Evaluación de daños al pavimento rígido, causados por una puesta en carga prematura.

1. Ing. Jorge Percy Rodríguez Méndez
R.N.I. 4050
INFORME SOBRE EVALUACION DE DAÑOS A LA LOSA
DEL PAVIMENTO RÍGIDO DEL TRAMO EL TINTO –
QUIMOME CAUSADO POR UNA PUESTA EN CARGA
PREMATURA AL SUFRIR EL TRANSITO DE UN BUS DE
SERVICIO INTERPROVINCIAL ANTES DE QUE EL
HORMIGON CUMPLA 28 DÍAS DE EDAD
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OBJETO
El presente informe tiene por objeto estimar la capacidad de soportar el transito de un
tramo de la carretera El Tinto – San José de Chiquitos, tramo construido en pavimento
rígido y que fue afectado por la puesta en carga a edades menores a 28 días por un bus de
transporte de pasajeros interprovincial.
1. ANTECEDENTES
El bus que transitó sobre tramos de pavimento en edades tempranas invadió el pavimento
rígido la noche del 21 de Junio de 2009 y llegó a transitar hasta la progresiva 200+200. Los
tramos con edades inferiores a 28 días que soportaron este tránsito son los siguientes:
Progresiva
inicial
Progresiva final Fecha de
vaciado
Fecha puesta
en carga
Edad puesta en
carga
195+569,5 195+912 27/05/2009 21/06/2009 25 días
195+912 196+434 28/05/2009 21/06/2009 24 días
196+434 196+938 29/05/2009 21/06/2009 23 días
196+938 197+090,5 30/05/2009 21/06/2009 22 días
197+090,50 197+361 02/06/2009 21/06/2009 19 días
197+361 197+910 03/06/2009 21/06/2009 18 días
Progresiva
inicial
Progresiva final Fecha de
vaciado
Fecha de
puesta en
carga
Edad al ser
puesto en
carga
197+910 198+252 05/06/2009 21/06/2009 16 días
198+252 198+513 08/06/2009 21/06/2009 13 días
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198+513 199+003,5 09/06/2009 21/06/2009 12 días
199+003,50 199+217,5 10/06/2009 21/06/2009 11 días
199+217,5 199+537 16/06/2009 21/06/2009 5 días
199+537 199+993,50 19/06/2009 21/06/2009 2 días
199+993,50 200+429 20/06/2009 21/06/2009 1 día
A la fecha de emisión de este informe la losa del pavimento rígido entre estos tramos, no
presenta daños estructurales visibles a simple vista.
2. MODULO DE ROTURA DEL HORMIGÓN A LA FECHA DE PUESTA EN CARGA
La capacidad de carga de los pavimentos rígidos (Ejes equivalentes que puede soportar en
su vida útil) se calcula en función al módulo de rotura del hormigón, al módulo de reacción
de la subrasante, al diferencial de serviciabilidad y a otros factores, la variación de
cualquiera uno de ellos hará variar el espesor de la carpeta de hormigón y en
consecuencia la capacidad de carga de la carretera de pavimento rígido.
