Modulo 13

DISEÑO DE PAVIMENTOS RIGIDOS PARA CALLES Y CARRETERAS

1. DISEÑO DE PAVIMENTOS
RÍGIDOS PARA CALLES Y
CARRETERAS

2. CONTENIDO
MétododediseñoPCA
MétododediseñoPCAsimplificado
Diseñodejuntas

3. Losestudiosteóricosdelcomportamientodelosasy
losdesarrollosrecientesdeanálisisdeesfuerzosy
deformacionesenpavimentosrígidos
Pavimentosexperimentalessometidosatránsito
controlado,comolosdeBates,Pittsburg,Marylandy
AASHO
Elestudiodelcomportamientobajoserviciode
pavimentosnormalmenteconstruidos,sometidosa
tránsitomixto,elcualhaconstituidolamayorfuentede
conocimiento
DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
PARA CALLES Y CARRETERAS
BASES DE LOS CRITERIOS ACTUALES PARA EL
DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS

4. MÉTODOS DE DISEÑO
MÉTODO DE DISEÑO
PCA

5. MÉTODO DE DISEÑO PCA

6. MÉTODO DE DISEÑO PCA
Generalidades
Publicadoen1966yactualizadoen1984
Esaplicablea:
—Pavimentosdeconcretosimpleconjuntas
—Pavimentosdeconcretoreforzadoconjuntas
—Pavimentosconrefuerzocontinuo

7. MÉTODO DE DISEÑO PCA
Generalidades
Losesfuerzosydeflexionescríticassehancalculado
ycombinadoconcriteriosdediseño,paradesarrollar
tablasygráficasdediseño
Loscriteriosdediseñoconsideran:
—Análisisdefatiga
—Análisisdeerosión

8. Reconocequeelpavimentopuedefallarporfatiga
delconcreto
Sebasaenelcálculodeesfuerzosporcargasenel
bordedelaslosas,amediocaminoentrejuntas
transversales
MÉTODO DE DISEÑO PCA
ANÁLISIS DE FATIGA

9. Losesfuerzosdebidosalalabeonoson
consideradoseneldiseño
Lamagnituddelosesfuerzoscríticossereducesi
lasbermasseanclanalpavimento
Elanálisisdefatigacontrolalosdiseñosde
pavimentosdelgadosparabajotránsito,
independientementedeltipodetransferenciadecarga
enlasjuntastransversales
MÉTODO DE DISEÑO PCA
ANÁLISIS DE FATIGA

10. Laresistenciaalafatigasebasaenlarelaciónde
esfuerzos:
Seconsideraquelaresistenciaafatiganoconsumidapor
unacargaquedadisponibleparaserconsumidaporlas
repeticionesdeotrascargas(LeydeMiner)
MÉTODO DE DISEÑO PCA
ANÁLISIS DE FATIGAconcretodelroturadeMódulo
ejeporcargalaporproducidoEsfuerzo

11. MÉTODO DE DISEÑO PCA
ANÁLISIS DE FATIGA

12. Consideraqueelpavimentofallaporbombeo,por
erosióndelsoporteyporescalonamientodelasjuntas
Ladeflexiónmáscríticaocurreenlaesquinadela
losa,cuandolacargaestásituadaenlajunta,en
cercaníasdelaesquina
MÉTODO DE DISEÑO PCA
ANÁLISIS DE EROSIÓN

13. Ladeflexiónenlaesquinadelalosasereducesila
bermaestáancladaalpavimentoosilalosaeslo
suficientementeanchacomoparaquelasllantas
circulenlejosdelbordedelalosa
Elanálisisdeerosióncontrolaeldiseñodelos
pavimentosespesosparatránsitomedioypesado
cuandolatransferenciadecargaesportrabazónde
agregadosycontrolaeldiseñoparatránsitopesado
cuandolatransferenciaesporvarillas
MÉTODO DE DISEÑO PCA
ANÁLISIS DE EROSIÓN

14. FACTORES DE DISEÑO DEL PAVIMENTOFactor Medida
Soporte Módulodereacción(k)delasubrasanteodelconjunto
subrasante - subbase, si esta última se coloca
Resistencia del concretoResistenciadetracciónporflexiónconcargaenlos
terciosmedios.Seutilizaunaresistenciadediseñoa28
díasdecuradodelamezclaysedenominamódulode
rotura.
Cargas del tránsito Se debe conocer el espectro de cargas por eje y
proyectarlo durante el periodo de diseño del pavimento.
Las cargas incluyen un factor de seguridad según la
intensidad del tránsito (1.0, 1.1, 1.2)
Otros factores Tipodetransferenciadecargaenjuntastransversales.
Presencia de bermas de concreto ancladas al pavimento
MÉTODO DE DISEÑO PCA

15. CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Laresistenciadecadasuelosedebeexpresaren
términosdelmódulodereacción(k)
Noserequiererealizarcorreccionesde―k‖por
efectosestacionales
Sepermiteladeterminaciónde―k‖porcorrelación
conelCBRCBR (%) 3 4 5 8 10 20
k (pci)100120140175200250
MÉTODO DE DISEÑO PCA
Soporte del pavimento

16. Lacolocacióndeunasubbaseparaprevenirel
bombeo(granularoestabilizada)yparabrindarun
apoyomásuniformealaslosas,setraduceenun
incrementodelmódulodereaccióndelsoporte(k),
elcualseaprovechaeneldiseñodelespesordelas
losas
MÉTODO DE DISEÑO PCA
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Soporte del pavimento

