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INFORME DE MUNICIPALIDAD, Diapositivas de Cálculo para Ingenierios

TESIS DE PROYECTO DE DOS HORAS

Tipo: Diapositivas

2019/2020

Subido el 19/02/2020

ISAAC.3006
ISAAC.3006 🇵🇪

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DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO
METODO AASHTO 93
06
PAVIMENTOS
Ing. Augusto García
2
¿ QUE SON LOS PAVIMENTOS DE CONCRETO?
Son estructuras planas (losas), separadas (o no)
por juntas, que cumplen con las funciones de
resistencia y durabilidad.
Estando apoyadas en toda su superficie sobre el
terreno, se diseñan y construyen bajo los criterios de
esfuerzo-deformación y para soportar las
solicitaciones externas durante un período de
tiempo.
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1

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO

METODO AASHTO 93

PAVIMENTOS^06

Ing. Augusto García

2

¿ QUE SON LOS PAVIMENTOS DE CONCRETO?

Son estructuras planas (losas), separadas (o no)

por juntas, que cumplen con las funciones de

resistencia y durabilidad.

Estando apoyadas en toda su superficie sobre el

terreno, se diseñan y construyen bajo los criterios de

esfuerzo-deformación y para soportar las

solicitaciones externas durante un período de

tiempo.

3

1. Pavimentos de Concreto Hidráulico Simple (PCH S)
1.a) Sin elementos de transferencia de carga.
1.b) Con elementos de transferencia de carga.
2. Pavimentos de Concreto Hidráulico con Refuerzo de Acero (PCH RA)
2.a) Con refuerzo de acero no estructural.
2.b) con refuerzo de acero estructural.
3. Pavimentos de Concreto Hidráulico con Refuerzo Continuo (PCH RC)
4. Pavimentos de Concreto Hidráulico Pre o Postensado (PCH PP)
5. Pavimentos de Concreto Hidráulico Reforzado con Fibras (PCH RF)

Tipos de PCH

4

El concreto asume y resiste las tensiones producidas por el tránsito y las variaciones de
temperatura y humedad
1.a ) Sin elementos de Transferencia de Carga
Aplicación: Tráfico Ligero, clima templado y se apoya sobre la sub-rasante, en condiciones
severas requiere del Cimiento granular y/o tratado, para aumentar la capacidad de soporte
y mejorar la transmisión de carga.
1.b) Con elementos de Transferencia de Carga o Pasadores:
Pequeñas barras de acero, que se colocan en la sección transversal, en las juntas de
contracción. Su función estructural es transmitir las cargas de una losa a la losa contigua,
mejorando las condiciones de deformación en las juntas, evitando los dislocamientos
verticales diferenciales (escalonamiento).
Aplicación: Tráfico mayor de 500 Ejes Eq. de 18 Kips.

1. Pavimentos de Concreto Hidráulico Simple :

7

Pavimentos de Concreto Hidráulico Simple (PCH S)
Juntas Transversales
(con o sin dowels)
Junta Longitudinal
L= 3.5 a 5.5 m (con TIE BARS)

8

Espesor de Losa (D)

Aserrado(3 mm a 6 mm )

Dowels (fierro liso, Lubricado, o plastificado) Vaciado simultáneo Ø, Ly e= f (D)

Agrietamiento probable

D/ D/

L y e

Transverse Joints with DOWELS

9

Espesor de Losa (D)

Aserrado(3 mm a 6 mm )

Fierro
Corrugado
1er Vaciado Ø, Ly e= f (D)

Agrietamiento probable

D/ D/

L y e

Cara recta

Longitudinal Join twith TIE BARS

10

2. a) Con refuerzo de acero no estructural.
El refuerzo no cumple función estructural, su finalidad es resistir las tensiones de
contracción del concreto en estado joven y controlar los agrietamientos. Tienen el refuerzo
de acero en el tercio superior de la sección transversal a no menos de 5cm. Bajo la
superficie. La sección máxima de acero es de 0.3% de la sección transversal del
Pavimento.
Aplicación: Es restringida, mayormente a pisos Industriales.
2 .b) con refuerzo de acero estructural.
El refuerzo de acero asume tensiones de tracción y compresión, por lo que es factible
reducir el espesor de la losa hasta 10 o 12 cm.
Aplicación: Pisos Industriales, las losas resisten cargas de gran magnitud.

