1. ENCUENTROS PROFESIONALES
PAVIMENTOS DELGADOS DE HORMIGON
ANALISIS DE TENSIONES
Y EXPERIENCIAS RECIENTES
Santiago 2006
ICH Pablo Covarrubias
Juan

2. DEFINICION DE PAVIMENTOS
DELGADOS
Pavimentos con espesores entre:
8 cm. en calles y 18 cm. en caminos
ICH

3. CARACTERISTICAS
PRINCIPALES
Losas chicas
•
Base drenante de 15 cm (finos < 6%)
•
Base CBR 30 a 50% (antiguo)
•
Corte delgado
•
Sin sello de juntas
•
Sin dovelas ni barras de amarre
•
ICH

4. COMPORTAMIENTO DE LOS
PAVIMENTOS DE HORMIGON
Explicación de los principios básicos
de funcionamiento
ICH

5. DEFORMACIÓN DE UNA LOSA
15 cm espesor, 4 m. largo
ICH

6. EFECTO DE RIGIDEZ SUB-BASE
voladizo
Granular
CBR 40
voladizo
BTC
No adherido (polietileno)
ICH

7. EFECTO DE BTC ADHERIDA
Tracción
BTC
Compresión
Adherido
HORMIGON: RT = 50 Kg/ cm2
BTC: RC = 100 Kg/ cm2
ICH

8. EFECTO LARGO DE LOSA
voladizo
1/3 L
voladizo
1/3 L
ICH

9. EFECTO DE RETRACCION
EN ALABEO
ICH

10. EFECTO DEL AGRIETAMIENTO EN
PAVIMENTOS DE HORMIGON
ICH

11. AGRIETAMIENTO TRANSVERSAL
EN JPCP SEGÚN HDM 4
Influencia de la Longitud de las Losas
(óptimo losas cuadradas)
L1 > L2 > L3 L1
% losas agrietadas
L2
L3
ESAL
ICH

12. COMPARACION DE DISEÑOS
Agrietamiento
45,0
40,0
35,0
Agrietamiento %
30,0
15 cm
25,0
20,0
22 cm
15,0
10,0
5,0
22 cm
0,0
0 3 6 10 14 19 24 30 36 44 52
ESALS (millones)
Losas cortas 1,8 m Losas delgadas 1,8 m Losas normales 3,6 m
ICH

13. Efecto de Largo de Losa y
Transferencia de Carga
Cracking
Hiller and Springenschmid, 2004
ICH

14. DEFORMACIÓN DE UNA LOSA CORTA
15 cm espesor, 2 m. largo
ICH

15. DIFERENCIA DE FORMA DE
CARGA EN LOSAS CORTAS
ICH

16. TENSIONES EN LOSA
ICH

17. LOSAS: RELACION l - h - σ
L h σ
4500 15 20,00
12 31,25
10 45,00
8 70,31
3500 15 15,56
12 24,31
10 35,00
8 54,69
1750 15 7,78
12 12,15
10 17,50
8 27,34
ICH

18. PRIMERA EXPERIENCIA EN
SANTIAGO - VITACURA
ESPESOR 8 cm
ICH

19. ALAMEDA: 14 cm ESPESOR
CUADRICULADO DE 1,2 m.
ICH

20. Planos Pavimento hormigón
(Sector Camino Chinquihue. Puerto Montt)
Rasante Pavimento Terminado
Sentido de Circulación Oriente-Poniente
Escala H 1:500 0
V 1:5
0 cm
8 cm
10 cm
12 cm
Det. Det. Det. 15 cm
Det.
1 2 3
6@350 cm 8@175 cm 8@175 cm 8@175 cm 7@350 cm
4
300
cm
0 cm
175 cm
350 cm
525 cm
700 cm
Vista en Planta Escala Longitudinal 1:500
Escala transversal 1:500
ICH

