ing. sergio a. fernándezeliminar reflejo de fisuras diseño de juntas evitar fisuras por alabeo de...

RECUBRIMIENTOS DE HORMIGÓN

DNV 6º Distrito - San Salvador de Jujuy

Ing. Sergio A. FernándezDpto. Técnico de Pavimentos

20 de Marzo 2012

1- Introducción

2- Descripción General

3- Criterios de Selección

4- Comportamiento Estructural

5- Metodologías de Diseño

6- Obras en Argentina

TEMARIO

INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

Técnica de rehabilitación de pavimentos existentes (con menor

o mayor grado de deterioro) que posee mejor performance a

largo plazo.

INTRODUCCION ¿ QUE ES ?


BENEFICIOS

Menores costos totales

Prolongada vida útil.

Mantenimiento mínimo.

Reparaciones preliminares mínimas.

Rápida construcción.

Adecuados para transito pesado.

Reciclables / Sustentables.

INTRODUCCION


La tendencia internacional es a clasificarlos de acuerdo a la

condición de adherencia entre el pavimento existente y el

recubrimiento.

ADHERIDOsobre

ADHERIDOsobre

Pavimento rígido

Pavimento rígido

Pavimento flexible

Pavimento compuesto

CLASIFICACIÓNINTRODUCCION


INTRODUCCION CLASIFICACIÓN

NO ADHERIDO

sobre

NO ADHERIDO

sobre

Pavimento rígido

Pavimento rígido

Pavimento flexible

Pavimento compuesto

La tendencia internacional es a clasificarlos de acuerdo a la

condición de adherencia entre el pavimento existente y el

recubrimiento.

EXCELENTE

BUENO

POBRE

DETERIORADO

FALLADO

TIEMPO

CO

ND

ICIO

N D

EL

PA

VIM

EN

TO

EX

IST

EN

TE

REGULAR


ESPESOR TÍPICO = 5 a 10 cm

DESCRIPCIÓN GENERAL ADHERIDO Hº - Hº


PAVIMENTO DETERIORADO EXISTENTE

PAVIMENTO REPARADO

RECUBRIMIENTO ADHERIDO

CONDICION DEL PAVIMENTO EXISTENTE

Buena condición estructural.

Fatigas superficiales (despostillamiento, fisuras aleatorias, reparaciones en profundidad parcial, etc)



OBJETIVO

Eliminar fatigas superficiales(despostillamiento, fisuras aleatorias, etc).

Recuperar condiciones de circulación(fricción, ruido, reflectivilidad, etc).

Incrementar capacidad estructural.



CONSIDERACIONES DE DISEÑO

Espesores típicos: 5 a 10 cm

Depende deCapacidad de carga deseada (tránsito)Vida útil Capacidad estructural del pavimento existente

Juntas:

El diseño del tipo, ubicación y ancho de las juntas debe coincidir con las del pavimento existente, con lo cual logramos:

Eliminación de reflejo de fisuras Movimiento monolíticoMantenimiento de la adherencia



Se pueden agregar juntas intermedias para minimizar las tensiones por alabeo térmico.

Aserrado Juntas transversales

Profundidad = Espesor total (T) + 10 mmAncho > Ancho fisura existente

Aserrado Juntas longitudinales

Profundidad > Espesor total (T) / 2

Junta del recubrimiento

Ancho del recubrimiento

Aserrado existente

Fisura existente

RECUBRIMIENTO de HORMIGON

CONSIDERACIONES DE DISEÑO (cont.)



TRABAJOS PRELIMINARES

De ciertos deterioros para garantizar capacidad de carga deseada y durabilidad a largo plazo.

Reparaciones

Deterioros / Fatigas Reparación

Fisuras aleatorias severas RPT

Escalonamiento Estabilización de losas

Bombeo Estabilización de losas

Baches de asfalto Reemplazar por Hº

Despostillamiento RPP

Descascaramiento Remoción y limpieza



TRABAJOS PRELIMINARES (cont.)

Preparación de la Superficie

Producir una superficie rugosa para mejorar la adherencia.

Granallado (mayor efectividad)

Arenado

Fresado(microfisuras / fractura de agregado expuesto)



Adecuada para mejorar la adherencia.

