Download - Exposicion Sobre Pavimentos Delgados
ICH
ENCUENTROS PROFESIONALES
PAVIMENTOS DELGADOS DE HORMIGONANALISIS DE TENSIONES
Y EXPERIENCIAS RECIENTES
Santiago 2006
ENCUENTROS PROFESIONALES
PAVIMENTOS DELGADOS DE HORMIGONANALISIS DE TENSIONES
Y EXPERIENCIAS RECIENTES
Santiago 2006
Juan Pablo Covarrubias
ICH
DEFINICION DE PAVIMENTOS DELGADOS
Pavimentos con espesores entre:Pavimentos con espesores entre:
8 cm. en calles y 18 cm. en caminos8 cm. en calles y 18 cm. en caminos
ICH
CARACTERISTICAS PRINCIPALES
•• Losas chicasLosas chicas•• Base drenante de 15 Base drenante de 15 cmcm (finos (finos < 6%)< 6%)•• Base CBR 30 a 50% (antiguo)Base CBR 30 a 50% (antiguo)•• Corte delgadoCorte delgado•• Sin sello de juntasSin sello de juntas•• Sin dovelas ni barras de amarreSin dovelas ni barras de amarre
ICH
COMPORTAMIENTO DE LOS PAVIMENTOS DE HORMIGON
Explicación de los principios básicos Explicación de los principios básicos de funcionamientode funcionamiento
ICH
DEFORMACIÓN DE UNA LOSA15 cm espesor, 4 m. largo
ICH
EFECTO DE RIGIDEZ SUB-BASE
voladizo
GranularCBR 40
voladizo
BTC
No adherido (polietileno)
ICH
EFECTO DE BTC ADHERIDA
Adherido
HORMIGON: RT = 50 Kg/ cm2
BTC: RC = 100 Kg/ cm2
Tracción
BTC
Compresión
ICH
EFECTO LARGO DE LOSA
voladizo
1/3 L
voladizo
1/3 L
ICH
EFECTO DE RETRACCIONEN ALABEO
ICH
EFECTO DEL AGRIETAMIENTO EN PAVIMENTOS DE HORMIGON
ICH
AGRIETAMIENTO TRANSVERSALEN JPCP SEGÚN HDM 4
% lo
sas
agri
etad
as
Influencia de la Longitud de las Losas Influencia de la Longitud de las Losas (óptimo losas cuadradas)(óptimo losas cuadradas)
ESAL
L1L1
L2L2
L3L3
L1 > L2 > L3L1 > L2 > L3
ICH
COMPARACION DE DISEÑOS
Agrietamiento
0,05,0
10,015,020,0
25,030,035,040,045,0
0 3 6 10 14 19 24 30 36 44 52
ESALS (millones)
Ag
riet
amie
nto
%
Losas cortas 1,8 m Losas delgadas 1,8 m Losas normales 3,6 m
15 cm
22 cm
22 cm
ICH
Efecto de Largo de Losa y Transferencia de Carga
Hiller and Springenschmid, 2004Hiller and Springenschmid, 2004
CrackingCracking
ICH
DEFORMACIÓN DE UNA LOSA CORTA15 cm espesor, 2 m. largo
ICH
DIFERENCIA DE FORMA DE CARGA EN LOSAS CORTAS
ICH
TENSIONES EN LOSA
ICH
LOSAS: RELACION l - h - σL h σ
4500 15 20,0012 31,2510 45,008 70,31
3500 15 15,5612 24,3110 35,008 54,69
1750 15 7,7812 12,1510 17,508 27,34
ICH
PRIMERA EXPERIENCIA EN SANTIAGO - VITACURA
ESPESOR 8 cm
ICH
ALAMEDA: 14 cm ESPESORCUADRICULADO DE 1,2 m.
ICH
Planos Pavimento hormigón
175 cm
Vista en Planta Escala Longitudinal 1:500
Escala transversal 1:500
0 cm
525 cm350 cm
700 cm
(Sector Camino Chinquihue. Puerto Montt)
Rasante Pavimento Terminado
Sentido de Circulación Oriente-Poniente
Det.
