Junta longitudinal de construcción - I

En estas juntas hay dos aspectos para tener en cuenta, la inserción de las barras de anclaje y el sellado de las juntas. Respecto a la inserción de las barras de anclaje esto se puede hacer introduciendo, en el concreto fresco, las barras dobladas en un ángulo de 90°, perforando agujeros en las losas y luego meter las barras en ellos y asegurarlas con un mortero epóxico para que puedan cumplir con su función, que es anclar las losas. 

Cuando se opta por insertar las barras dobladas en un ángulo de 90° se debe preferir el acero de 40,000 psi al de 60,000 psi ya que toleran mejor las deformaciones. Las juntas longitudinales de construcción necesitan una caja para el sello, muy ancha para poder acomodar las variaciones longitudinales, en el borde de las losas, generadas por el proceso constructivo, pero el corte y el sellado son similares al de las juntas longitudinales de contracción.

Junta longitudinal de contracción

Las juntas longitudinales, cuando el pavimento se construye con un ancho de dos o más carriles, se cortan de manera similar a las juntas transversales de contracción, solo que el momento del corte no es tan critico, pero se deben cortar rápidamente si la subbase es estabilizada, apenas se corten las juntas transversales. 

En cuanto a las barras de anclaje, los equipos de formaletas deslizantes tienen dispositivos para insertarlas. Por el poco movimiento que tienen estas juntas no necesita de una caja para el sello, basta hacer un corte de 3 a 6 mm de ancho, con una profundidad igual a la tercera parte del espesor de la losa. Sin embargo, si se pide la caja para el sello, esta se puede hacer con un equipo multidisco que corta a la profundidad y anchos deseados. Con el fin de optimizar el costo de los selladores de las juntas, en las longitudinales se puede utilizar un sellador diferente como consecuencia de los menores movimientos de estas juntas

Junta Transversal de contracción

Son las juntas que se generan al final del día o cuando se suspende la colocación del concreto. Estas juntas se deben localizar y construir en el lugar planeado siempre que sea necesario. Si es posible se hará coincidir las juntas de construcción con una de contracción, si no, se hará en el tercio medio de la placa. Siempre se deben construir perpendicularmente al centro de la vía aún cuando las de contracción tenga esviaje.

Juntas transversales de expansión

1) Juntas con dovelas 

En las juntas transversales de expansión a uno de los extremos de las dovelas se les monta una cápsula de 50 mm de longitud, que permita absorber los movimientos de expansión de las losas, dicha cápsula se debe dotar con sistema que impida que se caiga, o se salga de la dovela durante la colocación. Las condiciones que se le piden a las dovelas en las juntas de expansión, en cuanto al alineamiento y a la lubricación, son las mismas que las pedidas en las juntas transversales de contracción. Dado que las juntas de expansión son más anchas que las de contracción a la canastilla en la que se van a fijar las dovelas de estas juntas, se le dota de un material de sello preformado y compresible con una altura idéntica a la losa de concreto. 

2) Junta sin dovelas 

La característica de las juntas de expansión sin dovelas es que el espesor de la losa se incrementa para reducir los esfuerzos de borde. El incremento del espesor es del orden de un 20% y la transición se desarrolla suavemente en una longitud de 6 a 10 veces el espesor de la losa.

Juntas transversales de construcción

Para los constructores estas son las juntas principales, porque no es fácil definir donde se parara la obra. Si la junta transversal de construcción se va a realizar en el tercio medio, de una losa de un carril adyacente es necesario que la junta de construcción este dotada de hierros para cocerla evitando con ellos los movimientos relativos y eliminando la posibilidad de que se desarrolle una fisura en la losa adyacente. 

El método más común para finalizar las labores de construcción es rematando la obra contra una formaleta de madera que genera una cara lisa, por lo cual es necesario dotar esta junta de pasadores de carga, así en el resto del pavimento la transferencia de cargas se esta haciendo a través de la trabazón de agregados, y por ende la formaleta tiene que estar dotada de agujeros que permitan insertar las dovelas 

La formaleta se deja en su sitio hasta el momento de reiniciar las obras cuando se remueve. También se puede hacer una junta de construcción cortando el concreto, en cuyo caso se extiende el concreto pasando por el sitio en que debe quedar la junta, y luego con la ayuda de sierras se corta y se remueve el concreto que este más allá del sitio de la junta de construcción. 

