DISEÑO DE ESPESORES - PASO 4. ENSAYOS DE DEFLEXIÓN Parte 1

 Es muy conveniente medir los cuencos de deflexión que se producen cuando se carga la losa con un dispositivo NDT. Las zonas a analizar están separadas entre 30 y 300 m (100-1000 pies). Las deflexiones se miden con sensores ubicados a 0, 30, 60 y 90 cm (0, 12, 24 y 36 pulg) del centro del plato de carga. En base al área del cuenco de deflexiones se puede calcular el valor k y el módulo elástico de la losa.

En área del cuenco responde a la siguiente fórmula y varía entre 29 y 32 para un hormigón sano:

donde:

d0 = deflexión en el centro del plato de carga (pulg o mm)

di = deflexión a 12, 24 y 36 pulgadas del centro (pulg o mm)

1. El valor efectivo dinámico k se obtiene a partir de la figura XI.8 entrando con d0 y ÁREA si la placa de carga tiene un radio de 5,9 pulgadas y la carga es de 40 kN.

2. Una vez obtenido el valor de k dinámico hay que transformarlo en un k estático. Esto se hace dividiendo el valor de k dinámico por 2.

Este valor kestático debe ser ajustado por efectos estacionales.

DISEÑO DE ESPESORES - PASO 3. OBSERVACIÓN DEL ESTADO DEL PAVIMENTO EXISTENTE

 Deberán medirse los tipos de fallas que se indican a continuación. Es conveniente hacer toma de muestras para cuantificar mejor.

Fallas para pavimentos de hormigón simple o armado con juntas:

1. Número de juntas transversales deterioradas por milla (1,6 Km) o Km.

2. Número de fisuras transversales deterioradas por kilómetro o milla.

3. Número de parches de concreto asfáltico en todo el espesor, excepcionalmente juntas anchas (mayores de 1 pulg o 25 mm) y juntas de expansión por kilómetro o milla (excepto las correspondientes a puentes).

4. Presencia y severidad de problemas de durabilidad del hormigón.

a.) Fisuras de durabilidad: severidad baja (fisuras solamente), severidad media (algo de descascaramiento), severidad alta (descascaramiento severo).

b.) Fisuras por áridos reactivos: severidad baja, media y alta.

5. Evidencia de movimientos verticales entre losas, bombeo de finos o agua en juntas, fisuras y bordes de pavimento.

Fallas para pavimentos de hormigón armado continuo.

1. Número de punzonados por kilómetro o milla.

2. Número de fisuras transversales deterioradas por kilómetro o milla.

3. Número de parches de concreto asfáltico en todo el espesor, excepcionalmente juntas anchas (mayores de 1 pulgada o 25 mm) y juntas de expansión (excepto en puentes), por kilómetro o milla.

4. Número de reparaciones existentes y nuevas previas al refuerzo, por kilómetro o milla.

5. Presencia y severidad de problemas de durabilidad del hormigón.

a.) Fisuras de durabilidad: severidad baja (fisuras solamente), severidad media (algo de descascaramiento), severidad alta (descascaramiento severo).

b.) Fisuras por áridos reactivos: severidad baja, media y alta.

6. Evidencia de bombeo de finos o agua.

DISEÑO DE ESPESORES - PASO 2. ANÁLISIS DE TRÁNSITO

 Es necesario conocer:

1. Ejes tipo (ESALs) acumulados en el carril de diseño (Np), si se desea determinar

Def por el método de la vida remanente.

2. ESALs futuros en el carril de diseño durante el período de diseño (Nf).

En ambos casos se deben usar los LEFs para pavimentos rígidos.

DISEÑO DE ESPESORES - PASO 1. DISEÑO DEL PAVIMENTO EXISTENTE

 Es necesario conocer:

1. Espesor de losa existente.

2. Tipo de transferencia de carga (dispositivos mecánicos, trabazón entre agregados, hormigón armado continuo).

3. Tipo de banquina (vinculada de hormigón, otro tipo).

DISEÑO DE ESPESORES

 Si el refuerzo se coloca a los efectos de satisfacer condiciones funcionales de la calzada, bastará colocar un espesor mínimo. Si en cambio, el refuerzo es colocado para mejorar las condiciones estructurales del pavimento, el espesor requerido es una función de la capacidad estructural necesaria para satisfacer las futuras necesidades del tránsito. La ecuación de diseño del espesor de refuerzo es:

Si se trabaja en pulgadas, A responde a esta ecuación:

Si se trabaja en milímetros, A responde a esta ecuación:

En la figura XI.7 se encuentra graficada la ecuación XI.4.

