Documento tesis.PDFPAVIMENTOS RIGIDOS
Tesis de maestría del área de Infraestructura Vial
Director: Doctor Bernardo Caicedo Decano de Ingeniería Universidad de los Andes
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE CIVIL
BOGOTA D.C. 2003
1.1.1 Erosión en función de la profundidad de socavamiento 6
1.1.2 Influencia de la carga por eje 12
1.1.3 Influencia de la velocidad de los vehículos 13
2. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 15
3. ANÁLISIS DE RESULTADOS 18
3.1 VIGA CON SOCAVAMIENTO INICIAL DE 0.8mm 18
3.2 VIGA CON SOCAVAMIENTO INICIAL DE 1.0mm 19
3.3 VIGA CON SOCAVAMIENTO INICIAL DE 1.2mm 22
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BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
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Gráfico 22. Bombeo socavamiento esp 0.8mm. Desplazamiento de la losa de
concreto
Gráfico 23. Bombeo socavamiento esp 1.0mm. Desplazamiento de la losa de
concreto
Gráfico 24. Bombeo socavamiento esp 1.2mm. Desplazamiento de la losa de
concreto
Gráfico 25. Bombeo socavamiento esp 0.8mm. Desplazamiento de la losa de
concreto
Gráfico 26. Bombeo socavamiento esp 1.0mm. Desplazamiento de la losa de
concreto
Gráfico 27. Bombeo socavamiento esp 1.2mm. Desplazamiento de la losa de
concreto
Desplazamiento de la losa de concreto
Gráfico 29. Desplazamiento elástico del pistón socavamiento inicial 0.8mm
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TABLAS ANEXAS
Tabla 1. Datos de desplazamiento y tiempo para una viga con socavamiento inicial
de 0.8mm
Tabla 2. Datos de desplazamiento y tiempo para una viga con socavamiento inicial
de 1.0mm
Tabla 3. Datos de desplazamiento y tiempo para una viga con socavamiento inicial
de 1.2mm
Tabla 4. Datos de desplazamiento y repeticiones de carga de 5.5 ton para una
viga con socavamiento inicial de 0.8mm
Tabla 5. Datos de desplazamiento y repeticiones de carga de 5.5 ton para una
viga con socavamiento inicial de 1.0mm
Tabla 6. Datos de desplazamiento y repeticiones de carga de 5.5 ton para una
viga con socavamiento inicial de 1.2mm
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Tabla 7. Tabla comparativa de datos de desplazamiento y repeticiones de carga
de 5.5 ton.
FOTOS ANEXAS
Foto 1. Viga en concreto reforzado que simula subrasante. Ues de acero para
amarrar estructura de pavimento
Foto 2. Formaleta en madera lista para recibir el relleno fluido
Foto 3. Fundiendo relleno fluido
Foto 4. Acomodando el relleno fluido en la formaleta
Foto 5. Nivelando el relleno fluido
Foto 6. Engrasando las láminas de acero que simularan la caverna socavada por
bombeo
Foto 8. Formaleta lista para recibir el concreto MR 50
Foto 9. Fundida de concreto MR 50
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Foto 11. Nivelando el concreto
Foto 12. Construyendo junta longitudinal y colocando barra de anclaje
Foto 13. Curado del concreto
Foto 14. Sacando lámina que simula caverna de socavamiento
Foto 15. Acomodando viga en la MTS
Foto 16. Inicio ensayo de bombeo en viga saturada de agua en la interface del
relleno fluido y el concreto
Foto 17. Altas presiones rompen los sellos laterales. El agua sale por la junta
longitudinal y por la abertura lateral
Foto 18. Agua ascendiendo por la junta longitudinal
Foto 19. Agua saliendo por la junta longitudinal
Foto 20. Agua y finos producto de bombeo
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Foto 22. Proceso de socavamiento del relleno fluido
Foto 23. Desplazamiento de las losas de concreto
Foto 24. Erosión por bombeo
Foto 25. Desplazamiento de la losa de concreto. Rotura de la losa de concreto
Foto 26. Fisura en el relleno fluido
Foto 27. Falla del acero lateral de refuerzo por tensión
Foto 28. Hundimiento de la losa de concreto por efecto voladizo causado por el
socavamiento en el relleno fluido
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INTRODUCCIÓN
Debido al creciente aumento de la población, y de la importancia que tienen las
vías terrestres como medio de comunicación del cual depende la economía de
muchas regiones y sectores, se hace necesario contar con vías que cumplan con
todas las especificaciones de calidad siendo altamente eficientes y seguras.
Teniendo en cuenta el esfuerzo que hace el gobierno y la ciudadanía para invertir
en la construcción de las vías de comunicación es de vital importancia que estas
respondan en forma adecuada a las exigencias para las cuales fueron diseñadas y
construidas y adicionalmente se mantengan en buenas condiciones durante el
periodo de vida útil proyectado.
Haciendo referencia a lo anterior observamos que el Distrito capital esta
implementando el sistema transmilenio, con el agravante que la estructura de
pavimento de transmilenio norte comenzó a fallar mucho antes de lo previsto. Es
cierto que fue la primera obra de este tipo que se construyó y por consiguiente no
había experiencias anteriores, pero teniendo en cuenta que es una obra modelo
tras de la cual vienen el diseño y la construcción de los transmilenios de otras
avenidas del distrito y de otras ciudades como Cali, Pereira y Bucaramanga, es de
vital importancia verificar que está sucediendo con la estructura del pavimento de
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transmilenio norte y así aprendiendo de los errores construir obras que cumplan
con todos los parámetros deseados.
De esta manera en este trabajo se simulan procesos de bombeo por erosión, para
capas de soporte en relleno fluido, en sus diferentes etapas de socavamiento y
condiciones de agua. Se analiza el comportamiento del material frente a este
fenómeno nocivo buscando captar condiciones críticas que puedan ser
desequilibrantes y aceleren el problema.
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Los primeros pavimentos rígidos se construyeron directamente sobre la
subrasante, pues se consideraba que su función principal no era suministrar un
soporte de alta resistencia, sino mas bien un apoyo razonablemente uniforme. En
efecto, si la subrasante no ofrece soporte uniforme a toda la losa del pavimento,
esta tiende a trabajar como un puente entre las zonas resistentes y a deformarse
excesivamente en las áreas débiles, lo cual origina esfuerzos de flexión en general
altos e imprevisibles. (ICPC, 1996)
Con el objeto de obtener un apoyo uniforme se comenzaron a utilizar subbases
como soporte para las losas de concreto, en materiales diversos tales como
subbases granulares, suelo cemento, grava cemento, y el tan mencionado relleno
fluido que fue el utilizado en las vías de transmilenio norte y caracas entre otros.
Sin embargo, el rápido incremento en la magnitud y frecuencia de vehículos
pesados, puso en evidencia que la vida útil del pavimento estaba estrechamente
condicionada a la estabilidad del soporte y uno de los principales problemas
observados desde 1942 fue el “bombeo” o “surgencia”, fenómeno estudiado a
partir de tal año por el HRB y varios departamentos de carreteras de los Estados
Unidos. (ICPC, 1996)
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El bombeo se define como el fenómeno por el que el agua ubicada entre la
superficie inferior de las losas de concreto y el material de soporte, es expulsada
por entre las juntas de las losas de concreto al pasar un vehículo pesado. El agua
expulsada arrastra en ciertos casos las partículas finas del soporte del pavimento,
creando con el tiempo cavidades bajo el pavimento y dejando las losas trabajando
en voladizo, en las zonas de las juntas y bordes del pavimento, que son
precisamente las zonas estructuralmente mas débiles; el soporte pierde
uniformidad, se incrementan los esfuerzos de flexión y finalmente sobreviene la
rotura de la losa. (NGUYEN,1979).
