ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

Los diferentes métodos de diseño, como AASHTO 93, 98 y PCA 84, consideran al menos las siguientes capas para el diseño estructural de los pavimentos de concreto:

SubrasanteEs 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.

SubbaseEs la capa que está apoyada sobre la subrasante, compuesta por materiales granulares de buena gradación. Deberá ser perfilada y compactada  entre el 95% y 100% de su máxima densidad seca mediante el ensayo proctor estándar. El empleo de una subbase implica mejorar 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.

BasePara el pavimento de concreto no es común pero podría darse el caso en situaciones extremas. En ese caso la base constituye la capa intermedia entre la subbase y la carpeta de rodadura y utiliza materiales granulares de excelente gradación.

Bases estabilizadas con cementoLas bases estabilizadas permiten el empleo de materiales locales y reciclados, teniendo como ventajas: subbases menos erosionables, reducción de esfuerzos de tensiones y de flexiones, 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 veinte.

Carpeta de rodaduraEstá 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.

Juntas transversales y longitudinalesEs necesario para controlar la fisuración en la losa y permitir el movimiento relativo entre paños adyacentes.

Las juntas son longitudinales y transversales y 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 siendo  incluso parte del procedimiento constructivo.

TexturizadoEl objetivo de texturizar la superficie del concreto es entregarle al pavimento las cualidades necesarias para el contacto pavimento – neumático que permita el tránsito de los vehículos en condiciones seguras. Pueden ser de dos tipos: micro y macro texturizado.

El micro texturizado es el que se logra aplicando una llana húmeda sobre la superficie del pavimento.

El macro texturizado se logra mediante herramientas mecánicas, como peines con cerdas metálicas o aparatos más sofísticados que pueden ser incorporados en el tren de pavimentado.

 

Barras de amarreSon barras de acero corrugadas que controlan el movimiento lateral de los carriles, las mismas que sirven de anclaje.

Barras pasajuntasSe pueden 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 y con los bordes redondeados que se colocan en el plano perpendicular al corte de la junta transversal. Deben estar centrados con respecto al espesor de la losa  y permitir el movimiento entre paños adyacentes, no deben restringir su movimiento.

Tipos de pavimentoExisten tres tipos de pavimentos de concreto:

Pavimento de concreto simple con juntas. Pavimento de concreto armado con barras transversales. Pavimento de concreto continuamente reforzados.

 

Pavimento de concreto simple con juntasEn este tipo de pavimentos se requiere realizar juntas de contracción transversal cada 3.5 y 6.0 metros. La transferencia de carga entre paños adyacentes se puede dar

mediante trabazón de agregados o mediante el empleo de pasajuntas. Las juntas inducen el agrietamiento propio del comportamiento del concreto por las tensiones originadas debido a los cambios de temperatura y humedad.

Pavimento de concreto armado con barras transversalesLa carpeta de rodadura es de concreto reforzado con mallas de acero, las que permiten ampliar las distancias entre las juntas entre 7.5 y 9.0 metros. Aunque tiene refuerzo moderado de acero siempre se espera que se produzcan fisuras controladas dentro de los paños. El refuerzo controla parte de las tensiones y permite tener espaciamientos mayores entre las juntas. La transferencia de carga entre paños adyacentes se realiza mediante el empleo de pasajuntas.

Pavimento de concreto continuamente reforzadosLas tensiones son controladas por una armadura de acero. Se espera la aparición de fisuras controladas a lo largo de todo el pavimento, con distancias entre 0.6 y 2.0 metros.

CICLO DE VIDALos pavimentos pueden ser flexibles o rígidos dependiendo de la forma en que cada tipo de estructura transmite las cargas hacia el suelo de cimentación.

El pavimento luego de su construcción presenta un muy buen estado y satisface con plenitud a los usuarios. Con el paso del tiempo, y de la acción conjunta del tránsito y el clima, empieza un desgaste, lento y poco visible pero constante, donde el pavimento va debilitándose. En esta etapa, que se mantiene por varios años, el pavimento presenta un buen estado hasta que aparecen los primeros indicadores de deterioro.

Si durante el período en el que el pavimento presenta un estado entre bueno y regular no se realiza ningún tipo de mantenimiento, preventivo o correctivo, se corre el riesgo de que aparezca, en un plazo relativamente breve, una pronunciada aceleración del deterioro y un rápido descenso del nivel de servicio. Esto se debe a que se pasa de fallas de tipo funcional a problemas de tipo estructural, más difíciles y costosas de corregir como la aplicación de refuerzos o rehabilitaciones importantes. Por esta razón es importante contar con herramientas que permitan predecir la evolución del deterioro del pavimento.

Esquema del ciclo de vida del pavimento de concreto vs asfalto.

