Pavimentos rígidos: Tipos- Construcción

Métodos y Costos
UniversidadTecnológica de Panamá
Grupo: 1IC-151
2017

CONTENIDO
o Generalidades:
o Metodologías
o Costos
Pavimento
Rígido
GENERALIDADES
MÉTODOS
CONSTRUCTIVOS
COSTOS

Generalidades del
pavimento rígido

¿Qué son los
pavimentos
rígidos?
Son aquellos que están formados por una losa
de concreto de cemento Portland sobre una
base, sub base o directamente sobre la sub
rasante.

Ministerio de
Obras
Públicas
El Estado panameño le faculta al
Ministerio de Obras Públicas la
potestad de estudiar, diseñar,
construir y mantener las vías
que en su conjunto forman la
red vial. Ley No.35 de 30 de
junio de 1978

Pavimento
rígido en
Panamá
La red de caminos, carreteras y autopistas a nivel nacional presenta una longitud
aproximada de 15,137.12 kilómetros diseminados en las diez provincias y cinco
comarcas. De los cuales:
6%
35%
28%
31%
Material
Hormigón hidráulico
Hormigón Asfáltico y Tratamientos
Superficiales
Revestimientos de Piedra o de Material
Selecto
En tierra

Carreteras
de
Hormigón
hidráulico
en Panamá
La Carretera Interamericana entre la frontera
con Costa Rica y Panamá desde 1935.
Carretera Transístmica
Desde 1980
Las tres fases de la CintaCostera.
Avenida Ricardo J. Alfaro. Autopista Panamá-Colón. Carretera de Divisa a LasTablas
Corredores Norte Corredores Sur

DECRETO
EJECUTIVO
No. 36 (De
31 de
agosto de
1998)
“POR EL CUAL SE APRUEBA EL REGLAMENTO NACIONAL DE
URBANIZACIONES, DE APLICACIÓN EN EL TERRITORIO DE LA
REPUBLICA DE PANAMA”.
Utilización de pavimentos rígidos en Áreas residenciales

Partes del
pavimento
rígido
✓ Subrasante.
✓ Súbase.
✓ Superficie de rodadura.

Subrasante
Se denomina al suelo que sirve
como fundación para todo el
paquete estructural de un
pavimento.
✓ Esta capa puede estar formada en corte o
relleno.
✓ Una vez compactada debe tener las secciones
transversales y pendientes especificadas en los
planos finales de diseño.
✓ una de sus funciones principales es la de
soportar las cargas que transmite el pavimento y
darle sustentación.

Subbase
Es la capa de la estructura de
pavimento destinada
fundamentalmente a soportar,
transmitir y distribuir con
uniformidad las cargas aplicadas
a la superficie de rodadura de
pavimento
✓ Debe controlar los cambios de volumen y
elasticidad que serían dañinos para el
pavimento.
✓ Se utiliza como capa de drenaje y controlador
de ascensión capilar de agua, protegiendo así a
la estructura de pavimento, por lo que
generalmente se usan materiales granulares.
✓ consistirá de ripio, tosca, rocalla, granito
desintegrado, gravilla, arena, piedra
desintegrada u otros materiales similares
aprobados por el Inspector, conjuntamente
con el laboratorio. No deberá contener
terrones de arcilla, materias vegetales ni otras
sustancias objetables.

Superficie de
Rodadura
 Es la capa superior de la estructura de
pavimento, construida con concreto
hidráulico, por lo que debido a su rigidez
y alto módulo de elasticidad, basan su
capacidad portante en la losa, más que
en la capacidad de la subrasante, dado
que no usan capa de base.

Tipos de
pavimentos rígidos
1. Pavimento de concreto simple con
juntas.
2. Pavimento de concreto armado con
barras transversales.
3. Pavimentos de concreto
continuamente reforzados.

Pavimento
de concreto
simple con
juntas.
En este tipo de pavimentos se requiere
realizar juntas de contracción
transversal que varían entre 3.5 y 6.0 m.
La transferencia de carga entre paños
adyacentes se puede dar mediante
trabazón de agregados o mediante el
empleo de pasadores. Las juntas
inducen el agrietamiento propio del
comportamiento del concreto por las
tensiones originadas por los cambios de
temperatura y humedad. Se
recomienda no exceder los 4.5 m.

