UNIVERSIDAD PRIVADA BOLIVIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

REDISEÑO DEL PAVIMENTO RÍGIDO DEL TRAMO II

TOLEDO-ANCARAVI, PROPUESTA DE DOSIFICACIÓN

PARA LA LOSA DE HORMIGÓN Y PROPUESTA DE

MÉTODO CONSTRUCTIVO.

Proyecto de Grado

Presentado por:

Juan Pablo Gurruchaga Renjel

Como requisito parcial para optar al título de:

LICENCIATURA EN INGENIERÍA CIVIL

Tutor: Dr. Ing. Francisco Aguirre.

Cochabamba, Enero 2013

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CONTENIDO

1 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 7

1.1 Antecedentes ........................................................................................................ 7

1.2 Descripción del problema ................................................................................... 11

1.3 Justificación ....................................................................................................... 11

1.4 Delimitación....................................................................................................... 13

2 OBJETIVOS ............................................................................................................. 14

2.1 Objetivo General ................................................................................................ 14

2.2 Objetivos Específicos ......................................................................................... 14

2.3 Metodología ....................................................................................................... 15

3 MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 16

3.1 Pavimento Rígido ............................................................................................... 16

3.1.1 Serviciabilidad ............................................................................................ 17

3.1.2 Confiabilidad .............................................................................................. 18

3.1.3 Tráfico ........................................................................................................ 18

3.1.4 Subrasante ................................................................................................... 19

3.1.5 Materiales ................................................................................................... 19

3.1.6 Drenaje ....................................................................................................... 22

3.1.7 Módulo de elasticidad ................................................................................. 23

4 rediseño del pavimento rígido .................................................................................... 25

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4.1 Variables de Diseño ........................................................................................... 25

4.1.1 Tráfico ........................................................................................................ 25

4.1.2 Datos de suelos ........................................................................................... 25

4.1.3 Determinación del espesor de la losa ........................................................... 25

4.1.4 DIPAV 2.0 .................................................................................................. 25

4.2 Resultados del diseño ......................................................................................... 25

4.3 Comparación con el diseño preliminar ................................................................ 25

5 Propuesta de método constructivo del pavimento rígido ............................................ 25

5.1 Consideraciones para el empleo de losas cortas .................................................. 26

5.1.1 Justificación del uso de losas cortas ............................................................. 26

5.2 Consideraciones teóricas .................................................................................... 26

5.2.1 Conceptos sobre el efecto del alabeo ........................................................... 26

5.2.2 Verificación mediante el uso de software EVERFE. .................................... 26

5.2.3 Procedimiento constructivos ........................................................................ 26

6 CONCLUSIONES .................................................................................................... 26

7 rECOMENDACIONES ............................................................................................. 26

8 Bibliografía ............................................................................................................... 26

9 ANEXOS .................................................................................................................. 27

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LISTA DE TABLAS

Tabla Nº 1: Métodos Seleccionados por Objetivo Específico ............................................ 15

Tabla 2:Niveles de confiabilidad (2) ................................................................................. 18

Tabla 3: Tipos de aditivos según la instrucción española EHE .......................................... 20

Tabla 4: Tiempos de drenaje recomendados...................................................................... 23

Tabla 5: Coeficiente de drenaje para pavimentos rígidos................................................... 23

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Ubicación general del tramo ................................................................................ 8

Figura 2: Ubicación específica del tramo ............................................................................ 8

Figura 3: Esquema de la estructura del pavimento rígido y flexible. (1) ............................ 16

Figura 4: Esquema del comportamientode las cargas en los pavimentos. (1) ..................... 16

Figura 5: Comportamiento de las losas por el gradiente térmico. (1) ................................. 22

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RESUMEN EJECUTIVO

Actualmente se está realizando en el país la construcción de grandes carreteras con el fin de

lograr la integración del país y de conectarnos con los demás países. Este proyecto se

refiere al tramo II de la carretera Toledo-Ancaravi correspondiente a la carretera Oruro-

Pisiga.

