UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE

ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

“PROCESO CONSTRUCTVO DE UN PAVIMENTO RIGIDO”

DOCENTE : MOROTE ARIAS, Anthony Maxwill

CURSO : Pavimentos

INTEGRANTES :

DOMINGUEZ HURTADO , Aderlin

GOMEZ NAVARRETE , Lita R

AYACUCHO-PERÚ

2015

INTRODUCCION

Es este presente trabajo se darán a conocer los alcances mínimos para la construcción de un pavimento rígido así como como los equipos de trabajo a utilizar, los materiales para la construcción, el proceso constructivo en sí, los requerimientos mínimos según la norma EG – 2003; A través de ellos e busca la mejora en este tipo de proceso constructivo de un pavimento rígido y la difusión de sus ventajas y desventajas con respecto al pavimento flexible.

El siguiente trabajo de investigación será de gran importancia para los objetivos académicos.

CONCEPTOS TEORICOS

QUE ES UN PAVIMENTO?

Es una superestructura que se observa en carreteras, aeropuertos ,calles, etc.; construida por un sistema de varias capas de espesores finitos, asentadas sobre un semi – espacio considerado teóricamente como infinito, llamado terreno de fundación.

FUNCIONES DEBE CUMPLIR LA ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO

Resistir transmitir y distribuir al terreno de fundación la intensidad de las cargas originadas por los vehículos

Mejorar condiciones de rodadura de los vehículos, proporcionando comodidad y seguridad a los usuarios

Resistir a los esfuerzos horizontales(desgaste), tornando más durable la superficie de rodadura

Una adecuada resistencia al ahuellamiento, deslizamiento y agrietamiento.

TIPOS DE PAVIMENTOS.

A.- PAVIMENTOS FLEXIBLES.

Un pavimento flexible es una carpeta asfáltica, la cual proporciona la superficiede rodamiento. Las cargas de los vehículos hacia las capas inferiores sedistribuyen por medio de las características de fricción y de cohesión de laspartículas de los materiales y la carpeta asfáltica se pliega a pequeñas deformaciones de las capas inferiores sin que su estructura se rompa. Las capasque forman un pavimento flexible son:

CARPETA ASFALTICA. BASE. SUB-BASE.

ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE

Esta estructura se diseña según condiciones especiales, los principales parámetros de diseño de un pavimento por métodos racionales son:

Numero de ejes o vehículos que pasan por la vía. Módulos elásticos de las capas que conforman el pavimento. Temperatura del proyecto. Espesores de las capas.

Este tipo de pavimento llamado flexible, se diseña para un determinado número de repeticiones de carga, y alcanzar este número de repeticiones, se espera que el pavimento se fatigue y falle, este fallo del pavimento se demuestra con la presencia de fisuras y grietas en la parte superficial.

B.- PAVIMENTOS RIGIDOS.

Un pavimento rígido es aquel cuyo elemento fundamental es una losa de concreto hidráulico en la que se distribuyen las carga de los vehículos hacia las capas inferiores por medio de toda la superficie de la losa y de las adyacentes que trabajan en conjunto con la que recibe directamente las cargas. Este tipo de pavimento no puede plegarse a las deformaciones de las capas inferiores sin que se presente la falla estructural. Aunque en teoría las losas de concreto hidráulico pueden colocarse en forma directa sobre la sub-rasante, es necesario construir

Una capa de sub-base para evitar que los finos sean bombeados hacia la superficie de rodamiento al pasar los vehículos, lo cual puede provocar fallas de esquina o de orilla de la losa.

La sección transversal de un pavimento rígido está constituido por:

Losa de concreto. Capa de sub-base. Ambas apoyadas sobre la sub-rasante.

1.- ANTECEDENTES:

La extensión territorial de Perú cuenta con una gran diversidad de climas, tipos de suelos, zonas ambientales, su heterogeneidad nos ha ido marcando el camino del desarrollo y crecimiento, de alguna manera esta diversidad ha influido en la conformación de nuestra infraestructura carretera.

2.- TECNOLOGIAS CON EN CONCRETO.

Para satisfacer la demanda de diseñar, especificar y construir los pavimentos de concreto hidráulico con las mejores tecnologías a nivel mundial y con altos estándares en sus especificaciones, tubo que llevarse a cabo un programa de capacitación intensivo y avanzado para los técnicos e ingenieros especificadores

3.- EVOLUCION DEL PAVIMENTO RIGIDO

Ante la globalización se hicieron más imperantes las necesidades de contar con una infraestructura que permita el desarrollo de la actividad económica y social del país.

