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Pavimentacion de concreto



Introducción

Este Trabajo está designado especialmente para la asignatura de MTU para los alumnos que estén cursando la Carrera de Ingeniería Civil, es por ello que nos hemos propuesto a investigar los materiales más importantes que son empleados en la construcción de PAVIMENTOS DE CONCRETO.

Cabe mencionar que los tipos de materiales que la naturaleza nos ha dado han sido transformados al pasar de los años logrando innovaciones tecnológicas constructivas que la condición mundial actual requiere. Problemas como el agotamiento de recursos naturales y la mayor demanda de vivienda para una población en continuo crecimiento, hace que cada día se necesiten con más urgencia nuevos materiales y tecnologías en la construcción para que las viviendas y vías de accesos sean más funcionales, seguras y económicas.

Nosotros como estudiantes de Ingeniería Civil dejamos reunidos aquí, los conocimientos necesarios, para poder emplear con seguridad y economía los materiales tradicionales como el concreto, el asfalto, los morteros, la madera, etc.

Capítulo I

Pavimentos de concreto

Los pavimentos de concreto son por su naturaleza rígidas y solo requieren una capa de material granular como sub-base permitiendo el ahorro de los costos de materiales y el tiempo de trabajo.

Los pavimentos de concreto son reconocidos como una solución vial debido a que siendo competitivos en términos de costos de construcción, destacan además por su larga vida, por su resistencia. Entre sus principales fortalezas se deben considerar sus menores costos de mantenimiento y el menor costo de operación vehicular. Existen beneficios adicionales en términos de seguridad vial y cuidado del medio ambiente que deben tenerse en cuenta al momento de evaluar qué alternativa elegir.

Beneficia en los siguientes aspectos:

Existen tres tipos de pavimentos de concreto utilizados en vías:

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.

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.

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. La nueva guía de diseño MEPDG 2010 ya no considera en su diseño a los pavimentos de concreto reforzado con juntas debido a que su comportamiento no ha sido el adecuado. Sí se trabaja, en cambio, con los de concreto simple con juntas y con los continuamente reforzados. Las juntas deben ser selladas debido a que por ellas podrían ingresar materiales incompresibles que restrinjan el movimiento de los paños de concreto, y agua que erosione las capas inferiores de soporte.

Pavimentos de concreto continuamente 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.

Los pavimentos de concreto cuentan con una serie de capas que se sostienen desde la subrasante hasta la carpeta de rodadura. La calidad de los materiales que conforman las capas va mejorando a medida que se aproximan a la carpeta de rodadura.

Es el suelo de cimentación del pavimento pudiendo ser suelo natural, debidamente perfilado y compactado, o material de préstamo, cuando el suelo natural es deficiente o por requerimiento del diseño geométrico de la vía a proyectar. Los materiales que pueden ser empleados como subrasante serán de preferencia materiales de tipo granular, tales como: GW, GP, SW, SM, ML o incluso SC, siempre que la arcilla no sea de alta plasticidad. Antes de ser empleado debe ser perfilado y compactado entre el 95 y 100% de la máxima densidad seca obtenida con el ensayo proctor estándar AASHTO T-99. En el caso de presentar suelo natural conformado por suelos finos y plásticos como CL, MH, CH, CL – ML, con LL entre 50 y 100% se analizará la necesidad de mejorarlos reduciendo su LL para mejorar así el IP. Si el suelo natural está conformado por suelos tipo MH, CH y OH con LL de 100% será reemplazado por material de préstamo en un espesor mínimo de 30 cm.

Es la capa que está apoyada sobre la subrasante compuesta por materiales granulares de buena gradación. También deberá ser perfilada y compactada entre el 95 y 100% de su máxima densidad seca mediante el ensayo proctor estándar. El empleo de subbase implica una mejora en la capacidad de soporte de suelo que se traduce en una reducción del espesor de carpeta de rodadura. Sin embargo, el impacto no es significativo. El empleo de materiales granulares entre la subrasante y la carpeta de rodadura se debe entender desde el punto de vista de protección de la subrasante ante la pérdida de finos y para hacer más homogéneo el soporte donde se colocará la carpeta de rodadura de concreto.

En el caso de los pavimentos de asfalto es común que se contemple material de base adicional. En el caso de los pavimentos de concreto no es común pero podría darse el caso en situaciones extremas. Constituye entonces la capa intermedia entre la subbase y la carpeta de rodadura. Utiliza materiales granulares de excelente gradación.

Las bases estabilizadas permiten el empleo de materiales locales y reciclados, teniendo como ventajas: subbases menos erosionables, reducción de esfuerzos de tensiones, menores deflexiones, mejoramiento de la transferencia de carga entre paños, entre otras. Se podrá estabilizar con cemento siempre y cuando el material a estabilizar sea libre de partículas orgánicas con equivalentes de arena superiores a 20.