17. MÉTODO DE DISEÑO PCA
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Soporte del pavimento

18. Losesfuerzosquesufreunpavimentorígidobajo
cargasondecompresiónytensión
Losesfuerzosdecompresiónsonmuybajosrespecto
delaresistenciaalacompresióndelconcreto
Losesfuerzosdetensiónpuedenrepresentaruna
fracciónimportantederesistenciaaflexión,razónpor
lacualsonéstoslosqueseconsideraneneldiseñodel
pavimento
MÉTODO DE DISEÑO PCA
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Resistencia del concreto

19. MÉTODO DE DISEÑO PCA
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Resistencia del concreto a flexión

20. Eldiseñohaceusodelvalordefatigadelconcreto
bajoflexiónrepetida
Elcriteriodefatigasebasaenlahipótesisdequela
resistenciaafatiganoconsumidaporlasrepeticiones
deunadeterminadacargaquedadisponibleparalas
repeticionesdelasdemás
Elconsumototaldefatiganodeberáexcederde
100%
Laecuacióndefatigaestáincorporadaenlas
gráficasdediseño
MÉTODO DE DISEÑO PCA
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Resistencia del concreto

21. Elmétodoexigeelconocimientodelespectrode
cargasporeje,discriminadoportipodeeje(simple,
tándem,triple)
Elespectroactualdebeproyectarsealfuturode
acuerdoconlatasadecrecimientoanualdetránsito,
paradeterminarelnúmeroesperadodeaplicacionesde
cadagrupodecargaporejeduranteelperiododediseño
que,generalmente,es20años
MÉTODO DE DISEÑO PCA
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Cargas del tránsito

22. Lasmagnitudesdelascargasporejesedeben
afectarporunfactordeseguridad:
—Víasconunflujoimportantedetránsito
pesado,FSC=1.2
—Víasconmoderadovolumendetránsitode
vehículospesados,FSC=1.1
—Víasresidencialesyotrasconbajovolumen
detránsito,FSC=1.0
MÉTODO DE DISEÑO PCA
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Cargas del tránsito

23. I-Tipodetransferenciadecargaenlasjuntas
transversales
Elmétodoconsideradossistemas:
—Porvarillasparalatransferenciadecarga(pasadores)
—Portrabazóndeagregados
MÉTODO DE DISEÑO PCA
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Otros factores

24. I-Tipodetransferenciadecargaenlasjuntas
transversales
Lainclusióndevarillasparalatransferenciade
carga(pasadores)enlajuntastrasversalesde
contracciónmejoraelcomportamientodelpavimento
enrelaciónconlaposibilidaddefallapor
escalonamiento,enparticularcuandolosvolúmenesde
tránsitosonelevados
MÉTODO DE DISEÑO PCA
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Otros factores

25. I-Tipodetransferenciadecargaenlasjuntas
transversales
MÉTODO DE DISEÑO PCA
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Otros factores
VARILLAS DE TRANSFERENCIA

26. I-Tipodetransferenciadecargaenlasjuntas
transversales
MÉTODO DE DISEÑO PCA
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Otros factores
TRABAZÓN DE AGREGADOS

27. II-Usodebermasdeconcreto
Elempleodebermasdeconcretoancladasal
pavimentoproducealgunatransferenciadecargaque
dalugarareduccionesenlosesfuerzosdeflexiónyen
lasdeflexionesproducidasporlascargasdelos
vehículos,lascualessepuedentraducirenuna
disminucióndelespesordediseño
MÉTODO DE DISEÑO PCA
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Otros factores

28. II-Usodebermasdeconcreto
MÉTODO DE DISEÑO PCA
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Otros factores

29. TABLAS Y GRÁFICAS DE DISEÑO
MÉTODO DE DISEÑO PCA

30. TABLAS Y GRÁFICAS DE DISEÑO
MÉTODO DE DISEÑO PCA

31. TABLA PARA EL CÁLCULO DEL ESFUERZO EQUIVALENTE PARA
EJE SENCILLO EN UN PAVIMENTO SIN BERMAS DE CONCRETO (PARCIAL)
(EJE SIMPLE/EJE TÁNDEM)50 100 150 200 300 500 700
4.0 825/679 726/585 671/542 634/516 584/486 523/457 484/443
4.5 699/586 616/500 571/460 540/435 498/406 448/378 417/363
5.0 602/516 531/436 493/399 467/376 432/349 390/321 363/307
5.5 526/461 464/387 431/353 409/331 379/305 343/278 320/264
6.0 465/416 411/348 382/316 362/296 336/271 304/246 285/232
6.5 417/380 367/317 341/286 324/267 300/244 273/220 256/207
k combinado (lb/pg3)Espesor
losas(pg)
MÉTODO DE DISEÑO PCA

