DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN. Av. La Plata. Ing. Diego MANTEGNA. Av. Caseros. Av. Cobos

Transcripción

1 Av. La Plata Temario: Pavimentos flexibles y rígidos Transferencia de carga sobre el terreno Paquetes estructurales típicos de pavimentos urbanos Paquetes estructurales típicos de pavimentos de ruta Ventajas y desventajas del uso de cada uno Pavimentos de Hormigón - Tecnologías disponibles Whitetopping - Recubrimiento de pavimentos asfálticos con hormigón Whitetopping convencional Whitetopping ultradelgado (UTWT) Fast-track - Pavimentos de rápida habilitación al tránsito Conceptos básicos Nociones sobre el diseño de la mezcla de hormigón Métodos de trabajo Criterios de apertura al tránsito Métodos de control de resistencia Av. Cobos Av. Caseros Control de calidad de pavimentos de hormigón

2 Av. La Plata CONCEPTOS BÁSICOS DISTRIBUCIÓN DE CARGAS SOBRE EL SUELO Pavimento Flexible Pavimento Rígido 0, ,90 m Av. Caseros

3 CONCEPTOS BÁSICOS DISTRIBUCIÓN DE CARGAS SOBRE EL SUELO

4 CONCEPTOS BÁSICOS DISTRIBUCIÓN DE CARGAS SOBRE EL SUELO ESTADO INICIAL ESTADO FINAL zona de suelo rígido zona de suelo muy compresible y/o bombeable zona de suelo rígido

5 ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento en estado ideal Pavimento durante asoleamiento Pavimento durante la noche

6 ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento en estado ideal Pavimento durante asoleamiento Pavimento durante la noche

7 ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento en estado ideal s = f (P, E c, 1/h, 1/k) CARGA CENTRAL CARGA DE BORDE CARGA EN ESQUINA

8 ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento en estado ideal q = k.y CARGA CENTRAL CARGA DE BORDE CARGA EN ESQUINA s = f (P, E c, 1/h, 1/k)

9 ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante asoleamiento detalle de micro - fisuración bajo la carga detalle de posible micro -fisuración por alabeo forzado

10 ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES Pavimento durante la noche zona afectada z Si s z > s z adm D fisura detalle de micro - fisuración superior por carga de esquina sobre losa alabeada

11 CONTRACCIÓN TEMPRANA CONTRACCIÓN Y RESTRICCIONES INTERNAS Y EXTERNAS Estado inicial Luego de algunas horas Luego de algunos días

12 CONTRACCIÓN TEMPRANA CONTRACCIÓN Y RESTRICCIONES INTERNAS Y EXTERNAS Estado inicial Luego de algunas horas Luego de algunos días restricción

13 JUNTAS EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN JUNTAS DE CONTROL DE CONTRACCIÓN

14 JUNTAS EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN JUNTAS DE CONTROL DE CONTRACCIÓN Fisuras de contracción por secado

15 JUNTAS EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN JUNTAS DE CONTROL DE CONTRACCIÓN

16 PAQUETES ESTRUCTURALES TÍPICOS PARA PAVIMENTOS URBANOS (CARGA LIVIANA) Pavimento Flexible 2,5 cm 7,5 cm 20 cm 1 2 Pavimento Rígido 15 cm 15 cm Carpeta de concreto asfáltico 2.- Base granular asfáltica (base negra) 3.- Base de suelo-cemento / suelo granular / suelo-cal 4.- Subrasante VS > 5 % 5.- Riego de liga con ER1 (0,50 lts/m 2 ) 6.- Imprimación con EBRL (1,50 lts/m 2 ) + riego de liga 1.- Losa de hormigón MR = 4,5 MPa 2.- Subbase de suelo seleccionado 3.- Subrasante VS > 3 %

17 PAQUETES ESTRUCTURALES TÍPICOS PARA PAVIMENTOS INTERURBANOS (RUTAS) Pavimento Flexible Pavimento Rígido cm 10 cm 15 cm 15 cm cm 15 cm Carpeta de concreto asfáltico 2.- Base granular asfáltica (base negra) 3.- Base de suelo-cemento / suelo granular / suelo-cal 4.- Subbase de suelo granular / suelo-cal 5.- Subrasante VS > 5 % 6.- Riego de liga con ER1 (0,50 lts/m 2 ) 7.- Imprimación con EBRL (1,50 lts/m 2 ) + riego de liga 1.- Losa de hormigón MR = 4,5 MPa 2.- Subbase de suelo seleccionado 3.- Subrasante VS > 3 %