La principal variable afectada por esta puesta en carga prematura es el valor del módulo
de rotura del hormigón, los valores obtenidos en el laboratorio de hormigones de Astaldi
SpA son los siguientes:
Progresiva
inicial
Progresiva final Edad al ser
puesto en carga
MR 7 días de
edad (kg/cm2
)
Módulo R
(kg/cm2
)
195+569,5 195+912 25 días 44,29 45
195+912 196+434 24 días 46,57 45
196+434 196+938 23 días 46,16 45
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196+938 197+090,5 22 días 50,184 45
197+090,50 197+361 19 días 45,76 45
197+361 197+910 18 días 47,46 45
197+910 198+252 16 días 48,33 45
198+252 198+513 13 días 45,61 45
198+513 199+003,5 12 días 47,66 45
199+003,50 199+217,5 11 días 48,24 45
Progresiva
inicial
Progresiva final Edad al ser
puesto en carga
MR 7 días de
edad (kg/cm2
)
Módulo R
(kg/cm2
)
199+217,5 199+537 5 días Sin resultados 45
199+537 199+993,50 2 días Sin resultados 45
199+993,50 200+429 1 día Sin resultados 45
De la tabla anterior se deduce que, en función a los resultados obtenidos del módulo de
rotura a los siete días de edad, los tramos que tienen la mas alta probabilidad de sufrir
fisuración son los siguientes:
Progresiva
inicial
Progresiva final Fecha de
vaciado
Fecha de
puesta en
carga
Edad al ser
puesto en
carga
199+217,5 199+537 5 días 21/06/2009 5 días
199+537 199+993,50 2 días 21/06/2009 2 días
199+993,50 200+429 1 día 21/06/2009 1 día
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No se tienen resultados del módulo de rotura a cinco días de edad, a dos días de edad ni a
un día de edad, debido a que la edad mínima de ensayo de las probetas prismáticas es 7
(siete) días.
Esta zona tiene una longitud igual a 1.211,50 metros (Un mil doscientos once 50/100
metros).
3. ESTIMACION DE LA RESISTENCIA A 5, 2 Y 1 DÍA DE EDAD.
Tratándose de ensayos de tracción en flexión, los valores (en porcentaje respecto al valor
a 28 días de edad) de los módulos de rotura a las edades que interesan en este informe,
son los siguientes:
• A cinco días de edad: 76%
• A dos días de edad: 50%.
• A 1 día de edad: 25%
Asumiendo estos porcentajes y aplicándolos al valor promedio de los módulos de rotura a
siete días de edad de los últimos vaciados anteriores, se obtienen los siguientes valores
estimados del módulo de rotura:
a) Valor promedio de los tres vaciados de hormigón anteriores: 47,17 kg/cm2
.
b) Módulo de rotura a cinco días de edad: 35,8492 kg/cm2
.
c) Módulo de rotura a dos días de edad: 23,585 kg/cm2
.
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d) Módulo de rotura a un día de edad: 11,7925 kg/cm2
.
4. VIDA UTIL ESPERADA DEL PAVIMENTO RIGIDO EN FUNCION DEL MODULO DE ROTURA
ESTIMADO A LA EDAD DE LA PUESTA EN CARGA PREMATURA
La ecuación que nos permite calcular la cantidad de ESAL´s (ejes equivalentes) de un
tramo de pavimento rígido con un determinado espesor, es la siguiente:







−+
+
+






−
∆
+−++= 10
46.8
7
10
101810
*63.215
'
log*)*32.022.4(
)1(
10*624.1
1
5.15.4
log
06.0)1(log*35.7*log
S
p
D
PSI
DSZW C
toR
donde:
W18 = Número equivalente de aplicaciones de carga de ejes simples de 18 kips
ZR = Confiabilidad de la curva de distribución Normalizada.
So = Desviación standard de todas la variables.
D = Espesor de la losa.
∆PSI = Diferencia entre el índice de serviciabilidad inicial (Po) y el terminal (Pt)
Pt = Serviciabilidad terminal
k = Módulo de reacción de la subrasante
S’c = Módulo de rotura del hormigón.
Ec = Módulo de elasticidad del hormigón.
J = Coeficiente de transferencia de cargas.
Cd = Coeficiente de drenaje.
k = Módulo de reacción de la subrasante
La ecuación indicada, representa la relación entre el espesor de la losa y el número de
aplicaciones de un eje simple equivalente total de 18 kip (80 kN), para los índices de
serviciabilidad inicial y terminal adoptados.
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a) Vida útil esperada con puesta en carga a cinco días de edad.