En el esquema se puede observar el ciclo de vida para veinticinco años de un pavimento de asfalto y un pavimento de concreto. Mientras que en el asfalto se tiene que realizar mantenimiento periódico monocapa cada cinco o siete años y un refuerzo parcial de cinco centímetros de mezcla asfáltica a los dieciocho y veintitrés años, para el concreto el mantenimiento es mínimo. El concreto marca la diferencia ya que solo se debe realizar un resellado de juntas entre los quince y veinte años, por lo que se favorece en la evaluación.

Juntas para Pisos

Dowels

Es un elemento prefabricado que funciona como mecanismo de transferencia de carga para pavimentos de concreto. Esta canastilla electrosoldada lleva soldadas los pasadores en un solo lado, lo que garantiza que se ubique a la mitad de la altura de la losa.

Ventajas y beneficios

Seguridad. Precisión en la construcción. Resistencia en el vaciado. Ahorro de tiempo y dinero.

Usos

Son adecuados para la solución en la transferencia de cargas en losas apoyadas sobre el terreno, tales como carreteras, pistas de aterrizaje, pavimentos urbanos y pisos industriales.

Permaban

Son articulaciones blindadas que permiten un encofrado perdido, protegen los bordes de las juntas y sirven como mecanismo de transferencia de carga. Es ideal para juntas en pavimentos de concreto.

Ventajas y beneficios

Protegen los bordes (aristas) de las juntas, lo que reduce significativamente sus necesidades de mantenimiento.

La transferencia de carga de la junta es superior a la que ofrecen los pasadores redondos.

Los pernos se anclan con firmeza y resisten la rotación de la platina por impacto del tráfico rodado.

Los pasadores de separación mantienen el nivel exacto de las pletinas y las fijaciones se des garran cuando el hormigón se contrae.

Cuenta con elementos que hacen que se obtenga una nivelación muy exacta.

Usos

Debido a sus características, este producto es adecuado en toda clase de pisos con junta, sin junta, o reforzada; también para aperturas de junta de hasta 20 mm y para pavimentos de 12 a 22 cm.

¿Que son las juntas de concreto y para sirven?

¿QUÉ son las juntas?

El concreto (hormigón) se expande y se contrae con los cambios de humedad y de temperatura. La tendencia ge- neral es a contraerse y esto causa el agrietamiento a edad temprana. Las grietas irregulares son feas y difíciles de manejar, pero generalmente no afectan la integridad del concreto. Las juntas son simplemente grietas planificadas previamente. Las juntas en las losas de concreto pueden ser creadas mediante moldes, herramientas, aserrado y con la colocación de formadores de juntas.

Algunas formas de juntas son:

1. Juntas de contracción – que pretenden crear planos débiles en el concreto y regular la ubicación de grietas que se formarán como resultado de cambios dimensionales.

2. Juntas de aislamiento o expansión – que separan o aíslan las losas de otras partes de la estructura, tales como paredes, cimientos, o columnas, así como las vías de acceso y los patios, de las aceras, las losas de garaje, las escaleras, luminarias y otros puntos de restricción. Ellas permiten los movimientos independientes verticales y horizontales entre las partes adjuntas de la estructura y ayudan a minimizar las grietas cuando estos movimientos son restringidos.

3. Juntas de construcción – Son superficies donde se encuentran dos vaciados (vertidos) sucesivos de concreto. Ellas se realizan por lo general al final del día de trabajo, pero pueden ser requeridas cuando el vaciado del concreto es paralizado por un tiempo mayor que el tiempo de fraguado inicial del concreto. En las losas ellas pueden ser diseñadas para permitir el movimiento y/o para transferir cargas. La ubicación de las juntas de construcción debe ser planificada. Puede ser deseable lograr la adherencia y la continuidad del refuerzo a través de una junta de construcción.

¿POR QUÉ se construyen juntas?

Las grietas en el concreto no se pueden prever completamente, pero pueden ser controladas y minimizadas mediante juntas adecuadamente diseñadas.

El concreto se agrieta porque:

1. El concreto es frágil frente a cargas de tracción y por lo tanto, si su tendencia natural a retraerse es restringida, pueden desarrollarse esfuerzos de tracción que excedan su resistencia a esta fuerza, dando como resultado el agrietamiento.

2. A edades tempranas, antes de que el concreto se seque, la mayoría de las grietas son causadas por cambios de temperatura o por la ligera contracción que tiene lugar cuando el concreto fragua y endurece. Mas tarde, cuan- do el concreto se seca, el se retraerá adicionalmente y cualquier grieta adicional puede formarse o las grietas preexistentes pueden hacerse más anchas. Las juntas atenúan las tensiones de tracción, son fáciles de manejar y son menos objetables que las grietas descontro- ladas e irregulares.

¿CÓMO construir las juntas?