Pavimento de
concreto
armado con
barras
transversales.
 La carpeta de rodadura es de
concreto reforzado con mallas de
acero, las que permiten
incrementar la distancia entre
juntas llegando a valores entre
7.5 y 9.0 m. Aunque tiene
refuerzo moderado de acero
siempre se espera que se
produzcan fisuras controladas
dentro de los paños. La
transferencia de carga entre
paños adyacentes se realiza
mediante la trabazón de
agregados o el empleo de
pasadores.

Pavimentos
de concreto
continuamen
te reforzados.
Las tensiones son controladas por
una armadura de acero. Se espera
la aparición de fisuras controladas
a lo largo de todo el pavimento,
distanciadas entre 0.6 y 2.0 m.

Diferencias
entre
pavimento
rígido y
flexible
Pavimento rígido Pavimento flexible

Diferencias entre
pavimento rígido y
flexible
• Durabilidad .
• Costo en ciclo de vida.
• Efecto isla de calor.
• Consumo de combustible.

Ventajas
✓ Por su color claro la visibilidad en la noche es
buena.
✓ Debido a su rigidez requiere poco espesor para
distribuir la carga a la subrasante.
✓ El costo de conservación es pequeño, su vida es
larga (puede llegar a 30 años y puede sobrepasar
esta cifra).
✓ Deterioro mínimo durante su vida útil.
✓ Mantenimiento mínimo.
✓ Deformación mínima de su superficie.
✓ Mayor velocidad de construcción.
✓ Disminución de Costos de Operación.
✓ Mejor drenaje superficial.

Desventajas
ꓫ El color claro que presenta permite reflejar la luz del sol
afectando al usuario (día).
ꓫ El efecto de sonoridad que se siente al avanzar en la vía.
ꓫ Elevado costo inicial, su costo de construcción es alto por lo
tanto su uso ha sido limitado a obras especificas

Patologías
de
pavimento
rígido
Se entenderá entonces una patología
estructural como la presencia o evidencia de
fallas o comportamiento irregular de una
edificación, con las cuales, no se puede
garantizar la seguridad de la misma.
Abarca:
✓ Identificar cual es el comportamiento
defectuoso.
✓ Realizar una investigación de las posibles
causas de ese comportamiento irregular.
✓ Plantear acciones inmediatas.

Component
es principals
del
pavimento
rígido

Erosión por
Bombeo y
Escalonamie
nto
Movimiento del agua (con
material en suspensión) ubicada
debajo de la losa o su eyección
hacia la superficie como
resultado de la presión
generada por la acción de las
cargas.
Causas:
o Material fino capaz de entrar en
suspensión
(arenas finas y limos).
o Disponibilidad de agua en las capas
inferiores del pavimento.
o Deflexiones excesivas en bordes y
esquinas.

Fisuración
Longitudinal /
Transversal
Son fisuras con orientación
longitudinal o transversal al eje
del pavimento.
Causas posibles:
o Fisuración por fatiga: espesor
de calzada
insuficiente y/o separación
de juntas excesiva.
o Reflexión de juntas o fisuras
de capas inferiores
o losas contiguas.
o Perdida de soporte por
erosión (T).
o Asentamientos diferenciales
(L).

Desintegració
n
Este daño se caracteriza por una
desintegración de la superficie
del pavimento por pérdida de
material fino, quedando
expuesto el agregado grueso.
Posibles causas:
o Curado inapropiado.
o Hormigón mal
dosificado.
o Cuando la superficie
presenta fisuración por
retracción (tipo malla).

Baches
Es una desintegración normalmente
de forma redondeada, que se forma
al desprenderse el hormigón de
la superficie.
Posibles causas:
o Espesores insuficientes.
o Retención de agua en zonas
hundidas.
y /o fisuradas.
o Cargas debidas al tránsito sobre
fisuras.
que han alcanzado un alto nivel
de
severidad.

Levantamien
to de losas
Sobreelevación de la superficie
del pavimento, situada
generalmente en zonas
cercanas a las juntas o fisuras
transversales. Puede
presentarse con una explosión
repentina, principalmente en las
juntas.
Posibles causas:
o Restricción en la expansión de losas
por la acción de las raíces de árboles.
o Variaciones térmicas cuando la
longitud de las losas es excesiva y
no hay aplicadas juntas de expansión.
o Mal colocación de barras de traspaso
de cargas.

