el concreto hidráulico distribuye mejor las cargas hacia la estructura de pavimento.

6

Tipología usos y ventajas de los pavimentos rígidos

Fuente: Cemex

7

Características poseen los pavimentos rígidos. Permite el uso de Suelos Locales o Agregados Marginales Mayor Resistencia a la compresión y corte Mayor Resistencia a la humedad Mayor Durabilidad(congelamiento) Mayor módulo elástico Reducción de la plasticidad Ventajas que poseen los pavimentos rígidos. Las principales son las siguientes: Costos Totales Inferiores: Al comparar diferentes alternativas de pavimentación en valor presente neto, generalmente el pavimento rígido resulta más barato. Esto se debe principalmente a que los costos de mantenimiento del pavimento rígido son mucho menores (usualmente sólo se requiere subsanar detalles de sellado de juntas a intervalos de 5 a 10 años). Por otra parte, el pavimento de hormigón tiene una vida útil más larga que el pavimento asfáltico. Costo de Operación de la Carretera: Los pavimentos de hormigón al tener una superficie plana alargan la vida de los vehículos, evitando que se dañen y minimizando su mantenimiento. El costo de consumo de combustible se reduce hasta en un 20% para camiones tipo tráiler. Costo Social de Mantenimiento: Para el recapado periódico de los pavimentos de asfalto, se requiere ejecutar desvíos que perjudican a vecinos y usuarios. En las construcciones con hormigón se minimizan éstos aspectos. Facilidad de Construcción: Las plantas dosificadoras – mezcladoras de hormigón junto al uso de pavimentadoras deslizantes reducen significativamente los costos de construcción. En pavimentos urbanos se puede usar equipos pequeños y encofrados fijos al alcance de cualquier contratista. Durabilidad: Las superficies de hormigón duran más. Estadísticamente se ha demostrado que las carreteras de hormigón han soportado hasta tres veces su capacidad de carga de diseño y en pavimentos de aeropuertos, el doble. El hormigón incrementa su resistencia con el tiempo. Resistencia: El hormigón resiste sin sufrir deterioros los derrames de gasolina y diesel, así como los efectos de la intemperie. Los

8

pavimentos de hormigón transmiten bajas presiones al suelo de fundación. Resistencia a altas temperaturas: El hormigón no es afectado por el calor, no se vuelve pegajoso, ni se volatilizan algunos de sus ingredientes (no es contaminante). En zonas calurosas, (especialmente en áreas urbanas) se mantiene fresco, reduciendo la temperatura del entorno. Indeformabilidad: En las zonas de frenado y arranque de vehículos pesados, el hormigón no se deforma. Textura: La superficie del pavimento de hormigón se puede hacer tan segura (antiderrapante) como se quiera, gracias a las diversas técnicas disponibles para darle textura, ya sea durante la construcción o una vez que el pavimento ha estado en servicio y requiera de una mayor resistencia al deslizamiento. Drenaje: Al no deformarse ni encharcarse las superficies de concreto proporcionan un buen drenaje superficial para el agua de lluvia. Seguridad: Por su planicidad y textura, El fenómeno del hidroplaneo de vehículos (deslizamiento en superficies mojadas), tiene menores posibilidades de producirse en superficies de hormigón. Estética y seguridad peatonal: Para dirigir el tráfico peatonal y vehicular por rutas más seguras, el estampado o color en el hormigón permite marcas duraderas. Economía en capa base: El hormigón reduce sustancialmente el espesor de la capa base, reduciendo el impacto ambiental y solicitando menores volúmenes de materiales pétreos. Esta cualidad también reduce los volúmenes de excavación. Economía en Iluminación: La superficie clara de hormigón es tres veces más reflejante que la de asfalto. Se puede ahorrar hasta un 30% de energía y se brinda mayor seguridad durante la noche, debido a que los faros de los vehículos, reflejan mejor la luz en el hormigón. Rapidez de puesta en obra: Con el hormigón se pueden alcanzar altas resistencias en cuestión de horas. La resistencia del hormigón se puede predecir y controlar con mayor facilidad. Limpieza: La superficie de hormigón es muy plana y fácil de limpiar. Ahorro de energía: No se requiere calentar ninguno de los ingredientes para elaborar el hormigón (se ahorra combustibles). En la elaboración del concreto asfáltico, los agregados y el asfalto deben

