Transferencia de carga 20110715 (2)

TALLER 1
Diseño y Construcción de Juntas
en Pavimentos de Concreto

TRANSFERENCIA DE CARGA
EN PAVIMENTOS RÍGIDOS

Medellín, 15 de Julio de 2011
Por: Iván Ricardo Sánchez Acevedo. IC - UFPS
Especialista en Ingeniería de Pavimentos - UCC
Concrete Flatwork Technician - ACI

TALLER: Diseño y Construcción de Juntas en Pavimentos de Concreto ivanricardo.sanchez@ingenieros.com
Medellín, 15 de julio de 2011

Contenido
2

1. Antecedentes
2. Concepto de transferencia de carga
3 Mecanismos de transferencia de carga
3.
Canastillas
4. Colocación
5 Funcionamiento
5.
6. Nuevos desarrollos


3

ANTECEDENTES


Historia: Juntas frías
4

Antes (juntas frías)
0% Transferencia de carga

ACPA, www.pavement.com


Historia: Juntas frías
5

Antes (juntas frías)
0% Transferencia de carga



6

Altas deflexiones en los bordes =
Altos esfuerzos en los bordes


7

CONCEPTO DE
TRANSFERENCIA DE
CARGA
TALLER: Diseño y Construcción de Juntas en Pavimentos de Concreto
ivanricardo.sanchez@ingenieros.com

Transferencia de carga
8

Juntas aserradas

Dovelas pasajuntas
(barras de transferencia de carga)

Juntas aserradas +
Dovelas pasajuntas


Transferencia de carga
9

⎛ 2ΔU ⎞
E=⎜ ⎟ × 100
⎝ ΔL + ΔU ⎠

ΔL = 1 2 ΔU = 1 2

ΔU = 0
ΔL = 1


10

MECANISMOS DE
TRANSFERENCIA DE
CARGA

Trabazón de agregados
11

► De acuerdo a ensayos realizados por la Portland
Cement A
C t Association – PCA:
i ti PCA:
Losa de 18 cm obtuvo apertura de la junta de 0.6mm
con 60% de transferencia de carga.
60% carga.
Losa de 23 cm obtuvo apertura de la junta de 0.9mm
con 60% de transferencia de carga.
60% carga.
► CONCLUSIÓN:
CONCLUSIÓN: Cuando se pretenda diseñar solo
por trabazón de agregados adicional al espesor
debe
d b tenerse en cuenta l apertura d l junta.
la de la junta.


Apertura de la junta =
12

movimiento de la losa

ΔL = C × L × (α × ΔT + ε )
( ) Donde:
C: Coeficiente de fricción
C 0.65
0 65
C = 0,65 bases estabilizadas; 0,80 bases granulares
L 4m L: Longitud de la Losa
α 1.2E-05 /°C α: Coeficiente de expansión térmica del concreto
ΔT: Gradiente térmico
ΔT 20 °C
0 C
ΔT = (T° máxima – T° más baja del año)
á i á b j d l ñ )
ε 0.00046 mm/mm ε: Coeficiente de contracción del concreto
0.00182 m
ΔL 1.82 mm

Ecuación de Darter y Baremberg
Fuente: TB012P Joint and Crack Sealing and Repair for Concrete Pavements –
g p
American Concrete Pavement Association (ACPA), 1995


Impacto del uso de pasadores
13

en el espesor
Ejemplo comparativo de alternativas de diseño a 20
años

5.8 cm

30.8 cm
25 cm
Transferencia de carga Transferencia de carga
por barras pasajuntas por trabazón de agregados

21 m3 más concreto en un carril típico
de 3.6 m de ancho x 100 m de largo


Juntas de contracción
14

(También conocidas como juntas de control)
e/4–e/3 e/4–e/3
3–9 mm 3–9 mm

e e

Transversal – Sin dovela Longitudinal – Sin Amarre
(Tipo A-1) (Tipo A-3)

e/2 e/2
e e

Transversal – Con dovela Longitudinal – Con Amarre
(Tipo A-2) (Tipo A-4)

Nota: e= Espesor del Pavimento de Concreto
Fuente: ACPA, www.pavement.com

Juntas de construcción
15

3 9
3–9 mm 3–9 mm
e/2 e/2
e e

Transversal de Construcción con Dovela Longitudinal de Construcción Con Amarre
(Tipo B-1)
(Ti B 1) (Tipo B 2)
B-2)
(Dovela Lisa Redonda) (Barra de amarre corrugada)