Mantenimie
nto y
reparación
▪ Llenar y sellar las juntas y grietas en la
superficie del pavimento. Principal
objeto de este informe.
▪ Reparación de las áreas fragmentadas,
descascaradas y con grietas múltiples.
▪ Bacheado de áreas en donde se hayan
presentado fallas
▪ Reparación de las áreas dañadas
por asentamientos o bombeo.
▪ Tratamiento de pavimentos combados.

Diseño de
Pavimentos
Rígidos
El diseño estructural de un
pavimento de hormigón está
condicionado por una serie de
factores que determinan la
capacidad que deberá tener el
pavimento en cuanto a
resistencia del hormigón, y
espesor de la losa. Dentro de
ellos se encuentran los
siguientes:
▪ Tránsito solicitante, expresado en Ejes
Equivalentes (EE).
▪ Longitud y ancho de la losa.
▪ Diseño y tipo de juntas (forma y
espaciamiento).
▪ Características climáticas y de drenaje.
▪ Módulo de reacción de la subrasante K.
▪ Propiedades del hormigón.
▪ Tipo de confinamiento.
▪ Expectativas de construcción y mantención.

Métodos constructivos
del pavimento rígido

Métodos de
diseño de
pavimento
rígido
Método AASHTO 1993.
METODO CEMENTO
PORTLAND

Preparación
de la
subrasante
El Perfilado y preparación de la
subrasante comprende todas las
operaciones necesarias para
obtener una superficie de apoyo
de la estructura del pavimento
(base granular drenante y losa)
lisa, compacta y homogénea, que
responda a los perfiles y cotas de
los planos del proyecto.

Subbase
El material selecto o de sub-base consistirá de
ripio, tosca, rocalla, granito desintegrado,
gravilla, arena, piedra desintegrada u otros
materiales similares aprobados por el Inspector,
conjuntamente con el laboratorio. No deberá
contener terrones de arcilla, materias vegetales
ni otras sustancias objetables.
El material selecto deberá cumplir con los
requisitos que se establecen a continuación:
− Porcentaje que pasa el tamiz de 76.2 mm:
100%
− Porcentaje que pasa el tamiz Nº 4: 35%
mínimo y 80% máximo
− Porcentaje que pasa el tamiz Nº 200: 25%
máximo
− Índice de Plasticidad: no mayor de 10
− Límite líquido: no mayor de 40%
− Equivalente de arena: mayor de 25%
− Valor de soporte (CBR) a densidad
máxima y humedad óptima: mayor de 25%

COMPACTA
CIÓN DE LA
BASE
La construcción de la base deberá ajustarse a
los perfiles longitudinales y transversales del
proyecto y cubriendo un ancho mayor al que
la calzada de a lo menos 10 cm a ambos
costados.
los materiales apilados deberán mezclarse
por medios mecánicos hasta obtener la
homogeneidad y humedad necesaria, tras lo
cual se extenderán uniformemente. Durante
el tendido, deberá cuidarse de evitar cortes
en la capa subyacente. La operación deberá
continuar hasta que el material haya
alcanzado por lo menos un 95% de la
densidad máxima seca dada por el ensaye
del Proctor Modificado.

Colocación
de moldes o
formaletas
Los moldes se apoyarán
perfectamente en sus bases,
serán unidos entre si de
manera rígida y efectiva y su
fijación al terreno se realizará
mediante clavos o estacas que
impidan toda movilidad de los
mismos.

Ensayos previos a
la ejecución
Ensayos previos en el Laboratorio
✓ Se realizarán antes de comenzar el hormigonado.
✓ Su objeto es establecer la dosificación que habrá
de emplearse, teniendo en cuenta los materiales
disponibles y las condiciones de ejecución
previstas.
Ensayos característicos en obra
✓ Estos ensayos serán preceptivos en todos los
casos.
✓ Tienen por objeto comprobar que los medios
disponibles en obra permiten obtener un
hormigón con las características exigidas.