Es una estructura formada por un losa de concreto sobre una base, sub base y sobre la subrazante. Transmite directamente los esfuerzos al suelo de forma minimizada, es auto resistente. Hay que controlar el concreto

MATERIALES PARA LA CONSTRUCCION DE UN PAVIMENTO RIGIDOS Para la construcción de pavimentos rígidos es un punto muy importante los materiales a utilizar. El transporte, almacenamiento, calidad y características en general de cada uno de ellos, se debe tener en cuenta a la hora de acometer proyectos como estos. Por esto, tanto en las obras, como en las plantas productoras del hormigón se deben seguir especificaciones que están regidas tanto por normas nacionales como internacionales

A continuación se desglosa un detalle de todos los materiales a utilizar en la obra. La presente especificación se considera complementaria a las especificaciones particulares para los distintos elementos de la carretera y en todo caso específica para los pavimentos rígidos, de manera que las especificaciones de hormigón para pavimento rígido pueden ser diferentes a las especificaciones de hormigones estructurales.

A.- Cemento Portland

El material ligante a utilizar será Cemento Portland Normal o Cemento Portland con Adiciones, de marca aprobada que reúna estrictamente las condiciones exigidas por las Normas correspondientes. Se consideran aptos los cementos que cumplan con las Normas NC 95, NC 96, NC 98, NC 99, NC 100 y NC 101/2001, dictadas por la Oficina Nacional de Normalización (NC), Organismo Nacional de Normalización de la República de Cuba

B.- AGREGADO FINO El agregado fino a emplearse estará constituido por arenas naturales o artificiales o una mezcla de ellas. Arenas naturales son aquellas cuyas partículas son redondeadas y provienen de la disgregación de las rocas por la acción de los agentes naturales.

C.-AGREGADO GRUESO El agregado grueso será piedra triturada, grava, u otro material inerte aprobado por el Inversionista. Se compondrá de partículas duras, resistentes y durables libres de cualquier cantidad perjudicial de capas o materias adheridas, arcilla y materias extrañas.

D.- AGUA El agua a utilizar en la preparación del hormigón y en todo otro trabajo relacionado con la ejecución del pavimento será razonablemente limpia y libre de sustancias perjudiciales al hormigón, preferentemente potable.

DISEÑO DE PAVIMENTOS

Introducción a métodos de diseño Los dos métodos de diseño descritos en este Sistema de Diseño de Pavimentos de Concreto, el de la American Association of State Highways and Transportation Officials (AASHTO) y el de la Portland Cement Association (PCA) corresponden a los métodos de diseño de espesores de pavimentos más ampliamente usados a nivel internacional

COMPARATIVA ENTRE LOS MÉTODOS DE DISEÑOAmbos métodos de diseño son apropiados para el diseño de espesores de pavimentos rígidos en cualquier tipo de proyecto, sin embargo el método AASHTO hace intervenir un mayor número de variables que nos ayudan a modelar de mejor manera las condiciones del proyecto al momento de estar diseñando su espesor. Los resultados del método de la PCA son adecuados para cualquier tipo de proyecto a pesar de que no se puedan tomar en cuenta algunos factores importantes como lo son la serviciabilidad inicial y final. En cambio considera de una manera más real la contribución del tráfico en la formulación

TIPOS DE PAVIMENTOS RIGIDOS:

Existen cuatro tipos básicos de pavimentos de concreto. Estos son: 

Pavimentos de concreto simple con juntas. pavimentos de concreto reforzado con juntas.  pavimento de concreto reforzado continuo. pavimento de concreto presforzado

EQUIPOS A UTILIZAR:

PROCESO CONSTRUCTIVO DE UN PAVIMENTO RIGIDO:

A.- TRABAJOS PRELIMINARES

TRAZO NIVELACIÓN Y REPLANTEO:

Consiste en materializar sobre el terreno, en forma precisa las medidas y ubicación de

todos los elementos que existan en los planos, allí se definen sus linderos y

establecer marcas y señales fijas de referencia.

El Trazo y Replanteo consiste en materializar sobre el terreno las construcciones en

proceso, determinando en forma precisa las medidas y ubicación de todos los

elementos que existan en los planos, sus niveles y establecer marcas y señales fijas

de referencia.

MOVILIZACIÓN Y DESMOVILIZACIÓN DE EQUIPOS PARA LA OBRA

Está referida al traslado de los recursos y los medios asignados al proyecto entre las

maquinarias pesadas, equipos, accesorios complementarios y vehículos a la obra,

donde se utilizarán en la ejecución de los trabajos, Así mismo está considerado el

retorno a su lugar de origen a la terminación de dichas labores o entrega de obra.