Datos de diseño
Desviación Estándar Normal (Zr) -1,036433389
Error Estándar Combinado (S0) 0,39
Espesor (D) Pulgadas 8,661417323 22 cm
Serviciabilidad Inicial (p0) ******** 4,5
Serviciabilidad final (pt) ******** 2,5
Diferencia de Serviciabilidad (∆PSI) ******** 2
Módulo de ruptura (S'c) Psi 509,4490308 35,85 kg/cm2
Coeficiente de drenaje (Cd) ******** 1
Coeficiente de transferencia de carga (J) ******** 2,8
Módulo de elasticidad (Ec) Psi 3.768.643,88 265.200,00 kg/cm2
Módulo de reacción (k) Pci 581,7046771 16,116 kg/cm3
-0,404209022
7,240050187
-0,06
-0,163750995
0,145935791
6,758025962
Ejes equivalentes
= 5.728.302,73 Esals
Tránsito de diseño
= 12.700.000,00 Esals
Condición
(EE>TD)= -6.971.697,27 AUMENTAR ESPESOR
En este caso, el pavimento soportará 5.728.302,73 ESAL´s antes de partirse,
debería poder soportar 12.700.000.- ESAL´s, lo que significa que con los datos del
proyecto podrá estar en servicio por once años. Los 12.700.000 ESAL´s de diseño
corresponden a 20 años de servicio.
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b) Vida útil esperada con puesta en carga a dos días de edad.
Datos de diseño
Desviación Estándar Normal (Zr) -1,036433389
Error Estándar Combinado (S0) 0,39
Espesor (D) Pulgadas 8,661417323 22 cm
Serviciabilidad Inicial (p0) ******** 4,5
Serviciabilidad final (pt) ******** 2,5
Diferencia de Serviciabilidad (∆PSI) ******** 2
Módulo de ruptura (S'c) Psi 335,2274097 23,59 kg/cm2
Coeficiente de drenaje (Cd) ******** 1
Coeficiente de transferencia de carga (J) ******** 2,8
Módulo de elasticidad (Ec) Psi 3.768.643,88 265.200,00 kg/cm2
Módulo de reacción (k) Pci 581,7046771 16,116 kg/cm3
-0,404209022
7,240050187
-0,06
-0,163750995
-0,475687578
6,136402592
Ejes equivalentes
= 1.368.997,30 Esals
Tránsito de diseño
= 12.700.000,00 Esals
Condición
(EE>TD)= -11.331.002,70
AUMENTAR
ESPESOR
En este caso, el pavimento soportará 1.368.997,30 ESAL´s antes de partirse,
debería poder soportar 12.700.000.- ESAL´s, por lo que solamente podrá estar en
servicio cuatro años. Los 12.700.000 ESAL´s de diseño corresponden a 20 años de
servicio.
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c) Vida útil esperada con puesta en carga a un día de edad.
Datos de diseño
Desviación Estándar Normal (Zr) -1,036433389
Error Estándar Combinado (S0) 0,39
Espesor (D) Pulgadas 8,661417323 22 cm
Serviciabilidad Inicial (p0) ******** 4,5
Serviciabilidad final (pt) ******** 2,5
Diferencia de Serviciabilidad (∆PSI) ******** 2
Módulo de ruptura (S'c) Psi 167,542652 11,79 kg/cm2
Coeficiente de drenaje (Cd) ******** 1
Coeficiente de transferencia de carga (J) ******** 2,8
Módulo de elasticidad (Ec) Psi 3.768.643,88 265.200,00 kg/cm2
Módulo de reacción (k) Pci 581,7046771 16,116 kg/cm3
-0,404209022
7,240050187
-0,06
-0,163750995
-1,505839922
5,106250248
Ejes equivalentes
= 127.717,45 Esals
Tránsito de diseño
= 12.700.000,00 Esals
Condición
(EE>TD)= -12.572.282,55
AUMENTAR
ESPESOR
En este caso, el pavimento soportará 127.717,45 ESAL´s antes de partirse, debería
poder soportar 12.700.000.- ESAL´s, por lo que solamente podrá estar en servicio
192 días antes de llegar al fin de su vida útil. Los 12.700.000 ESAL´s de diseño
corresponden a 20 años de servicio.
