La reflexión de fisuras en firmes RIGIDOS
Rehabilitados con un recubrimiento ASFALTICO o en firmes SEMIRRIGIDOS
1.- Antecedentes:
Las
experiencias acumuladas después de diseñar la regeneración de más de 500 Km de calzada de dos
carriles aplicando diversas soluciones
con diversos tipos de materiales, procedimientos de ejecución y estados
diferentes de la calzada, han sido recopiladas y estudiadas en profundidad
analizando los datos tanto de obra como del estado previo de la calzada, la
evolución de esta a lo largo del tiempo desde su puesta en servicio hasta el
momento de la obra y el posterior seguimiento del reflejo de fisuras mediante
auscultaciones visuales cada 6 meses, auscultaciones deflectométricas cada dos
años .
El
estudio del reflejo de juntas y grietas ha sido asociado a los parámetros
anteriores y , siempre en función del tráfico pesado acumulado desde el
extendido de la solución, se ha intentado aproximar un procedimiento de cálculo
basado fundamentalmente en la determinación del tiempo (vehículos pesados) que
es preciso para alcanzar un determinado índice de reflejo y para tres tipos de
materiales:
- Extendido
de una capa de aglomerado con un
- Extendido de una capa de aglomerado con betún modificado con adición de polvo de neumáticos, directamente sobre la rodadura existente.
- Extendido de una capa aglomerado realizado con betún de alta viscosidad , directamente sobre la rodadura existente.
2.- Análisis de causas y actuaciones previas:
El reflejo de las fisuras
es una consecuencia de la concentración de tensiones que se acumulan en la zona
de contacto de la capa nueva extendida sobre la vieja. Esta concentración se
realiza allí donde exista discontinuidad para el reparto de los esfuerzos
producidos por los agentes externos, por tanto se producirá por:
* Unión inadecuada
(pegado insuficiente de capas)
* Existencia de
discontinuidades en la capa vieja ( fisuras
y juntas )
* Movimientos
diferenciales entre la capa nueva y la antigua:
Por efecto térmico
Por existencia de huecos en la base (inadecuada sustentación)
Por “descompactación de la base” ,
humedades, lavado de finos etc.
Por combinación de los anteriores.
En el gráfico adjunto se
puede apreciar la deformada de la superficie de un firme bajo una carga de 13
TN, en el caso de que exista o no una discontinuidad que implique una
distribución no uniforme de las tensiones. Los puntos amarillos representan las
deflexiones medidas en los 7 sensores del deflectómetro de impacto, de tal
forma que la fisura existente se ubica entre los sensores 1 y 2. Las deformadas
de color rojo y negro, representan respectivamente el resultado de un
ajuste de la deformada compatible con
parámetros resistentes del firme, a la deformación realmente medida. La
roja se hace teniendo en cuenta la fisuración existente y la negra en una
hipótesis clásica de isotropía. El parámetro FC asociado al ajuste anisótropo,
representa la concentración “anómala” de Área deformada en el entorno de la
carga, en este caso alcanza un valor del 42% del área total. La
concentración de tensiones, lógicamente es proporcional al valor de esta área.
Tal concentración de
tensiones proviene en el caso descrito, de la existencia de una gran
inestabilidad en el apoyo. Si sobre este firme colocamos una capa asfáltica, es
muy probable que en corto espacio de tiempo se refleje la fisura.
La metodología de cálculo
desarrollada para tratar de acotar el alcance del problema lleva a definir unos
procedimientos de tendentes a optimizar el diseño de un refuerzo o de
un recubrimiento teniendo en cuenta la
reflexión de grietas y juntas.
En los gráficos
siguientes, se presenta la mejora que conseguiríamos en el funcionamiento
estructural del firme en los casos de que restituyésemos dicha capacidad
estructural mediante:
a) Situación actual
b) Recalce de la base por
inyección y eliminación de huecos.
c) Recalce y extendido de
una capa de 4 cm
d) Extendido de una capa
de 8 cm
de AA sobre el firme existente
Dicha mejora se cuantifica en base a los siguientes tres parámetros que intervienen de forma directa sobre la capacidad del firme para resistir a la fisuración: La tensión máxima soportada a tracción y las deformaciones unitarias radial y vertical.
Estos parámetros varían en función del espesor de la capa asfáltica que se coloque y del grado de consolidación que existe debajo del firme en las inmediaciones de la fisura. Esta variación se representa en forma porcentual con relación a los valores iniciales que tenían en el cálculo inicial (a).(Los costes reflejados solo son proporcionales a los reales que , en cada caso concreto pueden variar).
El estudio de la
estabilidad mecánica del firme sobre todo en los casos de base rígida
(firmes de hormigón y semirrígidos ) es de gran importancia para el diseño del refuerzo en general y
del sistema antifisuras a adoptar en particular.