Está conformada por mezcla de concreto hidráulico. Los métodos de diseño especifican diseños de mezcla con Módulo de Rotura a la Flexión (MR) superiores a 42 Kg/cm2, o su equivalente a f´c = 280 Kg/cm2.

Aunque las metodologías de diseño podrían evaluar pavimentos de concreto con MR mayores a 50 kg/cm2, lo mejor es no superar esta medida ya que las losas se vuelven muy rígidas. Además, los altos contenidos de cementante utilizados en mezclas de concreto de este tipo traen consigo problemas de contracción y fisuración por contracción plástica que pueden evitarse. Valores de MR entre 50 y 55 son comunes para pavimentos de aeropuertos.

Por la naturaleza misma del concreto es necesario controlar la fisuración y permitir el movimiento relativo entre paños adyacentes mediante el empleo de juntas.

Las juntas son cortes longitudinales y transversales que tienen el rol de inducir fisuras por contracción del concreto, aislar el movimiento de los paños de elementos ajenos al pavimento, como buzones por ejemplo, y ser incluso parte del procedimiento constructivo del pavimento.

Las juntas permiten que la losa se desplace ligeramente y que se obtenga como resultado una losa con una apariencia libre de grietas. Porque de lo contrario, si el movimiento fuese restringido, la losa se agrietaría cuando se exceda los esfuerzos de la losa. Entonces lo que se hace es, inducir la zona por donde debe de agrietarse. La cantidad y tipo de juntar a usar, dependerá del método de construcción a usar y su diseño. Se recomienda en general que, la proporción entre la longitud y el ancho de la losa formada por las juntas debe ser de 1.5, y que la máxima separación entre las juntas debe ser de 6m, evitar bordes reentrantes, esquinas con ángulos agudos y evitar situar cargas puntuales sobre las juntas.

El desplazamiento de la losa se debe a ciertos factores, tales como son:

Las juntas de contracción, se subdividen a su vez en dos tipos particulares, juntas cortadas y pre formadas.

Es recomendado que el ancho de la fisura debe ser menor de 0.9mm para que la transferencia de cargas sea efectiva, y el espaciamiento entre juntas debe ser como máximo 4.5m.

El material del pre formado puede ser tiras de madera o de metal. ACI recomienda que este tipo de juntas deba ser usado para losas de espesor mayor a 150mm. Y a su vez, no se recomienda ser usado para transferir cargas pesadas, puesto que los componentes pueden perder contacto.

De esta manera se evita que la losa se fisure, debido a que no está unido a otros elementos y puede desplazarse.

A pesar que la expansión del concreto es menor en términos de desplazamiento comparado con la contracción inicial que sufre el concreto, es recomendado tomar en cuenta este tipo de juntas.

El material usado para llenar la junta debe permitir el desplazamiento horizontal y vertical de la losa. En un tipo de junta de expansión circular, se evita que en las esquinas se centre la mayor deformación; y cuando se da una junta cuadrada, éstas usualmente son rotadas.

Con respecto a su colocación, deben estar colocados a cierta altura y con adecuado soporte para mantenerlas rectas y firmes durante el proceso de vaciado.

El concreto que lleve este tipo de juntas debe ser necesariamente vibrado en intervalos frecuentes para una adecuada consolidación con las juntas.

Dependiendo del tipo de solicitaciones de carga de tránsito y del diseño geométrico de la vía, el pavimento contará de mecanismos de transferencia de cargas entre paños adyacentes y confinamiento lateral.

Se puede dar mediante la trabazón de los agregados o mediante el empleo de pasadores en las juntas de contracción transversal. Los pasadores son barras de acero lisas con bordes redondeados que se colocan en el plano perpendicular al corte de la junta transversal. Deben estar centrados y permitir el movimiento de los paños adyacentes. No deben restringir su movimiento.

El confinamiento lateral es importante ya que controla las tensiones por flexión, así como las deflexiones en las losas. Las bermas son una forma de confinamiento que pueden ser: de concreto, como una extensión del pavimento, o independientes vinculadas o no vinculadas; de asfalto; o de material granular. Adicionalmente un mecanismo que aporta al confinamiento lateral es el empleo de barras de amarre.

Las barras de amarre son de acero corrugado que controlan el movimiento lateral de los carriles. Se colocan perpendiculares a la junta longitudinal, siendo por lo general de: , ó de pulgada de diámetro; con longitudes que varían desde 50 cm hasta 100 cm; y que están espaciadas entre 50 y 100 cm.

Es donde la superficie del concreto es entregarle al pavimento las cualidades necesarias que logren el contacto neumático – carpeta de rodadura que permitan el tránsito de los vehículos en condiciones seguras.