18 Nivel de Servicio ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO DE ACUERDO AL TIPO DE PAVIMENTO Tiempo de análisis [años] Pavimento de asfalto Pavimento de concreto

19 Nivel de Servicio ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO DE ACUERDO AL TIPO DE PAVIMENTO Tiempo de análisis [años] Pavimento de asfalto Pavimento de concreto

20 Nivel de Servicio ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO DE ACUERDO AL TIPO DE PAVIMENTO $ Tiempo de análisis [años] Pavimento de asfalto Pavimento de concreto

21 PAVIMENTOS DE ASFALTO Y HORMIGÓN ANÁLISIS COMPARATIVO Pavimento de Asfalto Pavimento de Hormigón Costo Durabilidad Menor costo de construcción Mayor costo de mantenimiento Generalmente mayor costo final Mayor costo para el usuario Mayor costo de iluminación Requiere recapados en períodos definidos de tiempo para restablecer el nivel de servicio Mayor costo de construcción Menor costo de mantenimiento Generalmente menor costo final Menor costo para el usuario Menor costo de iluminación Se obtienen vidas útiles de hasta 70 años con mantenimiento rutinario Seguridad Menor luminosidad / espejismo Presencia de Baches Ahuellamientos (tránsito pesado) Derrames de gasoil (degradación) Mayor luminosidad Pocos baches Mayor lisura superficial Inalterable

22 PAVIMENTOS DE ASFALTO Y HORMIGÓN ANÁLISIS COMPARATIVO CONTINUACIÓN Velocidad Flexibilidad Alta velocidad de ejecución en pavimentos urbanos y rutas Rápido recapado Rápida habilitación al tránsito Requiere el uso de equipos para elaboración y colocación Alta velocidad de ejecución en rutas Baja velocidad en pav. Urbano Rápida habilitación con tecnología fast-track y HCRV Idem anterior o mano de obra intensiva con equipamiento mínimo de campo

23 ANÁLISIS DE COSTO DEL CICLO DE VIDA RUBROS A CONSIDERAR EN EL ANÁLISIS Costo de Construcción Costo de Mantenimiento Rutinario Costo de Reparación Mayor Costo de Operación Valor Residual Costo Total del Pavimento

24 Ahorro de Combustible (*) [litros/1000 km] COSTO DE OPERACIÓN INFLUENCIA DEL TIPO DE SUPERFICIE SOBRE EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE ,25 4,50 9,50 19,00 23,50 Peso bruto del vehículo [x 1000 kg] (*) Ahorro debido a la circulación en pavimento rígido respecto de circular sobre pavimento flexible en las mismas condiciones. Fuente: FHWA - Federal Highway Administration Revista CEMENTO, N 13, Febrero de 1997 (páginas 16 a 19)

25

26

27 COSTO DE OPERACIÓN INFLUENCIA DE LA ESTRATEGIA DE MANTENIEMIENTO SOBRE EL USUARIO 27

28 Costos [$/m 2 ] ANÁLISIS DE COSTO DEL CICLO DE VIDA CASH FLOW Costo Construcción 0 Costo Mantenimiento Mayor Costo Mantenimiento Rutinario Pavimento de asfalto Pavimento de concreto Tiempo de análisis [años]

29 Cuadras Anuales ANÁLISIS DE COSTO DEL CICLO DE VIDA PAVIMENTOS URBANOS - CUÁNTAS CUADRAS PODEMOS PAVIMENTAR? Hormigón Hormigón PAVIMENTO DE ASFALTO BASE SUB-BASE SUBRASANTE PAVIMENTO DE ASFALTO BASE Asfalto #1 Asfalto #2 0,075 m 0,15 m 0,15 m 0,05 m 0,20 m Tiempo [años] SUB-BASE SUBRASANTE 0,15 m Figura N 3: Cantidad de cuadras construidas por cada $ de presupuesto municipal anual destinado a construcción, mantenimiento y reparación de pavimentos urbanos de 7,35 m de ancho. Fuente: E. Becker, Noviembre de Estudio Comparativo de Costos de Pavimentos Urbanos para Buenos Aires.