La principal causa del bombeo es el efecto de erosión que consiste en el arrastre
de finos producto de la degradación del material de soporte, provocado por el
agua que sale por entre las juntas de concreto.(El Tiempo, 2002 ). Este material,
adicional a una alta resistencia a la erosión, debe tener características de
permeabilidad adecuadas que le permita a un sistema de drenaje, evacuar el agua
que entre al pavimento, sin crear grandes presiones que rompan los sellos de
junta y erosionen el soporte. (Griselin,1979)
En la bibliografía de los Estados Unidos el relleno fluido se cataloga como
Controled Low Strength Materials (CLSM); en la bibliografía francesa el material
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que mas se asemeja al relleno fluido utilizable como base de pavimentos rígidos
se denomina Concreto de Arena (Béton de Sable).
Con respecto a la utilización de los materiales CLSM como base de pavimento la
ACI anota que este “material no ha sido ampliamente usado debido a que ha
faltado investigación respecto a la capacidad de transferencia de carga de este
material”. (ACI,SP150). En lo concerniente a las aplicaciones del CLSM como
base de pavimento la ACI anota que buenos drenajes incluyendo bordillos y
cunetas, alcantarillas son requeridas cuando se usa CLSM en la construcción de
pavimentos. (ACI, 1994). Con respecto a la resistencia a la erosión la ACI anota
que estudios tanto de laboratorio como de campo han mostrado que CLSM tiene
mejor resistencia a la erosión que muchos otros materiales. Test comparativos con
llenos a base de arena y arcilla muestran que cuando se expusieron a velocidades
de agua de 1.7 ft/seg, fue superior la resistencia del CLSM a la de los otros
materiales. (ACI, 1994). Investigaciones de Georgetown reconfirmaron que el uso
del CLSM es para pavimentos con bajo volumen de tráfico como calles
residenciales. (Cincinnati Gas, 1994)
1.2 FENOMENO DEL BOMBEO (Nguyen, 1979)
El fenómeno de bombeo que puede presentarse bajo un pavimento rígido es un
problema complejo debido al gran número de variables que intervienen. Por esta
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razón, el procedimiento generalmente utilizado para el análisis cualitativo del
fenómeno de bombeo es el de comparar el comportamiento de pavimentos ya
construidos y con base en ellos extrapolar y sacar conclusiones sobre el
comportamiento de pavimentos nuevos construidos en forma similar. Mediante
este procedimiento se han obtenido ábacos y fórmulas empíricas que permiten
evaluar la evolución del desnivel que presentan las losas en las juntas
transversales de un pavimento rígido.
Si bien este procedimiento empírico permite obtener conclusiones sobre
pavimentos comparables a aquellos sobre los cuales se ha establecido el modelo,
presenta limitantes importantes en los casos en los cuales el procedimiento
constructivo o los materiales son diferentes. En estos casos es preferible utilizar
análisis mas refinados que permitan tener en cuenta la influencia de las diferentes
variables que intervienen en el fenómeno de bombeo y el comportamiento real del
material utilizado como base del pavimento rígido.
1.1.1 Erosión en función de la profundidad de socavamiento. Se ha podido
determinar que el flujo del agua bajo las losas de concreto rígido (figura 1), tiene
un comportamiento fundamentalmente diferente en función de la profundidad de la
cavidad que existe por debajo de las losas (Tabla 1).
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Tabla 1. Comportamiento del flujo de agua bajo las losas de concreto
Etapa Profundidad de
la cavidad (mm)
del pavimento
de expulsión
Período de
aceleración de la fatiga y rotura
de la losa
degradaciones
Etapa 1: etapa inicial de bombeo latente. Este caso se presenta cuando existen
pequeñas cavidades creadas principalmente por gradientes térmicos negativos.
En estas circunstancias el agua se comporta como un fluido viscoso y el cálculo
de la velocidad del agua puede realizarse utilizando las teorías de la hidrodinámica
y de la vibración de losas. Para este caso la velocidad de expulsión del agua está
dada por:
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En donde P es la carga del vehículo, L es largo de la cavidad, h es la profundidad
de la cavidad I es el ancho de la cavidad y u es la viscosidad dinámica. Según
esta expresión, la velocidad de expulsión del agua es proporcional al cuadrado de
la profundidad de la cavidad (h2) e inversamente proporcional al largo de la
cavidad y al cuadrado de su ancho. Las velocidades calculadas con base en esta
expresión varían entre 0 y 3 m/s (Figura 2,parte A). Estas velocidades no tienen
una fuerza suficiente para erosionar una capa de pavimento en concreto pobre o
en gravas- cemento sin embargo si tienen la suficiente fuerza para transportar
finos hasta de 3 mm de diámetro cuya cementación se ha perdido. También
pueden lavar los finos de los materiales no tratados.
Etapa 2: caso intermedio. Profundidad de la cavidad entre 0.5 y 1 mm. En este
caso el flujo de agua es transitorio y eso dificulta los cálculos analíticos. Por esta
razón en este caso es mejor recurrir a medidas directas de presión de agua
(Nguyen Cong Phu 1979). En este caso las velocidades de expulsión de agua
pueden superar a las de los casos anteriores (Figura 1, parte B). Estas altas
velocidades permiten concluir que esta es la etapa crítica de erosión de la base
del pavimento.
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Etapa 3: profundidad de la cavidad superior a 1 mm. Este caso se puede
presentar cuando la erosión ya ha comenzado o en casos de gradientes térmicos
negativos verdaderamente excepcionales. Para cavidades superiores a 1 mm el
régimen de flujo del agua se modifica profundamente debido a que el número de
Reynolds corresponde al de un flujo laminar. En este caso, la presión del agua que
aparece bajo el eje de un vehículo es función del cuadrado de la velocidad de
deflexión que a su vez depende casi exclusivamente del peso del vehículo. Las
ecuaciones 2 y 3 Permiten calcular la velocidad de expulsión de agua en la salida
de la cavidad. Con base en estas ecuaciones se puede determinar que la
velocidad de expulsión del agua para cavidades de 1 mm está comprendida entre
4 y 8 m/s; esta velocidad disminuye rápidamente con el aumento de la profundidad
de la cavidad (Figura 1, parte C).
Si el agua solamente se expulsa por la junta transversal:
( )Zmaxhmax VzL
L es el largo de la cavidad
I es el ancho de la cavidad
(Ecuación 2)
Vz es la velocidad de deflexión (m/s)
Zmax es la deflexión en el extremo de la losa ante el paso de los vehículos
Figura 1. Velocidad de expulsión del agua en función de la profundidad de la
cavidad
Cavidad L = 1 m I = 3.5 m
Profundidad de la cavidad (mm)
Peso real 13 ton 9 ton
A C
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Si el agua es expulsada por la junta transversal y la junta longitudinal de la berma:
( )Zmaxhmax Z L
= 12
Estas ecuaciones solamente son válidas para valores de (hmax-Zmax)>0.5mm ya
que bajo estas condiciones se presenta un flujo laminar. Cuando (hmax-Zmax) se
aproxima a 0.5 mm (que corresponde aproximadamente a una cavidad del orden
de 1mm, la velocidad de expulsión de agua es máxima (8 m/s). La extensión
longitudinal de la cavidad hace que aumente la longitud del voladizo que forma el
pavimento, esto a su vez hace que las deflexiones aumenten y se prolongue el
efecto de la erosión. En el largo plazo el aumento de los esfuerzos en la losa es tal
que se produce su rotura por fatiga.