Barrido mecánico

Soplado con aire comprimido (previo a la pavimentación)

Hidrolavado (control de polvo)


Limpieza de la superficie



OBSERVACION

Puente de Adherencia


Lechada de Cemento

Epoxi


CLAVES

Preparación de la superficie existente ADHERENCIA

MENOR TENSIÓN DE CORTE

CTE recubrimiento < CTE existente

Reparar juntas y/o fisuras (mal estado) EVITA REFLEJO

Espesor delgado MENOR VENTANA DE ASERRADO

Diseño de juntas COMPORTAMIENTO MONOLÍTICO

Curado oportuno y cuidadoso EVITA FISURACIÓN PLÁSTICA


EXCELENTE

BUENO

REGULAR

POBRE

DETERIORADO

FALLADO

TIEMPO

CO

ND

ICIO

N D

EL

PA

VIM

EN

TO

EX

IST

EN

TE



DESCRIPCIÓN GENERAL ADHERIDO Hº - C.A.


Buenas a regulares condiciones estructurales.


Fatigas superficiales(ahuellamiento, desplazamientos, baches , fisuras térmicas, piel de cocodrilo)


PAVIMENTO DETERIORADO

EXISTENTE

PAVIMENTO REPARADO



OBJETIVO

Incrementar la capacidad estructural

Eliminar fatigas superficiales(ahuellamiento, desplazamiento, fisuras térmicas , baches, etc)

Evitar efecto isla de calor

Recuperar condiciones de circulación(fricción, ruido, reflectivilidad, etc)




Espesores típicos: 5 a 10 mm

Depende deCapacidad de carga deseada ( transito)Vida útil Capacidad estructural del pavimento existente

LARGO o ANCHO LOSA (pies) = 1,5 x Espesor (pulgadas)

Se recomiendan losas cuadradas, variando desde 0,90 a 2,40 m de lado, con lo cual se logra reducción de tensiones por alabeo térmico

Juntas:



Profundidad > Espesor total (T) / 3



Profundidad = Espesor total (T) / 3

Profundidad aserrado temprano > 30 mm


hh + 75 mm RECUBRIMIENTO ADHERIDO

pavimento asfáltico existente

1,8 m1,8 m

Sobre-espesor




Deterioros aislados, como ser baches, fisuras piel de cocodrilo(moderadas a severas) o perdida de soporte de base/subbase, paragarantizar capacidad de carga deseada y durabilidad a largo plazo.

Reparaciones


Ahuellamiento profundo Fresado

Desplazamiento Fresado

Fisuras térmicasRellenar si TM agregado > Ancho fisura

Baches RPT (bacheo)




Fresado

Objetivos:

Eliminar deterioros superficiales y exceso de material asfálticoReducir puntos altos (crestas)Mantener las cotas de rasante (cordones y/o estructuras fijas)Rugosidad para mejora la adherencia

Espesor = mínimo posible

Deterioros superficiales > 50 mm Espesor mínimo C.A. > 75-100 mm




Adecuada para mejorar la adherencia.


NOTA: no se requiere intervenir perfectamente la sección transversal ni en la totalidad de los deterioros.

Barrido mecánicoSoplado con aire comprimido (previo a la pavimentación)Hidrolavado (solo control de polvo)



CLAVES

Fresado del C.A. (50 mm) ADHERENCIA / ESPESOR UNIFORME

COMPORTAMIENTO MONOLITICO

Mínimo espesor C.A. (75-100 mm)

Temperatura del C.A. < 49ºC PERDIDA DE AGUA

Espesor delgado MENOR VENTANA DE ASERRADO

Diseño de juntas (losas cuadradas) EVITAR FISURAS POR ALABEO

Evitar juntas longitudinales sobre la línea de huella.


EXCELENTE

BUENO

REGULAR

POBRE

DETERIORADO

FALLADO

TIEMPO

CO

ND

ICIO

N D

EL

PA

VIM

EN

TO

EX

IST

EN

TE


ESPESOR TÍPICO15 a 30 cm

DESCRIPCIÓN GENERAL NO ADHERIDO Hº - Hº


Fatigas (fisuras transversales y longitudinales, bombeo, despostillamiento, RPP deterioradas, fisuras aleatorias, etc )

PAVIMENTO DETERIORADO EXISTENTE

PAVIMENTO REPARADO

RECUBRIMIENTO NO ADHERIDOCONDICION DEL PAVIMENTO EXISTENTE

Pobres condiciones estructurales



OBJETIVO

Recuperar condiciones de circulación (fricción, ruido, reflectivilidad, etc)

Recuperar e incrementar la capacidad estructural

Eliminar fatigas(bombeo, despostillamiento, fisuras, desprendimientos, etc)



( rutas principales > 15 cm )




Ruptura de adherencia.

