JORNADAS DE ACTUALIZACIÓN TÉCNICA. DISEÑO DE JUNTAS Ing. Diego H. Calo Coordinador Departamento Técnico de Pavimentos

Transcripción

1 JORNADAS DE ACTUALIZACIÓN TÉCNICA DISEÑO DE JUNTAS Ing. Diego H. Calo Coordinador Departamento Técnico de Pavimentos Dirección Nacional de Vialidad Casa Central 19 y 20 de Noviembre de 2014

2 ÍNDICE DE LA PRESENTACIÓN 2 Tipos de Juntas. Consideraciones de diseño de juntas. Intersecciones a nivel. Transiciones.

3 Disposición de juntas 3 El objetivo es copiar el patrón de fisuración que naturalmente desarrolla el pavimento en servicio mediante un adecuado diseño y ejecución de juntas transversales y longitudinales, e incorporar en las mismas mecanismos apropiados para la transferencia de cargas. Un adecuado diseño de las juntas permitirá: Prevenir la formación de fisuras transversales y longitudinales. Proveer transferencia de carga adecuada. Prevenir la infiltración de agua y de materiales incompresibles a la estructura del pavimento. Permitir el movimiento de las losas contra estructuras fijas e intersecciones

4 4 Desarrollo natural de fisuras 1. Fisuración inicial (transversal) 2. Fisuración intermedia (transversal). 3. Fisuración longitudinal

5 TIPOS DE JUNTAS 5 JUNTAS TRANSVERSALES Contracción: Controlan la formación de fisuras Construcción: Juntas de fin de jornada o por imposibilidad de continuar con el hormigonado. Aislación / Dilatación: permite movimientos relativos con estructuras fijas u otros pavimentos. JUNTAS LONGITUDINALES Contracción: o articulación: Controlan la formación de fisuras Construcción o ensamblada: Pavimentación por fajas.

6 Junta Transversal de Contracción con Pasadores y sin Pasadores Tipos de juntas A1 A2 (FUERA DE ESCALA) 6 Junta Transversal de Construcción y de dilatación B E Junta Longitudinal de Contracción o de articulación con y sin Barras de Unión. C1 C2 Junta Longitudinal de Construcción o ensamblada con y sin Barras de Unión. D1 D2 Junta de aislación sin Sobre-espesor y con Sobre-espesor. F1 Estruc Fija F2 Estruc Fija

7 Separación entre juntas 7 Separaciones Recomendadas Sep. Máxima recomendada: 6,0 m. Bases Cementadas: 21 x E Bases Granulares: 24 x E Otras Consideraciones Relación largo/ancho < 1,5 (Recomendado 1,25). Otros factores que influyen: Coef. Dilatación Térmica del Hº, Rigidez de la base, Condiciones Climáticas, etc. DEBE PRIMAR LA EXPERIENCIA LOCAL

8 8 Es FUNDAMENTAL observar el comportamiento de pavimentos similares construidos en la zona.

9 9 Para incorporar las LECCIONES APRENDIDAS a los nuevos diseños

10 Transferencia de carga por trabazón entre agregados 10 Interacción de corte entre partículas de agregados de las caras de la junta por debajo del aserrado primario. Resulta aceptable para vías de bajo tránsito pesado (80 a 120 VP/d) El grado de transferencia de carga se encuentra afectado por: Espesor de losa. Separación entre juntas (abertura de juntas) Empleo de agregados triturados. Agregados con TM > 25 mm. Subbases Rígidas. Condiciones de soporte en bordes. Trabazón entre agregados por debajo del aserrado primario

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12 Transferencia de carga - pasadores 12 Deben emplearse en vías de Tránsito Pesado (donde no es suficiente la transferencia de carga por trabazón). Características: Tipo de acero Superficie Longitud Diámetro Separación Ubicación Tipo I (AL-220) Lisa, libre de óxido y con tratamiento que impida la adherencia al hormigón. 45 cm. 25 mm para E 20 cm 32 mm para 20 < E 25 cm 38 mm para E > 25 cm 30 cm. de centro a centro 15 cm. de centro a borde Paralelo al eje de calzada Mitad del espesor de losa Mitad a cada lado de la junta transversal