30 Cuadras Acumulado ANÁLISIS DE COSTO DEL CICLO DE VIDA PAVIMENTOS URBANOS - CUÁNTAS CUADRAS PODEMOS PAVIMENTAR? Hormigón PAVIMENTO DE ASFALTO BASE SUB-BASE SUBRASANTE PAVIMENTO DE ASFALTO BASE Asfalto #1 Asfalto #2 0,075 m 0,15 m 0,15 m 0,05 m 0,20 m SUB-BASE 0,15 m Tiempo [años] SUBRASANTE Figura N 4: Cantidad de cuadras acumuladas construidas por cada $ de presupuesto municipal anual destinado a construcción, mantenimiento y reparación de pavimentos urbanos. Fuente: E. Becker, Noviembre de Estudio Comparativo de Costos de Pavimentos Urbanos para Buenos Aires.

31 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN TECNOLOGÍAS DISPONIBLES Pavimento convencional Forma de colocación hormigón simple Diseño hormigón armado hormigón bicapa HCRV (hormigón compactado a rodillo vial) con moldes y regla vibratoria con moldes y pavimentadora con pavimentadora de moldes deslizantes convencional con losas de tamaño optimizado Whitetopping - Recubrimiento de pavimentos asfálticos con hormigón Whitetopping convencional Whitetopping ultradelgado (UTWT) Fast-track - Pavimentos de rápida habilitación al tránsito Hormigón poroso para bases para superficies de rodamiento Pavimentos de hormigón con fibras Pavimentos de hormigón polimerizado Pavimentos de hormigón con agregados reciclados Pavimentos con tratamientos superficiales especiales texturizado agregado expuesto hormigón arquitectónico

32 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN CONVENCIONALES CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A DIFERENCIAS DE DISEÑO Pavimento de hormigón simple con juntas longitudinales y transversales con pasadores sin pasadores Pavimento de hormigón armado con armadura de repartición con armadura contínua Pavimento de hormigón bicapa pavimentos urbanos rutas y autopistas pistas de aeropuertos otros (pisos industriales, playas de estacionamiento, etc.) econocreto rutas autopistas grandes espesores pistas de aeropuertos autopistas sin restricción de carga

33 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN EJEMPLO PRÁCTICO CON ALGUNAS ALTERNATIVAS QUE PUEDEN ESTUDIARSE PARA UN MISMO PROYECTO Fuente: E. Becker, Estudio preliminar de alternativas para duplicación de calzada en ruta nacional con TMDA = vehículos/día

34 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN EFECTO DEL TAMAÑO DE LOSA SOBRE LAS TENSIONES LOSAS: 4,10 m de ancho x 4,50 m de largo ESPESOR: 25 cm MR = 4,5 MPa E = 27 GPa

35 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN EFECTO DEL TAMAÑO DE LOSA SOBRE LAS TENSIONES LOSAS: 2,05 m de ancho x 2,25 m de largo ESPESOR: 20 cm MR = 4,5 MPa E = 27 GPa

36 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN SIMPLE CONSTRUCCIÓN CON LOSAS TRADICIONALES

37 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN SIMPLE CONSTRUCCIÓN CON LOSAS OPTIMIZADAS O LOSAS CORTAS

38 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN ARMADO CONSTRUCCIÓN CON LOSAS GRANDES Y ARMADURA DE REPARTICIÓN (cuantía 0,20%)

39 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN ARMADO CONSTRUCCIÓN SIN JUNTAS TRANSVERSALES Y ARMADURA CONTÍNUA (cuantía 0,50-0,70%)

40 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN BICAPA ECONOCRETO Y/O DE GRAN ESPESOR Econocreto Hormigón rico Hormigón pobre Gran Espesor Capa Superior Capa Inferior

41 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN PERMEABLE PARTICULARIDADES DE LA MEZCLA AG monotamaño Defecto de arena % de vacíos

42 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN PERMEABLE LA TECNOLOGÍA EN IMÁGENES Ing. Diego Gustavo MANTEGNA PUMAR

43 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN PERMEABLE PARTICULARIDADES DE LA MEZCLA

44 WHITETOPPING CONVENCIONAL LOSAS CONVENCIONALES y CAPA NO ADHERIDA (el pavimento asfáltico existente sirve de base del nuevo pavimento)

45 WHITETOPPING CONVENCIONAL LOSAS CONVENCIONALES y CAPA NO ADHERIDA (el pavimento asfáltico existente sirve de base del nuevo pavimento)

46 WHITETOPPING ULTRADELGADO (UTWT) LOSAS CHICAS y CAPA ADHERIDA (el pavimento asfáltico existente forma parte del nuevo pavimento)

47 WHITETOPPING ULTRADELGADO (UTWT) LOSAS CHICAS y CAPA ADHERIDA (el pavimento asfáltico existente forma parte del nuevo pavimento)