1
0 cm
8 cm10 cm
15 cm
12 cm
6@350 cm 8@175 cm 8@175 cm 8@175 cm 7@350 cm
Det.
2
Det.
3 Det.
4
Escala H 1:500
V 1:50
300cm
ICH
LOSAS 8 cm ESPESOR
8 @ 175 cm
pista 1
pista 2N
ICH
Estado Actual
ICH
Tráfico Puerto Montt
CARGAS MÁXIMAS QUE HAN PASADO SOBRE EL PAVIMENTO
CARGA REAL
POR EJE
CARGA MÁXIMA TIPO DE EJE
PERMITIDA
Eje simple 7,79 7
Eje doble 13,02 11
2 Ejes Dobles 19,18 18
1 Eje simple y 1 Doble 16,61 16
2 Ejes dobles y 1 simple 24,72 23
ICH
Duración hasta hoy del Pavimento de 8 cm para Calles
•• El pavimento ha pasado los 50.000 ejes equivalentesEl pavimento ha pasado los 50.000 ejes equivalentes
•• Considerando un promedio de 2 camiones diarios (el de Considerando un promedio de 2 camiones diarios (el de la basura y el del gas)la basura y el del gas)
–– Duración equivalente a la fecha: Duración equivalente a la fecha: 58 años58 años
AUN NO SE AGRIETAAUN NO SE AGRIETA
ICH
Sistema de Carga de Camiones
L
Dx
Dx
L
ICH
Dimensiones de las Losas
•• Largo máximo menor a LLargo máximo menor a L•• Ancho máximo menor a Ancho máximo menor a DxDx
Se propone como una de las soluciones posibles:Se propone como una de las soluciones posibles:–– Cada pista con 2 subCada pista con 2 sub--pistas de 1,75 m de anchopistas de 1,75 m de ancho–– Losas cuadradas de largo igual al anchoLosas cuadradas de largo igual al ancho
ICH
ESTUDIO MEDIANTE ELEMENTOS FINITOS
Curvas Isotensionales
0255075
100125150175200225250275300325350375400425450
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Espesor (cm)
La
rgo
Los
a (
cm)
20 Kg/cm2
25 Kg/cm2
30 Kg/cm2
35 Kg/cm2
40 Kg/cm2
ICH
POSICIONES DE LA CARGALARGO = 4,5 m.
Posición III Posición IV
Posición I Posición II
ICH
POSICIONES DE LA CARGA LARGO = 3,5 m.
Posición III Posición IV
Posición IPosición II
ICH
POSICIONES DE LA CARGA LARGO = 1,75 m.
Posición III Posición IV
Posición I Posición II
ICH
POSICIONES DE LA CARGA LARGO = 1,15 m.
Posición IIIPosición IV
Posición IPosición II
ICH
POSICIONES DE LA CARGA LARGO = 0,7 m.
Posición III Posición IV
Posición I Posición II
ICH
POSICIONES DE LA CARGA LARGO = 0,5 m.