9

calentarse a temperaturas elevadas, manteniendo altas temperaturas dependiendo del tiempo de transporte y colocado. Contaminación: La mezcla asfáltica siempre contamina al ser colocada, aunque si se trata de mezclas en caliente o en frío e independientemente de una carpeta o de un bacheo rutinario. El hormigón no contamina durante su colocación. Reparaciones: El hormigón se repara fácilmente, bajo cualquier condición climática, se pueden emplear una gran cantidad de aditivos que permiten efectuar todo tipo de trabajos con gran rapidez y eficiencia. Señalización: Todo tipo de marcas, pinturas y señalamientos duran más cuando se colocan sobre hormigón. Tecnología: Existen equipos de pavimentación con hormigón muy diversos, sencillos y económicos con uso extensivo de mano de obra y de alto rendimiento para carreteras. Investigación y Desarrollo: La investigación de temas referidos a la tecnología del hormigón constantemente obtiene nuevos resultados. El desarrollo de sobrecapas ultradelgadas de hormigón de alta resistencia, reforzado con fibras sintéticas de entre 7,5 a 10 cm de espesor, colocadas sobre asfalto deteriorado, conforma un “paquete estructural compuesto” de excelentes características y a un precio menor al de un recapamiento asfáltico y por supuesto, con mayor durabilidad. Aeropuertos: No existe sustituto a los pavimentos de hormigón para aeropuertos, debido a: Superior capacidad de carga. Resistencia de reserva para sobrecargas no previstas Resistencia a la deformación. No se pierden partículas que podrían ser dañinas para turbinas y partes de los aviones. Excelente visibilidad para aterrizajes. Textura superficial permanente para prevenir “acuaplaneo” y resbalamientos. Menor acumulación de calor sobre la superficie del pavimento. No se requieren recapamientos periódicos ni cerrar aeropuertos para reparaciones. Construcción rápida y económica. Planificación de larga vida.

10

La posibilidad de ejecutar recapamientos de hormigón sobre pavimentos de asfalto en aeropuertos se viene utilizando desde hace 60 años con excelentes resultados. Pavimentos de hormigón de endurecimiento rápido pueden ser construidos y abiertos al tráfico en 12 horas. Desventajas que poseen los pavimentos rígidos Como desventajas corresponde citar su costo de construcción más elevado y la mayor dificultad para instalación o reparación de servicios públicos bajo el pavimento. Sus espesores son mayores que los del pavimento flexible y ello tiende a interferir con las salidas de desagües pluviales domiciliarios. Comparación entre una estructura de pavimento flexible y una estructura de los pavimentos rígidos En un pavimento rígido, debido a la consistencia de la superficie de rodadura, se produce una buena distribución de las cargas, dando como resultado tensiones muy bajas en la subrasante. Lo contrario sucede en un pavimento flexible, la superficie de rodadura al tener menos rigidez, se deforma más y se producen mayores tensiones en la subrasante.

Diferencias entre pavimento rígido y flexible Características Costo inicial

FLEXIBLE Menos

RÍGIDO Mas

11

Mantenimiento

Mas, mas

Menos

Cómodo

Mas

Menos

Rugosidad

Mas

Mas

Duración

Menos

Mas

Distribución de cargas

Áreas pequeñas

Áreas grandes.

Fortalezas RÍGIDO      

 

Rigidez No hay roderas Formula de trabajo definida Proceso muy industrial Precepción positiva por el usuario Es parte de la formación del ingeniero civil

    

FLEXIBLE Nivel de confort alto Innovación tecnológica muy activa Industria que agrega valor Técnicas de mantenimiento efectivas Flexibilidad Versatilidad Modelos de gestión muy estudiados

Debilidades RÍGIDO Gradiente térmico. Vulnerable a las pérdidas de soporte.  Poca adaptabilidad.  Juntas transversales.  Técnicas de mantenimiento y rehabilitación poco afectivas  Difícil de reciclar.  Degradación rápida de la fricción superficial.  Drenaje.  Modelos de gestión limitados Oportunidades RÍGIDO  Nuevos diseños y productos  Exigencias del mercado creciente  Sinergias  Desarrollo carretero  

12

     

   

FLEXIBLE Susceptibilidad térmicas (roderas) Percepción del usuario Envejecimiento Procesos parcialmente industrializados Variabilidad del asfalto No es parte de la formación del ingeniero civil

FLEXIBLE Nuevos productos. Exigencias del mercado creciente Sinergias Desarrollo carreteros

Amenazas      

RÍGIDO Mala regulación de cargas Regulaciones ambientales Malos desempeños Procesos de construcción inadecuados Falta de control y aseguramiento de la calidad Competencia.