1.1.2 Influencia de la carga por eje. En la Figura 1 se puede observar la influencia
del peso de los vehículos en la velocidad de expulsión de agua. Se puede
observar que el efecto es notable ya que un aumento en la carga real en un eje
simple de 9 a 13 toneladas produce un incremento en la velocidad máxima de
expulsión del agua de 5.5 a 8 m/s. Este aumento será mas crítico en la medida en
(Ecuación 3)
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que la velocidad del agua para la cual se inicia el proceso de erosión esté
comprendida entre estos valores.
1.1.3 Influencia de la velocidad de los vehículos. La velocidad de los vehículos
tiene una influencia importante ya que se combinan dos efectos: en primer lugar la
deflexión dinámica es inferior a la deflexión estática y en segundo lugar una
velocidad de los vehículos baja hace que la velocidad del flujo del agua disminuya.
Estos dos efectos combinados hacen que la velocidad de los vehículos para la
cual se produce la mayor erosión sea de alrededor de 30 Km/hora. En la Figura 2
se observa el efecto de la velocidad de los vehículos.
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P (cm de agua)
2. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
Con el fin de obtener un soporte que diera muy buena capacidad portante se
utilizaron 6 vigas en concreto armado de largo 2m, ancho 0.5m y espesor de
0.25m que ya existían en el CITEC. A cada viga se le buscaron los hierros a 0.2m
de cada uno de sus extremos y de ahí se amarro un fleje en forma de U en hierro
de diámetro ½” con el propósito de amarrar el relleno fluido y la losa de concreto
MR buscando suplir la ausencia de confinamiento lateral y simular una estructura
que se comporte en forma monolítica (foto 1). Usando testeros de madera se
formaleteó sobre la vigas en concreto armado, impregnando las caras internas de
la formaleta de ACPM para así facilitar el desprendimiento entre la formaleta u el
concreto una vez este a curado. Se pidió el relleno fluido de 30kg/cm2 a la planta
de concreto el cual fue trasportado por una mixer y vaciado directamente sobre las
vigas soporte (fotos 2,3). Mediante la ayuda de una pala (herramienta menor) se
distribuyo el material dentro de la formaleta y con un palustre se le busco el nivel
hasta alcanzar los 0.2m de espesor (foto 4,5). Se tuvo en cuenta en el vaciado del
concreto hacerlo desde una altura mínima para evitar con esta caída la
segregación del material. Aunque se hubiera podido fundir la losa de concreto 24
horas después de que se fundió el relleno fluido, por algunos inconvenientes se
programó a los 8 días. Con el fin de simular una cavidad de socavamiento
producto de diferentes etapas de bombeo, se utilizaron láminas de acero con
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espesores de 0.8mm, 1.0mm y 1.2mm, dimensiones de 1m de largo por 0.5m de
ancho (ancho de las vigas) que bien engrasadas se localizaron sobre el relleno
fluido (fotos 6,7,8). Se tenían listas también 6 laminas de espesor 1mm y de 0.5m
de ancho por 0.3m de alto para poner verticalmente en el centro de cada viga y
así construir la junta longitudinal. Esta lámina tenia un canal en el centro para que
no interviniera con la barra de anclaje. Se cortaron 6 barras de acero de diámetro
5/8” y longitud 0.7m para simular las barras de anclaje que van perpendiculares a
la junta longitudinal (foto 12). Fue enviada una mixer con concreto de Módulo de
Rotura 50 kg/cm2, el cual fue vaciado directamente sobre el relleno fluido,
manipulándolo en forma rápida (la fundida de las 6 vigas tuvo una duración de 1
hora) para evitar el fraguado antes de tiempo (fotos 9,10). Se vibro en forma
prudente para evitar hormigueros por defecto o segregación por exceso, y
mediante una boquillera se le dio el terminado final a la superficie de cada viga
(foto 11). Una vez fundidas las vigas y fraguado el concreto, se roció con agua
cada viga y se protegió con geotextil no tejido el cual se saturo de agua, buscando
de esta forma lograr un adecuado curado de las losas de concreto (foto 13). Se
espero por 28 días para que el concreto alcanzara la resistencia máxima y acto
seguido se retiro la formaleta de madera junto con las láminas de acero que
formaron las cavidades de socavamiento (foto 14). Los laterales por donde se
retiraron las laminas de acero fueron taponados con cemento tipo I. Mediante la
ayuda de una broca de perforó un orificio de diámetro ½” atravesando la losa de
concreto, comunicando la superficie de la losa con la cavidad socavada ubicada
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en la interface entre el relleno fluido y el concreto. Con un montacargas fueron
transportadas las vigas hasta ubicarlas en la máquina MTS (machine test system)
(foto 15). Se conecto una manguera y se le inyecto agua a través del orificio que
comunica la superficie de la losa con la interface entre los dos materiales (foto 16).
Una vez se estancó el agua en la interface se procedió a programar la maquina
MTS con repeticiones de carga de 5.5 toneladas a una frecuencia de 10 Hz
haciendo registros de tiempo, carga y desplazamiento se ubico el pistón cerca de
la junta longitudinal de dilatación y se inició el ensayo (foto17). El agua entraba
constantemente a través del orificio vertical para que en todo momento hubiera
presencia constante del líquido en la estructura. El ensayo se daba por terminado
cuando fallaba la estructura ya fuera porque la losa se partía, o porque la
estructura perdía la propiedad de responder ante las cargas en forma monolítica.
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3. ANALISIS DE RESULTADOS
Se fallaron en la maquina MTS bajo cargas constantes de 5.5 toneladas cíclicas,
vigas gemelas formadas por concreto MR 50 de espesor 0.21m y relleno fluido
de resistencia 30 kg/cm2 con un espesor de 0.20m, apoyadas sobre vigas en
concreto armado simulando un soporte óptimo para esta estructura, y lo único que
se varió, fue la etapa del socavamiento que se pretendía simular por los efectos de
la erosión causada por la presencia del agua en la interface entre el concreto MR
50 y el relleno fluido de resistencia 30 kg/cm2. A continuación se realiza el análisis
del comportamiento de cada una de las vigas, obtenido de las gráficas de
desplazamiento (mm) vs repeticiones de 5.5 ton.
3.1 VIGA CON SOCAVAMIENTO INICIAL DE 0.8mm
Con la presencia de agua estancada en la interface entre el concreto MR 50 y el
relleno fluido de resistencia 30 kg/cm2, se presenta un alto efecto de bombeo
(erosión rápida) en las primeras 100 repeticiones de 5.5 ton cada una, alcanzando
un desplazamiento del pistón de 4 mm. Teniendo en cuenta que se partió de un
socavamiento inicial de 0.8mm se observa que con 100 repeticiones, el relleno
fluido de resistencia 30kg/cm2 se erosionó 3.2mm (primera etapa o etapa inicial
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del ensayo). A partir de las 200 repeticiones la curva de la gráfica de
desplazamiento en mm vs repeticiones de 5.5 ton (gráfico 25), cambia su
curvatura y busca una pendiente bastante suave hasta el final. Para pasar del
socavamiento de 4 mm a uno de 6mm se hace necesario de 11900 repeticiones y
para pasar de un socavamiento de 6mm a uno de 8mm se necesito de 27000
repeticiones. Es decir que a medida que el socavamiento va aumentando en su
espesor, se va necesitando de mayor numero de repeticiones de carga para
obtener una misma cantidad de socavamiento por efecto de la erosión (fotos
17,18,19,20,21,22,23,24,25).