Posición III Posición IV
Posición I Posición II
ICH
TENSIONES kg/cm2
17.128.715.024.721.136.219.632.5K = 3
23.228.822.527.029.438.029.436.7K = 9
IVIIIIIIIVIIIIIIPosición Carga
Barras Traspaso carga
290000Módulo de Elasticidad
-14-21Delta T°C
450x350Tipo Losa
18ESPESOR
1018.69.516.712.223.111.621.4K = 3
13.323.912.820.416.527.216.627.8K = 9
IVIIIIIIIVIIIIIIPosición Carga
Barras Traspaso carga
290000Módulo de Elasticidad
-14-21Delta T°C
450x350Tipo Losa
25ESPESOR
ICH
TENSIONES kg/cm2
12.616.88.511.514.517.211.214.0K = 3
13.018.212.415.216.221.016.218.6K = 9
IVIIIIIIIVIIIIIIPosición Carga
Barras Traspaso carga
290000Módulo de Elasticidad
-14-21Delta T°C
350x350Tipo Losa
25ESPESOR
19.227.318.421.223.631.829.326.3K = 3
22.628.321.826.728.934.231.333.0K = 9
IVIIIIIIIVIIIIIIPosición Carga
Barras Traspaso carga
290000Módulo de Elasticidad
-14-21Delta T°C
350x350Tipo Losa
18ESPESOR
ICH
TENSIONES kg/cm2
10.017.74.811.110.518.35.311.8K = 3
10.218.15.313.111.419.66.214.8K = 9
IVIIIIIIIVIIIIIIPosición Carga
LTE 50%Traspaso carga
290000Módulo de Elasticidad
-14-21Delta T°C
175x175Tipo Losa
18ESPESOR
13.824.86.516.314.625.77.317.5K = 3
13.926.27.018.915.828.78.221.3K = 9
IVIIIIIIIVIIIIIIPosición Carga
LTE 50%Traspaso carga
290000Módulo de Elasticidad
-14-21Delta T°C
175x175Tipo Losa
15ESPESOR
ICH
TENSIONES kg/cm2
19.837.39.125.321.239.210.327.5K = 3
19.739.09.327.523.143.011.031.6K = 9
IVIIIIIIIVIIIIIIPosición Carga
LTE 50%Traspaso carga
290000Módulo de Elasticidad
-14-21Delta T°C
175x175Tipo Losa
12ESPESOR
ICH
TENSIONES kg/cm2
12.925.815.425.81326.215.826.2K = 3
11.325.713.923.711.726.915.224.8K = 9
IVIIIIIIIVIIIIIIPosición Carga
LTE 50%Traspaso carga
290000Módulo de Elasticidad
-14-21Delta T°C
115x115Tipo Losa
12ESPESOR
17.236.820.635.217.337.521.236K = 3
15.335.218.430.916.237.020.432.6K = 9
IVIIIIIIIVIIIIIIPosición Carga
LTE 50%Traspaso carga
290000Módulo de Elasticidad
-14-21Delta T°C
115x115Tipo Losa
10ESPESOR
ICH
TENSIONES kg/cm2
21.127.427.430.421.027.427.430.5K = 3
19.621.924.828.019.821.624.928.0K = 9
IVIIIIIIIVIIIIIIPosición Carga
LTE 50%Traspaso carga
290000Módulo de Elasticidad
-14-21Delta T°C
70x70Tipo Losa
8ESPESOR
ICH
TENSIONES kg/cm2
24.023.020.522.724.023.020.522.6K = 3
20.419.418.519.220.319.218.419.1K = 9
IVIIIIIIIVIIIIIIPosición Carga
LTE 50%Traspaso carga
290000Módulo de Elasticidad
-14-21Delta T°C
50x50Tipo Losa
8ESPESOR
ICH
EFECTO TIPO DE SUELO (k)
Variación Tensiones según tipo de suelo
Losa 450x350
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Espesor Losa (cm)
Ten
sio
nes
(K
g/c
m2
)
K = 3
K = 9
Variación Tensiones según tipo de suelo
Losa 350x350
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Espesor Losa (cm)
Te
nsi
on
es
(Kg
/cm
2)
K = 3
K = 9
Variación Tensiones según tipo de suelo
Losa 175x175
0
10
20
30
40
50
60
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Espe sor Losa (cm)
Ten
sio
ne
s (K
g/c
m2
)
K = 3
K = 9
Variación Tensiones según tipo de suelo
Losa 115x115
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Espesor Losa (cm)
Ten
sio
nes
(K
g/c
m2
)
K = 3
K = 9
Variación Tensiones según tipo de suelo
Losa 70x70
0
5
10
15
20
25
30
35
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Espe sor Losa (cm)
Te
nsi
on