Capítulo II

Materiales para un pavimento

La Supervisión o la autoridad competente podrán ordenar, en cualquier etapa de ejecución del proyecto, el ensayo de cualquier material empleado en las obras de concreto, con el fin de determinar si corresponde a la calidad especificada. El muestreo y los ensayos de materiales y del concreto deben hacerse de acuerdo con las Normas Técnicas Peruanas - NTP correspondientes.

El cemento debe cumplir con los requisitos correspondientes de la obra para la selección de la dosificación del concreto.

El cemento Pórtland es un producto comercial de fácil Adquisición; el cual cuando se mezcla con agua, ya sea solo o en Combinación con arena, piedra u otros materiales similares, tiene la propiedad de reaccionar lentamente con el agua hasta formar una masa endurecida.

Componentes. El cemento Pórtland esencialmente es un Clinker molido, producido por la cocción a elevadas temperaturas, de mezclas que contienen cal, alúmina, fierro y sílice en proporciones determinadas.

Procedimiento de fabricación. Las materias primas, finamente molidas e íntimamente mezcladas, se calientan hasta principio de la fusión (1400 – 1450°C), usualmente en grandes hornos giratorios, que pueden llegar a medir más de 200 metros de longitud y 5.50 metros de diámetro.

Al material parcialmente fundido que sale del horno se le denomina "Clinker", el Clinker enfriado y molido a polvo muy fino, es lo que constituye el cemento Pórtland comercial.

Durante la molienda se agrega una pequeña cantidad de yeso (3 o 4%), para regular la fragua del cemento.

Requisitos del cemento. El cemento empleado en la preparación del concreto deberá cumplir con los requisitos de las especificaciones INTINTEC para cementos.

Cemento Pórtland Tipo I: NORMA INTINTEC 334.009

Cemento Pórtland Tipo II: NORMA INTINTEC 334.038

Cemento Pórtland Tipo V: NORMA INTINTEC 334.040

Cemento Pórtland Puzolánico Tipo IP y IPM: NORMA INTINTEC 334.044

El cemento utilizado en obra deberá ser del mismo tipo y marca que el empleado para la selección de las proporciones de la mezcla de concreto.

Los agregados para concreto deben cumplir con las normas de construcción de acuerdo a los ensayos y experiencias de obra y son:

Se considera como agregado fino a la arena o piedra natural finamente triturada, que pasa al Tamiz ITINTEC 9,5mm (3/8") y que cumple con los límites establecidos en la Norma ITINTEC 400.037

Granulometría. El análisis granulométrico se refiere a la determinación de la cantidad en por ciento de los diversos tamaños de las partículas que constituyen el suelo, es la distribución por tamaños de las partículas de arena y se determina por separación con una serie de mallas normalizadas.

La granulometría seleccionada deberá ser preferentemente continua, con los valores retenidos en mallas N° 4, 8, 16, 30, 50 y 100 de la serie de Tyler.

El agregado fino no deberá retener más de 45% en dos tamices consecutivos cualesquiera.

El agua empleada en la preparación y curado del concreto deberá ser potable porque es limpia y libre de sustancias perjudiciales de aceites, acidos, sales, materia organica y otras sustancias que puedan ser dañinas al concreto.

(b) La selección de las proporciones de la mezcla de concreto se basa en ensayos en los que se ha utilizado agua de la fuente elegida.

(c) Los cubos de mortero para ensayos, hechos con agua no potable, deben tener resistencias a los 7 y 28 días, de por lo menos 90% de la resistencia de muestras similares hechas con agua potable.

La comparación de los ensayos de resistencia debe hacerse en morteros idénticos, excepto por el agua de mezclado, preparados y ensayados de acuerdo con la NTP 334.051.

Las sales u otras sustancias nocivas presentes en los agregados y/o aditivos deberán sumarse a las que pueda aportar el agua de mezclado para evaluar el contenido total de sustancias inconvenientes.

La suma de los contenidos de ión cloruro presentes en el agua y en los demás componentes de la mezcla (agregados y aditivos) no deberán exceder los valores indicados.

El agua de mar sólo podrá emplearse en la preparación del concreto si se cuenta con la autorización del Ingeniero Proyectista y de la Supervisión.

No se utilizará en los siguientes casos:

- Concreto armado y preesforzado.

- Concretos con resistencias mayores de 17 MPa a los 28 días.

- Concretos con elementos embebidos de fierro galvanizado o aluminio.

- Concretos con un acabado superficial de importancia.

No se utilizará en el curado del concreto ni en el lavado del equipo, aquellas aguas que no cumplan con los requisitos anteriores.

El agua de mezclado para concreto pre esforzado o para concreto que contenga elementos de aluminio embebidos, incluyendo la parte del agua de mezclado con la que contribuye la humedad libre de los agregados, no debe contener cantidades perjudiciales de iones de cloruros.

