Diseño estructuras rígidas

FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
LECCIONES A APRENDER
EL RELLENO FLUIDO NO FUE EL ÚNICO CULPABE
ESTUDIO – DISEÑOS E INTERVENCIONES
CAROL ANDREA MURILLO FEO
UNIVERSIDAD NACIONAL
BOGOTA

DISEÑO ESTRUCTURAS RIGIDAS
K COMBINADO
MODULO ROTURA
MATERIAL DE
SOPORTE
TRANSFERENCA
CONFINAMIENTO
FACTOR
SEGURIDAD-
CARGAS

LA LOSA ABSORBE MÁS DEL 85%
DEL DISEÑO
LA BASE
IDEAL
Homogéneo?
Isotrópico?
Lineal?
K
Suelo
natural
Base de
soporte

FATIGA
• Agrietamiento
• Bajos tráficos
• Mayor incidencia ejes
simples
• Independiente del
confinamiento
EROSION
• Escalonamiento
• Tráficos medios y altos
• Mayor incidencia ejes
tándem
• Pasadores
• Depende del
confinamiento
Fuente (www.eltiempo.com)

RESUMEN
Fuente (Ronderos, 2005)

EERORES - DISEÑO ESTRUCTURAS RIGIDAS
•Cada carril tenia una estructura de soporte diferente
•Limitados ensayos de exploración del suelo soporte
•Se debió reparar las estructuras existentes- calcado de grietas
•No había heterogeneidad en el diseño
K combinado
•Ausencia de confinamiento
•Influye en la determinación de los espesores ( hasta 5 cm )
ESPESORES INSUFICIENTES
CONFINAMIENTO
•El diseño tenia factor de seguridad sin embargo las cargas de
fueron superiores –
•Velocidades de operación diferentes para cada carril
FS
•Falta de conocimiento del material en términos mecánicos e
hidráulicos
•No se tenia especificación clara de los materiales : se cambió las
resistencias (60 a 30 kg/cm2)
•Error conceptual : no se tuvo en cuenta la erosión del material
•Error conceptual :material de re nivelación = material de base
MATERIAL BASE
•Ausencia de drenaje
•No se concibió un diseño integral – falta de planeación proyecto
DRENAJE

Agua + material
1. Cargas Altas
2. Presencia de Agua
3. Material erosionable
EXPULSION DE
AGUA
BOMBEO EN ESTRUCTURAS DE
CONCRETO

BOMBEO EN ESTRUCTURAS DE
CONCRETO
Fuente UniAndes – Caicedo 2001

BOMBEO EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO

• EL fenómeno de bombeo debe estudiarse con teorías completas de la hidráulica bajo losas de pavimento
rígido (Nguyen Cong Phu (1979) Cong Phu y Ray en (1979) y Ray (1985)
• El flujo del agua bajo las losas de concreto tiene un comportamiento fundamentalmente diferente en
función de la profundidad de la cavidad que existe por debajo de las losas (Tabla 2, Ray 1985).
Viscoso
Laminar
Transitorio
Cavidad
Peso
vehículo
Presión
agua
Hydraulique du pompage des chaussees en beton et
erodabilite des materiaux de couche de fondation et de
couche de forme, Nguyen Cong Phu (1979)
EXPULSIÓN DE AGUA

EFECTO DEL PESO DE LOS VEHICULOS
EXPULSIÓN DE AGUA
ENTEDER EL
COMPORTAMIENTO
HIDRAULICO DEL FLUJO

VALORES DE FRECUENCIAS
≠
≠
EFECTO DE VELOCIDADES DE OPERACIÓN
EXPULSIÓN DE AGUA

Velocidad Frecuencia
(km/h) (Hz)
5 1
10 2
30 5
60 10
80 13
100 17
120 20
(Coffman, B.S. – 1967)
(PIT- Universidad Nacional, 2012)
EFECTO DE VELOCIDADES DE
OPERACIÓN
EXPULSIÓN DE AGUA

EFECTO DE VELOCIDADES DE OPERACIÓN
EXPULSIÓN DE AGUA

FASE 1
• 0-30 Seg
FASSE 2
• 30 seg y
1 min
Valores de referencia :
Nivel 1 : 0,2 mm
Nivel 2 : 0,2 – 0,5 mm
Nivel 3 : > 0,5 mm
Erodabilité des fondations et comportement des
chausseés (Christory, 1985)
METODO DEL CEPILLADO
ENSAYOS ERODABILIDAD

Erodabilité des fondations et comportement des
chausseés (Christory, 1985)
Verificación visual en 6 punto de
control de las núcleos extraídos
Diámetro aproximado 10- 15cm
METODO EXTRACCION DE NUCLEOS

Erodabilité des fondations et
comportement des chausseés
(Christory, 1985)
PARAMETROS DE ENSAYO
Frecuencia : 160 Hz
Aceleración : 13 g
Tiempo : 20 min
MESA VIBRATORIA