Para alcanzar un buen resultado con el corte del concreto es necesario que las ultimas tandas de concreto desarrollen más rápido la resistencia inicial. Al igual que con las juntas de construcción formaleteadas, es necesario poner dovelas, por lo que en este caso se necesita perforar agujeros para instalarlas. Las juntas transversales de construcción no necesitan el corte inicial para debilitar la sección, solo es necesario hacer el corte secundario para conformar la caja en la que se aloja el material de sello

Diseño de juntas

Tiene como objetivo principal, el control de la fisuración y agrietamiento natural que sufre el concreto durante el proceso constructivo y de uso. Además, tiene las siguientes funciones: 

• Controla el agrietamiento transversal y longitudinal 

• Divide el pavimento en secciones adecuadas para el proceso constructivo 

• Permite el movimiento y alabeo de las losas por efecto de las cargas de tránsito 

• Permite transferencia de cargas entre losas El sistema de juntas se diseña teniendo en cuenta las siguientes consideraciones: 

i. Condiciones ambientales 

ii. Espesor de losa 

iii. Sistema de transferencia de carga 

iv. Tránsito 

V. Características de los materiales 

vi. Tipo de subbase 

vii. Características del material sellante 

viii. Diseño del hombro 

Los tipos más comunes de juntas son los siguientes:

 • Juntas transversales de construcción 

• Juntas transversales de expansión 

• Juntas transversales de contracción

• Juntas longitudinales de contracción 

• Juntas longitudinales de construcción

Factor de erosión para ejes tándem.

Factor de erosión para ejes tándem. Pavimentos de concreto hidráulico sin dovelas y con hombros de concreto Hidráulico

Factor de erosión para ejes sencillos.

Factor de erosión para ejes sencillos. Pavimentos de concreto hidráulico sin dovelas y con hombros de concreto hidráulico

Factor de erosión para ejes tándem. Pavimentos de concreto hidráulico con dovelas y con hombros de concreto hidráulico

Factor de erosión para ejes sencillos. Pavimentos de concreto hidráulico con dovelas y con hombros de concreto hidráulico

Análisis de erosión, con hombros de concreto.

Análisis de erosión, con hombros de concreto. Repeticiones admisibles en función del factor de pavimentos con hombros de concreto hidráulico

Factor de erosión para ejes tándem. Pavimentos de concreto hidráulico sin dovelas y sin hombros de concreto hidráulico

Factor de erosión para ejes sencillos. Pavimentos de concreto hidráulico sin dovelas y sin hombros de concreto hidráulico

Factor de erosión para ejes Tándem. Pavimentos de concreto hidráulico con dovelas y sin hombros de concreto hidráulico

El procedimiento para el diseño es el siguiente: part 8

Al utilizar las tablas para encontrar el esfuerzo equivalente ó el factor de erosión, es necesario que las interpolaciones sean exactas, en el caso de las figuras para encontrar las repeticiones admisibles, la interpolación debe aproximarse a valores enteros. El espesor de losa asumido para efectuar el tanteo, se considerará no adecuado si los totales del factor de fatiga, así como los totales del factor de erosión son mayores al 100%; esto quiere decir que el espesor de losa asumido es deficiente, por lo que habrá que hacer otro tanteo con un espesor mayor; si los totales de fatiga y erosión fueran menores que 100%, es necesario hacer un nuevo tanteo con un espesor menor. ya que esto involucra economía

El procedimiento para el diseño es el siguiente: part 7

Los pasos a seguir continúan así: 

10. En la tabla correspondiente, sea eje sencillo o tándem, con dovelas y sin hombros, Tablas 7-27 y 7-28 o sin dovelas y sin hombros, Tablas 7-29 y 7-30 o con dovelas y con hombros Tablas 7-31 y 7-32 y sin dovelas y con hombros, Tablas 7-33 y 7-34 y las Figuras 7-36 y 7-37, se halla el factor de erosión en función del espesor de la losa asumido en mm. y el valor k; es necesario hacer interpolaciones si el valor de k no esta en la tabla. Los valores encontrados se colocan frente a los números 10 y 13 de la hoja de trabajo. 

11. En las Figuras 7-36 o 7-37, con el valor de carga por eje de la columna 2 en la hoja de trabajo y usando la línea vertical (ejes simples ó tándem) y el factor de erosión (números 10 ó 13) en la otra línea vertical, se traza una línea entre cada uno de estos puntos y se proyecta hacia la línea vertical de la extrema derecha de la figura, en la cual se lee el valor de las repeticiones admisibles y estos valores se colocan en la columna No. 6. 

12. Seguidamente los valores de la columna 3 se dividen entre los valores de la columna 6 y el resultado de cada uno se multiplica por 100 y se coloca en la columna 7. 

13. La suma de todos los valores colocados en la columna 7, es el daño total por erosión.

El procedimiento para el diseño es el siguiente: part 6

Seguidamente se procede a efectuar el análisis de erosión, tomando como base la Figura 7-36 y las tablas 7-27, 7-28, 7-29 y 7-30, ya que estas se utilizan para pavimentos de concreto con dovelas y sin hombros, sin dovelas y sin hombros. La Figura 7-37 y las tablas 7-31, 7-32, 7-33 y 7-34, se utilizan para pavimentos de concreto con dovelas y con hombros, con dovelas y con hombros.

