DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS EJEMPLOS PRÁCTICOS Ing. Diego Calo

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Juan Francisco Fidalgo Rojo
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1 DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS EJEMPLOS PRÁCTICOS Ing. Diego Calo Montevideo, Uruguay 16 y 17 de Junio de 2015

2 2 ÍNDICE DE LA PRESENTACIÓN

3 Ejemplo (Método de la P.C.A.) 3 DATOS Proyecto: Duplicación de calzada existente. Subrasante: Suelo A-6 (CBR = 3%). Período de diseño = 25 años. Tránsito: TMDA = 6500 veh/día. Prop VP s = 40%. Tasa de Crecimiento = 2.5%. Resistencia del hormigón: s/petg de la DNV. Empleo de Pasadores en Juntas Transversales. Banquina Pavimentada

Ejemplo (Método de la P.C.A.) 5 Distribución de cargas por eje Simples Dobles Triples Carga R/1000 Carga R/1000 Carga R/1000 16 0.048 30 0.000 39 0.002 15 0.475 28 0.002 36 0.032 14 3.316 26 0.

4 Ejemplo (Método de la P.C.A.) 5 Distribución de cargas por eje Simples Dobles Triples Carga R/1000 Carga R/1000 Carga R/ Total 2377 Total 687 Total 110

5 Ejemplo (Método de la P.C.A.) 6 SOLUCIÓN SUBRASANTE CBR medio = 3,0% Correlación con módulo de reacción (k) = 2,7 kg/cm3

6 Ejemplo (Método de la P.C.A.) 7 SUBBASE En estos casos resulta conveniente incorporar una capa de subbase que permitirá: Mejorar la condición de apoyo uniformidad y homogeneidad. Incrementar el control de cambios volumétricos en subrasante. Conformar una plataforma de trabajo adecuada, menos susceptible a las condiciones climáticas y apta para la circulación de los vehículos de obra. Mediante Tablas se determina el módulo de reacción combinado Subrasante/subbase. Espesor de subbase Valor K de subrasante mm 150 mm 230 mm mm Kcombinado (subrasante / subbase) = 3.9 kg/cm3

7 Ejemplo (Método de la P.C.A.) 8 BASE Uso obligatorio por tránsito pesado (mayor de 100 a 200 VP/día). Se emplea una Base Granular Cementada de 15 cm de espesor. Mediante Tablas se determina el módulo de reacción combinado Subrasante/subbase. Espesor de subbase Valor K de subrasante 100 mm 150 mm 200 mm Kcombinado (subrasante / subbase / base) = 13.8 kg/cm3

8 Ejemplo (Método de la P.C.A.) 9 RESISTENCIA DEL HORMIGÓN Resistencia mínima efectiva = 315 kg/cm 2 (R=90%) Consideramos un C.V. = 10% σbm 315kg/cm2 (1 0,10 1,282) σbm 355kg/cm2 34,8MPa Entonces, aplicando la fórmula de la P.C.A. para agregados Triturados MR 0,8 34,8MPa 4,72MPa 2 48kg/cm

9 Ejemplo (Método de la P.C.A.) 10 TRÁNSITO TMDA = 6500 veh/día Prop. Vehículos Pesados = 40%. Tasa de Crec.: 2.5%. TMDD = 8881 v/día (3550VP/d). Factor de seguridad de cargas: 1,2. Factor de Distribución por dirección (FDD) = 50%. Factor de Distribución por Trocha (FDT) = según el siguiente nomograma:

10 TMDA (una dirección), en miles Ejemplo (Método de la P.C.A.) carriles en una dirección 2 carriles en una dirección % Camiones en carril derecho (%)

11 Ejemplo (Método de la P.C.A.) 12 TRANSFERENCIA DE CARGA Juntas Transversales: Debido al elevado volumen de vehículos pesados (Mayor de 80 a 120 VP/día) resulta obligatorio la colocación de pasadores. Se evaluará la incidencia de prescindir de los pasadores. Bordes de Calzada: Banquina Externa Flexible (no existe transferencia de carga en los bordes de calzada). Evaluar la factibilidad de incorporar Sobreancho o Banquina Vinculada.