Prevención de fisuras por reflejo

Factor principal en la performanceCapa de Separación:

Objetivos:Movimiento independiente




Capa de Separación


Mezclas de C.A. > 25 mm


Espesor Separación Máxima

< 12 cm 1,8 x 1,8 m

12 y 18 cm S (pies) = 2 x E (pulgadas)

> 18 cm 4,60 m

Se recomienda utilizar pasadores y barras de unión para E > 20 cm (transito pesado)

Juntas:




Profundidad >= Espesor total (T) / 3



Profundidad = Espesor total (T) / 3(mínimo > 30 mm)





Escalonamiento < 10 mm No requiere

Escalonamiento > 10 mmAumentar espesor de capa de separación

Levantamientos RPT

Losas fracturadas RPT

Bombeo significativo RPT

Despostillamiento severo Limpieza


Reparar deterioros locales que provoquen importante pérdida de capacidad estructural.

Reparaciones



CLAVES

Capa de separación (25 mm) ELIMINAR REFLEJO DE FISURAS

Diseño de juntas EVITAR FISURAS POR ALABEO

De ser posible hacer coincidir las juntas del recubrimiento con las del pavimento existente. (mejora de eficiencia)

RPT aisladas INTEGRIDAD ESTRUCTURAL


Espesor delgadoMENOR VENTANA DE ASERRADO

TIEMPOFALLADO

DETERIORADO

POBRE

REGULAR

EXCELENTE

BUENO

CO

ND

ICIO

N D

EL

PA

VIM

EN

TO

EX

IST

EN

TE



DESCRIPCIÓN GENERAL NO ADHERIDO Hº - C.A.


Fatigas superficiales(ahuellamiento, desplazamientos, baches, fisuras térmicas, piel de cocodrilo, etc )


Pobre a deteriorada condiciones estructurales


PAVIMENTO DETERIORADO

EXISTENTE

PAVIMENTO REPARADO

RECUBRIMIENTO NO ADHERIDO


OBJETIVO

Eliminar fatigas superficiales(ahuellamiento, desplazamiento, fisuras térmicas , baches, etc)

Evitar efecto isla de calor

Recuperar e incrementar la capacidad estructural.

Recuperar condiciones de circulación (fricción, ruido, reflectivilidad, etc)

Incrementar la capacidad estructural (tránsito)






NOTA:

Si Espesor pavimento existente < 15 cm El recubrimiento debe ser > 15 cm



Mecanismo de transferencia de cargas para pavimentos de E > 20 cm (transito pesado)

S (pies) = 2 x E (pulgadas) ……. E >15 cm (máximo 4,6 m)

Juntas:

(E) / 4 < Profundidad < (E) / 3

Separación Juntas transversales


Aserrado Juntas Transversales



Profundidad > (E) / 3

Espesor diseño (T)

Considerar mayor profundidad de aserrado

Recubrimiento de Hº

Pavimento asfáltico ahuellado






Mínimas intervenciones, excepto para el caso de perdida de soporte

Reparaciones


Fallas de subbase/subrasanteRemover y reemplazar con material estable

Baches Rellenar con C.A.

Desplazamiento Fresado

Ahuellamiento > 50 mm Fresado

Ahuellamiento < 50 mm No requiere

Fisuras > 100 mm Rellenar con C.A

Fisuras < 100 mm No requiere




Fresado

Eliminar deterioros superficiales y exceso de material asfáltico

Reducir puntos altos (crestas)

Mantener las cotas de rasante (cordones y/o estructuras fijas)

Objetivos:

Espesor = mínimo posible

Deterioros superficiales > 50 mm

Espesor mínimo C.A. > 75-100 mm





Producir una adecuada limpieza mediante barrido mecánico.

Bacheos

Si hay baches de hormigón existentes se los debe aislar para evitar adherencia.

NOTA: no se requiere intervenir perfectamente la sección transversal ni en la totalidad de los deterioros.



CLAVES

Fresado del C.A. (50 mm) ADHERENCIA / ESPESOR UNIFORME

Espesor delgadoMENOR VENTANA DE ASERRADO

Bacheo con Hormigón RUPTURA DE ADHERENCIA

Reparaciones profundas RECUPERARCAPACIDAD ESTRUCTURAL

Espesor C.A. < 150 mm ESPESOR > 150 mm

Temperatura del C.A. < 49ºC PERDIDA DE AGUA



CRITERIOS DE SELECCIÓN


Condición del pavimento: BUENA

PAVIMENTO RIGIDO PAVIMENTO FLEXIBLE/COMPUESTO




Condición del pavimento: REGULAR




Condición del pavimento: POBRE




Condición del pavimento: DETERIORADO



TIPO DE DETERIORO TIPO DE RUTANIVEL ACTUAL DE DETERIORO

Adecuado Marginal Inadecuado

Fisuras por fatiga (%)