El diseño de este pavimento se lo realizó con el objetivo de que comience su operación en

el año 2013, pero debido a que 2 empresas que obtuvieron la licitación rescindieron sus

contratos la obra se fue retrasando, de esta manera la empresa constructora CONGAR Ltda.

de la ciudad de Oruro obtuvo la licitación para poner en marcha la construcción de la

carretera a partir de junio del 2014. Teniendo como fecha de apertura para junio del 2016.

Este proyecto cuenta con el rediseño del pavimento debido a la modificación de la fecha de

inauguración de la obra, usando todos los datos proporcionados por la Administradora

Boliviana de Carreteras y por la empresa supervisora ECOVIANA. Este cálculo se lo

realiza con el fin de verificar que el espesor de la losa que se construirá sea la adecuado. Se

realizó la verificación del diseño tanto de manera manual como con el uso del software

DIPAV 2.0.

La segunda punto de este proyecto es el proponer un método constructivo adecuado para la

zona debido a los altos gradientes térmicos que se tiene en la zona, mediante una

investigación de métodos constructivos que hayan sido utilizados en proyectos adyacentes

o con las mismas características climatológicas. De igual manera se realizara el uso del

software EVERFE.

Posteriormente están descritas las conclusiones puntales y recomendaciones del Trabajo

Final de Grado.

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1 INTRODUCCIÓN

1.1 Antecedentes

La Administración Boliviana de Carreteras tiene como función principal la administración

de la Red Vial Fundamental que conecta las principales capitales de los departamentos así

como rutas internacionales, para posibilitar la integración nacional e internacional.

En el plano departamental conecta la ciudad de Oruro con: las poblaciones de: Toledo,

Corque, Ancaravi, Huachacalla, Sabaya y Pisiga. Al presente, el tramo Oruro- Pisiga se

conecta a través de esta ruta con sub tramos que presentan las siguientes características

físicas, referidas a su capa de rodadura:

Tramo Oruro – Toledo Pavimentado (Pavimento Rígido).

Tramo 38+810 (Toledo) a 51+000 En construcción (Tratamiento Superficial Doble)

Tramo 51+000 a 92+180 (Ancaravi) A Construir (Pavimento Rígido).

Tramo Ancaravi – Huachacalla Pavimentado (Pavimento Rígido).

Tramo Huachacalla – Pisiga Pavimentado (Pavimento Rígido).

El tramo carretero Toledo – Ancaravi pertenece a la Ruta Nº 12 de la Red Vial

Fundamental: Oruro – Toledo – Ancaravi – Huachacalla – Pisiga (Frontera con República

de Chile) – Iquique (Chile). Geográficamente se encuentra ubicado entre los 18º 11’

00.67’’ y 18º 24’ 40’’ de latitud sur, y, los 67º 24’’ 23 y 67º 44’ 52’’ de longitud oeste.

Esta vía permite la unión física del centro y sur de Bolivia con el Océano Pacífico. Una de

las principales justificaciones de tipo económico sobre la carretera es precisamente la

generación de tráfico para importación y exportación desde y hacia ultramar,

representando, también, una importante vía de integración y desarrollo de las provincias

occidentales del Departamento de Oruro.

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El uso de hormigón en pavimento creció en los últimos años debido por la capacidad de

resistencia que tiene este material, como su vida útil de servicio. El incremento de la

resistencia del hormigón conduce a un comportamiento más frágil debido a lo cual las

fisuras por retracción se dan, y se puede utilizar una serie de aditivos como también fibras

para reducirlas.

El proyecto se desarrolla casi en su integridad en una zona altiplánica llana, con ligeras

serranías en algunos lugares, a un nivel que oscila entre los 3700 y 3800 m.s.n.m.

Geomofológicamente son planicies de origen lacustre y fluvial con estribaciones rocosas

poco frecuentes.

Figura 1: Ubicación general del tramo

Figura 2: Ubicación específica del tramo

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La carretera atraviesa la serranía de Toledo, continuando por una planicie, pasando por

Corque y llegando hasta Ancaravi. El área de la influencia de este tramo por el lado nor

occidental abarca las localidades de Toledo, Copacabanita, Corque, Ancaravi.

