Este documento presenta información sobre el diseño y comportamiento de estructuras rígidas de pavimento. Se discuten temas como el bombeo de agua bajo las losas, la caracterización de materiales, ensayos de erodabilidad y el efecto del tránsito. También analiza fallas en diseños previos debido a factores como la ausencia de confinamiento, espesores insuficientes y falta de drenaje. Se concluye que los diseños deben ser integrales, caracterizar adecuadamente los materiales y aprender de experiencias anteri

1. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
LECCIONES A APRENDER
EL RELLENO FLUIDO NO FUE EL ÚNICO CULPABE
ESTUDIO – DISEÑOS E INTERVENCIONES
CAROL ANDREA MURILLO FEO
UNIVERSIDAD NACIONAL
BOGOTA

2. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
DISEÑO ESTRUCTURAS RIGIDAS
K COMBINADO
MODULO ROTURA
MATERIAL DE
SOPORTE
TRANSFERENCA
CONFINAMIENTO
FACTOR
SEGURIDAD-
CARGAS

3. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
LA LOSA ABSORBE MÁS DEL 85%
DEL DISEÑO
DISEÑO ESTRUCTURAS RIGIDAS
LA BASE
IDEAL
Homogéneo?
Isotrópico?
Lineal?
K
Suelo
natural
Base de
soporte

4. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
FATIGA
• Agrietamiento
• Bajos tráficos
• Mayor incidencia ejes
simples
• Independiente del
confinamiento
EROSION
• Escalonamiento
• Tráficos medios y altos
• Mayor incidencia ejes
tándem
• Pasadores
• Depende del
confinamiento
DISEÑO ESTRUCTURAS RIGIDAS
Fuente (www.eltiempo.com)

5. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
RESUMEN
Fuente (Ronderos, 2005)

6. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
EERORES - DISEÑO ESTRUCTURAS RIGIDAS
•Cada carril tenia una estructura de soporte diferente
•Limitados ensayos de exploración del suelo soporte
•Se debió reparar las estructuras existentes- calcado de grietas
•No había heterogeneidad en el diseño
K combinado
•Ausencia de confinamiento
•Influye en la determinación de los espesores ( hasta 5 cm )
ESPESORES INSUFICIENTES
CONFINAMIENTO
•El diseño tenia factor de seguridad sin embargo las cargas de
fueron superiores –
•Velocidades de operación diferentes para cada carril
FS
•Falta de conocimiento del material en términos mecánicos e
hidráulicos
•No se tenia especificación clara de los materiales : se cambió las
resistencias (60 a 30 kg/cm2)
•Error conceptual : no se tuvo en cuenta la erosión del material
•Error conceptual :material de re nivelación = material de base
MATERIAL BASE
•Ausencia de drenaje
•No se concibió un diseño integral – falta de planeación proyecto
DRENAJE

7. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
Agua + material
1. Cargas Altas
2. Presencia de Agua
3. Material erosionable
EXPULSION DE
AGUA
BOMBEO EN ESTRUCTURAS DE
CONCRETO

8. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
BOMBEO EN ESTRUCTURAS DE
CONCRETO
Fuente UniAndes – Caicedo 2001

9. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
BOMBEO EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO
Fuente UniAndes – Caicedo 2001

10. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
• EL fenómeno de bombeo debe estudiarse con teorías completas de la hidráulica bajo losas de pavimento
rígido (Nguyen Cong Phu (1979) Cong Phu y Ray en (1979) y Ray (1985)
• El flujo del agua bajo las losas de concreto tiene un comportamiento fundamentalmente diferente en
función de la profundidad de la cavidad que existe por debajo de las losas (Tabla 2, Ray 1985).
Viscoso
Laminar
Transitorio
Cavidad
Peso
vehículo
Presión
agua
Hydraulique du pompage des chaussees en beton et
erodabilite des materiaux de couche de fondation et de
couche de forme, Nguyen Cong Phu (1979)
EXPULSIÓN DE AGUA

11. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
EFECTO DEL PESO DE LOS VEHICULOS
EXPULSIÓN DE AGUA
ENTEDER EL
COMPORTAMIENTO
HIDRAULICO DEL FLUJO

12. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
VALORES DE FRECUENCIAS
≠
≠
EFECTO DE VELOCIDADES DE OPERACIÓN
EXPULSIÓN DE AGUA

13. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
Velocidad Frecuencia
(km/h) (Hz)
5 1
10 2
30 5
60 10
80 13
100 17
120 20
(Coffman, B.S. – 1967)
(PIT- Universidad Nacional, 2012)
EFECTO DE VELOCIDADES DE
OPERACIÓN
EXPULSIÓN DE AGUA

14. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
EFECTO DE VELOCIDADES DE OPERACIÓN
EXPULSIÓN DE AGUA

15. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
FASE 1
• 0-30 Seg
FASSE 2
• 30 seg y
1 min
Valores de referencia :
Nivel 1 : 0,2 mm
Nivel 2 : 0,2 – 0,5 mm
Nivel 3 : > 0,5 mm
Erodabilité des fondations et comportement des
chausseés (Christory, 1985)
METODO DEL CEPILLADO
ENSAYOS ERODABILIDAD

16. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
Erodabilité des fondations et comportement des
chausseés (Christory, 1985)
Verificación visual en 6 punto de
control de las núcleos extraídos
Diámetro aproximado 10- 15cm
METODO EXTRACCION DE NUCLEOS
ENSAYOS ERODABILIDAD

17. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
Erodabilité des fondations et
comportement des chausseés
(Christory, 1985)
PARAMETROS DE ENSAYO
Frecuencia : 160 Hz
Aceleración : 13 g
Tiempo : 20 min
MESA VIBRATORIA
ENSAYOS ERODABILIDAD

18. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
APLICACIÓN EN EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS RIGIDAS
El fenómeno de erosión es la principal causa de los daños en estructuras rígidas
PARA CADA MATERIAL PARA VARIOS MATERIALES

19. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
CARACTERIZACION DEL MATERIAL
Fuente UniAndes – Caicedo 2001

20. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
CARACTERIZACION DEL MATERIAL
DINAMICO
Fuente UniAndes – Caicedo 2001

21. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
ERODABILIDAD PARA LAS DIFERENTES
RESISTENCIAS DE RELLENO FLUIDO
0
20
40
60
80
100
120
30 60 80 140
Relleno fluido (kg/cm
2
)
CARACTERIZACION DEL MATERIAL
Fuente UniAndes – Caicedo 2001

22. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
COMPARACION DE DESGASTE
PARA MUESTRAS SATURADAS Y NO
SATURADAS
0
50
100
150
200
250
Relleno fluido (30kg/cm
2
)
Desgaste
(gr/min)
Saturada
No saturada
CARACTERIZACION DEL MATERIAL
Fuente UniAndes – Caicedo 2001

23. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
MUESTRA
RELLENO FLUIDO
CARACTERIZACION DEL MATERIAL
Fuente UniAndes – Caicedo 2001

24. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS RIGIDOS

25. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
EVOLUCIÓN DEL TRÁFICO

26. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
DATOS DEL SISTEMA TRANSMILENIO
Fuente: Formulación del
PMM para Bogotá
DATOS DE OPERACIÓN
Actividad 2006 2009
Longitud (km) 42.4 84.43
Estaciones en operación 94 116
Flota troncal disponible (buses) 747 1636
Velocidad promedio (km/h) 26.17 25.43
Fuente: Como avanza el
distrito en movilidad 2009
Fuente: www.sitp.gov.co
PARQUE AUTOMOTOR EN 2015 - BOGOTA
Aumentó en
119%
Disminuyó en
2.8%

27. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
HISTORICO DEL PARQUE AUTOMOTOR BOGOTA
2009 – Implementación del
servicio de Biarticulados
Capacidad 260 personas,
L = 27.2 m, A = 2.60 m y
7 puertas, Peso = 40 Ton
Fuente: Movilidad en cifras
2012

28. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
DAÑO SOBRE LA ESTRUCTURA DEL BUS ARTICULADO
Fuente: Determinación del peso por eje de buses
articulados y buses alimentadores de Transmilenio –
Informe Final
TIPO 1 TIPO 2 TIPO 3 TIPO 4
LA TRANSMISIÓN DE LAS CARGAS,
ASÍ COMO EL DAÑO GENERADO, NO
ES IGUAL PARA TODOS LOS
ARTICULADOS

29. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
TIPOS DE CARGA
-50000
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
500000
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
Presión(Pa)
tiempo (s)
TIPOS DE CARGA - SIMULACIÓN FWD
C-1
C-2
C-3

30. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
RELACIÓN ESFUERZO – PROFUNDIDAD
(Gomez, Murillo , 2015)

31. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
RELACIÓN DEFORMACIÓN – PROFUNDIDAD
(Gomez, Murillo , 2015)

32. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
INTERVENCIONES POSTERIORES
Fuente: http://www.noticiascolombianas.com.co/index.php/110072/reparacion-
de-2-200-losas-de-transmilenio/ - El Espectador

33. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
www.laneros.com
www.elespectador.com
www.eltransporte.com
DISEÑO ESTRUCTURAS RIGIDAS

34. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
(AASHTO, 1993)
NO SON EQUIVALENTES
TIPOS DE INTERVENCION

35. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
• De las 24.753 losas de la Autopista Norte se ha reparado 3.282 losas (13.3%) con un costo de 24.999 millones de
pesos.
• De las 16.997 losas de la Avenida Caracas se ha reparado 3.518 losas (20,7%) con un costo de 27.019 millones de
pesos.
• De las 41.750 losas de las 2 troncales se ha reparado 6.800 losas (16,3%) con costo de 51.319 millones de pesos.
TIPOS DE INTERVENCION

36. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
CONCEPTO ARMAGHANI

37. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
CONCEPTO ARMAGHANI

38. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
ASFALTO h: 21 cm, ai:0,22
CIV: 1001607
Folio: 128
Losa 2 - 17
CONCRETO HIDRÁULICO
22 cm
CONCRETO HIDRÁULICO
24 cm
BASE ARMAGHANI h: 24 cm,
ai:0,14 mi:0,9
RELLENO FLUIDO h:5 cm, ai:0,14
“RECOMENDACIONES” para mejorar la
condición de las losas falladas en la
autopista Norte.
:
“ Stability and draining must be assured,
focusing on stability of slabs….”),
CONDICIONES:
• Verificar la capacidad estructural del
conjunto de las capas inferiores a
reemplazar
• El drenaje para cada losa a intervenir
debería ser ajustada, ya que cada una
de ellas está aislada y presenta
condiciones particulares
DR. JAMSHID ARMAGHANI
CONCEPTO ARMAGHANI
NO SON EQUIVALENTES
ESTRUCTURALMENTE

39. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
- Los diseños deben ser integrales
- Cada proyecto es ÚNICO
- Es necesario realizar la inversión en ensayos de campo
completos
- Caracterización de materiales (un parámetro NO es
suficiente)
- Comités técnicos
- Lo barato sale caro
- Del afán no queda sino el cansancio
- Desconocimiento de experiencias anteriores
CONCLUSIONES

40. FORO TÉCNICO TRONCAL CARACAS - CAROL A. MURILLO
NO ES CUESTIÓN DE ROMPER LAS ESTRUCTURAS,
SINO DE SABER QUÉ HACER CON LOS PEDAZOS
MAFALDA – QUINO