El traslado de la maquinaria pesada se efectuará por carretera mediante camiones,

tráiler y camión plataforma, el equipo liviano será transportado en volquetes y o

camiones. Los vehículos y unidades auto-transportables (cisternas, volquetes, etc.) se

trasladarán por sus propios medios.

2.-MOVIMIENTO DE TIERRAS

CORTE DE TERRENO A NIVEL DE SUB RASANTE EN MATERIAL SUELTO

Consiste en la excavación de material suelto a fin de alcanzar las secciones transversales exigidas en los planos, se debe cortar hasta llegar a las cotas de la sub. Rasante señalados.

NIVELACIÓN Y COMPACTACIÓN DE SUB- RASANTE

Consiste en la preparación y acondicionamiento de la sub-rasante para todo el ancho de la plataforma.

Será ejecutado después que se haya realizada los trabajos de corte de material inservible.

Todo material blando e inestable de la sub-rasante que no es factible compactar o que no sirva será removido en su totalidad. Salvo indicaciones contrarias del Ingeniero Supervisor.

Las áreas bajas, huecos, depresiones serán rellenadas con material satisfactorio hasta alineamientos y secciones transversales

COMPACTACIÓN DE LA SUB-RASANTE

La sub-rasante deberá ser completamente compactada, antes del aplanado será

regada uniformemente. En estos trabajos se utilizara rodillo vibratorio unidad que

deberá estar constituido de tal manera que la presión de contacto se distribuya

uniformemente sobre todo el área a compactar.

La compactación será no menor de 95% de la máxima densidad obtenida del método AASHTO.

3.- CONFORMACIÓN Y COMPACTACIÓN DE BASE:

Consiste en una capa de fundación compuesta de grava o piedra fracturada, en forma natural o artificial y fina, constituida sobre una superficie debidamente preparada y en conformidad con los alineamientos, rasantes y secciones transversales indicadas en los planos.

Material

El material para la capa base es grava, piedra triturada o fragmentos de piedra o grava y un rellenado de arena u otro material retenido en el tamiz N°4, llamado agregado fino. El agregado grueso mayor de 2” será retirado por tamizado triturado, hasta obtener el tamaño requerido. Las partículas del agregado grueso deben tener por lo menos una cara de fractura o forma cúbica angulosa

Partículas chatas y alargadas (ASTM D-693) máximo 20%

Valor relativo soporte, CBR 80%

Inmersión en Agua (ASTM D-1883) mínimo 08%

Sales solubles totales máximo +/- 01%

Porcentaje de compactación del Próctor Modificado

(ASTM D-1883) mínimo 100%

Variación en el contenido óptimo de Humedad

Del Próctor Modificado +/- 1.5%

Límite Líquido (ASTM D-423) Máximo 25%

Índice Plástico 9 ASTM-424 Máximo 3%

Equivalente de área (ASTM D-2419) Máximo 35%

Abrasión (ASTM D-131) Máximo 25%

4.- OBRAS DE CONCRETO:

Los trabajos comprenden básicamente la ejecución de obras de concreto simple, obras de encofrado normal, rellenado de juntas de dilatación y el curado de las superficies expuestas.

ENCOFRADO DE LOSAS

comprende el suministro, ejecución y colocación de las formas de madera necesaria para el vaciado del concreto de los diferentes elementos que conforman la estructura

Se podrán emplear encofrados de madera.

Los elementos que se emplean para amarrar los encofrados, no deberán atravesar las caras del concreto que queden expuestas en la obra terminada. En general, se deberá unir los encofrados por medio de pernos que pueden ser retirados posteriormente.

CONCRETO HIDRAULICO: El pavimento de concreto se construirá sobre la base conformada, y compactado y con las debidas inclinaciones, colocándose concreto de un espesor que se indique según los planos de estructuras

CONCRETO REFORZADO O ARMADO

Los pavimentos de concreto armado son alternativas constructivas de vías de comunicación, vías de acceso para peatones ya sea en zonas pobladas, urbanas, industriales o en cualquier zona que lo requiera. La ejecución de esta técnica se basa en la construcción de mallas de barras de acero (cabillas) a lo largo de todo el terreno a pavimentar, luego se procede a rellenar toda la capa con concreto tomando una altura de acuerdo a los estudios realizados para el fin de la obra.

Su adecuación a lugares donde la administración no es históricamente propensa a realizar trabajos sistemáticos de conservación; debido a la diminuta exigencia de mantenimiento del concreto y la baja inversión en este rubro.

La vida útil que se puede considerar en el diseño es de 60 años, muy superior a las otras opciones.