13 Transferencia de carga - pasadores 13

14 Transversales de construcción 14 Se efectúan al final de la jornada de trabajo o en interrupciones programadas (puentes, estructuras fijas, intersecciones) o por imposibilidad de continuar con el hormigonado. La transferencia de carga se efectúa a través del pasador. Principales fuentes de rugosidad. Minimizar su empleo. Intensificar los controles con la regla de 3 m. Espesor de losa "E" 1/2 E Pasador

15 Longitudinales de contracción o de articulación 15 Se construyen para controlar la fisuración longitudinal. Se ejecutan (por aserrado) cuando se pavimentan 2 o más trochas simultáneamente. La transferencia de carga se efectúa por trabazón entre agregados. Se recomienda ubicarlas junto a las líneas demarcatorias de división de carriles (evitar las zonas de huellas). No colocar barras de unión a menos de 40 cm. de las juntas transversales. Barra de Unión nervurada E/3 E/2 E

16 Secciones típicas (FUERA DE ESCALA) 16 2 Carriles 3 Carriles PLANTA PLANTA PLANTA L L L 1/3 Ancho 1/3 Ancho Hasta 8,0 m De 8,0 a 12,0 m De 10 a 12,5 m SECCIÓN Cordón Integral Cordón Cuneta Cordón Integral Cordón Cuneta Cordón Integral Cordón Cuneta Nota: El ancho de losa nunca debe superar la máxima separación entre juntas transversales recomendada

17 Longitudinales de contracción o de articulación 17 3 losas vinculadas 4 losas Alt1: Vinculación de juntas extremas Alt2: Vinculación total (duplicar la cuantía en la junta central) NUNCA VINCULAR 5 LOSAS O MÁS

18 Longitudinales de contracción o de articulación 18

19 Longitudinales de construcción o ensamblada 19 Se ejecutan cuando la calzada es construida por fajas. En caso de posibles ampliaciones, dejar los bordes con machimbre. No ejecutar el aserrado primario. Prestar especial atención a las condiciones de terminación de los bordes. Barra de Unión corrugada E E/2 Machihembrado semicircular o trapezoidal

20 Juntas de dilatación 20 Aíslan el pavimento de otra estructura, tal como otra zona pavimentada o una estructura fija. Ayudan a disminuir tensiones de compresión que se desarrollan en intersecciones en T y asimétricas. Su ancho debe ser de 12 a 25 mm, ya que mayores dimensiones pueden causar movimientos excesivos en las juntas cercanas. La transferencia de carga se efectúa a través del pasador, sino debe realizarse sobre espesor de hormigón. En pavimentos sin pasadores las 3 o 4 juntas próximas a la de dilatación deben ejecutarse con pasadores.

21 Juntas de dilatación 21 Pasador D= 25, 32 o 38 mm Material de Sellado Cápsula (30 mm de carrera libre con relleno) 1/2 E Espesor de losa "E" 20 mm Material de Relleno

22 Juntas de aislación 22 En intersecciones asimétricas o en T y contra algunas estructuras fijas no deben colocarse pasadores, de modo de permitir movimientos horizontales diferenciales. Material de Sellado E 1,2 E Estructura Fija 6 a 10 E 20 mm Material de Relleno

23 Resistencia del Hº Como controlar la fisuración? 23 Temprano Desprendimientos Ventana de Aserrado Demasiado Tarde Fisuración Las tensiones de tracción Exceden la resistencia del Hº Resistencia Mínima sin Desprendimientos excesivos Tiempo

24 Cuales son los factores principales que inciden en este fenómeno 24 Características de la mezcla. Condiciones Ambientales. Condiciones de la superficie de apoyo (terminación superficial, rigidez, permeabilidad). Protección y curado del hormigón. Cuales de estos factores se encuentran bajo nuestro control? Aserrado de juntas y Posicionamiento de Pasadores. Diseño de juntas de contracción.

