1. Juan Pablo Covarrubias V

2. Mtodos de Diseo para Pavimentos Nuevos Tradicionales: M-EPDG ( AASHTO 07) Mecanisista-Emprico AASHTO 98 Emprico Mecanisista PCA - Mecanisista Catlogos - Empricos Largo de losa no es relevante en el diseo para determinar el espesor Tamao de losa se disea lo ms grande posible para disminuir juntas Ancho igual o superior al ancho de pista Largo recomendado por AASHTO es 4,5 m. Nuevo Concepto de Diseo: TCP Largo de losa es parte del diseo del espesor (1,3 a 2,5 m. de largo) Tamao de losa optimizada por posicin de las cargas del camin Ancho es parte del diseo (mximo igual a media pista ms sobre ancho) 3. Mtodos de Diseo para Rehabilitacin dePavimentosSoluciones No Adheridas (Baja Friccin) Se disea como pavimento nuevo Se utiliza el pavimento antigua como base y se repara Se determina kc sobre el pavimento existente con falling weight Whitetopping Tamao de losa similar a pavimento nuevo con diseo tradicional espesores mayor a 20 cm Recapado de Hormign sobre Hormign Tamao de losa igual a tamao de losas del pavimento nuevo condesfase de junta antigua Se coloca capa intermedia de separacion Espesor mayor a 15 cm Diseo TCP Espesores entre 8 y 20 cm losas optimizadas por posicin de cargas 4. Mtodos de Diseo para Rehabilitacin dePavimentosSoluciones Adheridas (Alta Friccin) El pavimento antiguo es parte de la estructura de la carpeta de pavimento, por lo que la capa nueva se disea adherida El diseo no considera el tamao de la losa para determinar el espesor. El asfalto debe tener al menos 7,5 cm de espesor y estar en buenas condicin. Las losas son pequeas para asegurar adherencia (0,8 a 2,0 m) y el proceso constructivo debe asegurar esta condicin adherida para su correcto funcionamiento Thin Whitetopping espesor entre 10 y 15 cm Ultra Thin Whitetopping Espesor menor a 10 cm Recapado Adherido de Hormign sobre Hormign Largo losa igual al largo de losa de pavimento base. Las juntas se hacen coincidir. 5. Comparacin de Losa Larga y Corta cargadaspor el mismo camin4,5m x 1m2.25 m x 1 m Maximun tensile stress = 24.65 Kg/cm2Maximun tensile stress = 5.22 Kg/cm2Principal stresses on the top of the slab, Red is tensile strengthDeformation of the slab 6. Concepto de Diseo TCP Se deben dimensionar las losas de tal formaque, cada losa sea cargada solamente poruna rueda o por un set de ruedas.En:Chile N 44820EE.UU. N 7.751.581Patentado en otros 14 PasesPCT/EP2006/064732Patente y Patente Pendiente en 82 Pases 7. Importancia Posicin Carga Geometra Losa Relacin Tensin vs Tamao de losa con Carga Patrn 30 25Tension Kg/cm2 20 15Sigma Principal 10 Superior550 150 250 350 450 Largo losa (cm) 8. Posicin de Las Cargas y Dimensin de lasLosasDiseo AASHTODiseo TCP 9. Caractersticas Principales yrecomendaciones del Diseo TCP Losas pequeas (media pista x 1,20 a 2,5 m) Base granular (finos < 8%), base asfltica o BTC Geotextil entre sub rasante y base, si es