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN ARMADO EN JUNTAS

Fueron concebidos en una época en la que las juntas constituían la zona más débil y un problema de conservación, por lo que parecía conveniente reducir su número aumentando la longitud de las losas. La misión de las armaduras que se colocan en la mitad superior de la losa, no es estructural, si no la de mantener cosidas las fisuras transversales que inevitablemente aparecen en las losas largas de siete metros, normalmente de 10 a 20 metros y a veces incluso o más.

De este modo se asegura la transferencia de las cargas que las fisuras, se impide la intrusión de agua y se evita el desportillamiento de las grietas bajo la acción del tráfico

PAVIMENTOS CONTINUOS DE HORMIGÓN ARMADO

Constituyen, un cambio, en la extrapolación positiva de la técnica mencionada, dado a que llegaron a suprimirse las juntas transversales a costa de aumentar la armadura longitudinal (de

acero de alto límite elástico) a unos valores superiores a 10kg/m2. Esta armadura se coloca en el centro del espesor de la losa. Sé por muchas fisuras de abertura inferior a 0,5 mm, distanciadas generalmente entre 1 y  3 metros, que son imperceptibles para el usuario y que no se deterioran bajo el tráfico. En los extremos se requieren juntas especiales para absorber los movimientos hasta cinco centímetros o unos estribos anclados al terreno para impedirlos

VENTAJAS DEL HORMIGÓN REFORZADO CON FIBRAS DE ACERO

Resistente al impacto, a la fatiga, más dúctil y más tenaz

El hormigón reforzado con fibras de acero supone una alternativa eficaz ante la necesidad de reforzar y mejorar el comportamiento estructural del hormigón armado tradicional.

Incorporando y distribuyendo homogéneamente fibras de acero en la matriz de hormigón puede reducirse significativamente la fragilidad y con ello mejorar las propiedades mecánicas del hormigón.

El efecto de armado espacial en todo el volumen del hormigón, permite obtener un importante incremento de la tenacidad y una mayor capacidad de resistencia a los efectos dinámicos y al choque, como consecuencia de una mayor capacidad de absorción de energía

MATERIALES A UTILIZAR

Cemento

Se empleara el cemento Portland Normal según el tipo que lo requiera, que cumpla con las especificaciones para as funcionalidades de la estructura (ASTM C-150), preferentemente se usara el producto de una sola fábrica, puede usarse cemento a granel o en sacos. Deberá ser almacenado y manipulado de forma que en todo momento sea protegido contra la humedad y fácilmente accesible para ser inspeccionado o identificado, los lotes de cemento deberán ser usados en el mismo orden que son recibidos.

Agua

 El agua que se empleará en la preparación del concreto será fresca, limpia y potable, libre de sustancia perjudiciales tales como aceite, ácido, álcalis y materiales orgánicos.

Agregado fino

Será una arena lavada, silicia, limpia, que tenga granos sin revestir, resistente, fuertes y agudos, libres de sustancias perjudiciales como terrones, limos, partículas blandas o escamosas, sustancias orgánicas u otras sustancias dañinas para el concreto, la graduación será conveniente de acuerdo a los siguientes límites:

 

Material que pasa la malla 3/8” 100%

Material que pasa la malla No 4 95-100%

Material que pasa la malla No16 45-80%

Material que pasa la malla No50 10-30%

Material que pasa la malla No 100 02-10%

El agregado fino deberá cumplir, además, los requisitos de calidad señalados en la Tabla 438-03 y Tabla 438-04 del Manual de Carreteras “Especificaciones Técnicas Generales para Construcción” 3 (EG – 2013).

Agregado grueso

Deberá ser grava o piedra triturada de grano completo y calidad dura. Deberá ser limpio libre de sustancias perjudiciales para el concreto, no contendrá piedra desintegrada, mica o cal libre. La granulometría será de acuerdo a los siguientes límites:

El tamaño máximo nominal del agregado no deberá superar un tercio del espesor de diseño del pavimento. El agregado grueso deberá cumplir, además, los requisitos de calidad señalados en la Tabla 438-05 y Tabla 438-06 del Manual de Carreteras “Especificaciones Técnicas Generales para Construcción” 3 (EG – 2013).