2. Pavimentos de Concreto con Refuerzo de Acero

13

CRCP -Pavimentos de Concreto con Refuerzo Contínuo sin juntas

Refuerzo Longitudinal
Continuo(Cuantías de 0.5 a 0.7%)
Varios cientos de metros
Espaciamiento Típico
de Grietas(0.9 a 2.4 m)

14

Su desarrollo es limitado, la primera experiencia es en el Aeropuerto de Orly (Paris-

  1. y posteriormente en el Aeropuerto de Galeao (Río de Janiero).

El diseño trata de compensar su costo vs. disminución del espesor, presenta problemas en su ejecución y mantenimiento.

4. Pavimentos de Concreto Hidráulico Pre o Postensado (PCH PP)

Incorpora fibras metálicas, de propileno, carbón, etc. con excelentes resultados en Aeropuertos y sobre capas delgadas de refuerzo.

El diseño es mas estructural y de buen comportamiento mecánico, pero sus costos y los cuidados requeridos en su ejecución, dificultan su Desarrollo.

5. Pavimentos de Concreto Hidráulico Reforzado con Fibras

Diseño de espesores de losa

AASHTO PCA

Fatiga , para mantener los esfuerzos del pavimento producidos por la acción repetida de las cargas, y con ello prevenir la fatiga por agrietamiento. Erosión , para limitar los efectos de la deflexión del pavimento en los bordes de las losas, juntas y esquinas. Se previene bombeo, desnivel entre losas y deterioro de las bermas.

Servicialidad , para mantener el servicio del pavimento según el tipo de tráfico. Es una medida subjetiva que va de 0 a 5, dónde 0 significa una condición intransitable y 5 excelente. AASHTO recomienda valores de 4.5 para el inicio de la vida del pavimento de concreto

16

DISEÑO DE

PAVIMENTOS

RÍGIDOS

METODO AASHTO

Diseño de pavimentos rígidos método AASHTO 93

19

Diseño de pavimentos rígidos método AASHTO 93

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Log 10 W 82 =Z 1 S 0 +7.35 log 10(D+25.4) – 10.39 + Log 10
∆PSI
1 + 1.25 x 10 19
(D+25.4)8.
+ (4.22 – 0.32 Pt). Log 10
Mr.Cdx (0.09.D0.75-1,132)
1.51. J. 0.09.D0.75^ - 23.

(Ec/K)0.

ECUACIÓN DE DISEÑO PARA PAVIMENTO RIGIDO AASTHO 93

W

Z 1 So

D K

Numero previsto de ejes equivalente de 8.2 a lo largo del periodo de diseño. Desviación normal estándar. Error estándar combinado en la predicción del transito y en la variación del comportamiento esperado del pavimento Espesor del pavimento de concreto en mm. Modulo de reacción en Mpa/m de la superficie.

APSI

Pt Mr

Cd J Ec

Diferencia entre los índices de servicio inicial y final. Índice de servicio final. Resistencia media del concreto (en Mpa) o flexotracción a los 28 días. Coeficiente de drenaje. Coeficiente de transmisión de carga en juntas. Modulo de elasticidad del concreto, Mpa.

Diseño de pavimentos rígidos método AASHTO 93

Efecto del trafico

Esta basado en las cargas esperadas y acumulativas de un eje equivalente a
18,000 lbs. durante el periodo de análisis. Para cualquier situación de
diseño donde la estructura inicial del pavimento se espera que dure todo el
periodo de análisis sin ninguna obra de rehabilitación todo lo que se
requiere es el ESAL acumulado en todo el periodo de análisis.

22

Efecto del trafico

1.2) Carril de diseño

El transito a tener en cuenta es el utiliza el carril de diseño. Se admite que en general, en cada dirección circula el 50% del transito total (aunque en ocasiones puede variar entre el 30% al 70%) y que dependiendo del numero de carriles en cada dirección, puede suponerse que sobre el carril de diseño circula un porcentaje del transito de la dirección elegida.

Nº de carriles en cada dirección. Porcentaje de ejes simples equivalentes de 82 KN en el carril de diseño.

1 100

2 80-

3 60-

4 50-

Distribución de transito en función del numero de carriles
  1. Desviación normal estándar
Para un determinado conjunto de
variables que definen un
pavimento, el transito que puede
soportar a lo largo de un
determinado periodo de diseño
sigue una ley de distribución de
normal, con una media Mt y una
desviación típica So, un nivel de
confiabilidad R, de tal forma que
haya una probabilidad igual a 1-
R/100 de que el transito realmente
soportado sea inferior al valor Zr.So

Valores de Zr en función de la confiabilidad Confiabilidad R, % Desviación Normal estándar 50 -0. 60 -0. 70 -0. 75 -0. 80 -0. 85 -0. 90 -1. 91 -1. 92 -1. 93 -1. 94 -1. 95 -1. 96 -1. 97 -1. 98 -2. 99 -2. 99.9 -3. 99.99 -3.