Las juntas deben ser cuidadosamente diseñadas y adecuadamente construidas si se quiere evitar el agrietamiento descontrolado del acabado del concreto. Se deben seguir las siguientes prácticas recomendadas:

1. El espaciamiento máximo de las juntas debe ser de 24 a 36 veces el espesor de la losa. Por ejemplo, en una losa fina de 4 pulgadas (100 mm) el espaciamiento de las

juntas debe ser de unos 10 pies (3 m). Se recomienda además que el espaciamiento de las juntas se limite a un máximo de 15 pies (4.5 m).

2. Todos los paneles o paños deben ser cuadrados o de for- ma similar. La longitud no deberá exceder de 1.5 veces el ancho. Evite los paneles en forma de L.

3. Para las juntas de contracción, la ranura de la junta debe tener una profundidad mínima de ¼ el espesor de la losa, pero nunca menos de 1 pulgada (25 mm). El tiempo de construcción de las juntas depende del método utilizado:

o Se pueden insertar tiras de juntas preformadas plásticas o tableros duros dentro de la superficie del concreto a la profundidad requerida antes de darle el acabado.

o Las juntas elaboradas con herramientas se hacen tempranamente en el proceso de acabado y se vuelven a repasar más tarde para asegurar que no ocurra adherencia en la ranura.

o El corte de las juntas en fresco se ejecuta generalmente de 1 a 4 horas después de completarse el allanado, dependiendo de las características de fraguado del concreto. Estas juntas son típicamente no tan profundas como las obtenidas mediante el proceso de aserrado convencional, pero deben ser como mínimo de 1 pulgada (25 mm) de profundidad.

o El aserrado convencional de las juntas se hace entre las 4 y las 12 horas después de que el concreto ha sido acabado.

4. La rotura de los bordes durante el aserrado de las juntas está afectado por la resistencia del concreto y las características de los agregados. Si los bordes de la junta se rompen durante el aserrado, éste debe ser retrasado, sin embargo si se retrasa demasiado puede hacerse muy difícil y pueden ocurrir grietas descontroladas.

5. Utilice relleno de juntas premoldeados como por ejemplo láminas de fibra impregnada con asfalto, una banda de espuma compresible, u otros materiales similares para juntas de aislamiento que separen las losas de los muros de la edificación o de los cimientos. Como mínimo deben preverse unas 2 pulgadas (50 mm) de arena sobre la parte superior de los cimientos para evitar la adherencia con el mismo

6. Para aislar las columnas de las losas, se forman aberturas circulares o cuadradas, que no se llenen hasta que el piso haya endurecido. Las juntas de contracción de las losas deben intersectar las aberturas para las columnas. Si se han utilizado aberturas cuadradas alrededor de las columnas, el cuadrado debe estar ubicado a 45 grados, de manera que las juntas de contracción intersecten los vértices del cuadrado.

7. Si la losa contiene malla de alambre, corte los alambres de forma alterna o preferiblemente discontinúe la malla a lo largo de las juntas de contracción. Note que la malla de alambre no evitará el agrietamiento. La malla tiende a mantener las grietas y las juntas apretadamente cerradas.

8. Las juntas de construcción en forma de llave (machih- embriada) en los bordes de la losa permiten transferir las cargas o ayudan a prever el alabeo de los bordes adyacentes. Algunas veces se utilizan llaves de metal galvanizado para losas en interiores, sin embargo se puede utilizar una banda (tira) biselada de 1 a 2 pulga- das (25 a 50 mm), clavada al encofrado (formaleta), en losas que son de 5 pulgadas (125 mm) como mínimo de espesor, para formar una unión que resistirá las cargas verticales y los movimientos. Las juntas en forma de llave no son recomendables para los pisos industriales. Deben utilizarse barras metálicas pasantes (pasadores de carga) en losas que soportarán cargas pesadas. Las barras metálicas pasantes deben ser cuidadosamente alineadas y paralelas o de lo contrario pueden inducir restricciones y causar agrietamiento aleatorio al final de la barra.

9. Las juntas en los pisos industriales sujetos al tráfico pesado, requieren de especial atención para evitar rotu- ras en los bordes de las juntas. Tales espacios entre los elementos deben llenarse con un material capaz de dar soporte a los extremos de las losas. Deberán comprobarse las recomendaciones de los fabricantes y las evaluaciones y estadísticas de desempeño antes de su utilización.

Siga estas reglas para hacer las juntas adecuadamente

1. Planee la ubicación exacta de todas las juntas antes de la construcción, incluyendo el momento del aserrado de la junta de contracción.

2. Provea juntas de aislamiento entre las losas y las columnas, muros y cimientos y uniones de las vías de acceso de vehículos, con las aceras, curvas u otras obstrucciones.

3. Prevea juntas de contracción y materiales de llenado de juntas como en las especiicaciones suministradas.