12 Ejemplo (Método de la P.C.A.) 13

13 Ejemplo (Método de la P.C.A.) 14

14 Espesor de Calzada, cm Análisis de Sensibilidad 15 28,0 26,0 24,0 22,0 20,0 18,0 16,0 14,0 Criterio de Fatiga Criterio de Erosión 12, Tránsito Pesado Medio Diario Anual (Diseño) - Esc. Log.

15 Espesor de Calzada, cm Análisis de Sensibilidad Criterio de Fatiga Criterio de Erosión MPa/m 60 MPa/m 100 MPa/m 140 MPa/m 180 MPa/m Módulo de reacción combinado (subrasante/subbase)

16 Espesor de Calzada, cm Análisis de Sensibilidad Criterio de Fatiga Criterio de Erosión 17 1,00 1,10 1,20 1,30 Factor de Seguridad de Cargas

17 Espesor de Calzada, cm Análisis de Sensibilidad Criterio de Fatiga Criterio de Erosión 17 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 Resistencia a Flexión, MPa

18 Espesor de Calzada, cm Análisis de Sensibilidad Sin Pasadores y Sin Banquina de Hº Con Pasadores y Sin Banquina de Hº Sin Pasadores y Con Banquina de Hº Con Pasadores y Con Banquina de Hº Tránsito Pesado Medio Diario Anual (Esc. Log.)

19 Variantes según Condición de Transferencia de Carga 20 VARIANTE A BANQUINA FLEXIBLE JUNTAS TRANSVERSALES Con Pas E: 24,6 cm. Sin Pas E: 29,1 cm. VARIANTE B BANQUINA RÍGIDA / SOBREANCHO JUNTAS TRANSVERSALES Con Pas E: 20,3 cm. Sin Pas E: 24,9 cm.

20 Y si consideramos otro tipo de Base? 21 VARIANTE C - Base granular asfáltica + subbase granular Ventajas: Permite alcanzar una rigidez intermedia, brindando un adecuado comportamiento (balance) frente a cargas de Tránsito y Medioambientales Elevada Resistencia a la Erosión (similar al Hormigón Pobre) Poca dependencia de la fase constructiva

21 Recálculo del Módulo de reacción combinado SUBBASE GRANULAR Mediante Tablas se determina el módulo de reacción combinado Subrasante/subbase. Espesor de subbase Valor K de subrasante 100 mm 150 mm 230 mm BASE GRANULAR ASFÁLTICA Mediante Tablas puede determinarse también el módulo de reacción combinado. Espesor de subbase Valor K de subrasante mm 100 mm 150 mm 230 mm Kcombinado (subrasante / subbase / base) = 5.3 kg/cm3 22

22 23 Variante C Base Asf + Subbase Gran. VARIANTE C BANQUINA FLEXIBLE JUNTAS TRANSVERSALES Con Pas E: 25,6 cm. Sin Pas E: 32,3 cm. VARIANTE C BANQUINA RÍGIDA / SOBREANCHO JUNTAS TRANSVERSALES Con Pas E: 21,8 cm. Sin Pas E: 27,1 cm.

23 Ejemplo (Método AASHTO 93) 24 DATOS Idem Anterior. Calidad de drenaje: Regular. Proporción de tiempo con niveles próximos a la saturación: 5% - 25%. SERVICIABILIDAD Serviciabilidad Inicial (Po): 4.5. Serviciabilidad Final (Po): 2.5. SOLUCIÓN PROPIEDADES DEL HORMIGÓN MR: 4.8 MPa; Rcompresión media: 35 MPa. E: MR: 32 GPa.

24 Ejemplo (Método AASHTO 93) DRENAJE Calidad de drenaje: Regular. Próximo a la saturación: 25%. Cd: 1.0 (Por tabla). 25 TRÁNSITO ESALs TOTALES TMDA n i 1 (%Vi Feq i) 365 FP FP (1 i) i n 1 ESALs TOTALES 6500 veh día 0.4 VP Veh 4330 EE's 1000VP 365 días año 34,16 años ESALs C.DISEÑO ESALs TOTALES FDD FDT ESALs C.DISEÑO EE's EE's

25 Ejemplo (Método AASHTO 93) 26 SUBRASANTE /SUBBASE Subbase: Estabilizado Granular c/ Cemento. LOS: 0 Kc: 130 MPa/m TRANSFERENCIA DE CARGA Con Pasadores y Sin Banquina de Hormigón J: 3.2 DESVÍO ESTÁNDAR GLOBAL y CONFIABILIDAD So: 0.39 (Consideramos variación del tránsito futuro). R: 80%.