El procedimiento para el diseño es el siguiente: part 5

El procedimiento para el diseño es el siguiente: part 4

El procedimiento para el diseño es el siguiente: part 3

El procedimiento para el diseño es el siguiente: part 2

7. En la figura 7-35, con el valor de carga por eje de la columna 2 en la hoja de trabajo y usando la línea vertical (ejes simples ó tándem) y el factor de relación de esfuerzos (números 9 ó 12) en la línea inclinada, se traza una línea entre cada uno de estos puntos y se proyecta hacia la línea vertical de la extrema derecha de la figura, en la cual se lee el valor de las repeticiones admisibles y estos valores se colocan en la columna No. 4. 

8. Seguidamente los valores de la columna 3 se dividen entre los valores de la columna 4 y el resultado de cada uno se multiplica por 100 y se coloca en la columna 5. 

9. La suma de todos los valores colocados en la columna 5, es la absorción total de fatiga.

El procedimiento para el diseño es el siguiente: part 1

El procedimiento para el diseño es el siguiente: 

1. Se colocan los datos básicos de entrada en la parte superior de la hoja de trabajo. 

2. En la columna 1 se colocan los valores de la carga por eje en kN, de cada tipo y clase de vehículo sencillo ó tándem. 

3. En la columna 3 se colocan las cantidades de repeticiones esperadas para cada clase de vehículo. 

4. En la columna 2 se coloca el producto de la columna 1 por el factor de seguridad de carga (Fsc). 

Seguidamente se procede a efectuar el análisis de fatiga, tomando como base la Figura 7-35 y las tablas 7-23, 7-24, 7-25 y 7-26, ya que se utilizan las mismas, tanto para pavimentos de concreto simple, con pasadores o sin ellos, como para pavimentos con refuerzo continuo; la diferencia se establece si el pavimento tiene hombros ó no.

Seguidamente se procede a efectuar el análisis de fatiga, tomando como base la Figura 7-35 y las tablas 7-23, 7-24, 7-25 y 7-26, ya que se utilizan las mismas, tanto para pavimentos de concreto simple, con pasadores o sin ellos, como para pavimentos con refuerzo continuo; la diferencia se establece si el pavimento tiene hombros ó no. Los pasos a seguir son: 

5. En la tabla correspondiente, sea eje sencillo o tándem, sin hombro , tablas 7-23 y 7-24, o con hombro , tablas 7-25 y 7-26, se hallan los esfuerzos equivalentes en función del espesor de la losa asumido en mm. y el valor k; es necesario hacer interpolaciones si el valor de k no esta en la tabla. Los valores encontrados se colocan frente a los números 8 y 11 de la hoja de trabajo. 

6. Los valores colocados frente a los números 8 y 11, se dividen entre el valor del Módulo de Rotura (MR), y el resultado de cada uno se coloca frente a los números 9 y 12, que son los factores de Relación de Esfuerzos.

Diseño de espesores - II

Ejemplo: En la hoja de trabajo HT - 02 se analizan dos tipos de situaciones: Análisis de fatiga, para controlar el agrietamiento por fatiga Análisis de erosión, para control de la erosión en la fundación, los hombros, el bombeo de la subbase y el desnivel entre las losas. Este método se aplica a diferentes tipos de pavimentos rígidos, tales como:

Diseño de espesores - I

b) Diseño de espesores En la hoja de trabajo HT - 01 se muestra el formato para el desarrollo del diseño y para utilizarlo se necesitan datos de entrada, factores de diseño, etc., tales como: 

• Tipo de hombros y juntas 

• Resistencia a la flexión del concreto ó Módulo de rotura 

• Módulo de reacción de la subrasante (k) 

• Factor de seguridad de carga (F^) 

• Distribución de cargas por eje 

• Número de repeticiones esperadas de las diversas cargas por eje, en el carril de diseño durante el período de diseño.

Método de Portland Cement Association ( PCA ) - Part 8

a.5) Factor de seguridad de carga. 

Este método de diseño exige que las cargas reales esperadas se multipliquen por factores de seguridad de carga (Fsc), para lo cual se recomienda lo siguiente: 

• Para vías que tiene múltiples carriles, en los cuales se espera un flujo de tráfico interrumpido con un elevado volumen de tránsito pesado, Fsc = 1.2 

• Para carreteras y vías urbanas en las que el tránsito esperado es de un volumen moderado de vehículos pesados F^ 1.1 

• Para calles residenciales y otras que soporten bajo volumen de tránsito de camiones, Fsc = 1.0 Además de los factores de seguridad de carga, el método es conservador ya que incluye situaciones de tránsito de camiones muy cargados, variaciones en los materiales, proceso constructivo y espesor de las capas. En algunos casos se podría justificar el empleo de un factor 1.3 con el objeto de mantener un nivel de serviciabilidad mayor durante el período de diseño, por ejemplo: una autopista de tránsito muy alto y sin rutas alternas de desvío.