Calidad del
concreto
Verificación del asentamiento Verificación de la flexión

Control de la
Resistencia del
Hormigón en la
Obra
Ensayos de Control
✓ Estos ensayos serán preceptivos en todos los
casos.
✓ Tienen por objeto comprobar, a lo largo de la
ejecución, que la resistencia característica del
hormigón de la obra es igual o superior a la
resistencia especificada.
Ensayos de Información
✓ Se realizan a fin de conocer la resistencia del
pavimento correspondiente a una parte y con una
edad determinada en la obra.

Colocación
del concreto
Sobre la base granular especificada,
se colocará el hormigón
inmediatamente elaborado en la
obra o recién llegado de la planta en
camiones hormigoneras, en
descargas sucesivas distribuyéndolo
en todo el ancho de la calzada o faja
a hormigonar y con un espesor tal
que al compactarlo resulte el
indicado en los planos del proyecto.

Distribución
del concreto
La distribución, vibración y
consolidación, se ejecutarán en
forma tal que una vez realizadas
estas operaciones y las de
terminación, la superficie del
pavimento presente la forma y
niveles indicados en los planos y
quede libre de zonas localizadas con
depresiones o relieves.

Macrotexturi
zado del
Hormigón

Curado del
hormigón
Se recomienda el uso de un
compuesto de curado de marca
aprobada que sea colocado con un
rociador mecánico en cuanto
desaparezca el brillo (agua de
sangrado) de la superficie del
hormigón, se homogeneizará en
forma adecuada el compuesto de
curado y se colocará en una capa
uniforme en toda la superficie y los
bordes de la losa.

Pavimenta
dora
Dentro de las operaciones de pavimentación, se
dará especial atención a los siguientes
aspectos:
▪Correcciones a la subrasante y/o base granular
Se prestará especial atención a la compactación
de la zona en la cual se apoyarán las orugas de
la pavimentadora para evitar problemas en su
funcionamiento y los niveles del pavimento.
▪Colocado de la cuerda guía.
▪Posteriormente, el Constructor colocará la
cuerda guía, la misma que servirá de referencia
para la pavimentadora. Típicamente, la cuerda
guía se coloca mediante el uso de una estación
total, o al menos con el uso de un teodolito con
distanciómetro. Cada varilla hincada para
sostener la cuerda guía debe tener información
del centro de la línea, información de la curva,
distancia desde el borde de la losa.

Juntas
Las juntas a construir serán del
tipo y dimensiones indicadas en
los planos y demás documentos
del proyecto. La junta
longitudinal se construirá sobre
el eje del pavimento, las juntas
transversales formarán ángulos
rectos con dicho eje. Las juntas
terminadas y controladas en la
superficie del pavimento, deben
ser rectas no admitiéndose
desviaciones mayores de 3 mm,
en 3 m de longitud.

Juntas
longitudinal
es/transvers
ales de
construcció
n
Junta aserrada Junta de construcción

Juntas
transversales
de
transferencia
En la colocación de los
pasadores, el Constructor
dispondrá de canastillas o
armaduras subsidiarias que
permitan afirmarlos
cuidadosamente, e impedir que
la posición en que se exige sean
colocados, sufra la menor
variación durante el moldeo,
compactación y vibrado del
hormigón de las losas.

Aserrado
 Se realiza el corte de juntas entre las 5
y 7 horas de fraguado, se evita cortes
mayores a 1plg.

Tipos de
Selladores
• Selladores líquidos de colocación en caliente
En el caso de mezclas bituminosas en caliente, el agregado tendrá
una temperatura comprendida entre 160° y 200°C en el momento
de ser mezclado con el asfalto, el que también se habrá calentado
previamente para fluidificarlo suficientemente, a temperatura que
en ningún caso excederá de 200°C.
• Selladores líquidos de colocación en frío
En caso de que se especifique el uso de selladores de colocación en
frío, del tipo silicona, o asfálticos especiales para sello de juntas, se
utilizará el aplicador especial y especificaciones del fabricante. Para
este tipo de selladores se debe utilizar la tira de respaldo de
espuma de poliuretano para aplicación en frío
• Selladores a compresión
El diseño del depósito y la selección del sello a compresión deberán
asegurar que el sello se mantenga siempre a un nivel de
compresión entre el 20 y el 50%.