necesario Corte de juntas delgado (1,9mm- 2,5mm) No requiere sello de juntas No requiere barras de transferencia de cargas ni deamarre entre pistas ( salvo juntas construccin) Confinamiento lateral 10. Recomendaciones Constructivas 11. Eleccin del Tipo de Base Se utilizara base CBR > a 80% (Hormign sin fibra estructural) para Pavimentos menores a 12 cm de espesor Espesor del pavimento > 12 cm y lluvia mayor a 800 mm al ao. Trafico Mayor a 25.000.000 EE En todos los dems casos, incluidos todos los pavimentos con fibra:se utilizara Subbase Granular CBR > 50%. Banda granulomtrica segn lo indicado en 5.301.202(1) de laSeccin 5.301 del MC-V5, salvo que el porcentaje que pasa porTamiz 0,08 mm (ASTM N200) deber estar entre 0% ( 4%) y8%, cualquiera sea la banda granulomtrica utilizada En el caso de utilizar base extremadamente rigidez, colocar geotextilgrueso, capa granular o asfalto par acomodar mejor la losa. 12. Tratamiento de juntas El pavimento no llevar barra de traspaso de carga, ni deamarre, salvo en los siguientes casos: Junta de construccin transversal Para pavimentos de ms de 15 cm de espesor, en la: se colocarn barras detraspaso de carga de dimetro 25 mm y longitud de 35 cm, lisas, cada 30 cmen la mitad del espesor de la losa. Pavimentos de menos de 15 cm de espesor, se debern utilizar barras detransferencia de carga planas del Tipo Diamond Dowels tambin se podrnutilizar barras de amarre estriadas de 10 mm cada 50 cm de 65 cm delongitud. Junta de construccin longitudinal: llevar barras de amarreestriadas de dimetro 10 mm y longitud de 65 cm, estriadas, cada85 cm. En caso que el pavimento se construya en el ancho total (dospistas), estas barras no se deben colocar. 13. ATLAS(Advanced Transportation Loading ASsembly) 14. Concrete Slab Test Sections Constructed 1.8m1.8m Fiber reinforced 40m Plain concrete concrete 1.8m Concreteh1.8m 2 free edge 1ACB~18cmh= 10cm (a) h= 15 cm 40m(a) 1.8m 1.8m 2 1.8m1.8m free edge 1h= 15 cm(b)h= 20 cm Concreteh 40m15cm1.8m Aggregate Base1.8mNonwoven geotextile 2 (b) free edge 1 h= 9cm (c) h= 9cm 22 slabs per section Only 14 slabs loaded 15. Resultados Estudio Univ. de IllionisTramosLosa Sur CBR Losa NorteCBR8 cm120.000 EE 4%3.000 EE< 2%8cm Fibra 234.000 EE*4%65.000 EE < 2%15 cm 22.000.000 EE6%14.000.000 EE 2%20 cm 20.000.000 EE* 6%50.000.000 EE * 2-3%10 cm sobre 21 cm Asfalto 10.000.000 EE5%2.000.000 EE2-3%15 cm sobre 14 cm Asfalto 57.000.000 EE* 5%69.000.000 EE 2-3%Se considera como vida til un dao de 30% de losas Agrietadas* 0% losas agrietadas 16. CRACK FORMATION SECTION 3 4/19/084/21/08 Final80 mm - Plain80 mm - FRC96,000 ESALs 116,900 ESALs 117,300 ESALs 17. Factorial de VariablesEjeLargoEspeso CBRLTE Gradientes Carga Posicin Eje Losa r TESRD 140 cm 8 cm5%30 %+10100 % Borde - EsquinaEDRD 180 cm 9cm 10% 50% +5 120 % Borde - Centro 230 cm 10 cm 15% 70% 0Huella - Corte.. -5 Huella-Centro19 cm 45% -10Junta longitudal - Centro20 