21. LOSAS 8 cm ESPESOR
pista 1
N
pista 2
8 @ 175 cm
ICH

22. Estado Actual
ICH

23. Tráfico Puerto Montt
CARGAS MÁXIMAS QUE HAN PASADO SOBRE EL PAVIMENTO
CARGA REAL CARGA MÁXIMA
TIPO DE EJE
PERMITIDA
POR EJE
7,79 7
Eje simple
Eje doble 13,02 11
2 Ejes Dobles 19,18 18
16,61 16
1 Eje simple y 1 Doble
2 Ejes dobles y 1 simple 24,72 23
ICH

24. Duración hasta hoy del Pavimento de
8 cm para Calles
El pavimento ha pasado los 50.000 ejes equivalentes
•
Considerando un promedio de 2 camiones diarios (el de
•
la basura y el del gas)
58 años
– Duración equivalente a la fecha:
AUN NO SE AGRIETA
ICH

25. Sistema de Carga de Camiones
Dx
L
L
Dx
ICH

26. Dimensiones de las Losas
Largo máximo menor a L
•
• Ancho máximo menor a Dx
Se propone como una de las soluciones posibles:
– Cada pista con 2 sub-pistas de 1,75 m de ancho
– Losas cuadradas de largo igual al ancho
ICH

27. ESTUDIO MEDIANTE ELEMENTOS
FINITOS
Curvas Isotensionales
450
425
400
375
350
325
Largo Losa (cm)
300
20 Kg/cm2
275
25 Kg/cm2
250
30 Kg/cm2
225
200 35 Kg/cm2
175 40 Kg/cm2
150
125
100
75
50
25
0
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Espesor (cm)
ICH

28. POSICIONES DE LA CARGA
LARGO = 4,5 m.
Posición I Posición II
Posición III Posición IV
ICH

29. POSICIONES DE LA CARGA
LARGO = 3,5 m.
Posición II
Posición I
Posición III Posición IV
ICH

30. POSICIONES DE LA CARGA
LARGO = 1,75 m.
Posición I Posición II
Posición IV
Posición III
ICH

31. POSICIONES DE LA CARGA
LARGO = 1,15 m.
Posición II
Posición I
Posición IV
Posición III
ICH

32. POSICIONES DE LA CARGA
LARGO = 0,7 m.
Posición I Posición II
Posición III Posición IV
ICH

33. POSICIONES DE LA CARGA
LARGO = 0,5 m.
Posición I Posición II
Posición III Posición IV
ICH

34. TENSIONES kg/cm2
ESPESOR 25
Tipo Losa 450x350
Delta T°C -21 -14
Módulo de Elasticidad 290000
Traspaso carga Barras
Posición Carga I II III IV I II III IV
K=9 27.8 16.6 27.2 16.5 20.4 12.8 23.9 13.3
K=3 21.4 11.6 23.1 12.2 16.7 9.5 18.6 10
ESPESOR 18
Tipo Losa 450x350
Delta T°C -21 -14
Módulo de Elasticidad 290000
Traspaso carga Barras
Posición Carga I II III IV I II III IV
K=9 36.7 29.4 38.0 29.4 27.0 22.5 28.8 23.2
K=3 32.5 19.6 36.2 21.1 24.7 15.0 28.7 17.1
ICH

35. TENSIONES kg/cm2
ESPESOR 25
Tipo Losa 350x350
Delta T°C -21 -14
Módulo de Elasticidad 290000
Traspaso carga Barras
Posición Carga I II III IV I II III IV
K=9 18.6 16.2 21.0 16.2 15.2 12.4 18.2 13.0
K=3 14.0 11.2 17.2 14.5 11.5 8.5 16.8 12.6
ESPESOR 18
Tipo Losa 350x350
Delta T°C -21 -14
Módulo de Elasticidad 290000
Traspaso carga Barras
Posición Carga I II III IV I II III IV
K=9 33.0 31.3 34.2 28.9 26.7 21.8 28.3 22.6
K=3 26.3 29.3 31.8 23.6 21.2 18.4 27.3 19.2
ICH