MAQUINARIAS Y
EQUIPOS
UTILIZADOS
 Estación total
 Concretera
 Volquete
 Sierra
 Vibrador
 Rodillo
 Llanas electricas

Proyectos
viales
CONSTRUCCIÓN DE LA CARRETERA NUEVO MÉXICO- EL CHUNGAL ,
EN EL CORREGIMIENTO DE CHILIBRE
COSTO DE LA OBRA: B/. 5,338,618.24 costo por km: 960 mil dólares
LONGITUD: 5.56 KILÓMETROS
Empresa: CEMEX

Proyectos
viales
TERCER TRAMO DEL CORREDOR NORTE (ENTRADA BRISAS DEL
GOLF-24 DE DICIEMBRE)
COSTO DE LA OBRA: B/. 114,800,000 costo por km: 11.5 millones de dólares
LONGITUD: 10 KILÓMETROS
Empresa: ICA (INGENIEROS CIVILES Y ASOCIADOS)

Proyectos
viales
AUTOPISTA PANAMÁ- COLÓN, FASE 1
COSTO DE LA OBRA: B/. 84,000,000 costo por km: 6.5 millones de dólares
Empresa: PYCSA

Proyectos
viales
AUTOPISTA PANAMÁ- COLÓN, FASE 2 (MADDEN-QUEBRADA LOPÉZ)
COSTO DE LA OBRA: B/. 215,000,000 costo por km: 6.14 millones dólares
Empresa: ODEBRECHT

Actualidad
• En la actualidad coexisten diversas tecnologías para la aplicación
de pavimentos de concreto que son comercializadas a una
escala internacional. Cada una de estas tecnologías se adecúa a
las necesidades de cada proyecto y a la resistencia necesaria
para soportar el tránsito pesado o el uso industrial.
• La diversidad de tecnologías antes mencionada también se
vincula con el hecho de que con el paso de los años ha
incrementado la demanda por emplear soluciones de concreto
para la pavimentación en lugar del asfalto. Lo anterior responde
en parte a la variabilidad que ha tenido el asfalto en cuanto a su
desempeño y al costo que conlleva su utilización en temas
relacionados con la conservación. De acuerdo a esto, ha crecido
el interés por pavimentos de concreto que cuenten con una alta
resistencia, durabilidad y estabilidad; por lo que
constantemente se realizan innovaciones en este campo
buscando experimentar con nuevas tecnologías o realizar
adecuaciones a las ya existentes con la intención de prevenir
fallas estructurales, optimizar el desempeño del concreto y
agilizar los procesos de transporte e instalación.

Nuevas
tecnologías
PAVIMENTOS CON LOSAS DE GEOMETRÍA OPTIMIZADA TCP
• Las losas de geometría optimizada TCP corresponden a una de
las doce innovaciones más importantes en los últimos años en
el diseño de pavimentos de concreto para todo tipo de caminos,
calles o estacionamientos; así como naves industriales.

Nuevas
tecnologías
• Es posible aplicar esta tecnología en pavimentos de alto tránsito
con alta demanda de vehículos pesados, de alta montaña con
condiciones desfavorables, y también en pavimentos para
caminos de bajo tránsito con cargas livianas. Cabe señalar que
actualmente esta solución está siendo aplicada en más de diez
países, entre los que se encuentran Chile, Guatemala, Perú,
Bolivia, Colombia y Australia.
Acceso CA 9
Sur
(Guatemala)

Concepto
de diseño
• El principio del sistema TCP es dimensionar las losas de tal
manera que sólo exista un set de ruedas por losa distribuyendo
de mejor manera la carga en el pavimento para poder evitar el
agrietamiento por flexión, lo que se traduce en mejoras en la
calidad, en la extensión de la vida útil de este o en un menor
espesor del pavimento.