Los accidentes topográficos notables, después de la cadena montañosa a la salida de Oruro

son: la serranía donde se encuentra la localidad de Corque, los cerros Canahuiri, Molino

Khara, Hueravi, Areroma, Khausilliri y Huaya Cosivalle a cuyas faldas se encuentra

Huachacalla, y las serranías de Parían y Tata Sabaya cerca de Pisiga.

El área del proyecto se encuentra ubicada en la zona tórrida ecuatorial, con un grado de

radiación pronunciada, la que se incrementa con los rayos ultravioleta por la baja densidad

atmosférica presente, debido a la altura sobre el nivel del mar en que se encuentra el área.

La zona del proyecto es microtérmica y semiárida.

La nubosidad es estacional, limitada a ciertas épocas del año, lo que causa un aumento de la

irradiación terrestre, sobre todo durante las noches, con importantes pérdidas de calor,

generando variaciones térmicas muy acentuadas que producen una amplitud térmica diaria

en las diferentes estaciones del año, característica particular de las regiones andinas.

La disponibilidad de humedad es variable debido a factores estacionales y locales. Es

mayor en los meses de verano, por el aporte de masas de aire húmedo, incrementada por la

presencia de los lagos Poopó, Uru Uru y Coipasa. La intensa radiación solar, sumada a los

cuerpos de agua que alcanzan importantes superficies, genera una evaporación elevada,

aspecto que contribuye al ciclo hidrológico regional.

Las temperaturas medias que se presentan en los clima diagramas adquieren valores

bastante elevados, si se considera la altura de la región; llegando a sobrepasar los 200 días

por año con temperaturas medias sobre los 10 ºC.

Las heladas son producto de las bajas temperaturas sobre todo en los meses del invierno.

De acuerdo con los datos del SENAMHI los meses donde son frecuentes las heladas son los

meses de invierno (entre junio y agosto). Las heladas esporádicas se presentan en los meses

de febrero, marzo, abril y mayo; septiembre, octubre, noviembre, diciembre y enero son los

meses libres de heladas, aunque eventualmente es posible que en algunos días bajen las

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temperaturas por debajo de cero grados centígrados, especialmente en las regiones

próximas a Pisiga Bolívar, Villa Vitalina, Corque, Huachacalla, Escara y Sabaya.

Las precipitaciones presentan un régimen estacional, las lluvias (precipitaciones medias

anuales variables entre los 300 a 400 mm) comienzan en el mes de noviembre, aumentando

su intensidad en diciembre, enero y febrero, disminuyendo en marzo y abril. El régimen de

lluvias es monomodal, tal como se presenta en los clima diagramas de Oruro, Corque,

Toledo, Andamarca, Chuquiña y Orinoca, estaciones que se encuentran en el área de

influencia del proyecto Oruro – Pisiga. Existen por lo tanto una sola época de lluvias que

esta restringida a los meses de verano, las lluvias caen concentradas y con mayor

intensidad, aumentando su efecto erosivo sobre los suelos.

En época de lluvias las precipitaciones por la gran cantidad de agua caída en cortos

períodos de tiempo y el tipo de suelos (en su mayor parte areno – arcillosos) determinan

que no exista una capacidad de retención de la humedad en los suelos. Las aguas que no se

infiltran escurren por los principales cauces de los ríos como: Desaguadero, Corque,

Caquiza, Barras.

En lo referido a la ecología se encuentra en una región templada, de tierras altas

caracterizadas por la presencia de praderas de alturas con bosques degradables. Los tipos de

vegetación que presenta el área de estudio son: Semidesierto Altoandino, Bosque micro

foliado alto andino y Puna seca.

Según el diagnóstico socio - económico del área de influencia del Camino Carretero Oruro

– Pisiga (al que pertenece el tramo Toledo – Ancaravi) realizado por Miguel Flores,

Teófanes Gómez y Rogelio Aliaga (CORDEOR, 1992), se tiene una tipología muy variada

de suelos, de acuerdo con las distintas unidades fisiográficas, entre las que se destacan

colinas, serranías, planicies aluviales bien drenadas, planicies aluviales fluviolacustres con

problemas de drenaje y depresiones con afloramientos salinos.