      

FLEXIBLE Fututo del petróleo Mala regulación de cargas Regulaciones ambientales Malos desempeños Procesos de construcción inadecuados Falta de control y aseguramiento de la calidad Competencia.

Procedimiento para evitar la formación de grietas en el concreto. Las juntas son el método más efectivo para controlar agrietamientos. Si una extensión considerable de concreto (una pared, losa o pavimento) no contiene juntas convenientemente espaciadas que alivien la contracción por secado y por temperatura, el concreto se agrietara de manera aleatoria. Las juntas de control se ranuran, se forman o se aserran en banquetas, calzadas, pavimentos, pisos y muros de modo que las grietas ocurran en esas juntas y no aleatoriamente. Las juntas de control permiten movimientos en el plano de una losa o de un muro. Se desarrollan aproximadamente a un cuarto del espesor del concreto. Las juntas de separación aíslan a una losa de otros elementos e otra estructura y le permiten tantos movimientos horizontales como verticales. Se colocan en las uniones de pisos con muros, columnas, bases y otros puntos donde pudieran ocurrir restricciones. Se desarrollan en todo el espesor de la losa e incluyen un relleno premoldeado para la junta. Las juntas de construcción se colocan en los lugares donde ha concluido la jornada de trabajo; separan áreas de concreto colocado en distintos momentos. En las losas para pavimentos, las juntas de construcción comúnmente se alinean con las juntas de control o de separación, y funcionan también como estas últimas. Otros mecanismos para evitar la formación de grietas en la masa del concreto es el uso de aditivos que eviten deformaciones volumétricas y los esfuerzos ocasionados por tensión. Un aditivo acelerante nos proporciona: La resistencia a la compresión se incremente de manera sustancial a edades tempranas. La resistencia final puede reducirse ligeramente.

13

El incremento en la resistencia a la flexión usualmente es menor que el de la resistencia a la compresión. Los cambios de volumen se incrementan tanto curado húmedo como en condiciones de secado. Existe el problema del grado del efecto causado por los acelerantes en posición a otros factores que influyen en los cambios de volumen. La resistencia a la congelación y al deshielo, así como a la escamación causada por el empleo de sales deshelantes, se incrementa a edades tempranas. ¿Por qué se agrietan las superficies de concreto? La mayoría de las grietas del concreto ocurren usualmente debido a un diseño y a prácticas de construcciones inadecuadas, tales como: Omisión de juntas de contracción y aislamiento y prácticas inadecuadas de realización de juntas. Inadecuada preparación de la superficie de colocación. La utilización de un concreto de elevado asentamiento o excesiva adición de agua en el lugar. Acabado o terminación inadecuada. Curado inadecuado o nulo. Prevención o minimización del agrietamiento en las superficies de concreto. Sub. – base y encofrado: toda la capa vegetal y las zonas blandas deben ser movidas. El suelo debajo de la losa deberá ser un suelo o un relleno granular, bien compactado con rodillo, vibración o apisonado. La losa y por supuesto la sub. – base deben tener pendientes para el drenaje. En el invierno, hay que remover la nieve y el hielo antes de vaciar el concreto y nunca colarlo sobre una sub. – base congelada. Las sub.- bases lisas y a nivel ayudan a prevenir el agrietamiento. Todo encofrado debe ser construido y reforzado de manera que resista la presión del concreto para evitar movimiento. Las barreras de vapor que están directamente debajo de una losa de hormigón incrementan la exudación (sangrado) y elevan el agrietamiento potencial, especialmente con un concreto de elevado asentamiento (revenimiento).Cuando se utiliza una barrera de vapor, cúbrala con 3 a 4 pulgadas de un relleno granular compactable, como por ejemplo un material de trituración, para reducir la exudación. Justo 14