El espesor de los refuerzos de concreto asfáltico sobre pavimentos de hormigón puede variar entre 50 mm (2 pulg) a 250 mm (10 pulg).

Para determinar el espesor de refuerzo se deben seguir los pasos que se indican en los apartados siguientes. Los pasos 4 y 5 pueden obviarse si no se hacen ensayos in situ y en laboratorio.

CONTROL DE REFLEXION DE FISURAS

 La reflexión de fisuras tiene lugar debido a una concentración de deformaciones en el refuerzo por el movimiento en las inmediaciones de fisuras y juntas en el pavimento existente. Este movimiento puede ser de flexión o de corte inducido por cargas o contracción horizontal debido a cambios de temperatura. Los movimientos inducidos por cargas están influenciados por el espesor del refuerzo y el espesor y rigidez del pavimento existente. Los movimientos inducidos por temperatura están influenciados por variaciones térmicas diarias y estacionales, por el coeficiente de expansión térmica del pavimento existente y por el espaciamiento entre juntas y fisuras.

En el caso de un refuerzo de concreto asfáltico sobre hormigón simple u hormigón armado con juntas, la reflexión de fisuras se desarrolla bastante rápido (en menos de un año). La rapidez del desarrollo depende de los factores ya citados y del nivel de tránsito.

Las medidas para controlar la reflexión de fisuras son:

1. Aserrado y sellado de juntas en el refuerzo de concreto asfáltico en correspondencia con las juntas del pavimento de hormigón subyacente. Esta técnica ha sido muy exitosa cuando se aplica a refuerzos de concreto asfáltico sobre pavimentos de hormigón cuando la cuchilla encuentra la junta o la fisura con un margen de 1 pulgada (25 mm).

2. Incremento del espesor del refuerzo. En este caso la reflexión tardará más tiempo en desarrollarse.

3. Colocación de un estabilizado granular bituminoso previo a la colocación del refuerzo.

4. Colocación de una membrana sintética previa a la colocación del refuerzo. Esta solución es cuestionable.

5. Triturado y compactación del pavimento existente de hormigón.

6. Fisurado y asentamiento de pavimento de hormigón simple, o rotura y asentamiento del pavimento de hormigón armado con juntas.

La fisura reflejada en el refuerzo no sólo disminuye la serviciabilidad del mismo, sino que es una vía de entrada de agua a la estructura del pavimento. Esto provocará pérdida de adherencia entre el refuerzo y el pavimento existente, estriado con peladuras y desprendimientos en el pavimento de concreto asfáltico y aumento de fisuras de durabilidad o problemas con áridos reactivos en el hormigón. Es por esta razón que la junta o fisura reflejada debe ser sellada lo más pronto posible y resellarse toda vez que ocurra en la vida útil del pavimento.

TAREAS DE REPARACIÓN PREVIAS

 Los siguientes tipos de fallas en hormigón simple, hormigón armado con juntas y hormigón armado continuo deben ser reparadas previamente. En la siguiente tabla se indica el tipo de reparación a realizar según el tipo de falla:

Cuando se habla de reparaciones en todo el espesor del hormigón o reemplazo de losas de hormigón simple o armado con juntas, estas deben ser de hormigón, con pasadores o barras de unión a los efectos de asegurar una buena transferencia de cargas a través de la junta reparada. En algunos casos se han hecho reparaciones en todo el espesor en concreto asfáltico en lugar de hormigón. Esto no ha dado buenos resultados puesto que aparecen manchas en el refuerzo, apertura de juntas y fisuras y rápido deterioro en las inmediaciones del parche de concreto asfáltico.

 En el caso de pavimentos de hormigón armado continuo, las reparaciones en todo el espesor del mismo deben ser tales de asegurar una buena continuidad en la armadura mediante la soldadura o empalme con la armadura existente. No deben hacerse reparaciones de concreto asfáltico previo a la colocación del refuerzo. 

La instalación de drenes de borde, mantenimiento de drenes existentes o tareas de mejoramiento de las condiciones de drenaje deben ser hechas antes de la colocación del refuerzo. 

Las juntas de alivio de tensiones deben ser ubicadas solamente en correspondencia con estructuras fijas y no en intervalos regulares a lo largo del pavimento. La única excepción es cuando una reacción álcali-agregado produce expansión de la losa.