Los suelos de las colinas y serranías normalmente son superficiales y muy degradados por

erosión, mientras que los suelos de las planicies son más profundos y varían entre arenosos,

areno-limosos y arcillosos.

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En la parte occidental, correspondiente a la cordillera, la formación de los suelos es

producto de la descomposición de rocas magmáticas. Existe una gran variedad de

ambientes, entre terrenos completamente pedregosos hasta superficies de bofedales (suelos

turbosos). La capacidad agrológica de esta región reside en la producción de pastos

destinados a alimentar la ganadería camélida.

La parte Central y Sur de la zona se caracteriza por sus escasas posibilidades agrícolas. Los

suelos son mayormente arenosos o areno-limosos, contienen poca materia orgánica y

frecuentemente muestran problemas de salinidad.

1.2 Descripción del problema

Las estructuras civiles de gran magnitud, como ser: edificaciones, puentes, carreteras y

otras similares, deben cumplir, en el diseño, requerimientos de seguridad y confort que

exigen las normativas vigentes y las exigencias mismas del diseño arquitectónico y

estructural, que llevan a utilizar grandes cantidades de material para su construcción. El

hormigón es el material base para todo este tipo de obras, en este caso se realizará el

rediseño del tramo II Toledo- Ancaravi que consiste en pavimento rígido.

Además se propondrá métodos constructivos para este tramo debido al alto gradiente

térmico que se tiene en la zona sobre todo en épocas de invierno.

Finalmente se estudiará el rendimiento de los equipos pesados para evitar que haya

irregularidades con el consumo de diesel dentor de la empresa y que el uso de las máquinas

sea eficiente para la construcción de cada ítem en la obra.

1.3 Justificación

Este trabajo es importante para la empresa constructora ya que el diseño que se tiene de la

estructura del pavimento rígido fue hecho hace 4 años tomando como fecha de

funcionamiento de la vía en 2011, lo cual no será cierto ya que este año recién comenzará la

ejecución de la obra y durara aproximadamente 2 años en ser concluida.

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Este trabajo es esencial para la construcción del tramo de pavimento rígido. Es importante

estudiar el método constructivo a emplearse debido a que en la zona se tienen temperaturas

bajas.

Las temperaturas medias que se presentan en los clima diagramas adquieren valores

bastante elevados, si se considera la altura de la región; llegando a sobrepasar los 200 días

por año con temperaturas medias sobre los 10 ºC.

Las heladas son producto de las bajas temperaturas sobre todo en los meses del invierno.

De acuerdo con los datos del SENAMHI los meses donde son frecuentes las heladas son los

meses de invierno (entre junio y agosto). Las heladas esporádicas se presentan en los meses

de febrero, marzo, abril y mayo; septiembre, octubre, noviembre, diciembre y enero son los

meses libres de heladas, aunque eventualmente es posible que en algunos días bajen las

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temperaturas por debajo de cero grados centígrados, especialmente en las regiones

próximas a Pisiga Bolívar, Villa Vitalina, Corque, Huachacalla, Escara y Sabaya.

1.4 Delimitación

Este proyecto verificara el espesor de la losa que según especificaciones técnicas se debe

construir, propondrá un método constructivo para que se pueda obtener los mejores

resultados posibles. Adicionalmente se tendrá un resumen deblos rendimientos de los

equipos pesados en la constructora.

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2 OBJETIVOS

2.1 Objetivo General

Para resolver el problema planteado, para el Trabajo Final de Grado se ha seleccionado el

siguiente Objetivo General:

Realizar el rediseño del pavimento rígido en el tramo II de la carretera Toledo-

Ancaravi, plantear un método constructivo apropiado para las condiciones

climáticas extremas. Calcular el rendimiento de los equipos pesados en la obra.