Barra de Amarre Corrugada
g Barra de Amarre Corrugada (opc)

e/2 e/2
e e

Transversal con Llave Longitudinal con Llave
(Tipo C-1) (Tipo C-2)
(Llave opcional) (Barra de amarre corrugada opcional)
Llave solo para e> 25 cm Llave solo para e> 25 cm

Nota: e= Espesor del Pavimento de Concreto

Junta de construcción
16

tipo llave

Solo a partir de 25 cm en adelante
La FAA ya no las utiliza, ver FAA AC 150/5320-6E
utiliza
Históricamente han generado problemas

17

tipo llave


18

tipo llave


Juntas en Aeropuertos
19

Fuente: FAA - AC 150/5320-6E


Juntas de aislamiento o
20

expansión
Capuchón
De Expansión
máximo Dovela Lisa
25 mm
e/2
1.2 e e e

Transversal – Borde Ensanchado Transversal – Con Dovela
a s e sa Co o ea
(Tipo D-1) (Tipo D-2)

e
Elemento Fijo
20 cm o Estructura
1.80 m

Transversal – Con Losa de base
(Tipo D-3) Longitudinal – Sin Dovela
(Tipo D-4)

Medio separador
Nota:
N t e= E
Espesor d l P i
del Pavimento d C
t de Concreto
t


Juntas de aislamiento en
21

Aeropuertos

Fuente: FAA - AC 150/5320-6E


Juntas de transición con
22

pavimento asfáltico
Detalle A Detalle C
Borde engrosado para whitetopping normal e> 10cm Borde engrosado para pavimento nuevo
4,5
4 5 m (típico) Borde cortado 3,5 a 4,5 m
, ,
Borde cortado (típico)

e 1,2 e Base e
Base 1,2e
Asfáltica Asfáltica
GRANULAR

1,5m mín.
1,5 m mín.

Detalle
D t ll B
Borde engrosado para whitetopping ultradelgado e< 10cm Detalle D
Losa de impacto para pavimento nuevo
Borde cortado 30 cm 4,5 m
mín típico
e
Base e + 7,5 cm 4 cm
Asfáltica e > 17,5 cm
5 cm B. Asfáltica
GRANULAR
2 m mín.

Dovela opcional
Fuente: Concrete Intersections - TB019P , ACPA
JUNTAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETO

Junta de transición con pavimento
23

as á t co en aeropuertos
asfáltico e ae opue tos

Fuente: Airfield Joints, Jointing Arrangements and Steel - TB017P, ACPA

Refuerzo en elementos fijos en
24

Pavimentos según ACPA
Caja de Inspección Cuadrada Caja de Inspección Diagonal Caja de Inspección Circular

Junta de
J t d
Aislamiento
Entrada cuadrada (sin caja)

Junta de
Barras corrugadas
Junta de Junta de Aislamiento
para mantener
amarrada la fisura Aislamiento Aislamiento

Caja de Inspección cuadrada con filetes Hueco de Inspección sin caja Pozo de Inspección telescópico

Entrada con caja redonda

Junta de Aislamiento o Junta de Aislamiento
Antiadherente en el no es necesaria
Junta de perímetro Junta de
Aislamiento Aislamiento

Fuente: ACPA. American Concrete Pavement Association. Concrete Intersections - TB019P. 1995.
ACPA. American Concrete Pavement Association. Intersection Joint Layout – IS006.01P. 1996.

Refuerzo y aislamiento contra
25

elementos fijos en Pisos

Fuente: Jointless Industrial Floor Bekaert
Floor.


Configuraciones de
26

distribución de pasajuntas

BARRAS UNIFORMEMENTE BARRAS SELECTIVAS – BARRAS EN JUNTAS EN
DISTRIBUIDAS SEGÚN HUELLA ANGULO
DEL TRAFICO


Distribuidas
27

Comúnmente utilizadas
en pavimentos nuevos.


Selectivas
28

Comúnmente utilizadas
en rehabilitación de
transferencia de carga
principalmente en
pavimentos antiguos.


En ángulo
29

•Difícil colocación.
Difí il l ió
•Problemas de grietas en
las esquinas.


30

CANASTILLAS


Propósito de la canastilla
31

► Garantizar la correcta ► Adecuada transmisión
ubicación en el
bi ió l de f
d esfuerzos por partet
espacio de los del pasador.
pasadores de carga
d d ► Evitar desplazamiento
(pasajuntas o dovelas vertical diferencial
ob barras de
d entre losas.
transferencia de ► Permitir los
carga).
) movimientos de
contracción del
concreto.