cm 50% -1580% -20-252312113 82 5Total 190.000 Simulaciones Islab 2000 18. Mdulo de Reaccin de la Subrasante.2 0,5 23 h K1 Kc 1 K038 K0 0.0167087 E n k En1 2 En 1 12 23 2 h1h2 ... hn 1 138.1 En3 E2E3En 1h1h2 3h3 3... hn13 E1E1 E1 E1n 1 hi i 1 19. Alabeo Se expresa como diferencia de temperatura pero es: Gradiente Hidraulico Construccion Gradiente Termico Construccion Gradiente Hidraulico Estacional Gradiente Termico Estacional T = Tc+ Td T= Gradiente trmico equivalente Tc= Gradiente trmico equivalente de construccin Td =Gradiente Trmico por variaciones de temperaturas 20. ZONA 1ZONA 2 ZONA 3ZONA 4 ZONA 5 ZONA 6ZONA 7 ZONA 8 ZONA 9ZONA 10 ZONA 11ZONA 12 TEMPLADOTEMPLADO TEMPLADOTEMPLADO TEMPLADO CALIDOCALIDO CALIDOFRIO CALIDOCALIDO TEMPLADO DESRTICO DESRTICO LLUVIOSO LLUVIOSOLLUVIOSO TEMPLADO CON CONCALIDOCON MARGINAL DESRTICO POLAR PORCONCON CONFRIO CONTIPO DE DESRTICO ESTACIN LLLUVIASCON NUBLADOS DE ALTURA (150-700 EFECTO DEINFLUENCIINFLUENCI INFLUENCI LLUVIAS CLIMABAJOSECA INVERNALE LLUVIAS ABUNDANT (+1000MTS)ALTURA AA AINVERNALE PROLONGA S Y GRAN INVERNALE ESMTS) MEDITERRAMEDITERRA MEDITERRAS DA DE 7 A 8 HUMEDAD SNEANEA NEA MESES ATMOSFERI(INTERIOR) (COSTERO) (COSTERO)CA ARICAPUTRE COPIAPO CHAARAL OVALLE VALPARAISO SANTIAGO PORTILLOANGOLVALDIVIA CHAITEN COIHAIQUEIQUIQUECALAMATALTALILLAPELPICHILEMU RANCAGUA TEMUCO PTO. MONTT PTO. AYSEN PTA. ARENAS CIUDADES TOCOPILLA LA LIGUA CONCEPCIN TALCAOSORNO CASTRO ANTOFAGASTA LAMPA CHILLANANCUD LA SERENA LOS ANGELESC/cmPORCENTAJE DEL TIEMPO ANUAL CON CADA GRADIENTE-0,9 0%0%0% 2%0%0%0% 0%0% 0%0% 0%-0,8 0%0%0% 4%0%0%0% 0%0% 0%0% 0%-0,7 0%0%0% 6%0%0%0% 0%0% 0%0% 0%-0,6 0%0%0% 6%0%0%0% 0%0% 0%0% 0%-0,5 1%2%3% 8%3%4%5% 3%0% 3%4% 1%-0,412%9% 15%11% 13% 13% 18%11%4%11%7% 6%-0,314%17%10%13% 14% 13% 15%15% 15%10%8%10%-0,215%18%10%11% 16% 17% 12%14% 19%10% 11%14%-0,114%13%12% 9% 12% 10%8%12% 18%20% 22%21% 0 6%6% 14% 8%5%5%4% 7%8%10% 12%13% 0,1 5%5%5% 6%6%6%5% 6%8% 8%9%11% 0,2 6%4%5% 5%5%6%5% 5%7% 7%7% 7% 0,3 6%5%5% 4%4%4%4% 5%7% 5%5% 4% 0,4 6%5%4% 3%4%4%4% 5%6% 3%3% 3% 0,5 6%5%4% 2%5%4%4% 4%3% 3%3% 3% 0,6 5%5%4% 1%6%5%4% 4%3% 3%3% 3% 0,7 2%4%3% 1%5%5%5% 3%1% 3%3% 2% 0,8 1%2%3% 0%2%4%4% 2%1% 2%2% 1% 0,9 0%1%1% 0%0%1%2% 1%1% 1%0% 0% 1 0%0%0% 0%0%0%1% 0%0% 0%0% 0% 1,1 0%0%0% 0%0%0%1% 0%0% 0%0% 0% 21. Proceso de Anlisis ISLAB2000 Crear modelo usandoISLAB2000Prep Correr ISLAB2000 analysis Ver resultados conISLAB2000Post En este caso los resultados sonllevados a una base de datos (Khazanovich) 22. Discusin sobre tensiones y fatigaPrincipal StressesDeflection19.517.315.2Y-direction13.111.0 8.8 6.7 4.6 2.5 0.3-1.8-3.9-6.1-8.2 X-directionClosest Value = 1.421100000Principal StressesStresses in Z-direction38.535.232.0Y-directionY-direction28.725.522.219.015.712.5 9.2 5.9 2.7-0.6-3.8 X-direction X-direction Closest Value = 0.0000000000 23. Diseo TCP1. Se realizan las corridas en Islab 2000 calculando donde se encuentran las