25 Características de la Mezcla Recomendaciones Generales: 25 Evitar en la etapa de diseño el empleo de hormigones de elevada resistencia. Se recomienda diseñar con una resistencia a flexión a 28 días del orden de 4,5 MPa. Previo a su utilización en un proyecto, evaluar las características de los agregados, o del hormigón elaborado con los mismos (Coeficiente de expansión térmica, Módulo de elasticidad, Módulo de rotura, etc.). En la etapa de dosificación, optimizar la distribución granulométrica de agregados para minimizar el contenido de agua y de cemento. Evitar el empleo de agregados con polvo adherido. Emplear agregados saturados (+ importante en agregados de elevada absorción y en clima caluroso).

26 Condiciones Ambientales 26 Posibles riesgos (condiciones de reducción de la ventana de aserrado) Brusca caída de temperatura o lluvia. Altas temperaturas en días soleados. Condiciones ventosas y de baja humedad. Recomendaciones generales: Extremar los recaudos en las tareas de curado y protección durante las primeras horas. Considerar la modificación del horario de pavimentación (altas temperaturas en días soleados). Considerar la adopción de medidas especiales para incrementar la confiabilidad.

27 Condiciones de la superficie de apoyo 27 Recomendaciones Generales: Se deberá contar con un apoyo firme, uniforme y estable. Si se emplean subbases rígidas deberá proveerse una terminación lo más lisa posible (evitar trabas mecánicas). Si se emplean subbases rígidas emplear un ruptor de adherencia. (tratamiento bituminoso, parafina, film de polietileno, etc.). La base debe encontrarse saturada. Si se emplea una subbase abierta, impedir la penetración del hormigón en la base.

28 Protección y curado del hormigón 28 Recomendaciones Generales: Aplicar el compuesto de curado en la dosis apropiada tan pronto se finalicen las tareas de terminación. Verificar una correcta distribución del producto y el tiempo de formación de la membrana. Verificar elasticidad y comportamiento. Bajo condiciones rigurosas puede considerarse la adopción de medidas de protección adicionales.

29 Aserrado de juntas y Posicionamiento de Pasadores 29 Recomendaciones Generales: - Pasadores libres de óxido y con tratamiento antiadherente en toda su longitud. NO EMPLEAR GRASA. - Pasadores perfectamente cortados, sin rebabas ni resaltos. - Verificar una correcta densificación en zonas de inserción o canastos. - El aserrado debe comenzar tan pronto como el hormigón permita ser cortado sin desprendimientos de agregados gruesos o roturas. - El aserrado nunca debe ser demorado o interrumpido, más allá de la hora del día o la condición climática.

30 Aserrado de juntas y Posicionamiento de Pasadores 30

31 Aserrado de juntas y Posicionamiento Recomendaciones Generales: - Profundidad de aserrado: 1/3 E Subbases Tratadas; 1/4 E Granulares (JT); 1/3 E Juntas Longitudinales. - Contar con cantidad suficiente de aserradoras en el frente (mínimo 3) y una adicional para contingencias. - La secuencia de corte se corresponde exactamente con el mismo orden de aparición de las fisuras en el pavimento. - No efectuar cortes alternados. Solo se efectúa en casos de contingencias. - El corte de las juntas longitudinales se debe efectuar levemente retrasado del aserrado transversal. de Pasadores 31

32 Aserrado de juntas y Posicionamiento de Pasadores Pasadores Desalineados 32 Mal Posicionamiento de Pasadores

33 Aserrado de juntas y Posicionamiento de Pasadores Posicionamiento y Alineación de Pasadores Recomendaciones: - Verificar posicionamiento y anclaje de los canastos. - Verificar los procedimientos de demarcación de la posición de inserción (DBI). - Verificar en las primeras jornadas (y luego periódicamente), la alineación y posición de los pasadores (Remoción de Hº fresco, Extracción de testigos, ensayos no destructivos - recomendado). 33