36. TENSIONES kg/cm2
ESPESOR 18
Tipo Losa 175x175
Delta T°C -21 -14
Módulo de Elasticidad 290000
Traspaso carga LTE 50%
Posición Carga I II III IV I II III IV
K=9 14.8 6.2 19.6 11.4 13.1 5.3 18.1 10.2
K=3 11.8 5.3 18.3 10.5 11.1 4.8 17.7 10.0
ESPESOR 15
Tipo Losa 175x175
Delta T°C -21 -14
Módulo de Elasticidad 290000
Traspaso carga LTE 50%
Posición Carga I II III IV I II III IV
K=9 21.3 8.2 28.7 15.8 18.9 7.0 26.2 13.9
K=3 17.5 7.3 25.7 14.6 16.3 6.5 24.8 13.8
ICH

37. TENSIONES kg/cm2
ESPESOR 12
Tipo Losa 175x175
Delta T°C -21 -14
Módulo de Elasticidad 290000
Traspaso carga LTE 50%
Posición Carga I II III IV I II III IV
K=9 31.6 11.0 43.0 23.1 27.5 9.3 39.0 19.7
K=3 27.5 10.3 39.2 21.2 25.3 9.1 37.3 19.8
ICH

38. TENSIONES kg/cm2
ESPESOR 12
Tipo Losa 115x115
Delta T°C -21 -14
Módulo de Elasticidad 290000
Traspaso carga LTE 50%
Posición Carga I II III IV I II III IV
K=9 24.8 15.2 26.9 11.7 23.7 13.9 25.7 11.3
K=3 26.2 15.8 26.2 13 25.8 15.4 25.8 12.9
ESPESOR 10
Tipo Losa 115x115
Delta T°C -21 -14
Módulo de Elasticidad 290000
Traspaso carga LTE 50%
Posición Carga I II III IV I II III IV
K=9 32.6 20.4 37.0 16.2 30.9 18.4 35.2 15.3
K=3 36 21.2 37.5 17.3 35.2 20.6 36.8 17.2
ICH

39. TENSIONES kg/cm2
ESPESOR 8
Tipo Losa 70x70
Delta T°C -21 -14
Módulo de Elasticidad 290000
Traspaso carga LTE 50%
Posición Carga I II III IV I II III IV
K=9 28.0 24.9 21.6 19.8 28.0 24.8 21.9 19.6
K=3 30.5 27.4 27.4 21.0 30.4 27.4 27.4 21.1
ICH

40. TENSIONES kg/cm2
ESPESOR 8
Tipo Losa 50x50
Delta T°C -21 -14
Módulo de Elasticidad 290000
Traspaso carga LTE 50%
Posición Carga I II III IV I II III IV
K=9 19.1 18.4 19.2 20.3 19.2 18.5 19.4 20.4
K=3 22.6 20.5 23.0 24.0 22.7 20.5 23.0 24.0
ICH

41. EFECTO TIPO DE SUELO (k)
Variación Tensiones seg ún tipo de suelo
Variación Tensiones según tipo de suelo Variación Tensiones según tipo de suelo
Losa 450x350 Lo sa 1 75x175
Losa 350x350
45 60
45
40 40
50
T en sion es (Kg/cm 2)
T en sione s (Kg/c m2)
Tensiones (Kg/cm2)
35 35
30
30 40
25 K =3
25 K =3
K =3
30
20 K =9
K =9
20 K =9
15 20
15
10
10 10
5
5
0 0
0
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Espesor Losa (cm) Espe sor Losa (cm)
Espesor Losa (cm)
Variación Tensiones según tipo de suelo Variación Tensiones según tipo de suel o
Variación Tensiones según tipo de suelo
Lo sa 115x115 Lo sa 50x50
Losa 70x70
60.0 25.0
35
50.0
T ensiones (Kg/cm2)
30
Te nsiones (Kg/c m2)
Te nsion es (Kg/cm2)
20.0
25
40.0
15.0
20
K =3 K= 3 K= 3
30.0
K =9 K= 9 K= 9
15 10.0
20.0
10
5.0
10.0 5
0.0 0 0.0
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Espesor Losa (cm) Espe sor Losa (cm)
Espe sor Losa (cm)
ICH