3.2 VIGA CON SOCAVAMIENTO INICIAL DE 1.0mm
Se produce un hundimiento rápido inicial en la losa de concreto debido al efecto
voladizo en el que se encuentra por el socavamiento de 1.0mm con el que se
inicia la trasmisión de carga. De ahí que con 50 repeticiones de carga se desplace
la losa de concreto 0.48mm. Se observa en la foto 26 de la viga 2, que
inmediatamente se somete la estructura a las cargas cíclicas, se presenta una
fisura en el relleno fluido por donde el agua que se encuentra en la interface entre
los dos materiales, comienza a drenar. Lo anterior hace que no haya
estancamiento de agua como sucedió en la viga 1. El agua drena, se liberan las
presiones y por lo tanto la que he llamado primera etapa o etapa inicial del ensayo
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es menos crítica, y la curva de la gráfica de desplazamiento vs repeticiones de
carga (gráfico 26) busca rapidamente la pendiente suave de lo que he
denominado etapa 2 del ensayo. En esta etapa 2 es necesario el trascurso de
2600 repeticiones para que la losa se desplace 1mm, que es el socavamiento con
el que se comenzó el ensayo. Para pasar de un socavamiento de 1mm a uno de
2mm se necesitaron de 14300 repeticiones de carga, y para pasar de 2mm a 4mm
se necesito de 22000 repeticiones de carga.
Se mantiene la tendencia de comportamiento de la viga número 1 en la que se
presenta un acelerado desplazamiento (hundimiento) inicial aunque mucho mas
suave que en la primera viga (En la viga 2 no hubo estancamiento, se liberó la
presión que ejerce el agua mediante el drenaje que se presento por la presencia
de la fisura en el relleno fluido) , y luego a medida que el socavamiento va
aumentando en su espesor, se va necesitando de mayor numero de repeticiones
de carga para obtener una misma cantidad de socavamiento por efecto de la
erosión.
Una vez que las pendientes de las graficas de desplazamiento vs repeticiones han
pasado la etapa inicial en el que tienen elevadas pendientes y alta erosión, pasan
a una segunda etapa en la que la pendiente se hace mas tenue y en ese momento
hay un paralelismo entre la curva de la viga 1 (socavamiento inicial 0.8mm) y la
curva de la viga 2 (socavamiento inicial 1.0mm), encontrándose separadas por
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una distancia de 4.23mm de socavamiento, causado por la alta velocidad de
erosión que se presento en la viga 1 en las primeras 100 repeticiones de carga
(gráfico 28). En esta segunda etapa del bombeo se puede estimar una velocidad
de socavamiento en el relleno fluido de aproximadamente 0.0009mm/seg valor
obtenido bajo las siguientes consideraciones: Se aplicaron cargas cíclicas de 5.5
toneladas a una frecuencia de 10Hz, y se tiene según la gráfica que en lo que
hemos llamado la segunda etapa del bombeo, para un socavamiento de 2mm se
requieren de aproximadamente 22000 repeticiones de carga las cuales equivalen
a 2200 segundos; entonces dividiendo los 2mm entre los 2200 segundos da un
resultado de socavamiento de 0.0009mm/seg que fue el mencionado
anteriormente. Haciendo una consideración similar a la anterior podemos
determinar una velocidad de socavamiento en el relleno fluido para la viga 1 en los
primeros 10 segundos del ensayo de 0.32mm/seg.
Si retomamos el procedimiento con el que se realizo el ensayo podemos ver que
lo primero que se hizo fue saturar la cavidad socavada en cada una de las
estructuras falladas; esto producía un estancamiento de agua en la interface entre
el concreto y el relleno fluido, o sea que las cargas iniciales se ejercían sobre una
estructura que tenia agua en estancamiento, esto produjo altas presiones que
provocaron el rápido socavamiento inicial del que se hablo anteriormente. Una
vez el agua drena por alguna parte ya sea lateralmente o por las juntas de
dilatación, se libera esa alta presión causada por el estancamiento y el bombeo se
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estabiliza haciéndose mas tenue, de ahí que en esta segunda etapa las curvas de
las vigas 1 y 2 se vuelvan paralelas. Por ser la cavidad de 0.8mm de menor
espesor que la de 1.0mm entonces se hace mas crítica pues se generan mayores
presiones y por consiguiente mayor bombeo.
3.3 VIGA CON SOCAVAMIENTO INICIAL DE 1.2mm
En esta estructura de pavimento ya las condiciones de bombeo son diferentes a
las de las dos vigas anteriores. Aunque se generan presiones por efecto del agua
en la interface, por ser la cavidad socavada de un espesor considerable, la que he
llamado primera etapa o etapa inicial que con pequeños espesores es critica, aquí
no representa un bombeo representativo. La anteriormente mencionada segunda
etapa o etapa de bombeo suave en este caso no existe, y lo que se presenta es
un caso crítico nuevo ya no por efecto de bombeo como tal, sino del llamado
efecto voladizo de la placa de concreto (gráfico 27). Es tan grande la cavidad
socavada que la losa de concreto comienza a balancearse sobre el relleno fluido
sometiéndose a altos esfuerzos de tracción, los mismos vértices de la losa
impactan directamente al relleno fluido socavándolo hasta que la losa falla. En el
ensayo como se puede apreciar en la foto 27 vemos que las vigas tenían un
refuerzo en hierro de ½” en forma de U en los extremos con el fin de amarrar el
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soporte de la estructura al relleno fluido y este a su vez a la losa de concreto
tratando de simular el confinamiento lateral de un pavimento real. Fue tal el
esfuerzo de tracción al que se sometió la losa por el voladizo que se presento, que
dichos refuerzos en hierro no soportaron y fallaron por tensión, quedando la losa
de concreto meciéndose sobre el relleno fluido tal como se comentó anteriormente
(foto 28).
4. CONCLUSIONES
Se presentan dos tendencias de comportamiento según el grado de socavamiento
en el que se encuentre la estructura.
4.1 SOCAVAMIENTOS DE ESPESOR <=1mm
Se puede dividir en dos grupos a el agua que hace presencia en la interface entre
la losa de concreto y el material que la soporte que para el caso es el relleno
fluido. Una es el agua estancada (grupo 1) y otra es el agua que se encuentra en
un estado de escorrentía, libre de altas presiones (grupo 2).
La causa de lo que se podría llamar bombeo crítico es el estancamiento del agua
(grupo 1) en la interface entre la losa de concreto y el relleno fluido, el cual causa
una rápida erosión debido a las altas presiones a que se somete la estructura por
efecto de las cargas aplicadas.
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La presencia de agua de escorrentía libre de presiones (grupo 2) también es
perjudicial pues causa bombeo aunque mucho mas moderado que el agua que se
encuentra estancada (grupo 1).
Entre mas pequeño sea el espesor de la cavidad socavada por efecto de bombeo,
mayor van a ser el estancamiento de agua y las altas presiones. Se presentará un
bombeo crítico que rápidamente erosionará el material de soporte de la losa de
concreto.
Una vez el agua ubicada en la interface entre la losa de concreto y el relleno fluido
no se encuentra estancada, sin importar el espesor del socavamiento inicial
producido por el bombeo del agua estancada, va a tener una rata de bombeo
constante. (paralelismo curvas de las gráficas de desplazamiento vs repeticiones
de carga).
Para evitar el bombeo crítico que es el que produce mayor erosión es necesario
drenar el agua de la interface para así liberar presiones y evitar el estancamiento.