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10. Ing. Jorge Percy Rodríguez Méndez
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5. DAÑO ECONOMICO PODUCIDO POR LA PUESTA EN CARGA EN EDADES TEMPRANAS
El daño económico producido por esta puesta en carga prematura se detalla en el
siguiente cuadro:
Descripción Unidad Cantidad
Precio
Unitario
(Euros)
Precio Total
(Euros)
Demolición del pavimento rígido afectado m3
2.212,20 5,53 12.235,83
Imprimación asfáltica inservible (Ejecución) m2
18.172,50 0,08 1.455,96
Asfalto diluido para imprimación lt 11.812,13 0,85 10.037,49
Remoción del pavimento demolido m3
2.212,20 1,22 2.695,46
Disposición final de los escombros de pavimento Global 1,00 18.469,19 18.469,19
Reparación del suelo cemento afectado Global 1,00 1.864,06 1.864,06
Colocación de Hº de nivelación para suelo cemento
afectado m3
408,88 67,83 27.735,16
Colocación de pavimento rígido m3
2.300,00 74,29 170.873,85
MONTO TOTAL DEL DAÑO PRODUCIDO (Euros) 245.367,00
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ANEXOS
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12. Ing. Jorge Percy Rodríguez Méndez
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Tabla Nº 1.1.1Trafico Total TPDA
Tramo : El Tinto – San José
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Config. Ejes 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 2 1 2 3 1 1 1 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Automóviles
yvagonetas
Camionetas
Otros
Livianos
Microbuses
Buses
Medianos
Buses
Grandes
Camiones
Pequeños
Camiones
Medianos
Camiones
Grandes
Camiones
c/semi
remolque
Motocicletas
Otros
Vehículos
TOTAL
2002 0 0 0 1 0 0 0 2 8 0 0 11
2003 0 0 0 1 0 0 0 2 9 0 0 12
2004 0 0 0 1 0 0 0 2 10 0 0 13
2005 0 0 0 1 0 0 0 3 10 0 0 14
2006 0 0 0 13 0 0 0 14 38 0 0 66
2007 0 0 0 17 0 0 0 18 48 0 0 83
2008 0 0 0 22 0 0 0 22 60 0 0 104
2009 0 0 0 30 0 0 0 23 152 0 0 205
2010 0 0 0 39 0 0 0 34 185 0 0 258
2011 0 0 0 43 0 0 0 41 231 0 0 315
2012 0 0 0 47 0 0 0 45 288 0 0 380
2013 0 0 0 49 0 0 0 49 358 0 0 457
2014 0 0 0 52 0 0 0 52 441 0 0 544
2015 0 0 0 54 0 0 0 55 422 0 0 530
2016 0 0 0 56 0 0 0 70 425 0 0 550
2017 0 0 0 58 0 0 0 78 428 0 0 564
2018 0 0 0 60 0 0 0 84 432 0 0 576
2019 0 0 0 62 0 0 0 89 435 0 0 586
2020 0 0 0 64 0 0 0 93 439 0 0 596
2021 0 0 0 66 0 0 0 96 442 0 0 605
2022 0 0 0 68 0 0 0 99 446 0 0 613
2023 0 0 0 71 0 0 0 101 449 0 0 622
2024 0 0 0 73 0 0 0 104 453 0 0 630
2025 0 0 0 76 0 0 0 106 457 0 0 638
2026 0 0 0 79 0 0 0 108 460 0 0 647
2027 0 0 0 81 0 0 0 109 464 0 0 655
2028 0 0 0 84 0 0 0 111 468 0 0 663
Tipo
Año

13. Ing. Jorge Percy Rodríguez Méndez
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14. Ing. Jorge Percy Rodríguez Méndez
R.N.I. 4050
ESAL´s AÑO 11
Conteo Acumulado de vehículos 550 620 3797 4967
Configuración de ejes 11 12 123
DESCRIPCION Buses Camiones TOTAL
Buses medianos con capacidad de
22 a 35 asientos
Cam. Grande (Con
una capacidad de
aprox. 10 Ton ó más)
Camión con
semiremolque