2.2 Objetivos Específicos

Con el fin de alcanzar el objetivo general del TFG, arriba propuesto, se ha identificado y

definido, como objetivos específicos, los siguientes pasos consecutivos:

1. Realizar el rediseño del pavimento rígido debido al cambio de fecha en inicio de

operación.

2. Proponer un método constructivo para aplicarlo en la obra.

3. Estudiar el rendimiento de los equipos pesados en la obra.

También se pretende con este trabajo final de grado:

4. Cumplir con todos los requisitos de graduación de la Carrera de Ingeniería Civil dela Universidad Privada Boliviana.

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2.3 Metodología

A continuación, en la Tabla Nº 2, se muestra la metodología a emplear para cumplir cada

uno de los objetivos específicos.

Tabla Nº 1: Métodos Seleccionados por Objetivo Específico

Objetivo Especifico Métodos seleccionados

Realizar el rediseño del pavimento rígido debido al cambiode fecha de inicio de operación.

Verificar el espesor de la loas de hormigón, calculandonuevamente la variable de tráfico debido al cambio de fecha de

inicio de operación.

Realizar los estudios de suelos necesarios para poder verificarlos datos utilizados anteriormente.

Proponer un método constructivo para aplicarlo en la obraInvestigar métodos constructivos empleados en zonas frías.

Investigar los problemas que traería el gradiente térmico si nose emplea un método constructivo adecuado.

Estudiar la importancia del curado para pavimentos rígidos ysobre todo en la zona donde se emplazará la obra.

Estudiar el rendimiento de los equipos pesados en la obra.Se realizará trabajo netamente de campo para medir los

rendimientos de combustible, y estudiar la cantidad de equiposque se requieren en la obra para el tramo I de Toledo Ancaravi.

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3 MARCO TEÓRICO

3.1 Pavimento Rígido

Los pavimentos pueden dividirse en rígidos y flexibles según la normativa AASHTO, el

comportamiento de ambos tipos de pavimentos es muy diferente, debido a que en el

pavimento rígido la losa de hormigón presenta una rigidez que produce una mejor

distribución de las cargas de las ruedas, de esta manera las tensiones en la subrasante son

bajas. En cambio, en un pavimento flexible, el concreto asfáltico, al tener menos rigidez, se

deforma más que el hormigón y produce tensiones mayores a la subrasante.

Figura 3: Esquema de la estructura del pavimento rígido y flexible. (1)

Figura 4: Esquema del comportamientode las cargas en los pavimentos. (1)

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Para el diseño de un pavimento rígido existen las siguientes variables:

Serviciabilidad.

Confiabilidad

Tráfico.

Subrasante.

Materiales.

Desviación estándar.

Drenaje.

3.1.1 Serviciabilidad

La serviciabilidad se define como la capacidad del pavimento para brindar un uso

confortable y seguro a los usuarios. La serviciabilidad tiene un rango de 0 a 5. El valor 5 es

el pavimento en perfecto estado y 0 un pavimento intransitable.

3.1.1.1 Serviciabilidad inicial (po)

Es una medida que indica la suavidad del pavimento o facilidad de conducción

inmediatamente después de la construcción. El valor recomendado por AASHTO para

pavimentos rígidos carreteros nuevos es 4.5.

3.1.1.2 Serviciabilidad Final (pt)

Es la serviciabilidad mínima tolerable del pavimento, en la misma escala de 0 a 5, cuando

la serviciabilidad del pavimento alcanza su valor terminal y requiere una rehabilitación. Los

valores típicos de serviciabilidad terminal están entre 2 y 3, dependiendo de la clasificación

funcional de la vía, la AASHTO recomienda la siguiente clasificación para la

serviciabilidad terminal:

Volumen Alto ( >10.000 TPDA) 3.0 - 3.5

Volumen Medio (3,000 - 10,000 TPDA) 2.5 - 3.0

Bajo Volumen ( < 3,000 TPDA) 2.0 - 2.5

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3.1.2 Confiabilidad

La confiabilidad se define como la probabilidad de que el sistema estructural que forma el

pavimento cumpla su función prevista dentro de su vida útil bajo las condiciones (medio

ambiente) que tiene lugar en ese lapso. La confiabilidad es expresada en porcentaje (R). Las

recomendaciones AASHTO para la selección de los valores de confianza son:

Tabla 2:Niveles de confiabilidad (2)

CLASIFICACIÓN FUNCIONALConfiabilidad recomendada

Zona Urbana Zona rural

Interestatal y Otras Autopistas 85-99.9 80-9939

Arterias Primcipales 80-99 75-99

Colectores 80-95 75-95

Local 50-80 50-80

3.1.3 Tráfico

El tráfico es el dato más importante e incidente en el diseño de un pavimento porque su

volumen y la magnitud de las cargas definen los espesores del proyecto influyendo de

forma determinante en su vida útil.

El tráfico está compuesto por vehículos de diferente peso y número de ejes, los cuales se

los transformará en un número equivalente de ejes tipo de 80 KN o 18 kips, mejor

conocidos como ESAL (Equivalent Single Axle Load).

Para esta transformación se calculan los denominados “factores de carga” para todos los

vehículos, estos se deben ajustar a los valores tipo de cada región o país dadas las diferentes

reglamentaciones de cargas máximas, grados de control ejercido y características del

parque automotor.

3.1.3.1 Factores Equivalentes de Carga

El factor equivalente de carga o LEF es un valor numérico que expresa la relación entre la

pérdida de serviciabilidad causada por una dada carga de un tipo de eje y la producida por

el eje estándar de 80 KN en el mismo eje.

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=# 80 é

# é(1)

3.1.4 Subrasante

La subrasante se denomina al suelo que sirve como fundación para todo el paquete

estructural de un pavimento. Las propiedades más importantes de la subrasante son el

módulo de reacción o coeficiente de balasto (k) porque considera la variación estacional yel

soporte provisto por el terraplén y el valor soporte California mejor conocido como CBR,

que mide la resistencia del suelo a la penetración de un pintón.

3.1.5 Materiales

3.1.5.1 Hormigón cemento portland

El hormigón es un material formado por materiales granulares (piedra partida o grava y

arena) embebidos en una pasta de cemento que hace de ligante. Los materiales granulares

son obtenidos de bancos naturales y deben cumplir con determinadas condiciones de

granulometría.

3.1.5.1.1 Aditivos

Son productos que se agrega en cantidades pequeñas al hormigón fresco produciendo

interesantes modificaciones de la calidad del hormigón.

El aditivo más común es el incorporador de aire, creando una estructura de burbujas

microoscópicas interconectadas que cortan el ascenso capilar del agua, mejorando la

durabilidad, especialmente en aquellas zonas sometidas a la acción del hielo.

Otro tipo de aditivos que se suelen utilizar son los plastificantes que reducen el contenido

de agua mejorando las resistencias, existen también los retardadores de fraguado o

aceleradores de fraguado.

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Tabla 3: Tipos de aditivos según la instrucción española EHE

Tipo de Aditivo Función principal

Reductores de agua/plastificantes Disminuir el contenido de agua de un hormigón para una misma trabajabilidad o aumentar la trabajabilidadsin modificar el contenido de agua

Reductores de agua de altaactividad/superplastificantes

Disminuir significativamente el contenido de agua de un hormigón para una misma trabajabilidad oaumentar significativamente la trabajabilidad sin modificar el contenido de agua

Modificadores de fraguado/Aceleradores, retardadores Modificar el tiempo de fraguado de un hormigón

Inclusores de aire Producir en el hormigón un volúmen controlado de finas burbujas de aire, uniformemente repartidas, paramejorar su comportamiento frente a la helada

Multifuncionales Modificar más de una de las funciones principales definidas anteriormente

Fuente: (3)

3.1.5.1.2 Curado

El curado es una de las etapas más críticas en la construcción de pavimentos de hormigón.

La aplicación a tiempo de este proceso tiene una influencia significativa en la durabilidad a

largo plazo del hormigón y en la ganancia de resistencia. Durante el proceso de fraguado y

primeros días de endurecimiento, se producen pérdidas de agua por evaporación, creándose

una serie de huecos o capilares en el hormigón que disminuyen su resistencia. Es por eso

que el propósito del curado es lograr que el hormigón retenga la humedad suficiente para

que ocurra la hidratación del cemento de manera correcta.