32. GRÁFICA PARA ANÁLISIS DE FATIGA
MÉTODO DE DISEÑO PCA

33. TABLA PARA EL CÁLCULO DEL FACTOR DE EROSIÓN PARA EJE
SIMPLE EN UN PAVIMENTO CON SISTEMA DE TRANSFERENCIA POR
VARILLAS Y SIN BERMAS DE CONCRETO (PARCIAL)
(EJE SIMPLE/EJE TÁNDEM)50 100 200 300 500 700
4.0 3.74/3.833.73/3.793.72/3.753.71/3.733.70/3.703.68/3.67
4.5 3.59/3.703.57/3.653.56/3.613.55/3.583.54/3.553.52/3.53
5.0 3.45/3.583.43/3.523.42/3.483.41/3.453.40/3.423.38/3.40
5.5 3.33/3.473.31/3.413.29/3.363.28/3.333.27/3.303.26/3.28
6.0 3.22/3.383.19/3.313.18/3.263.17/3.233.15/3.203.14/3.17
6.5 3.11/3.293.09/3.223.07/3.163.06/3.133.05/3.103.03/3.07
Espesor
losas(pg)
k combinado (lb/pg3)
MÉTODO DE DISEÑO PCA

34. GRÁFICA PARA ANÁLISIS DE EROSIÓN
MÉTODO DE DISEÑO PCA

35. MODELO DE HOJA DE CÁLCULOProyecto:
Espesor: cm Juntas con dovelas:
k
sist.: MPa/m Bermas de concreto:
f
ctM,k: MPa Período de diseño (años):
Fsc:
ANÁLISIS DE FATIGA ANÁLISIS DE EROSIÓN
CARGAS CARGAS NÚMERO NÚMERO CONSUMO NÚMERO DAÑOS POR
POR EJE POR EJE REPETICIONES REPETICONES DE FATIGA REPETICIONES EROSIÓN
(kN) x Fsc ESPERADAS ADMISIBLES (%) ADMISIBLES (%)
1 2 3 4 5 6 7
EJES SENCILOS Esf. equivalente: Factor de erosión:
Factor de relación de esfuerzo:
EJES TÁNDEM Esf. equivalente: Factor de erosión:
Factor de relación de esfuerzo:
EJES TRÍDEM Esf. equivalente: Factor de erosión:
Factor de relación de esfuerzo:
TOTAL TOTAL
MÉTODO DE DISEÑO PCA
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

36. Inclusióndedatosdeentradaenlahojadecálculo
Espesordetanteodelosasdeconcreto
Módulodereaccióndelasubrasanteodelconjunto
subrasante-subbase
Móduloderoturapromediodelconcreto
MÉTODO DE DISEÑO PCA
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

37. Inclusióndedatosdeentradaenlahojadecálculo
Factordeseguridaddecargaadoptado
Sistemadetransferenciadecargaenlasjuntas
transversales
Presenciaoausenciadebermasdeconcreto
Periododediseñodelpavimento
MÉTODO DE DISEÑO PCA
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

38. Inclusióndedatosdeentradaenlahojadecálculo
Esfuerzoequivalenteparaejessimples,tomadodela
tablaquecorresponda(pavimentoconosinberma)en
funcióndelespesordetanteoydel―k‖dediseño
Relacióndeesfuerzosparaejessimples=Esfuerzo
equivalenteparaejessimples/Móduloderoturadel
concreto
Factordeerosiónparaejessimples,tomadodelatabla
quecorresponda,segúnlostiposdeconfinamientoy
transferenciadecarga,enfuncióndelespesordetanteoy
del―k‖dediseño
MÉTODO DE DISEÑO PCA
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

39. Inclusióndedatosdeentradaenlahojadecálculo
Esfuerzoequivalente,relacióndeesfuerzosyfactorde
erosiónparaejestándemconunprocedimientosimilaral
delosejessimples
Inclusióndelespectrodecargaselegido(columna1)
MultiplicacióndecadavalordecargaxFSC(columna
2)
Inclusióndenúmeroderepeticionesesperadasdecada
cargaporeje(columna3)
MÉTODO DE DISEÑO PCA
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

40. Análisisdefatiga
Paracadaunadelascargasporejesimpledela
columna2ylarelacióndeesfuerzosparaejessimples,
sedeterminaelnúmeroadmisiblederepeticionesde
cargaenlagráficadeanálisisdefatigaysecolocaen
lacasillacorrespondientedelacolumna4
Sielnúmeroderepeticionesadmisibleresulta
superiora10,000,000,seescribirá―ilimitado‖enla
casillacorrespondiente
MÉTODO DE DISEÑO PCA
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

41. Análisisdefatiga
Seprocededemanerasimilarconlascargasporeje
tándem
Secalculaelconsumodefatigadecadaunadelas
cargasporejesimpleytándem,dividiendolosvalores
delacolumna3porlosvaloresdelacolumna4.Se
colocacadaresultadoenlacolumna5,comoporcentaje
Lasumadetodoslosvaloresdelacolumna5seráel
consumototaldefatiga,correspondientealespesorde
tanteoescogido
MÉTODO DE DISEÑO PCA
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

42. Análisisdeerosión
Paracadaunadelascargasporejesimpledela
columna2yelfactordeerosiónparaejessimples,se
determinaelnúmeroderepeticionesadmisiblespor
esteconceptoenlagráficaquecorresponda(segúnsiel
pavimentotieneonobermasdeconcreto)ysecoloca
enlacasillacorrespondientedelacolumna6
Pararepeticionesmayoresde100,000,000,se
escribe―ilimitado‖
MÉTODO DE DISEÑO PCA
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

43. Análisisdeerosión
Seprocededemanerasimilarconlascargasporeje
tándem
Secalculaeldañorelativoporerosión,relacionando,
enporcentaje,losvaloresdelascolumnas3y6
Secolocanlosvalorescalculadosenlacolumna7
Lasumadetodoslosvaloresdelacolumna7esel
dañototalporerosióncorrespondientealespesorde
tanteoescogido
MÉTODO DE DISEÑO PCA
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