es (
Kg
/cm
2)
K = 3
K = 9
Variación Tensiones según tipo de suelo
Lo sa 50x50
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Espe sor Losa (cm)
Te
nsi
ones
(K
g/c
m2
)
K = 3
K = 9
ICH
EFECTO DEL GRADIENTE TERMICO
Variación Tens iones según Gradiente Térmico
Los a 450x350
05
1 01 52 02 53 03 54 04 5
1 4 15 16 17 18 1 9 20 2 1 2 2 23 24 25 26
Espesor (cm)
Ten
sio
nes
(K
g/c
m2
)
-21°C
-14°C
Variación Tensiones según Gradiente Térmico
Losa 350x350
0
5
10
15
20
25
30
35
40
14 15 16 17 18 1 9 20 21 22 2 3 24 25 2 6
Espesor (cm)
Ten
sio
nes
(K
g/c
m2
)
-21°C
-14°C
Variación Tensiones según Gradiente Térmico
Losa 175x175
0
10
20
30
40
50
60
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Es pesor (cm)
Te
nsi
one
s (K
g/c
m2
)
-21°C
-14°C
Variación Tensiones según Gradiente Térmico
Los a 115x115
0
10
20
30
40
50
60
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Espesor (cm)
Ten
sio
ne
s (K
g/c
m2
)
-21°C
-14°C
Variación Tensiones según Gradiente Térmico
Losa 70x70
0
5
10
15
20
25
30
35
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Espesor (cm)
Ten
sio
nes
(K
g/c
m2
)
-21°C
-14°C
Variación Tensiones según Gradiente Térmico
Losa 50x50
0
5
10
15
20
25
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Espesor (cm)
Ten
sio
nes
(K
g/c
m2)
-21°C
-14°C
ICH
EFECTO DE MODULO DE ELASTICIDAD DEL HORMIGON (E)
Influencia del Módulo de Elas ticidad en las
Tensiones - Losa 450x350
0
10
20
30
40
50
60
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Espesor (cm)
Tensio
nes (K
g/c
m2
)
E1 = 290.000Kg/cm2
E2 = 435.000Kg/cm2
Influencia del Módulo de Elasticidad en las
Tensiones - Los a 350x350
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Espes or (cm)
Ten
sio
nes
(K
g/cm
2)
E1 = 290.000Kg/cm2
E2 = 435.000Kg/cm2
Influencia del Módulo de Elasticidad en las
Tens iones - Losa 175x175
0.0
10.0
20.030.0
40.0
50.0
60.0
70.080.0
90.0
100.0
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Espesor (cm)
Tensio
nes (K
g/c
m2)
E1 = 290.000Kg/cm2
E2 = 435.000Kg/cm2
Influencia del Módulo de Elasticidad en las
Tens iones - Losa 115x115
0
10
20
30
40
50
60
70
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Espesor (cm)
Tensio
nes
(K
g/c
m2)
E1 = 290.000Kg/cm2
E2 = 435.000Kg/cm2
Influencia del Módulo de Elasticidad en las
Tens iones - Losa 70x70
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Espesor (cm)
Ten
siones (K
g/c
m2)
E1 = 290.000Kg/cm2
E2 = 435.000Kg/cm2
Influencia del Módulo de Elas ticidad en las
Tensiones - Losa 50x50
0
5
10
15
20
25
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Espesor (cm)
Ten
sion
es
(Kg
/cm
2)
E1 = 290.000Kg/cm2
E2 = 435.000Kg/cm2
ICH
EFECTO DE BARRAS DE TRASPASO DE CARGAS
Comparación LTE 50% v/s Dovelas
Losa 450x350
20
25
30
35
40
45
50
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Espesor (cm)
Tensi
on
es
(Kg
/cm
2)
Dovelas
LTE 50%
ICH
DISEÑO EN GUATEMALALOSAS 4,5 x 3,5 x 24 cm
carga centrada
10,217,719,5Tensiones (kg/cm2)
IIIIIIPosición Carga
Barras Traspaso carga
3Módulo de reacción K (kg/cm3)
290000Módulo de Elasticidad (kg/cm2)
-14Gradiente Térmico °C
450x360Tipo Losa
24ESPESOR (cm)
Posición III
Posición I
Posición II
ICH
DISEÑO EN GUATEMALALOSAS 4,5 x 3,5 x 24 cm
carga al borde
10,619,922,521,9Tensiones (kg/cm2)