42. EFECTO DEL GRADIENTE TERMICO
Variación Te nsiones se gún Gradie nte Té rmico
Variación Tensiones según Gradiente Térmico
Variación Tens iones según Gradiente Térmico
Losa 175x175
Losa 350x350
Los a 450x350
40 60
45
Tensiones (Kg/cm2)
35
Ten siones (Kg/cm2)
Te nsione s (Kg/cm2)
40
50
35 30
30 40
25
25
20 30
-21°C -21°C
20
15 -21°C
15 -14°C -14°C
20
10 -14°C
10
10
5 5
0 0 0
1 4 15 16 17 18 1 9 20 2 1 2 2 23 24 25 26 14 15 16 17 18 1 9 20 21 22 2 3 24 25 2 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Es pe sor (cm)
Espesor (cm)
Espesor (cm)
Variación Te nsione s se gún Gradie nte Té rmico
Variación Tensiones según Gradiente Térmico Variación Tensiones según Gradiente Térmico
Losa 50x50
Los a 115x115 Losa 70x70
25
35
60
Tensiones (Kg/cm2)
Tensiones (Kg/c m2)
30
Ten siones (Kg/cm2)
50 20
25
40
15
20
30 -21°
C
15 -21°C
10
-21°C
-14°
C
20 10 -14°C
-14°C
5
5
10
0
0
0 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Espesor (cm) Espesor (c m)
Espesor (cm)
ICH

43. EFECTO DE MODULO DE
ELASTICIDAD DEL HORMIGON (E)
Influencia del M ódulo de Elasticidad en las Influencia del Módulo de Elasticidad en las
Influencia del Módulo de Elas ticidad en las
Tensiones - Los a 350x350 Tens iones - Losa 175x175
Tensiones - Los a 450x350 100.0
60. 0
60
90.0
Tensiones (Kg/cm2)
50. 0
50
Tens iones (Kg/cm2)
80.0
Tensiones (Kg/cm2 )
70.0
40. 0
40 60.0
E1 = 290. 000 E1 = 290. 000
E1 = 290.000 50.0
30. 0 Kg/cm2
30 K g/cm2
Kg/cm2
40.0
E2 = 435. 000
20. 0 E2 = 435. 000 30.0
20 E2 = 435.000
Kg/cm2
K g/cm2 20.0
Kg/cm2
10. 0
10 10.0
0.0
0. 0
0 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Es pes or (cm)
Espes or (cm)
Espesor (cm)
Influencia del Módulo de Elas ticidad en las
Influencia del Módulo de Elasticidad en las Influencia del M ódulo de Elasticidad en las
Tensiones - Losa 50x50
Tens iones - Los a 115x115 Tens iones - Losa 70x70 25
25.0
70
60
Tensiones (Kg /cm2)
20
20.0
Tensiones (Kg/cm2)
Tensiones (Kg /cm2)
50
15
15.0 E1 = 290.000
40 E1 = 290.000
E = 290.000
1
Kg/ cm2
Kg/cm2
Kg/cm2 10
30 10.0
E2 = 435.000
E2 = 435.000
E = 435.000
2 Kg/ cm2
20 Kg/cm2 5
Kg/cm2 5.0
10
0
0.0
0 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Espesor (cm)
Espesor (cm)
Espesor (cm)
ICH

44. EFECTO DE BARRAS DE
TRASPASO DE CARGAS
Comparación LTE 50% v/s Dovelas
Losa 450x350
50
Tensiones (Kg/cm2)
45
40
Dovelas
35
LTE 50%
30
25
20
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Espesor (cm)
ICH