tensiones para cada caso, Superior, Inferior y deflexin en la esquina.2. Para calcular la cantidad admisibles de pasadas, dado las tensiones generadas en el concreto, se utiliz el modelo de Fatiga, utilizado por el sistema de diseo M-EPDGC3 *1.22 Log ( N )2*( )MOR * C1 * C2 nijk oi condicin de alabeooj condicin de cargaFDk ok Posicin Eje i Nijk1 %Crack kl1, 68 1 FDkl 24. Posiciones de CargaPosicinPasadas (%)(Fu)Borde 8% Huella (40 cm borde)30%Corte longitudinal8% 25. Calibracion Constante C1 9cm and 15cm Concrete Slab Tests 1.8 x1.8m slab geometry 26. Calibracin Constante C1 Este comportamiento se explica por la forma de Fractura oagrietamiento del concreto C1 (Abajo) 21.81.61.41.21 0.86 1116 21 C3 * 1.22 Log ( N ) 2*( ) MOR * C1 * C2 27. Calibracin Constante C2 (Fibras) Ensayo Carga deformacin. Norma ASTM 1609 -07 C2= ( 1 + R3,e)C3 *1.22Log ( N ) 2*( )MOR * C1 * C2 28. Uso de fibras EstructuralesS/ FibrasResultados de ensayos para5.0Fibras 1,5 Kg/m3diferentes tipos de fibras yResistencia a flexin (MPa)Fibras 3 Kg/m34.0dosis.Fibras 5 Kg/m33.02.0Curvas de dosis de fibra a utilizar1.0para comportamiento requerido.0.0 Curvas dependen de00.5 1 1.52 2.53Dosificacin, Resistencia y edad de Deformacin (mm)hormign.Ensayo Carga- Deformacin 60%norma ASTM 1609-07 Radio Resistencia Residual (%)50%40%30% Barchipmacro20%Masterfiber 50PS Baxi-Fiber P40010%Fibermesh650 RXF 540%0 1234 5Dosis de Fibra (Kg/m3) 29. Factor de Ajuste por Tipo de Borde(Constante C3)Tipo de BermaFactor Ajuste(C3) Libre 1 Granular0.95 Asfltica0.9Hormign Amarrado0.85Sobreancho0.8Vereda0.8 C3 *1.22 Log ( N ) 2*( ) MOR * C1 * C2 30. Recomendaciones especificas de diseo Confinamiento Lateral Pines Veredas Bermas Sobreancho ( alejar el trafico) Losa mas ancha Berma amarrada Solera Tacos Sobresalientes Ensanche en curvas cerradas Amarre de bermas de hormign en curvas cerradas 31. Serviciabilidad Pavimentos TCP Escalonamiento Pavimentos con diseo TCP: Tienen un quinto del alabeo con respecto a losasAASHTO, como el alabeo es menor el escalonamientodisminuye. Usan bases granulares con menos de 12% de finos , elagua no afecta la estructura y la salida de finos no cambiala capacidad estructural de la base. Tienen losas mas pequeas, aumentando la transferenciade carga, lo que reduce el escalonamiento 32. Transferencia de carga para distintas aperturasde grietasColley and Humphrey 33. Transferencia de cargaSection 15 & 20 cm (North) 111kN 156kN 40kN 67kN 80kN 93kN 120kN 34. Serviciabilidad Pavimentos Guatemala Mediciones con perfilmetro laser, a 100km/h, con fotos c/10m y medicin automtica de escalonamiento 35. Escalonamiento Proyectos GuatemalaEn Guatemala existen pavimentos de 4 aos con cargas pesadas, sin seal deescalonamiento.Construction Proyect DesignESALS upInitial IRI IRI 2010 Faulting* Project Thickness year length ESALS to date(m/km) (m/km)(mm)Amtitlan-Palin 20067 km 20 110.000.000 22.000.000 1,762,01