El refuerzo debe ser corrugado. Se puede utilizar refuerzo consistente en perfiles de acero estructural o en tubos y elementos tubulares de acero de acuerdo con las limitaciones de esta Norma.

El refuerzo que va a ser soldado así como el procedimiento de soldadura, el cual deberá ser compatible con los requisitos de soldabilidad del acero que se empleará, deberán estar indicados en los planos y especificaciones del proyecto, así como la ubicación y tipo de los empalmes soldados y otras soldaduras requeridas en las barras de refuerzo.

Las barras de refuerzo corrugado deben cumplir con los requisitos para barras corrugadas de una de las siguientes normas:

(a) ?Hormigón (Concreto) barras de acero al carbono con resaltes y lisas para hormigón (concreto) armado.

(b) ?Hormigón (Concreto) barras con resaltes y lisas de acero de baja aleación para hormigón (concreto) armado.

Las barras y alambres lisos sólo se permiten en los siguientes casos:

(a) Espirales: como refuerzo transversal para elementos en compresión o en torsión y como refuerzo de confinamiento en empalmes;

(b) Acero de preesfuerzo;

(c) Refuerzo por cambios volumétricos en losas nervadas que cumplan con 8.11. El diámetro de este refuerzo no deberá ser mayor de ¼.

Los aditivos que se usen en el concreto deben someterse a la aprobación de la Supervisión.

Debe demostrarse que el aditivo utilizado en obra es capaz de mantener esencialmente la misma composición y comportamiento que el producto usado para establecer la dosificación del concreto de acuerdo con las especificaciones.

El cloruro de calcio o los aditivos que contengan cloruros que no provengan de impurezas de los componentes del aditivo, no deben emplearse en concreto preesforzado, en concreto que contenga aluminio embebido o en concreto construido en encofrados permanentes de acero galvanizado.

El material cementante y los agregados deben almacenarse de tal manera que se prevenga su deterioro o la introducción de materias extrañas.

Ningún material que se haya deteriorado o contaminado debe utilizarse en la elaboración del concreto.

Para el almacenamiento del cemento se adoptarán las siguientes precauciones:

(a) No se aceptarán en obra bolsas de cemento cuyas envolturas estén deterioradas o perforadas.

(b) El cemento en bolsas se almacenará en obra en un lugar techado, fresco, libre de humedad, sin contacto con el suelo. Se almacenará en pilas de hasta 10 bolsas y se cubrirá con material plástico u otros medios de protección.

(c) El cemento a granel se almacenará en silos metálicos cuyas características deberán impedir el ingreso de humedad o elementos contaminantes.

Los agregados se almacenarán o apilarán de manera de impedir la segregación de los mismos, su contaminación con otros materiales o su mezcla con agregados de características diferentes.

Las barras de acero de refuerzo, alambre, tendones y ductos metálicos se almacenarán en un lugar seco, aislado del suelo y protegido de la humedad, tierra, sales, aceite y grasas.

Los aditivos serán almacenados siguiendo las recomendaciones del fabricante. Se impedirá la contaminación, evaporación o deterioro de los mismos. Los aditivos líquidos serán protegidos de temperaturas de congelación y de cambios de temperatura que puedan afectar sus características. Los aditivos no deberán ser almacenados en obra por un período mayor de seis meses desde la fecha del último ensayo. En caso contrario, deberán reensayarse para evaluar su calidad antes de su empleo. Los aditivos cuya fecha de vencimiento se haya cumplido no serán utilizados

Conclusión

Bibliografía

(Libro de Ingenieria Civil de la Universidad Nacional de Ingenieria)

Webgrafía

Dedicatoria

En primer lugar quiero agradecer a mis padres por el apoyo incondicional que me brindaran a lo largo de todos estos años en mi educación universitaria; en segundo lugar a nuestra alma mater la Universidad Científica del Perú; de igual manera a nuestra asesora Judith Alejandrina Soplin Ríos por el apoyo incondicional brindándonos sus conocimientos en las aulas de nuestra querida universidad.

Liz

Quiero agradecer a mi familia por el gran apoyo que me dan día a día en mi transcurrir por la universidad; agradezco a dios por la vida, salud y beneficios de conocimientos que permiten que me desarrolle como alumno y más adelante como un profesional de éxito.

Juan Eduardo

"UNIVERSIDAD CIENTÍFICA DEL PERÚ"

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA

Escuela Profesional de Ingeniería Civil

"PAVIMENTOS DE CONCRETO"

DOCENTE:

DRA. JUDITH SOPLIN RIOS.

SAN JUAN – IQUITOS.

2017.

 

 

 

Autor:

Salazar Flores, Liz.

Manihuari Mori, Juan Eduardo.