- zona de huellas -

Autopistas / Autovías < 5 5 a 20 >20

Rutas Principales / Secundarias

< 10 10 a 45 >45

Fisuras longitudinales

(m / km)- zona de huellas -


Rutas Principales / Secundarias

< 100 100 a 500 >500

Espaciamiento entre fisuras transversales

(m)

Rutas Principales

Autopistas>60 30 a 60 < 30

Rutas Secundarias >35 20 a 35 < 20



PAVIMENTO FLEXIBLE EXISTENTE




Adecuado Marginal Inadecuado

Ahuellamiento

(mm)


Rutas Principales < 9 9 a 15 >15

Rutas Secundarias < 10 10 a 20 >20

Desplazamientos

(%)

Autopistas / Autovías 0 1 a 10 >10





PAVIMENTO FLEXIBLE EXISTENTE




Adecuado Mínimo Inadecuado

Fisuras transversales, longitudinales y roturas de

esquina

(% losas)




Escalonamiento

fisuras y/o juntas(mm)



Rutas Secundarias < 4 4 - 7 >7



PAVIMENTO RIGIDO EXISTENTE



Agregar capacidad estructural

Mantenimiento preventivo

Rehabilitaciones menores

Recuperar capacidad estructural

Rehabilitación menores

a mayores.

ADHERIDOSADHERIDOS NO ADHERIDOSNO ADHERIDOS

Soporte Pobre Eliminar fatigas superficiales

Soporte Bueno a Regular



TENSIONES =

Borde = 421 (psi)

Esquina = 534 (psi)

TENSIONES =

Borde = 1.231 (psi)

Esquina = 888 (psi)

Para: Espesor recubrimiento Hº = 3” / Espesor C.A. = 4” / k=300 pci / Eh=4x10 psi / Eac = 400.000 psi

COMOPORTAMIENTO ESTRUCTURAL

ADHERIDOSADHERIDOS NO ADHERIDOSNO ADHERIDOS

METODOLOGÍAS DE DISEÑO AASHTO (1993)


Capítulo 4 (pag. III-59)


eftR DDD −=

donde: espesor del recubrimiento de hormigón=RD=tD espesor para transito futuro=efD espesor efectivo del pavimento existente

ADHERIDO Hº - HºADHERIDO Hº - Hº

Espesor efectivo ( Def)

Método de Relevamiento de estado: FDJef FCFCFCDD ...=

FCJ: factor de condición de juntas y fisuras (Tabla )

FCD: factor de condición de durabilidad (Tabla)

FCF: factor de condición de fatiga (Tabla)

donde:



Vida útil remanente (VR):

−=

5,1

1100N

NVR p

Método de Vida útil remanente: FCDDef .=

donde: FC: factor de condición (ábaco)

ADHERIDO Hº - HºADHERIDO Hº - Hº




DDD eftR22 −=

donde: espesor del recubrimiento de hormigón=RD=tD espesor para transito futuro=efD espesor efectivo del pavimento existente

NO ADHERIDO Hº - HºNO ADHERIDO Hº - Hº


FCJ: factor de condición de juntas y fisuras (Ábaco )

Método de Relevamiento de estado: Jef FCDD .=


Método de vida útil remanente: FCDDef .=

donde: FC: factor de condición (ábaco)


NO ADHERIDO Hº - HºNO ADHERIDO Hº - Hº

−=

5,1

1100N

NVR pVida útil remanente (VR):


METODOLOGÍAS DE DISEÑO ACPA (1998) - WT

VARIABLES DE

ENTRADA

VARIABLES DE

ENTRADA

Tránsito (camiones)

k combinado

MR


Soporte pavimento existente (k combinado ) k subrasanteEspesor base – h2Espesor CA – h1





ESPESOR

METODOLOGÍAS DE DISEÑO ACPA (1998) - UTW


Tránsito(categoría A o B)Tránsito(categoría A o B)

K combinadoK combinado

MRMR

Espesor CA – h2Espesor CA – h2

Separación de juntas – LSeparación de juntas – L

Espesor UTW – h1Espesor UTW – h1

CAMIONES PERMITIDOS

METODOLOGÍAS DE DISEÑO ACPA (1998) - UTW


“Instrumentation and field testing of the thinwhitetopping pavement in Colorado and revision of the existing Colorado thin whitetopping procedure” – Año 2.004