26 Espesor de calzada, cm Ejes Equivalentes, W18 Análisis de Sensibilidad E E E E Espesor Ejes Equivalentes 3,8 4 4,2 4,4 4,6 4,8 5 5,2 5,4 5,6 Módulo de Rotura, MPa 30 E E+06

27 Espesor de calzada, cm Ejes Equivalentes, W18 Análisis de Sensibilidad E E E E E+06 Espesor Ejes Equivalentes 10 E Módulo de reacción combinado, MPa/m

28 Espesor de calzada, cm Ejes Equivalentes, W18 Análisis de Sensibilidad E E E E Espesor Ejes Equivalentes Módulo de Elasticidad, GPa 30 E E+06

29 Espesor de calzada, cm Ejes Equivalentes, W18 Análisis de Sensibilidad E E E E Espesor Ejes Equivalentes 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 Coeficiente de Drenaje 30 E E+06

30 Espesor de calzada, cm Ejes Equivalentes, W18 Análisis de Sensibilidad E E E E E+06 Espesor Ejes Equivalentes 10 E Confiabilidad

31 Ejes Equivalentes de 8,2 T Análisis de Sensibilidad E E E E+06 Con Pasadores y Sin Banquina de Hº Con Pasadores y Con Banquina de Hº Sin Pasadores y Con Banquina de Hº Sin Pasadores y Sin Banquina de Hº 160 E E E E E Espesor de calzada, cm

32 Variantes según Condición de Transferencia de Carga 33 VARIANTE A BANQUINA FLEXIBLE JUNTAS TRANSVERSALES Con Pas E: 29,7 cm. Sin Pas E: 34,8 cm. VARIANTE B BANQUINA RÍGIDA / SOBREANCHO JUNTAS TRANSVERSALES Con Pas E: 27,0 cm. Sin Pas E: 31,7 cm.

33 34 Variante C Base Asf + Subbase Gran. VARIANTE C BANQUINA FLEXIBLE JUNTAS TRANSVERSALES Con Pas E: 31,0 cm. Sin Pas E: 36,1 cm. VARIANTE C BANQUINA RÍGIDA / SOBREANCHO JUNTAS TRANSVERSALES Con Pas E: 28,3 cm. Sin Pas E: 32,9 cm.

34 35 Que otra variante podríamos analizar? VARIANTE D Incorporación de una estructura de Subdrenaje Objetivo: Eliminar el agua que pudiera infiltrarse dentro de la estructura del pavimento Mayor confiabilidad en la prevención del bombeo de finos desde las capas inferiores. Calidad de drenaje Regular Excelente Coef. De drenaje 1,00 1,15

35 Variante D Subdrenaje 36 VARIANTE D BANQUINA FLEXIBLE Opción 1: con Dren Longitudinal SIN SOBREANCHO JUNTAS TRANSVERSALES Con Pas E: 27,5 cm. Sin Pas E: 32,3 cm. VARIANTE D BANQUINA FLEXIBLE Opción 2: Extendida hasta el talud CON SOBREANCHO JUNTAS TRANSVERSALES Con Pas E: 25,0 cm. Sin Pas E: 29,4 cm.

36 Ejemplo (ACPA StreetPave12) 37

37 Ejemplo (ACPA StreetPave12) 38

38 Ejemplo (ACPA StreetPave12) 39

39 Ejemplo (ACPA StreetPave12) 40

40 41 Ejemplo (ACPA StreetPave12)

41 Ejemplo (ACPA StreetPave12) 42

42 Ejemplo (ACPA StreetPave12) 43

43 Ejemplo (ACPA StreetPave12) 44

44 Ejemplo (ACPA StreetPave12) 45

45 Ejemplo (ACPA StreetPave12) 46

46 47 Preguntas? ING. DIEGO H. CALO COORDINADOR DEPARTAMENTO TÉCNICO DE PAVIMENTOS

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