44. Análisisderesultados
Elespesordelosasescogidoparaeltanteose
considerainadecuadosielconsumototaldefatigao
eldañototalporerosiónsuperan100%
Enestecaso,serealizaotrotanteoconunespesor
delosasmayor
Silostotalessonmuchomenoresque100%,se
deberealizarotrotanteoconunespesormenor
MÉTODO DE DISEÑO PCA
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

45. Análisisderesultados
Paradisminuirelnúmerodetanteos,elefectodel
espesorsobrelosdañosporfatigayerosiónseajustaa
unaproyeccióngeométrica
Porejemplo,sielconsumodefatigaparaunespesor
de20cmresultó178%yparaunode24cmfue33%,
elconsumodefatigapara22cmserá%7733*178
MÉTODO DE DISEÑO PCA
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

46. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO
HOJA DE CÁLCULO CON TANTEO DE DISEÑO
MÉTODO DE DISEÑO PCA

47. OTRAS POSIBILIDADES DEL MÉTODO DE LA PCA
Elmétodocontemplalaposibilidaddeincluircapas
desubbasedeconcretopobreeincluyegráficasde
diseñoparaello
Setieneencuentalapresenciadeejestriples,los
cualesseprocesanenunahojadecálculoextra
Seconsideraquecadaejetripleequivalea3ejes
simples,cadaunodeellosconunacargaigualala
tercerapartedelejetripleyseempleanlastablasy
escalasgráficascorrespondientesalosejessimplespara
loscálculosdefatigayerosión
MÉTODO DE DISEÑO PCA

48. DISEÑO MEDIANTE PROGRAMAS DE CÓMPUTO
Existenprogramasdecómputoquerealizanlostanteos
congranrapidez,apartirdelosparámetrosbásicosde
diseño(ejemplo:programaBS-PCA)
MÉTODO DE DISEÑO PCA

49. PROGRAMA BS-PCA
MÉTODO DE DISEÑO PCA
PANTALLA CON INFORMACIÓN SOBRE TRÁNSITO

50. MÉTODO DE DISEÑO PCA
PANTALLA CON DATOS DE ENTRADA Y RESULTADOS
PROGRAMA BS-PCA

51. MÉTODOS DE DISEÑO
MÉTODO DE DISEÑO
PCA SIMPLIFICADO

52. Generalidades
Estemétodoseaplicacuandonosedisponededatos
sobreelespectrodecargas
LaPCAhageneradounastablasdediseñobasadas
envolúmenesdetránsitomixtoquerepresentan
diferentescategoríasdecallesycarreterasdelos
EstadosUnidosdeAmérica
Suaplicaciónenotrosmediosdebesercuidadosa,
debidoalasdiferenciasenlascostumbresdeltránsito,
enparticularlascargasmáximasporeje
MÉTODO SIMPLIFICADO DE DISEÑO PCA

53. Generalidades
Eltránsitoyelsoportesecaracterizandemanera
diferentealmétodogeneraldelaPCA
Elmóduloderoturadelconcretoylascondiciones
detransferenciadecargayconfinamientolateralse
analizandelamismamanera
Losfactoresdeseguridaddecargaestán
incorporadosenlastablasdediseño,lascualeshan
sidoelaboradasparaunperiododediseñode20años
MÉTODO SIMPLIFICADO DE DISEÑO PCA

54. CLASIFICACIÓN DEL TRÁNSITOTPD
(ADT)
* TPD
VC
(ADTT)
Ejes simples Ejes tándem
Calles residenciales
Carreteras secundarias de
tránsito bajo y medio
Calles colectoras
Carreteras secundarias de
mayor tránsito
Vias arterias de bajo tránsito
Vías arterias y carreteras
primarias de tránsito medio
3000-12000
(2 carriles)
Vias expresas de tránsito bajo y
medio
3000-50000
(4 carriles)
3000-20000
(2 carriles)
3000-150000
(4 carriles o
más)
Descripción de la vía
Tránsito Máximas cargas por eje, kips (t)
1
3
2
Categoría
Viasarteriasprimariasy
expresas de alto tránsito
25 ó -
500-5000+
1500-8000+
40 -1000
200-800
700-5000
CATEGORIAS DE CARGA POR EJE
34 (16) 60 (27)
26 (12) 44 (20)
22 (10) 36 (16)
30 (14) 52 (24)
4
* Se excluye todo vehículo de 2 ejes y 4 llantas
MÉTODO SIMPLIFICADO DE DISEÑO PCA

55. ConsideracionessobreTPD(ADT)yTPDvc(ADTT)
TPD(ADT)eseltránsitopromediodiarioenambas
direcciones,elcualincluyetodoslosvehículos
TPDvc(ADTT)eseltránsitopromediodiarioen
ambasdirecciones,devehículoscomerciales(vehículos
con6omásllantas)
MÉTODO SIMPLIFICADO DE DISEÑO PCA
CLASIFICACIÓN DEL TRÁNSITO

56. Consideraciones sobre TPD (ADT) y TPDvc (ADTT)
LosvaloresdeTPDyTPDvcqueseusanparael
diseñodebenservalorespromedioduranteelperiodode
diseño,porloquelosvaloresinicialesdebenser
afectadosporfactoresdeproyecciónquedependendela
tasaanualdecrecimientodeltránsito
MÉTODO SIMPLIFICADO DE DISEÑO PCA
CLASIFICACIÓN DEL TRÁNSITO