El curado involucra una reacción química entre el cemento y el agua conocida como

hidratación. Para obtenerlas resistencias esperadas del hormigón en el tiempo previsto son

necesarias un suministro de humedad adecuado, una temperatura suficientemente alta y un

período apropiado de curado.

El cemento no se hidrata y el incremento de resistencia del hormigón se detiene cuando el

nivel de humedad se sitúa por debajo de cierto valor.

Al mantener la superficie de la losa húmeda y en general al evitar la evaporación del agua

superficial, se previene la fisuración superficial del pavimento.

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3.1.5.1.3 Durabilidad

La durabilidad del hormigón es mayor cuando su resistencia es mayor, pero la resistencia a

compresión por si sola no puede considerarse como una medida de la durabilidad. La

durabilidad está ligada a su impermeabilidad, es por eso que se tiene valores mínimos a la

relación agua/cemento. Las fisuras de durabilidad tienen lugar cuando el agua se congela en

los agregados porosos susceptibles a las heladas, expande y fisura el agregado. Aparecen

fisuras que siguen las juntas u otro tipo de fisuras formadas donde la presencia de humedad

es mayor.

Existen agregados que contienen materiales que reaccionan con los álcalis del cemento

(sodio y potasio). Estos agregados tienen sílice amorfa y la reacción produce un gel que

absorbe agua y se expande fracturando la matriz de cemento y fisurando el hormigón. Una

forma de mitigar esta reacción es con el uso de cementos puzolánicos. En todo caso es

recomendable realizar ensayos de reactividad álcali- árido de manera previa a la

construcción de pavimentos rígidos.

3.1.5.1.4 Propiedadesexpansivasycontractivasdelhormigón

La expansión y contracción del hormigón a causa de los efectos climáticos son funciones de

las propiedades térmicas del hormigón.

Dentro de los principios básicos del alabeo en losas de hormigón para pavimento rígido esta

el gradiente de temperatura de Construcción, ya que la losa se vacía y comienza su

fraguado de manera plana y con un gradiente positivo. Cuando el gradiente se hace cero en

horas de la noche, las esquinas de la losa se alabean hacia arriba, cuando llega la mañana y

se tiene un gradiente de temperatura negativo el alabeo aumenta hacia arriba.

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Figura 5: Comportamiento de las losas por el gradiente térmico. (1)

Si se produce un alabeo negativo las esquinas se levantan, si se produce un alabeo positivo

el centro se levanta. La pérdida de contacto de las losas produce un incremento de tensiones

las cuales si exceden la tensión admisible comienza a producir fisuras.

El movimiento de una losa en función a la retracción por secado y a las variaciones por

temperatura son las que originan el movimiento de la junta, La magnitud del movimiento

de las juntas está directamente relacionado a la longitud de la losa, por lo tanto, la cantidad

de movimiento depende tanto de la longitud de las losas, como también del cambio de

temperatura. Una losa larga se moverá más que una losa pequeña para un mismo cambio de

temperatura. También una losa dada sufrirá un mayor movimiento si se dan cambios de

temperatura mayores.

3.1.6 Drenaje

El coeficiente de drenaje (Cd) incorpora el efecto de drenaje en la vida de los pavimentos

rígidos. El efecto de drenaje en el desempeño de los pavimentos es una función de la

calidad del drenaje (tiempo requerido para que el agua escurra) y la cantidad de tiempo

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durante el año en que la estructura del pavimento está expuesta a niveles de humedad

cercanos a la saturación.