Método de Portland Cement Association ( PCA ) - Part 7

Regularmente, se asume que las cargas y volúmenes de tránsito se distribuyen en partes iguales en las dos direcciones, pero esto no es real en su totalidad, ya que puede suceder en casos específicos, que la mayor parte de los camiones viaje a plena carga en una dirección y retornen vacíos en la otra. Para vías de cuatro carriles ó más, el porcentaje de vehículos comerciales debe de ajustarse utilizando la Figura 7-34

Método de Portland Cement Association ( PCA ) - Part 6

Los valores de tránsito a obtener se clasifican así: 

• TPD tránsito promedio diario en ambas direcciones. 

• TPD-C tránsito promedio diario de vehículos pesados en ambas direcciones. 

• Cargas por eje de los vehículos pesados. El dato necesario para obtener el tránsito de diseño, consiste en asumir tasas de crecimiento anual que relacionen factores de proyección; en la tabla 7-22 se presenta la relación entre las tasas de crecimiento anual y los factores de proyección para períodos de 20 y 40 años, conforme las recomendaciones de PCA.

El TPD-C es un dato importante en el diseño de pavimentos, ya que incluye buses y camiones con 6 ruedas ó más y excluye los vehículos que tienen hasta 4 ruedas . Es conveniente para propósitos de diseño calcular el número total de vehículos pesados esperados durante el período de diseño.

Método de Portland Cement Association ( PCA ) - Part 5

Las subbases son necesarias con el objeto de prevenir el efecto de succión, pero además incrementan la capacidad soporte del pavimento, situación que se aprovecha con el objeto de poder reducir el espesor de la losa. En la tabla 7-21 se puede observar como se incrementa el valor de k al colocar una Subbase granular.

a.3) Período de diseño. El período de diseño se considera como el período de análisis del tránsito, ya que es difícil hacer la predicción del tránsito con suficiente aproximación para un largo tiempo. Para un pavimento rígido se considera adecuado tomar 20 años como período de diseño; por lo que el que se elija incide directamente en los espesores, ya que esto determina cuantos vehículos tendrán que circular sobre el pavimento en ese lapso. El seleccionar el período de diseño de un pavimento es función del tipo de carretera, nivel de tránsito, análisis económico y el servicio que preste.
a.4) Tránsito Las características principales de tránsito que se relacionan con el diseño de pavimentos rígidos son el número de pasadas de ejes y la importancia de las cargas. Las cargas más pesadas por eje que se esperan durante el período de diseño, son las que definen los esfuerzos a los que va a estar sometido dicho pavimento.

Método de Portland Cement Association ( PCA ) - Part 4

Método de Portland Cement Association ( PCA ) - Part 3

Por lo manifestado anteriormente, seleccionar el espesor de pavimento por este método, depende sustancialmente de suministrar otros factores diferentes a los utilizados comúnmente. 

b) Factores de diseño. 

Fundamentalmente para desarrollar el diseño de un pavimento rígido, es necesario conocer las condiciones del lugar para escoger el tipo de pavimento que se va a construir, así como las características de la subbase y tipo de hombros a utilizar; el procedimiento se realiza teniendo en cuenta los siguientes factores: 

b.1) Resistencia a la flexión del concreto (Módulo de Rotura, MR) 

Este valor se utiliza en el diseño, bajo el criterio de la fatiga que sufren los materiales por el paso de las cargas impuestas por los vehículos pesados, que tienden a producir agrietamiento en el pavimento. La deformación que se produce en el pavimento de concreto por efecto de las cargas, hace que las losas estén sometidas a esfuerzos de tensión y compresión. La relación existente entre las deformaciones debido a las cargas y los esfuerzos de compresión es muy baja como para incidir en el diseño del espesor de la losa. La relación entre la tensión y la flexión son mayores, situación que afecta el espesor de la losa. De lo anterior se deduce que los esfuerzos y la resistencia a la flexión son factores principales a considerar en el diseño de pavimentos rígidos. 

b.2) Capacidad soporte de la Subrasante ó de la Subbase (k) 

La capacidad soporte, es el valor del Módulo de Reacción ( k ) de la capa de apoyo de un pavimento de concreto. Este valor se puede estimar por correlación con el CBR ya que no es necesariamente indispensable tener un valor exacto de k, variaciones mayores de este valor no afectan los espesores de diseño. En la Figura 7-30 las relaciones que se muestran son suficientes para el diseño de pavimentos por este método.