57. CLASIFICACIÓN DEL SOPORTETipo de
soporte
Tipo de suelo Rango típico de k
(pci)
Bajo Suelo de grano fino donde predominan
partículas de limo y arcilla
75-120
Medio Arenasymezclasdegravayarena
concantidadesmoderadasde
partículas finas
130-170
Alto Arenasymezclasdegravasyarenas
relativamente libres de finos plásticos
180-220
Muy altoSubrasantes protegidas con
subbases tratadas con cemento
250-400
MÉTODO SIMPLIFICADO DE DISEÑO PCA

58. PASOS PARA EL DISEÑO
Seeligeunacategoríadetránsito
Locorrectoesbasarseenladescripcióndeltipode
víaylascargasmáximasesperablesporeje,másque
enlosvaloresdeTPDyTPDvc,loscualeshansido
incluidosparailustrarvalorestípicos
Sedeterminaeltipodesoporte
MÉTODO SIMPLIFICADO DE DISEÑO PCA

59. PASOS PARA EL DISEÑO
Seestablecenlascaracterísticasdetransferenciade
cargayconfinamientolateraldelpavimento
Seescogelatabladediseñoapropiadaparalos
parámetroscitados
Sehallaelespesordelosasdeconcretorequerido,
segúnelmóduloderoturadediseñodelamezcla
MÉTODO SIMPLIFICADO DE DISEÑO PCA

60. EJEMPLO DE DISEÑO
MÉTODO SIMPLIFICADO DE DISEÑO PCA
Datosdelproblema
Víaarteriadedoscarriles
TPDdediseño=6,200vehículos
TPDvcdediseño=630vehículoscomerciales
Noseesperalaaccióndecargasinusualmentealtasobajas
Suelodesubrasantearcilloso(k=80lb/pg
3
)
Subbasegranularde4pulgadasdeespesor
Móduloderoturadelconcreto=650lb/pg
2
Transferenciadecagasporvarillas
Pavimentoconfinadoporbermadeconcreto

61. MÉTODO SIMPLIFICADO DE DISEÑO PCA
EJEMPLO DE DISEÑO
Solución del problema
Considerandoeltipodevíayelhechodequeno
habrácargasexcepcionales,seescogelaCategoría3
detránsito
Paralacombinacióndesubrasanteysubbase
granular,enencuentraun―k‖combinadode120pci,
alcualcorrespondeunSoporteBajo
Seescogelatabladediseñoadecuadaalosdatos
delproblema(categoríadetránsito,tipode
transferenciadecargayexistenciadeconfinamiento)

62. EJEMPLO DE TABLA DE DISEÑO DEL PAVIMENTOBajo Medio Alto Muy alto
6.5 83 320
7.0 52 220 550 1900
7.5 320 1200 2900 9800
8.0 1600 5700 13300
8.5 6900 23700
PAVIMENTO CON BERMAS DE CONCRETO
650
Módulo rotura
concreto (lb/pg2)
Espesor
losas (pg)
SOPORTE SUBRASANTE - SUBBASE
MÉTODO SIMPLIFICADO DE DISEÑO PCA

63. MÉTODO SIMPLIFICADO DE DISEÑO PCA
EJEMPLO DE DISEÑO
Solución del problema(cont.)
Paraunmóduloderoturade650psi,latabla
muestraque
—7.5pulgadasdelosassoportanunTPDvchasta
de320vehículoscomerciales
—8.0pulgadasdelosassoportanunTPDvchasta
de1600vehículoscomerciales
ComoelTPDvcdelproblemaes630,seconcluye
queelespesordelosasrequeridoes8.0pulgadas

64. CAPACIDAD DE SOPORTE
SENSIBILIDAD DE LOS FACTORES DE DISEÑO
Siseduplicaelmódulodereaccióndediseño,se
lograunadisminuciónmediade2cmenelespesorde
losassielsoporteesbajoomedio
Ladisminuciónesdelordende1cmparasoportes
demejorcalidad

65. SENSIBILIDAD DE LOS FACTORES DE DISEÑO
RESISTENCIA DE DISEÑO DEL CONCRETOTránsito Junta Resistencia del concreto
Sin pasadores
No tiene influencia. El control lo ejerce la
erosión
Con pasadores
En promedio, un aumento de 3 kg/cm2 reduce
1 cm el espesor
Liviano a
medio
Con y sin pasadores En promedio, un aumento de 3 kg/cm2
disminuye 1 cm el espesor
Medio a
muy
pesado
BERMA PAVIMENTADA EN CONCRETO
Suconsideraciónpermitedisminuir,enpromedio,3cm
elespesordelpavimento

66. COLOCACIÓN DE PASADORES EN JUNTAS TRANSVERSALESTránsito Resistencia del concreto Efecto de los pasadores
Alta Permite reducir el espesor en 5 cm
Media y baja Permite reducir el espesor en 2 cm
Alta Permite reducir el espesor de 2 a 3 cm
Media y baja No influye
Liviano a medioAlta a baja No influye
Liviano Alta a baja No influye
Pesadoymuy
pesado
Medio
SENSIBILIDAD DE LOS FACTORES DE DISEÑO