75% VEHÍCULOS CARGA COMPLETA 75% VEHÍCULOS CARGA COMPLETA
Factor camión (TF) 3,628375 3,717000 7,821240
TPDA Acumulado 413 465 2.848
Total = TPDA acumulado * 365 días 150.563 169.725 1.039.429
ESALS = Factor Camión * Total 546.297 630.868 8.129.622
Buses medianos con capacidad de
22 a 35 asientos
Cam. Grande (Con
una capacidad de
aprox. 10 Ton ó más)
Camión con
semiremolque
25% VEHÍCULOS 50% DE CARGA 25% VEHÍCULOS 50% DE CARGA
Factor camión (TF) 0,999580 0,754943 1,648913
TPDA Acumulado 138 155 949
Total = TPDA acumulado * 365 días 50.188 56.575 346.476
ESALS = Factor Camión * Total 50.166 42.711 571.309
TOTAL EJES EQUIVALENTES 596.464 673.579 8.700.931 9.970.973
Factor Carril 60% 0,6
ESALS de diseño para un carril 5.982.584
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15. Ing. Jorge Percy Rodríguez Méndez
R.N.I. 4050
ESAL´s AÑO 4
Conteo Acumulado de vehículos 159 143 856 1158
Configuración de ejes 11 12 123
DESCRIPCION Buses Camiones TOTAL
Buses medianos con capacidad de
22 a 35 asientos
Cam. Grande (Con
una capacidad de
aprox. 10 Ton ó más)
Camión con
semiremolque
75% VEHÍCULOS CARGA COMPLETA 75% VEHÍCULOS CARGA COMPLETA
Factor camión (TF) 3,628375 3,717000 7,821240
TPDA Acumulado 119 107 642
Total = TPDA acumulado * 365 días 43.526 39.146 234.330
ESALS = Factor Camión * Total 157.930 145.507 1.832.751
Buses medianos con capacidad de
22 a 35 asientos
Cam. Grande (Con
una capacidad de
aprox. 10 Ton ó más)
Camión con
semiremolque
25% VEHÍCULOS 50% DE CARGA 25% VEHÍCULOS 50% DE CARGA
Factor camión (TF) 0,999580 0,754943 1,648913
TPDA Acumulado 40 36 214
Total = TPDA acumulado * 365 días 14.509 13.049 78.110
ESALS = Factor Camión * Total 14.503 9.851 128.797
TOTAL EJES EQUIVALENTES 172.432 155.358 1.961.548 2.289.338
Factor Carril 60% 0,6
ESALS de diseño para un carril 1.373.603
ESAL´s A 192 DÍAS
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16. Ing. Jorge Percy Rodríguez Méndez
R.N.I. 4050
Días de trabajo 192
Conteo Acumulado de vehículos 30 23 152 205
Configuración de ejes 11 12 123
DESCRIPCION Buses Camiones TOTAL
Buses medianos con capacidad de 22
a 35 asientos
Cam. Grande (Con
una capacidad de
aprox. 10 Ton ó
más)
Camión con
semiremolque
75% VEHÍCULOS CARGA COMPLETA 75% VEHÍCULOS CARGA COMPLETA
Factor camión (TF) 3,628375 3,717000 7,821240
TPDA Acumulado 23 17 114
Total = TPDA acumulado * DT 4.320 3.312 21.888
ESALS = Factor Camión * Total 15.675 12.311 171.191
Buses medianos con capacidad de 22
a 35 asientos
Cam. Grande (Con
una capacidad de
aprox. 10 Ton ó
más)
Camión con
semiremolque
25% VEHÍCULOS 50% DE CARGA 25% VEHÍCULOS 50% DE CARGA
Factor camión (TF) 0,999580 0,754943 1,648913
TPDA Acumulado 8 6 38
Total = TPDA acumulado * DT 1.440 1.104 7.296
ESALS = Factor Camión * Total 1.439 833 12.030
TOTAL EJES EQUIVALENTES 17.114 13.144 183.222 213.480
Factor Carril 60% 0,6
ESALS de diseño para un carril 128.088
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17. Ing. Jorge Percy Rodríguez Méndez
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