METODOLOGÍAS DE DISEÑO CDOT (1998-2004) - TWT




l� � radioefectivoderigidezrelativa � adherenciacompleta� �pulgada�

E�� módulodeelasticidaddelCA�psi�

t �� espesordeHº�pulgada�

t�� espesordeCA�pulgada�

L � separacionentrejuntas�pulgada�

k � modulodereaccióndelasubrasante pci

VARIABLES DE ENTRADA

VERIFICACIONES



'())*,,

� 17,669 1 2,668 ∗5677587

1408,52

10?@ ∗ A87 � 8,3576 ∗ log�C� 1 0,00622 ∗ D

Eje Doble (40-kips)Eje Doble (40-kips)

EF)*,G, � 7,923 1 0,2503 ∗

5677587

� 0,04331 ∗ 10?H ∗ A87 � 1,0451 ∗ log�C�

'())*,,

� 18,879 1 2,918 ∗5677587

1425,44

10?@ ∗ A87 � 9,0366 ∗ log�C� 1 0,0133 ∗ D

Eje Simple (20-kips)Eje Simple (20-kips)

EF)*,G, � 8,224 1 0,2590 ∗

5677587

� 0,04419 ∗ 10?H ∗ A87 � 1,1027 ∗ log�C�


AJUSTE POR ADHERENCIA

=̂b6=cde=fg8h � 1,51 > ĝ=icd78� Tensión en el Hormigón

� Deformación en el C.A. j87 � 0,897 ∗ j677 � 0,776

AJUSTE POR TEMPERATURA

^ % � 3,85 ∗ ∆ a SP


� AUTOPISTA DEL OESTE

� AU7 – CAPITAL FEDERAL (2006)

� CAMINO DE LOS PUEBLOS – OLAVARRIA (2004)

OBRAS EN ARGENTINA


� AU7 – CAPITAL FEDERAL (2006)


SOBRE PAVIMENTO FLEXIBLE

OBRAS EN ARGENTINA


Longitud = 1.700 m

2 carriles por sentido

Ancho = 7,30 m (por sentido) Pendiente transversal = 1,5 %

Banquinas internasy externas de Hº

TMDA diseño = 1411 (VP)

DATOS DEL PROYECTO

OBRAS EN ARGENTINA � AU7 – CAPITAL FEDERAL (2006)


Espesor variable:20 a 23 cm

Juntas transversales:S = 4,50 m

c/ pasadores 25 mm

Junta longitudinal:c/ barras de unión 12 mm

Hormigón Tipo H-30MR = 4,5 Mpa

OBRAS EN ARGENTINA � AU7 – CAPITAL FEDERAL (2006)


� CAMINO DE LOS PUEBLOS(OLAVARRIA – SIERRA CHICA – CNIA. HINOJO)



OBRAS EN ARGENTINA


PAVIMENTO EXISTENTE

� Piel de cocodrilo

� Ahuellamiento

� Baches

� Fisuración longitudinal

� Peladuras

� Deformación transversal

� Rotura en zona de bordes


OBRAS EN ARGENTINA


DATOS DEL PROYECTO

Hormigón MR = 45 kg/cm2

TMDA = 1.803 vehículos(VP= 8,5 %)

Espesor variable = 18 a 20 cm


c/ pasadores Ø 25 mm

Junta longitudinal:c/ barras de unión Ø 12 mm


OBRAS EN ARGENTINA


� AUTOPISTA DEL OESTE



OBRAS EN ARGENTINA


DATOS DEL PROYECTO

Hormigón MR = 45 kg/cm2

TMDA (VP) = 131 camiones

Espesor = 10 cm


� AUTOPISTA DEL OESTE OBRAS EN ARGENTINA


Sin armaduras ni fibras

Sin pasadores ni barras de unión

Sin sellado de juntas.

Hormigón fast – track (200 kg/cm2)

Resistencia a flexión (diseño) = 54 kg/cm2

Asentamiento de trabajo = 7 a 8 cm.

DATOS DEL PROYECTO

� AUTOPISTA DEL OESTE OBRAS EN ARGENTINA


Aserrado con bordes sanos (7 hs)

Profundidad aserrado = 3 cm.

Ancho de corte = 5 mm.

GRACIAS Ricardo …

Ing. Sergio A. FernándezI.C.P.A. - Dto. Técnico de Pavimentos

[email protected]

ing. sergio a. fernándezeliminar reflejo de fisuras diseño de juntas evitar fisuras por alabeo de...

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