MIC2003-II-15
En pavimentos que ya presentan un deterioro por bombeo se hace necesario que
antes de volver a sellar las juntas lo que provocaría mayores presiones y mayor
estancamiento de agua que agravaría el bombeo, se ubiquen los posibles lugares
por los que se esta entrando el agua a el pavimento (separadores por ejemplo,
bermas, zonas verdes) y hacer filtros que permitan que el agua circule sin
penetrar a la estructura del pavimento, En el caso del relleno fluido es poco
probable que lo afecte el agua que se encuentre por debajo de este debido a su
alto grado de impermeabilidad.
Debido a que es muy poco probable lograr que una estructura de pavimento
quede totalmente hermética a la entrada del agua, es necesario la presencia de
drenajes que eviten a toda costa el estancamiento del agua (bombeo crítico), para
que de esta forma el agua circule y salga de la estructura lo antes posible.
Mientras haya presencia de agua en la interface de los materiales así sea del
grupo 2, va a presentarse bombeo, por eso es vital para la durabilidad del
pavimento la rápida evacuación de las aguas a través de los drenajes.
MIC2003-II-15
4.2 SOCAVAMIENTOS DE ESPESOR > 1mm
Para este caso el deterioro del pavimento ya no se presenta por bombeo, pues la
cavidad socavada es tan grande que las presiones del agua atrapada en la
interface de los dos materiales se disminuye.
El deterioro del pavimento se presenta por el efecto voladizo el cual hace que
debido a las cargas a que se somete la losa, se presenten altos esfuerzos de
tracción que hacen que la losa se parta y falle.
MIC2003-II-15
BIBLIOGRAFIA
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Grafico 1. Bombeo socavamiento esp 0.8mm
-40
-39
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Gráfico 22. Bombeo socavamiento esp 0.8mm Desplazamiento de la losa de concreto
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Gráfico 23. Bombeo socavamiento esp 1,0mm Desplazamiento de la losa de concreto
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Gráfico 24. Bombeo socavamiento esp 1.2mm Desplazamiento de la losa de concreto
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Gráfico 25. Bombeo socavamiento esp 0.8mm Desplazamiento de la losa de concreto
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Gráfico 26. Bombeo socavamiento esp 1,0mm desplazamiento de la losa de concreto
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Gráfico 27. Bombeo socavamiento esp 1.2mm Desplazamiento de la losa de concreto
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)
Tabla 1. Datos de desplazamiento y tiempo para una viga con socavamiento inicial de 0,8mm.
FRECUENCIA 10 HERTZ CARGA 5,5 TON DESPLAZAMIENTO DEL PISTON
Desp INF(mm) Desp relativo Tiempo (seg) Desp absoluto Desp SUP(mm) SUP-INF
33,86 0 0 0 33,52 0,34 35,59 1,73 5,00 1,73 34,58 1,01 37,78 2,19 10,00 3,92 36,72 1,06 38,31 0,53 20,00 4,45 37,49 0,82 38,51 0,2 30,00 4,65 37,82 0,69 38,61 0,1 40,00 4,75 38 0,61 38,65 0,04 50,00 4,79 38,04 0,61 38,79 0,14 100,00 4,93 38,24 0,55 38,85 0,06 150,00 4,99 38,29 0,56 38,90 0,05 200,00 5,04 38,33 0,57 38,98 0,08 250,00 5,12 38,39 0,59 39,04 0,06 300,00 5,18 38,45 0,59 39,07 0,03 350,00 5,21 38,5 0,57 39,09 0,02 400,00 5,23 38,55 0,54 39,10 0,01 450,00 5,24 38,52 0,58 39,09 -0,01 500,00 5,23 38,52 0,57 39,15 0,06 550,00 5,29 38,53 0,62 39,21 0,06 600,00 5,35 38,55 0,66 39,31 0,10 650,00 5,45 38,64 0,67 39,35 0,04 700,00 5,49 38,72 0,63 39,38 0,03 750,00 5,52 38,72 0,66 39,38 0,00 800,00 5,52 38,73 0,65 39,51 0,13 850,00 5,65 38,82 0,69 39,61 0,10 900,00 5,75 38,89 0,72 39,68 0,07 950,00 5,82 38,97 0,71 39,72 0,04 1000,00 5,86 39,04 0,68 39,75 0,03 1050,00 5,89 39,06 0,69 39,74 -0,01 1100,00 5,88 39,05 0,69 39,78 0,04 1150,00 5,92 39,07 0,71 39,84 0,06 1200,00 5,98 39,09 0,75 39,88 0,04 1250,00 6,02 39,13 0,75 39,91 0,03 1300,00 6,05 39,18 0,73 39,96 0,05 1400 6,1 39,21 0,75 40,02 0,06 1500 6,16 39,25 0,77 40,08 0,06 1600 6,22 39,29 0,79 40,14 0,06 1700 6,28 39,33 0,81 40,20 0,06 1800 6,34 39,38 0,82 40,25 0,05 1900 6,39 39,42 0,83 40,31 0,06 2000 6,45 39,46 0,85 40,37 0,06 2100 6,51 39,51 0,86 40,43 0,06 2200 6,57 39,55 0,88
40,49 0,06 2300 6,63 39,59 0,9 40,55 0,06 2400 6,69 39,63 0,92 40,61 0,06 2500 6,75 39,68 0,93 40,67 0,06 2600 6,81 39,72 0,95 40,72 0,05 2700 6,86 39,76 0,96 40,78 0,06 2800 6,92 39,8 0,98 40,84 0,06 2900 6,98 39,84 1 40,90 0,06 3000 7,04 39,89 1,01 40,93 1,02 3050,00 7,07 39,91 1,02 40,97 0,04 3100,00 7,11 39,93 1,04 41,03 0,06 3150,00 7,17 40 1,03 41,08 0,05 3200,00 7,22 40,05 1,03 41,09 0,01 3250,00 7,23 40,02 1,07 41,08 -0,01 3300,00 7,22 40,03 1,05 41,21 0,13 3350,00 7,35 40,06 1,15 41,31 0,10 3400,00 7,45 40,1 1,21 41,39 0,08 3450,00 7,53 40,17 1,22 41,44 0,05 3500,00 7,58 40,27 1,17 41,45 0,01 3550,00 7,59 40,21 1,24 41,44 -0,01 3600,00 7,58 40,21 1,23 41,50 0,06 3650,00 7,64 40,27 1,23 41,48 -0,02 3700,00 7,62 40,27 1,21 41,59 0,11 3750,00 7,73 40,32 1,27 41,75 0,16 3800,00 7,89 40,42 1,33 41,82 0,07 3850,00 7,96 40,41 1,41 41,76 -0,06 3900,00 7,90 40,46 1,3 41,69 -0,07 3950,00 7,83 40,43 1,26 41,87 0,18 4000,00 8,01 40,46 1,41 42,03 0,16 4050,00 8,17 40,62 1,41 42,12 0,09 4100,00 8,26 40,58 1,54 42,07 -0,05 4150,00 8,21 40,54 1,53 42,16 0,09 4200,00 8,30 40,55 1,61 42,31 0,15 4250,00 8,45 40,53 1,78 42,45 0,14 4300,00 8,59 40,66 1,79 42,61 0,16 4350,00 8,75 40,87 1,74
Tabla 2. Datos de desplazamiento y tiempo para una viga con socavamiento inicial de 1,0mm.