Canastilla en junta de contracción
32

Fuente: ACI 360R-10 Design of Slabs-on-Ground
Reported by ACI Committee 360


Detalle de la canastilla
33


34


35


Pasadores de carga
36

según PCA


Ejemplo de una canastilla
37

Espesor = 23 cm
D= 1 1/8 plg
S= 40 cm
P= 30 cm
h= 11.50 cm


Efecto de disminución del
38

diámetro en el escalonamiento
7.62 mm

6.35 mm

5.08 mm

3.81 mm

2.54 mm

1.27 mm

CONCLUSIÓN:
No disminuir el
diámetro

Fuente: Guide for Mechanistic-Empirical Design, MEPDG

Pasadores de carga - ACPA
39

Nota: ACPA advierte que este criterio aplica para pavimentos bien
diseñados, es decir que la determinación de su espesor obedece a
unos rigurosos procesos de diseño.
http://www.pavement.com/Concrete_Pavement/Technical/FATQ/Design/Dowels.asp

Diferentes ensambles de
40

canastillas con dovelas planas


41

COLOCACION


Transporte de las canastillas
42


Transporte de las canastillas
43


Alistamiento
44


Pasadores de carga sin
45

rebabas


Pasadores de carga sin rebabas y
46

ligeramente e g asados
ge a e te engrasados


Aseguramiento de la canastilla
47


48


49


Ubicación contra la junta
50

vecina


51


52


Cortar los rigidizadores o
53

atiesadores


54

atiesadores


55

atiesadores


56

atiesadores

Remover el atiesador
de los dos extremos


57

atiesadores

Remover el atiesador
de los dos extremos


Colocación antes del vaciado
58


Colocación antes del vaciado
59


Junta longitudinal con
60



Nivelación de pasajuntas
61


Junta longitudinal con
62



Ligeramente engrasadas
63


Verificación de la colocación
64


Instalación inadecuada
65


Junta de fin de jornada
66

.


Retiro inadecuado de la
67

formaleta


68

CUIDADO CON IMPROVISAR:
Exigir planos previos a la
fabricación, avalar previamente.

69

DBI - INSERCION
AUTOMATICA DE
PASAJUNTAS

Inserción automática de
70

pasajuntas (DBI)


71

pasajuntas (DBI)


72

pasajuntas (DBI)


73

pasajuntas (DBI)


74

pasajuntas (DBI)


75

FUNCIONAMIENTO -
DESALINEACION DE
PASAJUNTAS

Desalineamiento de pasajuntas e
76

impacto en el desempeño
Tipo de Efecto en Transferencia
Desalineamiento desportillamiento Agrietamiento de carga

Traslación Horizontal no no si
Traslación Longitudinal no no si

Sesgo Horizontal si si si

Traslación Vertical si no si
Inclinación vertical
I li ió i l si
i si
i si
i
Las categorías de desalineamiento de dovelas son ilustradas abajo:

Planta Planta Planta
Junta Junta Junta

Traslación Traslación Sesgo
Horizontal Longitudinal
g Horizontal

Sección Sección
Junta Junta

Traslación Vertical Inclinación Vertical

Fuente: IPRF-01-G-002-1, Kohn y Tayabji - 2003

Tolerancias en la alineación
77

de pasajuntas
►“Las especificaciones típicas para la
alineación son:
son:
a. Fuera de alineación de 20 mm/m
(¼”/pie) o menor en los planos horizontal
y vertical.
vertical.
b. Traslación vertical, horizontal o
longitudinal de ± 25 mm (1”) o menor. …”
) menor.