2.1) CONFIABILIDAD

La Confiabilidad se requiere al nivel de probabilidad que tiene una
estructura de pavimento diseñada para durar a través de análisis. La
confiabilidad del diseño toma en cuenta las posibles variaciones de
trafico previstas, así como en las variaciones del modelo de
comportamiento AASHTO, proporcionando un nivel de confiabilidad (R)
que asegure que las secciones del pavimento duren el periodo para el
cual fueron diseñadas.

Tipo de carretera Niveles de confiabilidad

Urbana Interurbana

Autopistas y carreteras importantes 85-99.9 85-99.

Arteria principal 80-99 75-

colectoras 80-95 75-

locales 50-80 50-

  1. Error estándar combinado So
Representa la desviación estándar conjunta que conjuga la desviación
estándar de la ley de predicción del transito en el periodo de diseño con
la desviación estándar de la ley de predicción de comportamiento del
pavimento, es decir, del numero de ejes que puede soportar el
pavimento hasta que su índice descienda por debajo de un determinado
valor Pt.
Pavimentos Rígidos: 0.30 – 0.
0.35 = construcción nueva.
0.40 = sobrecapas.
Pavimentos Flexibles: 0.40 – 0.
0.45 = construcción nueva.
0.50 = sobrecapas

5) Coeficientes de drenaje

El valor de mismo depende de dos parámetros:
1. Calidad del drenaje, que viene determinando por el tiempo que
tarde al agua infiltrada en ser evacuada del pavimento.
2. El porcentaje de tiempo a lo largo del año durante el cual el
pavimento esta expuesto a niveles de humedad aproximándose a la
saturación.
Dicho porcentaje depende de la precipitación media anual y de las
condiciones de drenaje

mi = coeficientes de drenaje

La calidad del drenaje se define en términos del tiempo en que el agua
tarda en ser eliminada de las capas granulares (capa base y sub-base):

mi = coeficientes de drenaje

  1. COEFICIENTE DE TRANSMISION DE CARGAS (J)
Este factor se introduce para tener en cuenta la capacidad del pavimento de concreto
para transmitir las cargas a través de las discontinuidades (juntas o grietas), su valor
depende de varios factores:
El tipo de pavimento:
  • Simple
  • Reforzado con juntas.
  • Con armadura
El tipo de berma:
  • De concreto unida al pavimento.
  • De asfalto.

Berma. De asfalto De concreto

Dispositivo de transmisión de
carga

Sí. No Sí. No

Tipo de pavimento

  1. No reforzado o reforzado con juntas

3.2 3.8 – 4.4 2.5 - 3.1 3.6 – 4.

  1. Reforzado continuo 2.9 – 3.2 2.3 – 2.

P/2 P/2 Gradiente de esfuerzosupuesto lineal l/3 l/3 l/3 f`c Especimen

l = 3h ft= Pl/bd^2 M

h = b

Criterios de aceptación, resistencia

  1. Modulo de elasticidad Ec del concreto
Modulo de elasticidad

Ec= 6750 .Mr

Ec = 57 , 000 (f’c)^0.^5

Modulo de rotura Mr Modulo elástico 600 psi 3,900,000 psi 650 psi 4,200,000 psi 700 psi 4,600,000 psi

39

  1. FACTOR DE PERDIDA

DE SOPORTE Ls

Tipo de base o subbase Factor de perdida soporte Ls Bases granulares tratadas con cemento (E:7,000 a 14,000 MPa)

0,0 a 1,

Subases tratadas con cemento (E:3,500 a 7,000 MPa) (^) 0,0 a 1,

Bases Asfálticas (E:2,500 a 7,000 MPa (^) 0,0 a 1, Subbases estabilizadas con asfalto. (E:300 a 2,000 MPa)

0,0 a 1,

Estabilización con cal (E:150 a 1,000 MPa) (^) 1,0 a 3,

Materiales granulares sin tratar. (E:100 a 300 MPa) (^) 1,0 a 3,

Suelos finos y subrasante natural. (E:20 a 300 MPa) (^) 2,0 a 3,

Este parámetro viene a indicar
la perdida de apoyo potencial
de las losas a la
erosionabilidad de la subbase o
bien por asentamiento
diferenciales de la subrasante.
No interviene directamente en
la formula, pero si afecta al
modulo de reacción efectivo de
la superficie en la que se apoya
la losa