FRECUENCIA 10 HERTZ CARGA 5,5 TON
Desp Relativo (mm)Tiempo (seg) Desp absoluto (mm)Desp INF(mm) Desp SUP(mm) SUP-INF 0,00 0,00 0,00 57,43 56,99 0,44 0,48 5,00 0,48 57,91 57,09 0,82 0,05 10,00 0,53 57,96 57,14 0,82 0,05 20,00 0,58 58,01 57,19 0,82 0,04 30,00 0,62 58,05 57,21 0,84 0,02 40,00 0,64 58,07 57,23 0,84 0,02 50,00 0,66 58,09 57,25 0,84 0,12 100,00 0,78 58,21 57,32 0,89 0,09 150,00 0,87 58,30 57,37 0,93 0,07 200,00 0,94 58,37 57,44 0,93 0,04 250,00 0,98 58,41 57,51 0,90 0,03 300,00 1,01 58,44 57,53 0,91 0,07 400,00 1,08 58,51 57,57 0,94 0,11 500,00 1,19 58,62 57,64 0,98 0,03 600,00 1,22 58,65 57,7 0,95 0,02 650,00 1,24 58,67 57,69 0,98 0,07 700,00 1,31 58,74 57,7 1,04 0,06 800,00 1,37 58,80 57,74 1,06 0,06 900,00 1,43 58,86 57,83 1,03 0,06 1000,00 1,49 58,92 57,81 1,11 0,03 1100,00 1,52 58,95 57,84 1,11 0,05 1200,00 1,57 59,00 57,94 1,06 0,09 1300,00 1,66 59,09 57,99 1,10 0,08 1400,00 1,74 59,17 58,05 1,12 0,08 1500,00 1,82 59,25 58,11 1,14 0,08 1600,00 1,90 59,33 58,16 1,17 0,08 1700,00 1,98 59,41 58,22 1,19 0,49 1800,00 2,06 59,90 58,28 1,62 0,10 1900,00 2,16 60,00 58,35 1,65
-0,02 2000,00 2,14 59,98 58,35 1,63 0,11 2100,00 2,25 60,09 58,44 1,65 0,06 2200,00 2,31 60,15 58,52 1,63 0,08 2300,00 2,39 60,23 58,62 1,61 0,22 2400,00 2,47 60,45 58,67 1,78 0,01 2500,00 2,48 60,46 58,69 1,77 0,06 2600,00 2,54 60,52 58,8 1,72 0,12 2700,00 2,66 60,64 58,86 1,78 0,07 2800,00 2,73 60,71 58,93 1,78 0,09 2900,00 2,82 60,80 58,99 1,81 0,09 3000,00 2,91 60,89 59,05 1,84 0,08 3100,00 2,99 60,97 59,11 1,86 0,09 3200,00 3,08 61,06 59,18 1,88
0,51 3300,00 3,17 61,57 59,24 2,33 0,08 3400,00 3,25 61,65 59,3 2,35 0,00 3500,00 3,25 61,65 59,34 2,31 0,26 3600,00 3,51 61,91 59,43 2,48 0,11 3692,68 3,62 62,02 59,49 2,53
-0,14 3748,19 3,48 61,88 59,52 2,36 0,09 3800,00 3,57 61,97 59,56 2,41 0,45 3900,00 4,02 62,42 59,62 2,80 0,50 4000,00 4,07 62,92 59,68 3,24
-0,01 4100,00 4,06 62,91 59,75 3,16 0,28 4200,00 4,34 63,19 59,81 3,38 0,29 4300,00 4,63 63,48 60,05 3,43
-0,13 4400,00 4,50 63,35 60,09 3,26 0,33 4500,00 4,83 63,68 60,23 3,45 0,25 4600,00 5,08 63,93 60,55 3,38 0,01 4700,00 5,09 63,94 60,5 3,44 0,11 4800,00 5,20 64,05 60,57 3,48 0,58 4900,00 5,78 64,63 61,09 3,54 0,40 5000,00 6,18 65,03 61,54 3,49 0,13 5100,00 6,31 65,16 61,61 3,55 0,22 5200,00 6,53 65,38 61,85 3,53 0,47 5300,00 7,00 65,85 62,41 3,44 0,12 5400,00 7,12 65,97 62,39 3,58 0,04 5500,00 7,16 66,01 62,47 3,54
Tabla 3. Datos de desplazamiento y tiempo para una viga con socavamiento inicial de 1,2mm.
FRECUENCIA 10 HERTZ CARGA 5,5 TON
Desp INF(mm) Desp relativo Tiempo (seg) Desp absoluto Desp SUP(mm) SUP-INF
40,6 0 0 0 40,23 0,37 40,78 0,18 5 0,18 40,31 0,47 40,94 0,16 10 0,34 40,43 0,51 41,13 0,19 20 0,53 40,56 0,57 41,24 0,11 30 0,64 40,68 0,56 41,35 0,11 40 0,75 40,79 0,56 41,42 0,07 50,00 0,82 40,86 0,56 41,69 0,27 100,00 1,09 41,16 0,53 41,81 0,12 150,00 1,21 41,25 0,56 42,08 0,27 200,00 1,48 41,41 0,67 42,67 0,59 250,00 2,07 41,89 0,78 42,96 0,29 300,00 2,36 42,09 0,87 43,33 0,37 350,00 2,73 42,31 1,02 43,63 0,3 400,00 3,03 42,64 0,99 43,98 0,35 450,00 3,38 42,99 0,99 44,14 0,16 500,00 3,54 43,13 1,01 44,21 0,07 550,00 3,61 43,21 1 44,43 0,22 600,00 3,83 43,4 1,03 44,77 0,34 650,00 4,17 43,53 1,24 45,10 0,33 700,00 4,5 43,84 1,26 45,31 0,21 750,00 4,71 44,03 1,28 45,48 0,17 800,00 4,88 44,12 1,36 45,61 0,13 850,00 5,01 44,17 1,44 45,65 0,04 900,00 5,05 44,24 1,41 45,90 0,25 950,00 5,3 44,38 1,52 46,15 0,25 1000,00 5,55 44,48 1,67 46,32 0,17 1050,00 5,72 44,66 1,66 46,53 0,21 1100,00 5,93 44,81 1,72 46,68 0,15 1150,00 6,08 45 1,68 46,77 0,09 1200,00 6,17 45,03 1,74 46,82 0,05 1250,00 6,22 45,07 1,75 46,80 -0,02 1300,00 6,2 45,14 1,66 47,08 0,28 1400,00 6,48 45,31 1,77 47,24 0,16 1500,00 6,64 45,47 1,77 47,40 0,16 1600,00 6,8 45,64 1,76 47,56 0,16 1700,00 6,96 45,81 1,75 47,72 0,16 1800,00 7,12 45,98 1,74 47,89 0,17 1900,00 7,29 46,15 1,74 48,05 0,16 2000,00 7,45 46,31 1,74 48,21 0,16 2100,00 7,61 46,48 1,73 48,37 0,16 2200,00 7,77 46,65 1,72
48,53 0,16 2300,00 7,93 46,82 1,71 48,70 0,17 2400,00 8,1 46,98 1,72 48,86 0,16 2500,00 8,26 47,15 1,71 49,02 0,16 2600,00 8,42 47,32 1,7 49,07 2,27 2630,00 8,47 47,37 1,7 49,13 0,06 2650,00 8,53 47,42 1,71 49,23 0,1 2700,00 8,63 47,5 1,73 49,27 0,04 2750,00 8,67 47,5 1,77 49,28 0,01 2800,00 8,68 47,49 1,79 49,21 -0,07 2850,00 8,61 47,47 1,74 49,17 -0,04 2900,00 8,57 47,52 1,65 49,35 0,18 2950,00 8,75 47,58 1,77 49,53 0,18 3000,00 8,93 47,73 1,8 49,67 0,14 3050,00 9,07 47,89 1,78 49,69 0,02 3100,00 9,09 47,9 1,79 49,61 -0,08 3150,00 9,01 47,87 1,74 49,60 -0,01 3200,00 9 47,92 1,68 49,71 0,11 3250,00 9,11 47,94 1,77 50,00 0,29 3300,00 9,4 48,26 1,74 50,17 0,17 3350,00 9,57 48,49 1,68 50,28 0,11 3400,00 9,68 48,5 1,78 50,34 0,06 3450,00 9,74 48,54 1,8 50,31 -0,03 3500,00 9,71 48,55 1,76 50,29 -0,02 3550,00 9,69 48,6 1,69 50,51 0,22 3600,00 9,91 48,75 1,76 50,72 0,21 3650,00 10,12 48,96 1,76 50,84 0,12 3700,00 10,24 49,15 1,69 50,84 0 3750,00 10,24 49,07 1,77 50,79 -0,05 3800,00 10,19 49,01 1,78 50,69 -0,1 3850,00 10,09 49,05 1,64 50,98 0,29 3900,00 10,38 49,22 1,76 51,11 0,13 3950,00 10,51 49,36 1,75
Tabla 4. Datos de desplazamiento y repeticiones de carga de 5,5 ton para una viga con socavamiento inicial de 0,8mm.