34 Intersecciones 34 Espesor de calzada Debe tenerse presente que el tránsito que circula por la zona física puede ser significativamente mayor que el que los hace por las ramas de aproximación a la intersección y, por lo tanto, puede ser necesario incrementar el espesor de calzada en esas zonas. La necesidad de aumentar el espesor dependerá especialmente del tránsito pesado medio diario anual (TPMDA) que converja a la intersección. Carretera 1 Carretera 2 Espesor de calzada en zona física Bajo TPMDA Bajo TPMDA (e1) (e2) e2 Bajo TPMDA Alto TPMDA (e1) (e3) e3 Alto TPMDA Alto TPMDA (e3) (e3) e cm Se asume que e3 es mayor que e2 y que e2 es mayor que e1.

35 Rotondas 35 Espesor de calzada En rotondas, la fuerza centrifuga provoca un desbalanceamiento de la carga generando sobrecargas en las ruedas externas. El proyectista deberá contemplar el nivel de sobrecarga que pudieran experimentar los vehículos pesados al transitar por una rotonda.

36 Disposición de juntas en intersecciones 36 REGLAS GENERALES QUE HACER Respetar las separaciones máximas recomendadas. Mantener la relación de esbeltez por debajo de 1,5. Recomendado L/A < 1,25. Coincidir con juntas de pavimentos existentes. Coincidir juntas con estructuras fijas (usualmente en pavimentos urbanos). Colocar armadura distribuida ( >0,05%) en ambas direcciones en losas de esbeltez mayor de 1,5. QUE NO HACER Ancho de losas < 0,3 m. Ancho de losas > 4,5 m. o a la sep. máxima recomendada. Ángulos < 60º (recomendado ~ 90º) Esquinas interiores. Formas irregulares (mantener losas tan cuadradas como sea posible). Ubicar juntas longitudinales en zona de huellas.

37 Juntas de dilatación 37

38 Juntas de dilatación 38

39 39 Paso 1 1. Dibujar los bordes de calzada y los cordones cuneta (si existen).

40 m 0.5 m Paso 2 y 3 2. Trazar paralelas a los bordes donde se producen cambios en el ancho de calzada. 3. Dibujar las líneas que definen los carriles de ambas arterias.

41 41 Paso 4 4. Definir los carriles principales para pavimentación. Donde los carriles intercepten las paralelas trazadas extender las líneas más allá de las paralelas.

42 42 Paso 5 5. Trazar juntas transversales donde el pavimento cambia de ancho. No prolongar juntas que alcancen una paralela. La juntas en la arteria transversal que se encuentran más alejadas de la principal deberá ser de dilatación.

43 43 Paso 6 6. Agregar juntas transversales intermedias a las anteriores. Mantener el espaciamiento por debajo de las máximas recomendadas.

44 44 Paso 7 7. Extender los bordes del pavimento para definir la zona de intersección.

45 45???? Paso 8 8. Chequear las distancias entre la zona de intersección y las juntas adyacentes.

46 46 Paso 9 9. Agregar juntas intermedias con espaciamientos uniformes, si las separaciones son mayores a la máxima deseada.

47 47 Paso Trazar líneas desde el centro de la curva a los puntos definidos por la zona de intersección y a cualquier junta intermedia alrededor de la intersección. Agregar juntas a lo largo de las mismas. Analizar y resolver los puntos conflictivos.