67. ELEMENTOS AUXILIARES
DISEÑO DE JUNTAS EN
PAVIMENTOS RÍGIDOS

68. FUNCIONES DE LAS JUNTAS DE LOS PAVIMENTOS RÍGIDOS
Controlarelagrietamientotransversalylongitudinal
generadoporlacontracciónrestringidadelconcretoy
porlosefectoscombinadosdelalabeoylascargasdel
tránsito
Permitirlosmovimientosdelaslosas
Asegurarunaadecuadatransferenciadecarga
Proveerespacioparaelmaterialdesello
DISEÑO DE JUNTAS

69. FISURACIÓN INICIAL DEL CONCRETO
Lacontraccióngeneradadurantelasprimerashoras
devidadelpavimento,acausadelareducciónde
volumenytemperaturadelconcreto,generafricción
entreelpavimentoyelsoporte
Estafricciónproduceesfuerzosdetracciónque
causanunpatróndefisuramientotransversala
intervalosdelordende10a45metros
DISEÑO DE JUNTAS

70. Debidoalaaccióndegradientestérmicos,los
segmentosenloscualessehadivididoelpavimento
tiendenaalabearse,generándoseesfuerzosdeflexión
proporcionalesalalongituddelossegmentos,los
cualesexcedenelmóduloderotura,dandolugarala
aparicióndefisurasintermedias
Elprocesosesiguerepitiendohastaquelas
dimensionesdelossegmentosseantales,quela
magnituddelesfuerzogeneradoporelgradiente
térmicoresulteinferioralmóduloderoturadelconcreto
DISEÑO DE JUNTAS
FISURACIÓN INICIAL DEL CONCRETO

71. FISURACIÓN INICIAL DE UN PAVIMENTO RÍGIDO TÍPICO SIN JUNTAS
DISEÑO DE JUNTAS

72. PROPÓSITO DEL PROYECTO DE JUNTAS
Determinarlasdimensionesdelaslosasque
conduzcanalaformamáseconómicadecontrolarla
fisuracióntransversalylongitudinaldebidaacambios
volumétricosdelconcretoyalalabeorestringido
DISEÑO DE JUNTAS

73. TIPOS DE JUNTAS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS
DISEÑO DE JUNTAS

74. TIPOS DE JUNTAS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS
DISEÑO DE JUNTAS

75. TIPOS DE JUNTAS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS
DISEÑO DE JUNTAS

76. DISEÑO DE JUNTAS
TIPOS DE JUNTAS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS

77. DIMENSIONES MÍNIMAS DE LOS PASADORES DE CARGA
PCA (1975)mm pg
160-180 22,2 7/8 350 300
190-200 25,4 1 350 300
210-230 28,6 1 1/8 400 300
240-250 31,8 1 1/4 450 300
260-280 34,9 1 3/8 450 300
290-300 38,1 1 1/2 500 300
diámetro del pasador *Espesor del
pavimento (mm)
longitud
(mm)
separación entre
centros (mm)
DISEÑO DE JUNTAS

78. Existeunareglasegúnlacualeldiámetrodelavarilla
nopuedesermenorde1/8delespesordelalosa(PCA,
1975)
LaPCA(1991)recomiendadiámetrosde1y¼‖para
espesoresdelosamenoresde250mmy1y½‖‖para
espesoresigualesomayoresa250mm
Existenrecomendacionessegúnlascualeslaslosasde
menosde170mmnorequierenpasadores,debidoaque
correspondenavíasdetránsitoliviano
DISEÑO DE JUNTAS
DIMENSIONES MÍNIMAS DE LOS PASADORES DE CARGA

79. RECOMENDACIONES SOBRE VARILLAS DE ANCLAJE GRADO 60 EN
LAS JUNTAS LONGITUDINALES DE PAVIMENTOS RÍGIDOSCarril 3.05 mCarril 3.35 mCarril 3.65 m Carril 3.05 mCarril 3.35 mCarril 3.65 m
150 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20
175 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20
200 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20
225 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20
250 1,20 1,15 1,10 1,20 1,20 1,20
850 1000
Espesor
losa
(mm)
varillas de 1/2" varillas de 5/8"
Separación entre centros (m)Long
(mm)
Long (mm) Separación entre centros (m)
No se deben colocar varillas de anclaje a menos de 38 cm de la junta transversal
DISEÑO DE JUNTAS

80. SEPARACIÓN ENTRE JUNTAS
Losregistroslocalesdecomportamientoconstituyenla
mejorguíaparaestablecerlaseparaciónentrejuntasque
controlenefectivamentelosagrietamientostransversaly
longitudinal
Lajuntaslongitudinalesdepavimentosrígidosdecallesy
carreterassuelencumplirladoblefuncióndedividirel
pavimentoencarrilesydecontrolarlasfisuraslongitudinales
Laseparaciónentrejuntastransversalesdecontracción,que
determinalalongituddelaslosas,debegarantizarquela
aberturadelajuntanoseaexcesivasilatransferenciadecarga
esportrabazóndeagregados
DISEÑO DE JUNTAS

81. RECOMENDACIONES SOBRE LONGITUDES MÁXIMAS DE
LOSAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
DISEÑO DE JUNTAS

82. EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL CRITERIO FHWA
LONGITUDES DE LOSA RESULTANTES PARA UN RANGO NORMAL DE
ESPESORES DE LOSAS Y MÓDULOS DE RELACIÓN DE SOPORTE DE
MANERA QUE L/l = 5l (pg) L (pie) l (pg) L (pie) l (pg) L (pie)
9 42.0 17.5 35.3 14.7 25.0 10.4
13 55.3 23.0 46.5 19.4 32.9 13.7
k=100 pci k=200 pci k=800pciEspesor de losa (pg)
Deacuerdoconlatabla,silossoportessonrígidos
(subbasesestabilizadas)lalongituddelaslosasdebeser
menor
—Delordende12piesparalosasde9pulgadasde
espesor,ydelordende15piesparalosasde13
pulgadas
DISEÑO DE JUNTAS

83. COMPARACIÓN DE LONGITUDES MÁXIMAS DE LOSAS
SEGÚN DIVERSOS CRITERIOS
(espesor = 9 pulgadas)Criterio
FAA
PCA
Fordyce
L= 2x9 = 18 pies (5.5 m)
L=25*9/12 = 18.75 pies (5.7 m)
depende del tipo de agregado grueso
FHWA
Longitud máxima
k= 100 pci; L = 17.5 pies (5.3 m)
k= 200 pci; L = 14.7 pies (4.5 m)
k= 800 pci; L = 10.4 pies (3.2 m)
DISEÑO DE JUNTAS

84. Lasjuntastienenporfinalidadayudarala
construcciónyminimizarlosagrietamientosaleatorios
delpavimento
Sedebetenerencuentaqueelconcretotiendesiempre
atomarlaformacuadrada
Laslosaslargasyestrechastiendenaagrietarsemás
quelaslosasaproximadamentecuadradas
Larelaciónlargo/anchonodeberíaexcederde1.4
RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA DISPOSICIÓN
DE JUNTAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
DISEÑO DE JUNTAS

85. Laslosasdelgadassetiendenaagrietaramenores
intervalosquelaslosasespesas
Losladosdelaslosasenlaszonasdegironodeben
tenermenosde45cm
Sedebenhacerajustesmenoresenladistribuciónde
juntasdondehayasumiderosopozosdeinspeccióny
laslosasdondeellosquedenincluidossuelenarmarse
enlapartesuperior
DISEÑO DE JUNTAS
RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA DISPOSICIÓN
DE JUNTAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE

86. EJEMPLO DE DISTRIBUCIÓN DE JUNTAS EN
PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
DISEÑO DE JUNTAS
reforzadas

87. EJEMPLO DE DISTRIBUCIÓN DE JUNTAS EN
PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
DISEÑO DE JUNTAS
reforzadas

88. EJEMPLO DE DISTRIBUCIÓN DE JUNTAS EN
PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
DISEÑO DE JUNTAS

89. EJEMPLOS DE DISPOSICIÓN DE JUNTAS AISLADORAS
EN PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
DISEÑO DE JUNTAS

90. DISEÑO DE JUNTAS
REFUERZO DE LOSAS DE FORMA IRREGULAR O CON
ESTRUCTURAS FIJAS EN SU INTERIOR

91. ESQUEMA DE TRANSICIÓN ENTRE PAVIMENTOS
ASFÁLTICO Y RÍGIDO
DISEÑO DE JUNTAS

92. DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Lasjuntasdebenserselladasparaminimizarla
infiltracióndeaguasuperficialydemateriales
incompresiblesdentrodeellas
Lascaracterísticasrequeridasdeunselladorson
diferentesparalosdistintostiposdejuntas.Un
selladorparaunajuntalongitudinalnorequieresertan
elásticocomoparaunajuntatransversal
DISEÑO DE JUNTAS

93. DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Lasdimensionesdelascajasdelasjuntassonun
factorimportanteenlaselecciónycomportamientode
losselladores
Lasdimensionesdelascajasseestablecenpara
ayudaralosmaterialesselladoresasoportarlos
movimientosdeaperturaycierredelasjuntas
Lasestimacionesdelosmovimientosdelasjuntas
transversalessehacenconlaecuación:
DISEÑO DE JUNTAS
DL = CL ( aDt + d)

94. DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Elanchodelacajaparaalojarelsellodebesercomo
mínimode6mmycomomáximode10mm
Elanchodecorteconlasierraylaprofundidadde
insercióndelcordónderespaldodeterminanlaforma
delsellador
Elfactordeforma(relaciónprofundidad/ancho)es
críticoparaeléxitoalargoplazodelosselladores
líquidos
DISEÑO DE JUNTAS
Cajas para selladores líquidos

95. DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
DISEÑO DE JUNTAS
Cajas para selladores líquidos
Losmovimientosdeexpansiónycontraccióndelas
losasinducendeformacionesenelmaterialdeselloy
tensionesensusáreasdeadherenciaconlacaja
Unfactordeformamenorde1.0producetensiones
másbajasenelsellador,loqueminimizalapérdidade
adherenciaconlasparedesdelajunta

96. DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Cajas para selladores líquidos
DISEÑO DE JUNTAS

97. DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Cajas para selladores líquidos
Losselladoreslíquidosdevertidoencaliente
soportanhastaun20%dealargamientoconrespectoa
suanchooriginal,mientraslassiliconasyotros
materialesdebajomódulosoportanhastael100%
Enconsecuencia,elselladorsedebeescogerde
acuerdoconsualargamientomáximoesperadoacausa
delaretraccióndelconcreto
DISEÑO DE JUNTAS