FRECUENCIA 10 HERTZ CARGA 5,5 TON Desp piston
Tiempo (seg) Repeticiones Desp absoluto (mm) Repeticiones SUP-INF
0 0 0 0 0,34 5 50 1,73 50 1,01
10 100 3,92 100 1,06 20 200 4,45 200 0,82 30 300 4,65 300 0,69 40 400 4,75 400 0,61 50 500 4,79 500 0,61
100 1000 4,93 1000 0,55 150 1500 4,99 1500 0,56 200 2000 5,04 2000 0,57 250 2500 5,12 2500 0,59 300 3000 5,18 3000 0,59 350 3500 5,21 3500 0,57 400 4000 5,23 4000 0,54 450 4500 5,24 4500 0,58 500 5000 5,23 5000 0,57 550 5500 5,29 5500 0,62 600 6000 5,35 6000 0,66 650 6500 5,45 6500 0,67 700 7000 5,49 7000 0,63 750 7500 5,52 7500 0,66 800 8000 5,52 8000 0,65 850 8500 5,65 8500 0,69 900 9000 5,75 9000 0,72 950 9500 5,82 9500 0,71
1000 10000 5,86 10000 0,68 1050 10500 5,89 10500 0,69 1100 11000 5,88 11000 0,69 1150 11500 5,92 11500 0,71 1200 12000 5,98 12000 0,75 1250 12500 6,02 12500 0,75 1300 13000 6,05 13000 0,73 1400 14000 6,1 14000 0,75 1500 15000 6,16 15000 0,77 1600 16000 6,22 16000 0,79 1700 17000 6,28 17000 0,81 1800 18000 6,34 18000 0,82 1900 19000 6,39 19000 0,83 2000 20000 6,45 20000 0,85 2100 21000 6,51 21000 0,86 2200 22000 6,57 22000 0,88
2300 23000 6,63 23000 0,9 2400 24000 6,69 24000 0,92 2500 25000 6,75 25000 0,93 2600 26000 6,81 26000 0,95 2700 27000 6,86 27000 0,96 2800 28000 6,92 28000 0,98 2900 29000 6,98 29000 1 3000 30000 7,04 30000 1,01 3050 30500 7,07 30500 1,02 3100 31000 7,11 31000 1,04 3150 31500 7,17 31500 1,03 3200 32000 7,22 32000 1,03 3250 32500 7,23 32500 1,07 3300 33000 7,22 33000 1,05 3350 33500 7,35 33500 1,15 3400 34000 7,45 34000 1,21 3450 34500 7,53 34500 1,22 3500 35000 7,58 35000 1,17 3550 35500 7,59 35500 1,24 3600 36000 7,58 36000 1,23 3650 36500 7,64 36500 1,23 3700 37000 7,62 37000 1,21 3750 37500 7,73 37500 1,27 3800 38000 7,89 38000 1,33 3850 38500 7,96 38500 1,41 3900 39000 7,9 39000 1,3 3950 39500 7,83 39500 1,26 4000 40000 8,01 40000 1,41 4050 40500 8,17 40500 1,41 4100 41000 8,26 41000 1,54 4150 41500 8,21 41500 1,53 4200 42000 8,3 42000 1,61 4250 42500 8,45 42500 1,78 4300 43000 8,59 43000 1,79 4350 43500 8,75 43500 1,74
Tabla 5. Datos de desplazamiento y repeticiones de carga de 5,5 ton para una viga con socavamiento inicial de 1,0mm.
FRECUENCIA 10 HERTZ CARGA 5,5 TON MODULO DE ELASTICIDAD
Tiempo (seg) Repeticiones Desp absoluto (mm) Repeticiones SUP-INF 0,00 0 0,00 0 0,44 5,00 50 0,48 50 0,82
10,00 100 0,53 100 0,82 20,00 200 0,58 200 0,82 30,00 300 0,62 300 0,84 40,00 400 0,64 400 0,84 50,00 500 0,66 500 0,84
100,00 1000 0,78 1000 0,89 150,00 1500 0,87 1500 0,93 200,00 2000 0,94 2000 0,93 250,00 2500 0,98 2500 0,9 300,00 3000 1,01 3000 0,91 400,00 4000 1,08 4000 0,94 500,00 5000 1,19 5000 0,98 600,00 6000 1,22 6000 0,95 650,00 6500 1,24 6500 0,98 700,00 7000 1,31 7000 1,04 800,00 8000 1,37 8000 1,06 900,00 9000 1,43 9000 1,03
1000,00 10000 1,49 10000 1,11 1100,00 11000 1,52 11000 1,11 1200,00 12000 1,57 12000 1,06 1300,00 13000 1,66 13000 1,1 1400,00 14000 1,74 14000 1,12 1500,00 15000 1,82 15000 1,14 1600,00 16000 1,90 16000 1,17 1700,00 17000 1,98 17000 1,19 1800,00 18000 2,06 18000 1,62 1900,00 19000 2,16 19000 1,65 2000,00 20000 2,14 20000 1,63 2100,00 21000 2,25 21000 1,65 2200,00 22000 2,31 22000 1,63 2300,00 23000 2,39 23000 1,61 2400,00 24000 2,47 24000 1,78 2500,00 25000 2,48 25000 1,77 2600,00 26000 2,54 26000 1,72 2700,00 27000 2,66 27000 1,78 2800,00 28000 2,73 28000 1,78 2900,00 29000 2,82 29000 1,81 3000,00 30000 2,91 30000 1,84 3100,00 31000 2,99 31000 1,86 3200,00 32000 3,08 32000 1,88
3300,00 33000 3,17 33000 2,33 3400,00 34000 3,25 34000 2,35 3500,00 35000 3,25 35000 2,31 3600,00 36000 3,51 36000 2,48 3692,68 36926,8 3,62 36926,8 2,53 3748,19 37481,9 3,48 37481,9 2,36 3800,00 38000 3,57 38000 2,41 3900,00 39000 4,02 39000 2,8 4000,00 40000 4,07 40000 3,24 4100,00 41000 4,06 41000 3,16 4200,00 42000 4,34 42000 3,38 4300,00 43000 4,63 43000 3,43 4400,00 44000 4,50 44000 3,26 4500,00 45000 4,83 45000 3,45 4600,00 46000 5,08 46000 3,38 4700,00 47000 5,09 47000 3,44 4800,00 48000 5,20 48000 3,48 4900,00 49000 5,78 49000 3,54 5000,00 50000 6,18 50000 3,49 5100,00 51000 6,31 51000 3,55 5200,00 52000 6,53 52000 3,53 5300,00 53000 7,00 53000 3,44 5400,00 54000 7,12 54000 3,58 5500,00 55000 7,16 55000 3,54
Tabla 6. Datos de desplazamiento y repeticiones de carga de 5,5 ton para una viga con socavamiento inicial de 1,2mm.