Tabla 4: Tiempos de drenaje recomendados

Calida de drenaje 50% de saturación en: 85% de saturación en:

Excelente 2 horas 2 horas

Bueno 1 día 2 a 5 horas

Regular 1 semana 5 a 10 horas

Pobre 1 mes Más de 10 horas

Muy pobre el agua no drena Mucho más de 10 horas

Fuente: (2)

Tabla 5: Coeficiente de drenaje para pavimentos rígidos

Calidad de drenaje% de tiempo en que el pavimento está expuesto a niveles de humedad

próximos a la saturación

1% 1-5% 3-25 % 25%

Excelente 1.25-1.20 1.20-1.15 1.15-1.10 1.1

Bueno 1.20-1.15 1.15-1.10 1.10-1.00 1

Regular 1.15-1.10 1.10-1.00 1.00-0.90 0.9

Pobre 1.10-1.00 1.00-0.9 0.90-0.80 0.8

Muy pobre 1.00-0.90 0.90-0.80 0.80-0.70 0.7

Fuente: (2)

3.1.7 Módulo de elasticidad

Es un parámetro que indica la rigidez y la capacidad de distribuir cargas que tiene una losa

de pavimento. Es la relación que hay entre la tensión y la deformación. Las deflexiones,

curvaturas y tensiones están directamente relacionadas con el módulo de elasticidad del

hormigón. El módulo de elasticidad está relacionado con el módulo de rotura a través d ela

expresión:

= 43.5 10 + 488.5 (4)

Siendo:

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Ec= Módulo de elasticidad (psi); fr= módulo de rotura(psi) o en unidades métricas:

= 43.5 10 + 3370 (5)

Siendo:

Ec= Módulo de elasticidad (psi); fr= módulo de rotura (KPa); par aun módulo de Poisson de

0.15.

Para un hormigón con una resistencia a la compresión simple menor de 41 MPa (6000 psi)

el módulo de elasticidad se puede obtener con esta fórmula empírica de la ACI code 1983:

= 33 ´ (6)

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4 REDISEÑO DEL PAVIMENTO RÍGIDO

4.1 Variables de Diseño

4.1.1 Tráfico

4.1.2 Datos de suelos

4.1.3 Determinación del espesor de la losa

4.1.3.1 Serviciabilidad inicial (po)

4.1.3.2 Serviciabilidad final (pt)

4.1.3.3 Módulo de Rotura del Hormigón a los 28 días (S´c)

4.1.3.4 Módulo Elástico Promedio de la losa a os 28 días (Ec)

4.1.3.5 Módulo Efectivo de Reacción de la Subrasante (k)

4.1.3.6 Nivel de Confianza

4.1.3.7 Desviación Estándar Global (So)

4.1.3.8 Coeficiente de Transferencia de Carga (J)

4.1.3.9 Coeficiente Global de Drenaje

4.1.4 DIPAV 2.0

4.2 Resultados del diseño

4.3 Comparación con el diseño preliminar

5 PROPUESTA DE MÉTODO CONSTRUCTIVO DEL

PAVIMENTO RÍGIDO

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5.1 Consideraciones para el empleo de losas cortas

5.1.1 Justificación del uso de losas cortas

5.2 Consideraciones teóricas

5.2.1 Conceptos sobre el efecto del alabeo

5.2.2 Verificación mediante el uso de software EVERFE.

5.2.3 Procedimiento constructivos

5.2.3.1 Curado del Hormigón

6 CONCLUSIONES

7 RECOMENDACIONES

8 BIBLIOGRAFÍA

1. Soruco, Rosendo. Presentación Historia del pavimento. Cochabamba : IBCH, 2013.

2. AASHTOO. Gruía para el diseño de pavimentos rígidos. 1993.

3. García Meseguer, Álvaro, Morán Cabré, Francisco y Arroyo Portero, Juan Carlos.

Jiménez Montoya Hormigón Armado. Barcelona : Gustavo GILI, 2011. 978-84-252-2307-

5.

4. Manual de Tecnología del concreto. Instituto de Ingenieria, UNAM. México : Noriega

Editores, 1994. 968-18-4980-9.

5. Administradora Boliviana de carreteras, ABC. Documento Base de Contratacion

Toledo-Ancaravi. Oruro : s.n., 2013.

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9 ANEXOS

ANEXO Nº 1: Estudio de tráfico

ANEXO Nº 2: Estudio de suelos

ANEXO Nº3: Gráficas de diseño

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