98. DL = CL ( aDt + d)
DL = 0.8*4*1000 ( 10
-5
*25+ 0.00045) = 2.24 mm
DISEÑO DE JUNTAS
DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Cajas para selladores líquidos
Ejemplo
Sisetienenlossiguientesdatos:
C=0.8;L=4metros;α=10
-5
;ΔT=25ºCy
δ=0.00045:
Yseemplealaecuación:
Seobtienelasiguienteaberturamáximadelajunta:

99. DeacuerdoconrecomendacionesdeACPA,elancho
mínimodelacajaparaalojarelsellodebeserde6mm
Comosegúnelejemplo,laaberturadelajuntaseráde
2.24mm,despuésdelacontraccióndelconcretoel
reservoriotendráunanchode6.0+2.24=8.24mm,lo
quehacequeelmaterialdesellodebatenerun
porcentajedealargamientomayorde2.24/6.0=0.37(37
%),conelfindesoportar,sindesprenderse,el
movimientodelajuntaensentidohorizontal
DISEÑO DE JUNTAS
DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Cajas para selladores líquidos

100. DISEÑO DE JUNTAS
Cajas para selladores líquidos
DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS

101. DISEÑO DE JUNTAS
Cajas para selladores preformados
DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Losselladorespreformadossecolocanparapermanecer
encompresióndentrodelajuntadurantesuvidaútil,aun
cuandolajuntaestéabiertaasumáximaanchura
Elloesnecesarioparamantenerlapresióndecontacto
requeridaentrelajuntayelsellador,demaneraqueéste
seconserveensulugar
Silajuntaseabrehastaunanchomayorqueeldel
sellador,éstefallará,porcuantocaerádentrodelajuntao
seráexpulsadoporeltránsito

102. DISEÑO DE JUNTAS
Cajas para selladores preformados
DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Esmuyimportanteelegireltamañocorrectode
selladoryqueéstemantengasuspropiedadeselásticas
Elselladordebepermanecerencompresión,
transmitiendoesfuerzosalascarasdelajuntaatravés
desusnervaduras
Silajuntasehacemuyestrechaylosesfuerzosde
compresiónsobreelselladorsonmuyaltos,éstepierde
suelasticidadyelsellofallacayendoalfondodela
juntaosiendoexpulsadodeésta

103. DISEÑO DE JUNTAS
Cajas para selladores preformados
DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS

104. DISEÑO DE JUNTAS
Procedimientoparaelegireltamañodelsellador
preformado
DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Elprimerpasoconsisteencalcularlaaberturaque
puedetenerlajunta:DL = CL ( aDt + d)
Determinadaslasaberturasmáximaymínimadela
junta,seestableceelrangodetrabajodelsellador,de
maneraqueésteseencuentrecomprimidoporlomenos
20%,peronomásde60%
Estimadoelrangodetrabajo,sedeterminaelancho
querequiereelsellador

105. DISEÑO DE JUNTAS
Ejemplodecálculodeltamañodelselladorpreformado
DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Datos:
–Temperatura en el instante de colocar el sellador = 28 ºC
–Temperatura máxima del pavimento = 45 ºC
–Temperatura mínima del pavimento = 0 ºC
–Longitud de losa = 4.50 metros
–Coeficiente de dilatación térmica del concreto (α) = 10
-5
/º C
–Coeficiente de contracción por secado (δ) = 0.00045
–Factor de ajuste por fricción = 0.8

106. DISEÑO DE JUNTAS
Ejemplodecálculodeltamañodelselladorpreformado
DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Determinacióndelamayoraberturadelajunta(frío):
DL = 0.8*4.5*1000 [10
-5
*(28 -0)+ 0.00045] = 2.63 mm
DL = 0.8*4.5*1000 [10
-5
*(45 -28)+ 0.00045] = 2.23 mm
Determinacióndelamenoraberturadelajunta(calor):
Sielanchodecortedelajuntaes10mm,lasaberturas
máximaymínimadelacajaserán:
D máx. = 10 + 2.63= 12.63 mm
D mín. = 10 -2.23= 7.77 mm

107. DISEÑO DE JUNTAS
Ejemplodecálculodeltamañodelselladorpreformado
DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Determinacióndelrangodetrabajodelsellador
preformado
–Sielsellodebepermanecercomprimidonomenosde
20%cuandolajuntaestáabierta,nimásde60%cuando
estácerrada,surangodetrabajosedeterminaasí:
Ancho máximo del sello = Ancho mínimo de junta*5.0
Ancho mínimo del sello = Ancho máximo de junta*1.2

108. DISEÑO DE JUNTAS
Ejemplodecálculodeltamañodelselladorpreformado
DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Determinacióndelrangodetrabajodelsellador
preformado
Ancho máximo del sello = 7.77*5.0 = 38.9 mm
Ancho mínimo del sello = 12.63*1.2 = 15.2 mm

109. DISEÑO DE JUNTAS
Ejemplodecálculodeltamañodelselladorpreformado
DISEÑO DEL SELLO DE LAS JUNTAS
Determinacióndelanchodelselladorpreformado
–Uncriterioestomarelpromediodeestosdosextremos
(27mm),aunqueunareglageneralestomareldobledel
anchodecorteenelmomentodesellado,sicumplelos
criteriosdelcálculo.Deacuerdoconestaregla,elancho
sería10*2=20mm(3/4‖)ysurangodetrabajo:
Máximo = 20 –0.2*20 = 16 mm (20% de compresión)
Mínimo = 20 –0.6*20 = 8 mm (60% de compresión)