Fuente: Report IPRF-01-G-002-1. Kohn y Tayabji April 2003. Best Practices for Airport Portland
Cement Concrete Pavement Construction (Rigid Airport Pavement)

Comparación desalineamiento
78

entre DBI y canastillas

Fuente: ACPA – American Concrete Pavement Association, ND ACPA
Workshop. Bismarch, ND. 12 March 2008

Verificación alineamiento pasadores
79

de ca ga co MIT Sca -2
carga con Scan-
Scan
Fuente: Real – Time Nondestructive Testing of Dowel Alignment using MIT Scan-2.
H- Thomas Yu. AASHTO Construction Subcommittee Meeting Louiscille, Kentucky.
August 2, 2005


Resultado verificación
80

alineamiento pasadores de carga

August 2, 2005

Desalineamiento de pasadores
81

de carga

August 2, 2005

Desalineamiento de pasadores
82

de carga

Cortesia: Ing. Jamshid Armaghani (Early Failure of Concrete Pavement on I-75 in Florida)|

83

NUEVOS DESARROLLOS
DE TRANSFERENCIA DE
CARGA

Dovelas diamantadas
84

Alternativa para juntas de construcción

Junta de
Construcción

Movimiento de contracción Movimiento de contracción
de la losa de la losa

Movimiento de contracción
Movimiento de contracción de la losa
de la losa

Fuente: ACI 302.1R-04 Guide for Concrete Floor and
Slab Construction. Reported by ACI Committee 302


Dovelas diamantadas
85

Alternativa para juntas de construcción

Junta de
Construcción

Movimiento de contracción Movimiento de contracción
de la losa de la losa

Movimiento de contracción
Movimiento de contracción de la losa
de la losa



Desarrollos anteriores a 1998
86

► Documentación de
Walker y Holland,
W lk Holland
H ll d,
acerca de los
primeros
i
desarrollos.
desarrollos.

Fuente: Plate Dowels for Slabs
F ente Pl te Do el fo Sl b on G o nd W ne W. Walker and Jerry A. Holl nd
Ground, Wayne W W lke nd Je A Holland.
Concrete International, Julio de 1998.


Desarrollos anteriores a 1998
87

► Fotografía de
Walker y Holland
W lk H ll d
mostrando los
primeros usos d
i de
las platinas
diamantadas antes
di t d t
de 1998.
1998.

Fuente: Plate Dowels for Slabs
F ente Pl te Do el fo Sl b on G o nd W ne W. Walker and Jerry A. Holl nd
Ground, Wayne W W lke nd Je A Holland.


Análisis de elementos finitos
88

Esfuerzos de flexión para una platina
diamantada de ¼” con una carga de
na ca ga
1000 libras aplicada en el borde.

Fuente: Plate Dowels for Slabs on Ground, Wayne W. Walker and Jerry A. Holland.

Funcionamiento
89

construcción
Junta de
d
Funda
Formaleta o
F l t
Cimbra

Funcionamiento
90
construcción
Junta de
d

Formaleta o
F l t Funda
Cimbra

Funcionamiento
91

construcción
Junta de
d
Platina
Pl ti Funda
diamantada

Funcionamiento
92
construcción
Junta de
d

Platina
Pl ti Funda
diamantada

Funcionamiento
93

construcción
Junta de
d
Platina
Pl ti Funda
diamantada

Funcionamiento
94
construcción
Junta de
d

La forma de la funda y
l platina permiten a l
la l ti it la
losa contraerse sin la
restricción de las
dovelas redondas

Dirección
de la
contracción

Apertura de la junta debido
A t d l j t d bid
a la contracción de la losa

Funcionamiento
95

construcción
Junta de
d
la l ti it la
restricción de las
dovelas redondas

Dirección
de la
contracción

A t d l j t d bid

Funcionamiento
96
construcción
Junta de
d

la l ti it la
restricción de las
dovelas redondas

Dirección
de la
contracción

A t d l j t d bid

Funcionamiento
97

construcción
Junta de
d
la l ti it la
restricción de las
dovelas redondas

Dirección
de la
contracción

A t d l j t d bid

Funcionamiento
98
construcción
Junta de
d

la l ti it la
restricción de las
dovelas redondas

Dirección
de la
contracción

A t d l j t d bid

99

USOS DE PLATINAS
DIAMANTADAS EN
PISOS

Fundas para platinas
100

diamantadas sobre formaleta


Fundas para platinas
101

diamantadas sobre formaleta


Colocación de las platinas
102

diamantadas


Platinas diamantadas en paño
103

intermedio


104

USOS DE PLATINAS
DIAMANTADAS EN
PAVIMENTOS

Pavimento de acceso a cargadero
105

de Ecopetrol Tocancipa


Protección y transferencia en juntas
106

de co st ucc ó de p sos industriales
construcción pisos dust a es

Fuente: LESA Systems LTD

Protección y transferencia en juntas
107

de co st ucc ó de p sos industriales
construcción pisos dust a es

Fuente: LESA Systems LTD

Recordar
108


109

¡ Muchas Gracias !



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