45. DISEÑO EN GUATEMALA
LOSAS 4,5 x 3,5 x 24 cm
carga centrada
ESPESOR (cm) 24
Tipo Losa 450x360
Gradiente Térmico °C -14
Posición I
Módulo de Elasticidad (kg/cm2) 290000
Módulo de reacción K (kg/cm3) 3
Traspaso carga Barras
Posición Carga I II III
Posición III
Tensiones (kg/cm2) 19,5 17,7 10,2
Posición II
ICH

46. DISEÑO EN GUATEMALA
LOSAS 4,5 x 3,5 x 24 cm
carga al borde
ESPESOR (cm) 24
Tipo Losa 450x360
Posición I
Gradiente Térmico °C -14
Módulo de Elasticidad (kg/cm2) 290000
Módulo de reacción K (kg/cm3) 3
Traspaso carga Barras
Posición II
Posición Carga I II III IV
Tensiones (kg/cm2) 21,9 22,5 19,9 10,6
Posición III
Posición IV
ICH

47. DISEÑO EN GUATEMALA
LOSAS 1,75 x 2,1 x 18 cm
con sobre ancho 30 cm
ESPESOR (cm) 18
Tipo Losa 210x180
Delta T°C -14
Posición I
Módulo de Elasticidad (kg/cm2) 290000
Módulo de reacción K (kg/cm3) 3
Traspaso carga LTE 50%
Posición Carga I II III
Tensiones (kg/cm2) 10,5 14,3 16,0
Posición II
Posición III
ICH

48. DISEÑO EN GUATEMALA
LOSAS 1,75 x 2,1 x 15 cm
con sobre ancho 30 cm
ESPESOR (cm) 15
Tipo Losa 210x180
Delta T°C -14
Posición I
Módulo de Elasticidad (kg/cm2) 290000
Módulo de reacción K (kg/cm3) 3
Traspaso carga LTE 50%
Posición Carga I II III
Tensiones (kg/cm2) 14,5 20,0 22,1
Posición II
Posición III
ICH

49. RESUMEN DEL DISEÑO
Largo Carga Espesor Tensión Tráfico
borde
m. cm Kg/cm2 mESALS
4,5 Centrada 24 19,5 50
4,5 Borde 24 22,5 50
1,75 No 18 16 100
1,75 No 15 22,1 50
ICH

50. Costos de Pavimentos
US$ km * pista
hormigón Asfalto
8 cm 45,830
10 cm 50,849 5 cm 52,698
12 cm 55,868 6 cm 56,255
7 cm 59,821
15 cm 63,396
22 cm 80,962 18 cm 95,481
ICH

51. Ahorro en Costo de Construcción
Ahorro de más de US$ 30,000 por kilómetro pista
•
Ahorro de más del 20% del costo del pavimento
•
PAVIMENTOS DE HORMIGON
A MENOR COSTO INICIAL QUE LOS DE ASFALTO
ICH

52. Opinión Dr. Michael Darter
8/11/2005
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ICH

53. Diseño
• PAVEMENT EVALUATOR (HDM 4)
– Mecanisita
– Calibrado con base datos LTPP y Chile
– Incluye alabeo
– Tiene modelos de fatiga
– Incorpora largo de losa
ICH

54. Importancia País
• Pavimentos baratos con duración mayor a 20
años
Sin costo de mantención (sin sello de juntas)
•
Evita congestión por mantención
•
Menor consumo de energía de iluminación (30%)
•
Menor costo para los usuarios
•
Facilidad de reemplazo de losas en instalaciones
•
ICH

55. SEMANA DE LA CONSTRUCCION
EXPOHORMIGON – ICH 2006
SHOTCRETE
•
• ESTUCOS
• SOLUCIONES DE AISLACION TERMICA EN
VIVIENDA
Además: pavimentos, albañilería de bloques, otras novedades
3 - 6 MAYO 2006
SANTIAGO - CHILE
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56. GRACIAS
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