IVIIIIIIPosición Carga
Barras Traspaso carga
3Módulo de reacción K (kg/cm3)
290000Módulo de Elasticidad (kg/cm2)
-14Gradiente Térmico °C
450x360Tipo Losa
24ESPESOR (cm)
Posición III
Posición IV
Posición I
Posición II
ICH
DISEÑO EN GUATEMALALOSAS 1,75 x 2,1 x 18 cm
con sobre ancho 30 cm
16,014,310,5Tensiones (kg/cm2)
IIIIIIPosición Carga
LTE 50%Traspaso carga
3Módulo de reacción K (kg/cm3)
290000Módulo de Elasticidad (kg/cm2)
-14Delta T°C
210x180Tipo Losa
18ESPESOR (cm)
Posición III
Posición I
Posición II
ICH
DISEÑO EN GUATEMALALOSAS 1,75 x 2,1 x 15 cm
con sobre ancho 30 cm
Posición III
Posición I
Posición II22,120,014,5Tensiones (kg/cm2)
IIIIIIPosición Carga
LTE 50%Traspaso carga
3Módulo de reacción K (kg/cm3)
290000Módulo de Elasticidad (kg/cm2)
-14Delta T°C
210x180Tipo Losa
15ESPESOR (cm)
ICH
RESUMEN DEL DISEÑO
5050
100100
5050
5050
TráficoTráfico
mESALSmESALS
22,122,11515NoNo1,751,75
16161818NoNo1,751,75
22,522,52424BordeBorde4,54,5
19,519,52424CentradaCentrada4,54,5
TensiónTensión
Kg/cm2Kg/cm2EspesorEspesor
cmcmCarga Carga bordeborde
Largo Largo
m.m.
ICH
Costos de PavimentosUS$ km * pista
hormigónhormigón
8 8 cmcm 45,83045,83010 10 cmcm 50,84950,84912 12 cmcm 55,86855,868
15 15 cmcm 63,39663,396
22 22 cmcm 80,96280,962
AsfaltoAsfalto
5 5 cmcm 52,69852,6986 6 cmcm 56,25556,2557 7 cmcm 59,82159,821
18 18 cmcm 95,48195,481
ICH
Ahorro en Costo de Construcción
•• Ahorro de más de Ahorro de más de US$US$ 30,000 por kilómetro pista30,000 por kilómetro pista
•• Ahorro de más del 20% del costo del pavimentoAhorro de más del 20% del costo del pavimento
PAVIMENTOS DE HORMIGONPAVIMENTOS DE HORMIGONA MENOR COSTO INICIAL QUE LOS DE ASFALTOA MENOR COSTO INICIAL QUE LOS DE ASFALTO
ICH
Opinión Dr. Michael Darter8/11/2005
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ICH
Diseño
•• PAVEMENT EVALUATOR (HDM 4)PAVEMENT EVALUATOR (HDM 4)–– MecanisitaMecanisita
–– Calibrado con base datos LTPP y ChileCalibrado con base datos LTPP y Chile
–– Incluye alabeoIncluye alabeo
–– Tiene modelos de fatigaTiene modelos de fatiga
–– Incorpora largo de losaIncorpora largo de losa
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Importancia País
•• Pavimentos baratos con duración mayor a 20 Pavimentos baratos con duración mayor a 20 añosaños
•• Sin costo de mantención (sin sello de juntas)Sin costo de mantención (sin sello de juntas)•• Evita congestión por mantenciónEvita congestión por mantención•• Menor consumo de energía de iluminación (30%)Menor consumo de energía de iluminación (30%)•• Menor costo para los usuariosMenor costo para los usuarios•• Facilidad de reemplazo de losas en instalaciones Facilidad de reemplazo de losas en instalaciones
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SEMANA DE LA CONSTRUCCIONEXPOHORMIGON – ICH 2006
•• SHOTCRETESHOTCRETE
•• ESTUCOSESTUCOS•• SOLUCIONES DE AISLACION TERMICA EN SOLUCIONES DE AISLACION TERMICA EN
VIVIENDA VIVIENDA
Además: pavimentos, albañilería de bloques, otras novedadesAdemás: pavimentos, albañilería de bloques, otras novedades
3 3 -- 6 MAYO 20066 MAYO 2006
SANTIAGO SANTIAGO -- CHILECHILE
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GRACIAS
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