DOSIFICACION DE LA MEZCLA DE CONCRETO

MEZCLADORAS

DESCARGA Y DISTRIBUCION MANUAL DEL CONCRETO

DESCARGA Y DISTRIBUCION DE MAQUINA DEL CONCRETO

VIBRACIÓN DEL CONCRETO:

ENRASADO DEL PAVIMENTO:

• El concreto no debe sobre pasar los bordes del encofrado pues la regla no está diseñada para empujar el concreto

• Si la regla no es vibratoria, el concreto se deberá vibrar antes del paso de la regla

PROCESO DE CURADO

Para lograr una máxima calidad en las losas de pavimento es necesario retardar la pérdida de humedad y mantener la temperatura por un periodo de tiempo en la losa, ya que esto permite la hidratación completa del cemento, y por tanto, la obtención de un concreto más resistente y durable.

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CARGA

Es la capacidad que tiene una junta de transferir algo de la carga de un lado de la junta a otro, es decir de un paño al paño adyacente.

Un adecuado mecanismo de transferencia se requiere para asegurar un buen desempeño del pavimento dado que disminuye las deflexiones, reduce el escalonamiento, el espostillamiento en las juntas, y las fisuras en las esquinas.

Los mecanismos que contribuyen a la transferencia de cargas entre losas adyacentes son:

• Trabazón de agregados, es el engranaje mecánico que existe entre los agregados de ambas caras de las losas adyacentes. Depende de la resistencia al corte de las partículas de los agregados, del espaciamiento entre las juntas transversales, del tipo de súbase, y del tránsito.

• Pasadores ó dowells, incrementan mecánicamente la transferencia de carga aportada por la trabazón de agregados, es necesaria para pavimentos con un Número de Repeticiones de EE mayores a 4 millones en el periodo de diseño.

Son barras de acero lisas (cuyo diámetro aproximado es 1/8 del espesor de la losa), insertadas en la mitad de las juntas con el propósito de transferir cargas sin restringir el movimiento de las losas y permitiendo el alineamiento horizontal y vertical. El empleo de pasadores disminuye las deflexiones y los esfuerzos del concreto, reduciendo el escalonamiento, bombeo y las fallas de esquina.

Juntas

El objetivo de las juntas es controlar la figuración y agrietamiento que sufre la losa del pavimento debido a la contracción propia del concreto por pérdida de humedad, así como a las variaciones de temperatura que sufre la losa por su exposición al medioambiente, y el gradiente de temperatura existente desde la superficie hasta la subbase.

Las juntas tienen las siguientes funciones:· Controlar el agrietamiento transversal y longitudinal· Dividir el pavimento en secciones adecuadas para el proceso constructivo y acorde con las direcciones de tránsito· Permitir el movimiento y alabeo de las losas· Proveer la caja para el material de sello· Permitir la transferencia de carga entre las losas

Para un correcto diseño de juntas hay que tener en cuenta:· Condiciones ambientales, los cambios de temperatura y humedad inducen el movimiento entre las losas, generando concentraciones de esfuerzos y alabeos.· Espesor de la losa, influye en los esfuerzos que generan alabeo y deflexiones. · Sistema de transferencia de cargas, es necesaria en toda junta de concreto.· Nivel de tránsito, el tipo y volumen de vehículos pesados influye notablemente en las exigencias de los mecanismos de transferencia de carga a optar.· Características de los materiales, los insumos del concreto afectan su resistencia y el dimensionamiento de las juntas. Los insumos determinan el movimiento entre las losas.· Tipo de subbase, el valor soporte afecta la estructura del pavimento, y la fricción de la interfase afectan el movimiento y soporte de las losas.· Materiales sellantes, la longitud de las losas afecta el sellador ha elegir.

Tipos de juntasJuntas de contracción

Es la forma más común de ejecución de las juntas de contracción. Para ello, se recurre a sierras provistas de discos de diamante o carborundo, a fin de producir una ranura en el hormigón cuya profundidad debe estar comprendida entre 1/4 y 1/3 del espesor de la losa.

Juntas de dilatación

Esquemas de una junta de contracción ejecutada por serrado.

Aparición de fisura por debajo del corte de la sierra.

Se denominan de esta forma a aquéllas que se prevén para absorber las expansiones provocadas por los aumentos de temperatura, evitando empujes indeseables que podrían producir la rotura del pavimento.Para ello se interpone un material compresible (madera impregnada, laminas de poliuretano o poliestireno expandido, etc.)

Juntas de construcción

Las juntas de construcción separan las losas adyacentes ejecutadas con un desfase de tiempo importante entre las mismas. Son necesarias al final de la jornada de trabajo y en paradas prolongadas (más de 1 hora) de la puesta en obra. En general, son previsibles y deben hacerse coincidir con las de contracción. También se incluye, en este tipo, la junta que se origina entre dos bandas de hormigonado contiguas.

CORTE DE JUNTAS

Esquema de una junta de dilatación.