APLICACIÓN EN EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS RIGIDAS
El fenómeno de erosión es la principal causa de los daños en estructuras rígidas
PARA CADA MATERIAL PARA VARIOS MATERIALES

CARACTERIZACION DEL MATERIAL

DINAMICO

ERODABILIDAD PARA LAS DIFERENTES
RESISTENCIAS DE RELLENO FLUIDO
0
20
40
60
80
100
120
30 60 80 140
Relleno fluido (kg/cm
2
)

COMPARACION DE DESGASTE
PARA MUESTRAS SATURADAS Y NO
SATURADAS
0
50
100
150
200
250
Relleno fluido (30kg/cm
2
)
Desgaste
(gr/min)
Saturada
No saturada

MUESTRA
RELLENO FLUIDO

ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS RIGIDOS

EVOLUCIÓN DEL TRÁFICO

DATOS DEL SISTEMA TRANSMILENIO
Fuente: Formulación del
PMM para Bogotá
DATOS DE OPERACIÓN
Actividad 2006 2009
Longitud (km) 42.4 84.43
Estaciones en operación 94 116
Flota troncal disponible (buses) 747 1636
Velocidad promedio (km/h) 26.17 25.43
Fuente: Como avanza el
distrito en movilidad 2009
Fuente: www.sitp.gov.co
PARQUE AUTOMOTOR EN 2015 - BOGOTA
Aumentó en
119%
Disminuyó en
2.8%

HISTORICO DEL PARQUE AUTOMOTOR BOGOTA
2009 – Implementación del
servicio de Biarticulados
Capacidad 260 personas,
L = 27.2 m, A = 2.60 m y
7 puertas, Peso = 40 Ton
Fuente: Movilidad en cifras
2012

DAÑO SOBRE LA ESTRUCTURA DEL BUS ARTICULADO
Fuente: Determinación del peso por eje de buses
articulados y buses alimentadores de Transmilenio –
Informe Final
TIPO 1 TIPO 2 TIPO 3 TIPO 4
LA TRANSMISIÓN DE LAS CARGAS,
ASÍ COMO EL DAÑO GENERADO, NO
ES IGUAL PARA TODOS LOS
ARTICULADOS

TIPOS DE CARGA
-50000
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
500000
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
Presión(Pa)
tiempo (s)
TIPOS DE CARGA - SIMULACIÓN FWD
C-1
C-2
C-3

RELACIÓN ESFUERZO – PROFUNDIDAD
(Gomez, Murillo , 2015)

RELACIÓN DEFORMACIÓN – PROFUNDIDAD
(Gomez, Murillo , 2015)

INTERVENCIONES POSTERIORES
Fuente: http://www.noticiascolombianas.com.co/index.php/110072/reparacion-
de-2-200-losas-de-transmilenio/ - El Espectador

www.laneros.com
www.elespectador.com
www.eltransporte.com

(AASHTO, 1993)
NO SON EQUIVALENTES
TIPOS DE INTERVENCION

• De las 24.753 losas de la Autopista Norte se ha reparado 3.282 losas (13.3%) con un costo de 24.999 millones de
pesos.
• De las 16.997 losas de la Avenida Caracas se ha reparado 3.518 losas (20,7%) con un costo de 27.019 millones de
pesos.
• De las 41.750 losas de las 2 troncales se ha reparado 6.800 losas (16,3%) con costo de 51.319 millones de pesos.
TIPOS DE INTERVENCION

CONCEPTO ARMAGHANI

ASFALTO h: 21 cm, ai:0,22
CIV: 1001607
Folio: 128
Losa 2 - 17
CONCRETO HIDRÁULICO
22 cm
CONCRETO HIDRÁULICO
24 cm
BASE ARMAGHANI h: 24 cm,
ai:0,14 mi:0,9
RELLENO FLUIDO h:5 cm, ai:0,14
“RECOMENDACIONES” para mejorar la
condición de las losas falladas en la
autopista Norte.
:
“ Stability and draining must be assured,
focusing on stability of slabs….”),
CONDICIONES:
• Verificar la capacidad estructural del
conjunto de las capas inferiores a
reemplazar
• El drenaje para cada losa a intervenir
debería ser ajustada, ya que cada una
de ellas está aislada y presenta
condiciones particulares
DR. JAMSHID ARMAGHANI
CONCEPTO ARMAGHANI
NO SON EQUIVALENTES
ESTRUCTURALMENTE

- Los diseños deben ser integrales
- Cada proyecto es ÚNICO
- Es necesario realizar la inversión en ensayos de campo
completos
- Caracterización de materiales (un parámetro NO es
suficiente)
- Comités técnicos
- Lo barato sale caro
- Del afán no queda sino el cansancio
- Desconocimiento de experiencias anteriores
CONCLUSIONES

NO ES CUESTIÓN DE ROMPER LAS ESTRUCTURAS,
SINO DE SABER QUÉ HACER CON LOS PEDAZOS
MAFALDA – QUINO

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