48 Junta de Dilatación perimetral Reposicionar junta por alcantarilla 48 Armadura Ajustar junta Tapa de Inspección

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53 Transiciones Para que una transición presente un buen comportamiento en servicio, deberá cumplimentar las siguientes funciones: Proveer una transición geométrica suave (en elevación y pendiente transversal). Proveer un cambio gradual de la capacidad estructural del pavimento. Permitir los movimientos de las losas, según sea necesario. Minimizar los problemas asociados con el drenaje de la estructura del pavimento. Mantener la condición de transitabilidad. 53 Transición entre pavimentos de hormigón

54 Transición con pavimento flexible 54 Existen dos problemas que pueden surgir en las uniones entre un pavimento de hormigón y uno de concreto asfáltico: 1. Problemas asociados al abrupto cambio en la rigidez de las estructuras. 2. El fenómeno conocido como crecimiento de losas, Alternativa para bajo volumen de vehículos pesados

55 Transición con pavimento flexible Alternativas para elevado volumen de vehículos pesados 55 Recomendaciones: En esta solución para evitar el reflejo de fisuras en el pavimento flexible, se debe efectuar un borde biselado en la parte inferior de la losa de transición. Para evitar el crecimiento de losas, se debe incorporar barras de unión en las primeras 3 juntas transversales de contracción, con el fin de mantenerlas unidas firmemente y evitando que migren hacia el pavimento contiguo.

56 Transición con pavimento flexible Alternativas para elevado volumen de vehículos pesados 56

57 Transición con zona no pavimentada Alternativa para bajo volumen de vehículos pesados 57

58 Sellado de juntas 58 Objetivos Minimizar el ingreso de agua Minimizar ingreso de materiales incompresibles Problemas asociados 1. Reducción de la capacidad estructural global del pavimento. 2. Infiltración de agua a la interfase losa apoyo con el riesgo de pérdida de soporte por erosión. 1. Levantamiento de losas (blow-up) 2. Despostillamientos de los labios de las juntas. Procedimiento 1. Adecuada selección del material de sellado. 2. Diseño y Ejecución del reservorio. 3. Limpieza de la caja y aplicación del puente de adherencia (si lo requiere). 4. Aplicación del material de sello.

59 Sellado de juntas Selladores líquidos Su buen desempeño depende también de la adherencia a largo plazo con las cara de la junta. Trabajos previos a su colocación: lavado, arenado y soplado Diferentes tipos: Aplicación en frío o en caliente, de uno o dos componentes y Autonivelantes o de terminación con herramienta. Requieren de la aplicación de un cordón de respaldo. Se respetará el Factor de Forma, según material de sellado (FF=E/A): Materiales en caliente FF = 1, Silicona FF = 0,5. Vida útil esperable: materiales en caliente: 3 a5 años, silicona: 10 a 15 años. Cordón de respaldo Cordón de respaldo E A 5-8 mm Juntas de Construcción E A 5-8 mm Juntas de Contracción 59

60 Dimensionamiento del reservorio 60 Cálculo del movimiento esperado de las juntas ΔL = C L [CET (T.I. MAX/MIN T.H. MAX/MIN ) + εc*] Siendo: ΔL: Movimiento esperado de la junta. Mínima Temp. Situación Inicial Máxima Temp. L: Largo de la losa. CET: Coeficiente de expansión térmica. T.I.: Temperatura del Hormigón durante la instalación. T.H.: Temperatura del Hormigón en servicio. εc: Contracción por secado remanente del hormigón. * la consideración de la contracción por secado depende de la edad del pavimento cuando se realiza el sellado.

61 Dimensionamiento del reservorio 61 Ejemplo de Cálculo Datos: L = 4500 m.; CET = 11,5 x /ºC; Mínima Temp. del Hº: 5ºC; Máxima Temp. del Hº: 60ºC; ε c = 300 µm/m.; C (coef. restricción) = 0,65 /0,80. Elongación máxima: T. Instalación Máxima: 45ºC ΔL = 0, mm [(11,5 x /ºC 40ºC) +0,003] = 2,22 mm. Ancho de Caja: 6.5 mm 7.0 mm 7.5 mm 8.0 mm 8.5 mm 9.0 mm Elongación (%): 34% 32% 30% 28% 26% 25% Contracción máxima: T. Instalación mínima: 15ºC ΔL = 0, mm (11,5 x /ºC 45ºC) = 1,51 mm. Ancho de Caja: 5.5 mm 6.0 mm 6.5 mm 7.0 mm 7.5 mm 8.0 mm Compresión (%): - 27% -25% -23% -22% -20% -19%