antes de la colocación del concreto, humedezca ligeramente la sub. – base, el encofrado y el refuerzo si existen condiciones severas de secado. El concreto: en general, utilice concreto con moderado asentamiento (no mayor de 5 pulgadas, o sea 125 mm). Evite efectuar el retemplado o acomodo de la mezcla de concreto para incrementar su asentamiento antes del vaciado. Un elevado asentamiento (6 – 7 pulgadas, o sea 150 a 175 mm), puede ser utilizado si la mezcla está diseñada para soportar la resistencia requerida sin exudación o segregación excesiva. Esto se logra generalmente mediante la utilización de un aditivo reductor de agua. Específicamente un concreto con aire incorporado para losas exteriores sometidas a la congelación. Terminación: El enrase inicial deberá ser seguido inmediatamente por el allanado. Nunca se debe de ejecutar los trabajos de nivelación y alistado con la presencia de agua en la superficie o antes de que el concreto haya completado su exudación. No sobrecarga o sobre termine la superficie. Para una mejor fricción sobre la superficie exterior utilice un acabado con cepillado (terminación con escoba). Cuando las condiciones ambientales conducen a una elevada tasa de evaporación, utilice medios para evitar un rápido secado y con ello el agrietamiento por retracción plástica mediante barreras de viento, atomizador con agua (nebulizador), y cubriendo el concreto con mantas húmedas o con laminas de polietileno entre las operaciones de acabado. Curado: el curado es un paso importante para asegurar un concreto resistente al agrietamiento. Comience a curar tan pronto sea posible. Selle la superficie con un compuesto curador de membrana o cúbralo con mantas húmedas y manténgalo mojado como mínimo por 3 días. Una segunda aplicación del compuesto de curado al día siguiente es un buen paso de aseguramiento de la calidad. Juntas: los cambios volumétricos anticipados, debidos a la temperatura y a la humedad deben ser resueltos mediante juntas de construcción o de contracción aserrando, encofrando o ejecutando con herramientas que hagan ranuras de alrededor de ¼ a 1/3 del espesor de la losa, espaciados entre 24 a 36 veces dicho espesor. Las juntas hechas de herramientas o cortadas con sierra deben ser ejecutadas en el momento apropiado. Se recomienda un espaciamiento máximo de 15 pies (4.57 m) para las juntas de

15

contracción. Las losas o paneles deben ser cuadrados y su longitud no debe exceder de 1.5 veces su ancho. Deben preverse juntas de aislamiento siempre que se anticipen restricciones a la libertad del movimiento vertical u horizontal, como en los casos de pisos que se encuentren con muros, columnas o cimientos. Estas son juntas de la misma profundidad del elemento y se construyen insertando una barrera de algún tipo para evitar la adherencia entre la losa y los otros elementos. Recubrimientos (sobre acero de refuerzo): asegurando suficiente recubrimientos de concretos (como mínimo de 2 pulgadas o 50 mm), para mantener la sal y la humedad fuera del contacto con el acero, se evitaran las grietas en el concreto armado debidas a la expansión del óxido sobre el cero de refuerzo.

16

Recomendaciones y Conclusiones Con el fin de conocer, investigar y profundizar hemos logrado darnos cuenta que los pavimentos rígidos es sinónimo de servicio y durabilidad. Tanto en los caminos rurales como en las grandes pistas para la aviación comercial, o en la enorme diversidad de pisos y plataformas, el uso del concreto se ha extendido por casi todo el mundo proporcionando seguridad, comodidad y economía. Sintetizamos las características y ventajas más importantes de los pavimentos rígidos; -

Uso de materiales naturales, minimizando el costo de transporte. Baja necesidad de mantenimiento. Durabilidad Mayor resistencia a la abrasión y al agua. Costo

Finalmente podemos acotar que la tecnología del los pavimentos rígidos se encuentra muy bien desarrollada y sólida y puede ser adaptada a cualquier región. Además, los pavimentos rígidos se aplican como componente estructural de todos los tipos de pavimentos, independientemente del volumen de tráfico, del tipo de suelo y del clima.

17

Anexos Construcción

Acabados

18