FRECUENCIA 10 HERTZ MODULO DE ELASTICIDAD CARGA 5,5 TON Repeticiones SUP-INF
Tiempo (seg) Repeticiones Desp absoluto (mm) 0 0 0 0 0,37 5 50 0,18 50 0,47
10 100 0,34 100 0,51 20 200 0,53 200 0,57 30 300 0,64 300 0,56 40 400 0,75 400 0,56 50 500 0,82 500 0,56
100 1000 1,09 1000 0,53 150 1500 1,21 1500 0,56 200 2000 1,48 2000 0,67 250 2500 2,07 2500 0,78 300 3000 2,36 3000 0,87 350 3500 2,73 3500 1,02 400 4000 3,03 4000 0,99 450 4500 3,38 4500 0,99 500 5000 3,54 5000 1,01 550 5500 3,61 5500 1 600 6000 3,83 6000 1,03 650 6500 4,17 6500 1,24 700 7000 4,5 7000 1,26 750 7500 4,71 7500 1,28 800 8000 4,88 8000 1,36 850 8500 5,01 8500 1,44 900 9000 5,05 9000 1,41 950 9500 5,3 9500 1,52
1000 10000 5,55 10000 1,67 1050 10500 5,72 10500 1,66 1100 11000 5,93 11000 1,72 1150 11500 6,08 11500 1,68 1200 12000 6,17 12000 1,74 1250 12500 6,22 12500 1,75 1300 13000 6,2 13000 1,66 1400 14000 6,48 14000 1,77 1500 15000 6,64 15000 1,77 1600 16000 6,8 16000 1,76 1700 17000 6,96 17000 1,75 1800 18000 7,12 18000 1,74 1900 19000 7,29 19000 1,74 2000 20000 7,45 20000 1,74 2100 21000 7,61 21000 1,73 2200 22000 7,77 22000 1,72 2300 23000 7,93 23000 1,71
2400 24000 8,1 24000 1,72 2500 25000 8,26 25000 1,71 2600 26000 8,42 26000 1,7 2630 26300 8,47 26300 1,7 2650 26500 8,53 26500 1,71 2700 27000 8,63 27000 1,73 2750 27500 8,67 27500 1,77 2800 28000 8,68 28000 1,79 2850 28500 8,61 28500 1,74 2900 29000 8,57 29000 1,65 2950 29500 8,75 29500 1,77 3000 30000 8,93 30000 1,8 3050 30500 9,07 30500 1,78 3100 31000 9,09 31000 1,79 3150 31500 9,01 31500 1,74 3200 32000 9 32000 1,68 3250 32500 9,11 32500 1,77 3300 33000 9,4 33000 1,74 3350 33500 9,57 33500 1,68 3400 34000 9,68 34000 1,78 3450 34500 9,74 34500 1,8 3500 35000 9,71 35000 1,76 3550 35500 9,69 35500 1,69 3600 36000 9,91 36000 1,76 3650 36500 10,12 36500 1,76 3700 37000 10,24 37000 1,69 3750 37500 10,24 37500 1,77 3800 38000 10,19 38000 1,78 3850 38500 10,09 38500 1,64 3900 39000 10,38 39000 1,76 3950 39500 10,51 39500 1,75
Tabla 7. Tabla comparativa de datos de desplazamiento y repeticiones de carga de 5,5 ton
FRECUENCIA 10 HERTZ CARGA 5,5 TON
Tiempo (seg) Repeticiones Desp absoluto (mm) Socav 0,8mm Socav 1,0mm Socav1,2mm
0 0 0 0 0 5 50 1,73 0,48 0,18
10 100 3,92 0,53 0,34 20 200 4,45 0,58 0,53 30 300 4,65 0,62 0,64 40 400 4,75 0,64 0,75 50 500 4,79 0,66 0,82
100 1000 4,93 0,78 1,09 150 1500 4,99 0,87 1,21 200 2000 5,04 0,94 1,48 250 2500 5,12 0,98 2,07 300 3000 5,18 1,01 2,36 400 4000 5,23 1,08 3,03 500 5000 5,23 1,19 3,54 600 6000 5,35 1,22 3,83 650 6500 5,45 1,24 4,17 700 7000 5,49 1,31 4,5 800 8000 5,52 1,37 4,88 900 9000 5,75 1,43 5,05
1000 10000 5,86 1,49 5,55 1100 11000 5,88 1,52 5,93 1200 12000 5,98 1,57 6,17 1300 13000 6,05 1,66 6,2 1400 14000 6,1 1,74 6,48 1500 15000 6,16 1,82 6,64 1600 16000 6,22 1,9 6,8 1700 17000 6,28 1,98 6,96 1800 18000 6,34 2,06 7,12 1900 19000 6,39 2,16 7,29 2000 20000 6,45 2,14 7,45 2100 21000 6,51 2,25 7,61 2200 22000 6,57 2,31 7,77 2300 23000 6,63 2,39 7,93 2400 24000 6,69 2,47 8,1 2500 25000 6,75 2,48 8,26 2600 26000 6,81 2,54 8,42 2700 27000 6,86 2,66 8,63 2800 28000 6,92 2,73 8,68 2900 29000 6,98 2,82 8,57 3000 30000 7,04 2,91 8,93 3100 31000 7,11 2,99 9,09 3200 32000 7,22 3,08 9 3300 33000 7,22 3,17 9,4 3400 34000 7,45 3,25 9,68 3500 35000 7,58 3,25 9,71 3600 36000 7,58 3,51 9,91 3800 38000 7,89 3,57 10,19 3900 39000 7,9 4,02 10,38
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Foto1. Viga en concreto reforzado que Foto2. Formaleta en madera lista para simula subrasante . Ues de acero para recibir el relleno fluido. amarrar estructura de pavimento
Foto 3. Fundiendo relleno fluido Foto 4. Acomodando el relleno fluido
en la formaleta.
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Foto 5. Nivelando el relleno fluido Foto 6. Engrasando las laminas de acero que simularan la caverna socavada por bombeo . Foto 7. Instalando lámina de acero. Foto 8. Formaleta lista para recibir el concreto MR 50
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Foto 9. Fundida de concreto MR 50 Foto 10. Fundida de concreto MR 50
Foto 11. Nivelando el concreto Foto 12. Construyendo junta Longitudinal y colocando barra de anclaje.
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Foto 14. Sacando lámina que simula caverna de Socavamiento.
Foto15. Acomodando viga en la MTS.
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Foto 16. Inicio ensayo de bombeo en viga saturada de agua en la interface del relleno fluido y el concreto. Foto 17. altas presiones rompen los sellos laterales. El agua sale por la junta longitudinal y por la abertura lateral.
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Foto 18. Agua ascendiendo por la junta longitudinal Foto 19. Agua saliendo por la junta longitudinal. Foto 20. Agua y finos producto de bombeo.
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Foto 21. Erosión por bombeo Foto 22. Proceso de socavamiento
del relleno fluido.
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Foto 24. Erosión por bombeo. Foto 25. Desplazamiento de la losa de concreto. Rotura de la losa de concreto.
Foto 26. Fisura en el relleno fluido.
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Foto 27. Falla del acero lateral de refuerzo por tensión.