Concepto
de diseño

Estudios
realizados
• Con el fin de validar, calibrar y optimizar el sistema de diseño y
método constructivo de TCP®, se realizó un estudio en la
Universidad de Illinois en EE.UU. Los resultados de estos
estudios han servido para calibrar y validar el software, el cual
permite predecir el comportamiento del pavimento y disminuir
el espesor para un tráfico dado.
• Este software, que implementa la tecnología TCP®, puede
calcular pavimentos desde los 6 cm de espesor. A su vez, calcula
el daño acumulativo en las losas mediante la predicción de
tensiones, las cuales están basadas en redes neuronales usando
Islab2000™, programa de elementos finitos especial para
pavimentos, el cual utiliza algoritmos de fatiga del proyecto
NCHRP 37a (AASHTO 2008). Además, trabaja con un modelo de
escalonamiento por diferencial de energía

Beneficios
Beneficios al emplear TCP
• Se logra reducir el espesor de diseño de las losas de pavimento
frente a soluciones tradicionales de diseño de pavimentos,
generando ahorros de hasta un 20% en recursos.
• Los pavimentos diseñados con la tecnología TCP®, necesitan
baja mantención en comparación a otras alternativas de
pavimentación.
• Tienen un bajo impacto ambiental, ya que logran ahorros de
hasta un 30% en iluminación, debido a que el hormigón es más
claro que el asfalto y necesita menos energía eléctrica para la
misma intensidad de luminosidad.
• No se requieren sellos de juntas ni barras de amarre o traspaso
entre losas.
• Los componentes son de fácil remplazo en caso de fallas, ya que
están compuestos por losas pequeñas y delgadas, lo que implica
evitar en mayor medida la congestión en vías por manutención
del pavimento.

Nuevas
tecnologías
PAVIMENTOS DE CONCRETO POSTENSADOS
• El postensado comprime el concreto a un valor superior a las
tensiones que se producen debido a acciones como la
retracción por fraguado, gradientes térmicos, cargas de tráfico,
entre otras o las combinación de algunas de ellas buscando
evitar las grietas y fisuras. Con esta tecnología es posible diseñar
un área muy amplia de concreto sin las juntas de expansión. La
introducción del pre esfuerzo para los pisos o pavimentos se
puede realizar mediante sistemas de torones no adheridos y con
torones completamente adheridos al concreto de la placa.
Corredor de Las Palmeras,
Meta, Colombia.

Nuevas
tecnologías
• a) Sistemas no adherentes: Los cables usados en este
sistema son tipo monotorón con diámetros de 0.5" o 0.6",
los cuales presentan una capa de engrasado y un
recubrimiento posterior con plástico o polietileno. Su
principal ventaja es la limpieza y rapidez, porque no
requiere inyecciones y preparaciones de lechadas.

Nuevas
tecnologías
• b) Sistemas adherentes: el acero de los cables postensados
es adherido al concreto mediante inyecciones de lechadas
agua-cemento. Los cables usados pueden ser tipo
monotorón o multitorón con torones de diámetros de 0.5" o
0.6". Este sistema requiere una inyección de lechada agua-
cemento en el interior de los ductos que alojan los torones
después de efectuar la transferencia o tensionamiento. Su
ventaja radica en la alta capacidad de resistencia para
grandes cargas.

Beneficios
Beneficios al emplear pavimentos de concreto postensado
• El postensado permite eliminar el 90% de las juntas.
• Puede prevenir el abarquillamiento o alabeo de los pavimentos,
bajando los anclajes de los cables al tercio inferior del
pavimento en los bordes de la placa (perímetro de las placas).
• El postensado permite construir pavimentos de menor espesor
a igualdad de cargas y condiciones del suelo, lo que se traduce
en estructuras más livianas y en ahorros de excavación, concreto
y armadura pasiva.
• Se disminuye el plazo de ejecución en obra.

Nuevas
tecnologías
PAVIMENTOS DE CONCRETO FAST TRACK
• El concreto Fast Track constituye una tecnología adecuada
para la rehabilitación y refuerzo del pavimento, con una
reducida alteración del tráfico. Mediante el
proporcionamiento apropiado del concreto y técnicas
de curado, es posible obtener resistencias que permiten la
puesta de servicio del pavimento a las 24 horas o menos. El
pavimento resultante es de excepcional calidad con un
costo relativamente bajo y ocasiona un mínimo de
inconvenientes.

Nuevas
tecnologías
PAVIMENTOS DE CONCRETO FAST TRACK
• Este material se caracteriza por la aplicación de dos tipos de
aditivos: los plastificantes reductores de agua y los
aceleradores de resistencia, para estos tipos de concreto se
utilizan cementos de alta resistencia inicial y métodos
de curado de inmersión que incrementan las resistencias en
24 horas.

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