62 Sellado de juntas 62 Limpieza: La limpieza es por lejos la tarea más importante en el sellado de juntas. Para la mayoría de los selladores líquidos, los distintos fabricantes recomiendan esencialmente los mismos procedimientos. El objetivo es eliminar en forma integral todo resto de lechada de cemento, compuesto de curado y demás materiales extraños y de mejorar la adherencia a las paredes de la junta. 1º Paso: Hidrolavado Objetivo: Eliminar los restos de material fino producto de las tareas de aserrado La presión de agua deberá ser de 5 a 7 kg/cm 2. Se recomienda aplicarlo inmediatamente después del aserrado secundario (cajeado).

63 Sellado de juntas 63 2º Paso: Arenado Objetivo: Alcanzar una textura rugosa en las caras de la junta para mejorar la adherencia del sellador a las paredes de la junta. El arenado no debe efectuarse dirigiendo la boquilla directamente a la junta. La boquilla debe sostenerse en ángulo cercana a la junta para limpiar los 25 mm superiores de la caja. Deberán efectuarse una pasada por cada pared del reservorio para alcanzar buenos resultados.

64 Sellado de juntas 64 3º Paso: Soplado Objetivo: Eliminar restos de arena, suciedad y polvo de la junta y de la superficie del pavimento, provistos por la tarea anterior o el propio tránsito de obra. Presión recomendada 6kg/cm 2. Deberá aplicarse en lo posible justo antes de proceder a la instalación del cordón de respaldo y sellado. Se debe repetir la limpieza con chorro de aire en aquellas juntas que han quedado abiertas durante la noche o por períodos prolongados.

65 Sellado de juntas Colocación del material de respaldo Impide el contacto del sellador con el fondo de la caja y permite alcanzar el factor de forma especificado. Optimizar la cantidad de sellado utilizada, minimizando las pérdidas de material en el fondo de la junta. Diámetro: mínimo 25 % mayor que ancho de caja (no estirar) Se coloca con un herramienta especial (rueda), que posiciona el cordón a la profundidad necesaria 65 A nivel de la superficie No respeta el FF QUE NO HACER Adherido al fondo de la caja

66 Sellado de juntas 66 Recomendaciones Las juntas deben estar limpias, secas y libres de agua y hielo. No efectuar la colocación con temperaturas por debajo del punto de rocío. Suspender la colocación frente a cualquier inclemencia climática. Verificar el estado de las juntas previamente al reinicio de las tareas. Antes de comenzar los trabajos de sellado, se recomienda efectuar la instalación en una sección de ensayo con la metodología y equipamiento propuesto. Evaluar la metodología propuesta mediante un ensayo de adherencia in situ.

67 Sellado de juntas Ensayo de adherencia Efectuar un corte transversal a la junta de una cara a la otra. Efectuar dos cortes longitudinales de 3 pulgadas de longitud a ambos lados de la junta. Efectuar una marca a 1 pulgada de distancia según se ilustra. Tomar firmemente el sello, más allá de la marca efectuada y tirar a un ángulo de 90º. 67 El resultado es satisfactorio (pasa) cuando la marca de 1 pulgada se elonga hasta 4 pulgadas sin que exista pérdida de adherencia. Si se encuentran sellados distintos substratos, verificar la adherencia con ambos substratos en forma separada. (Se extiende el corte longitudinal de un lado de la junta para verificar la adherencia con el lado opuesto).

68 Sellado de juntas 68

69 Sellado de juntas 69

70 70 Gracias ING. DIEGO H. CALO COORDINADOR DEPARTAMENTO TÉCNICO DE PAVIMENTOS