48 WHITETOPPING ULTRADELGADO (UTWT) LOSAS CHICAS y CAPA ADHERIDA (el pavimento asfáltico existente forma parte del nuevo pavimento)

49 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN FAST-TRACK CRITERIOS DE DISEÑO Y PARTICULARIDADES Materiales componentes Proceso constructivo Construcción y sellado de juntas Temperatura y condiciones de curado Determinación de la resistencia Criterio de apertura al tránsito

50 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN FAST-TRACK DISEÑO DE MEZCLA Tipo de cemento: CPN40 ó CPN50 ó CPC40 ó CPF40 u otro adecuado Altos contenidos de cemento: 350 kg/m 3 < CUC < 500 kg/m 3 Baja relación agua/cemento: a/c < 0,40 Agregado grueso: TMN = 19 mm ó 26,5 mm Aditivos: a) reductores de agua (plastificantes y superfluidificantes) b) incorporadores de aire c) acelerantes de resistencia

51 Resistencia a compresión del hormigón [%] PAVIMENTOS DE HORMIGÓN FAST-TRACK CRITERIOS DE APERTURA AL TRÁNSITO INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA C 23 C 13 C 5 C Edad del hormigón [días]

52 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN FAST-TRACK CRITERIOS DE APERTURA AL TRÁNSITO DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE HABILITACIÓN Rotura de probetas curadas en condiciones similares a las del pavimento Utilización de métodos indirectos: Madurez Esclerometría Velocidad de pulso ultrasónico Otros

53 PAVIMENTOS DE HORMIGÓN FAST-TRACK CRITERIOS DE APERTURA AL TRÁNSITO El criterio de habilitación debe ser siempre sobre la resistencia efectiva. Parámetros que influyen en su elección: Tiempo disponible para la reparación Tipo de vehículos Cantidad de vehículos Diseño del pavimento Espesor del pavimento Módulo de reacción de la subrasante Resistencia de habilitación más utilizada: f cm = MPa

54 CONTROL DE CALIDAD EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN ETAPAS DEL CONTROL DE CALIDAD Control sobre los materiales componentes Control del hormigón en estado fresco Control sobre las tareas de compactación, terminación y curado Agregados Agua Cemento Aditivos Consistencia Temperatura PUV Contenido de aire Tiempo de fraguado Compactación Terminación Curado Control del hormigón en estado endurecido Resistencia a compresión en probetas Resistencia a flexión (MR) Resistencia a compresión en testigos

55 Resistencia a compresión del hormigón [MPa] CONTROL DE RESISTENCIA POR TESTIGOS ALGUNAS RECOMENDACIONES Referencias: CPN40 - Catamarca CPF40 Catamarca CPP30 (ARS, BCH, RRAA) Edad [días] Evolución de resistencia de un hormigón clase H-30 para pavimentos utilizando 3 tipos de cemento diferentes.

56 Resistencia a compresión del hormigón [MPa] CONTROL DE RESISTENCIA POR TESTIGOS ALGUNAS RECOMENDACIONES Evolución s/ross Referencias: CPN40 - Catamarca CPF40 Catamarca 3,69 + T 2/3 1,4. T 2/3 5 CPP30 (ARS, BCH, RRAA) Edad [días] Evolución de resistencia de un hormigón clase H-30 para pavimentos utilizando 3 tipos de cemento diferentes.

57 Resistencia a compresión del hormigón [MPa] CONTROL DE RESISTENCIA POR TESTIGOS ALGUNAS RECOMENDACIONES Evolución s/ross Referencias: CPN40 - Catamarca CPF40 Catamarca 3,69 + T 2/3 1,4. T 2/3 5 CPP30 (ARS, BCH, RRAA) Edad [días] Evolución de resistencia de un hormigón clase H-30 para pavimentos utilizando 3 tipos de cemento diferentes comparados con la evolución de Ross.

58 Resistencia a compresión del hormigón [MPa] CONTROL DE RESISTENCIA POR TESTIGOS ALGUNAS RECOMENDACIONES Evolución s/ross Referencias: CPN40 - Catamarca 3,69 + T 2/3 1,4. T 2/3 10 CPF40 Catamarca 5 CPP30 (ARS, BCH, RRAA) Edad [días] Evolución de resistencia de un hormigón clase H-30 para pavimentos utilizando 3 tipos de cemento diferentes comparados con la evolución de Ross.

59 Gracias! preguntas?