ES2845155T3 - Estructura de carretera reforzada a base de hormigón cubierto de asfalto - Google Patents
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Abstract
Estructura de carretera reforzada a base de hormigón cubierto de asfalto que comprende una capa básica (1) hecha de hormigón con una superficie superior sustancialmente horizontal y colocada directamente o a través de una subconstrucción sobre el suelo y al menos una capa de cubierta (2) de molde sobre la misma hecha de asfalto, y elementos de soporte (3) colocados entre la capa básica (1) y la capa de cubierta (2), caracterizada por que los elementos de soporte (3) se insertan a una profundidad predeterminada en la capa básica (1) antes del fraguado de la misma de modo que sobresalen parcialmente de la capa básica (1) en una dirección normal a la superficie superior, y la porción saliente protege la capa de cubierta (2) contra su desplazamiento con respecto a la capa básica (1) por las cargas a las que está expuesta la carretera, y los elementos de soporte (3) son tiras planas con paredes sustancialmente normales a la superficie de la capa básica (1) y que comprenden secciones posteriores con diferentes direcciones para formar respectivas líneas serpenteantes.
Description
DESCRIPCIÓN
Estructura de carretera reforzada a base de hormigón cubierto de asfalto
La invención se refiere a una estructura de carretera reforzada a base de hormigón cubierto de asfalto que comprende una capa básica hecha de hormigón con una superficie superior sustancialmente horizontal y colocada directamente o a través de una subconstrucción sobre el suelo y al menos una capa de cobertura de molde sobre la misma hecha de asfalto, y elementos de soporte colocados entre la capa básica y la capa de cubierta. Esta estructura es capaz de prevenir o disminuir las deformaciones en la capa de asfalto por efectos térmicos y carga proveniente del tráfico. La mayoría de las versiones de carreteras de cojinete de carga comprenden varias capas en donde la capa inferior comprende al menos una base de hormigón diseñada para resistir la carga y esta está cubierta por una o más capas de asfalto moldeadas.
La capa de asfalto que comprende betún elástico como material aglutinante tiene propiedades físicas y mecánicas que cambian sustancialmente dentro del intervalo de temperatura característico de la zona global templada. Como durante los cambios bruscos de temperatura en verano debido al rápido relajamiento del asfalto y la distribución de las tensiones generadas en todas las direcciones, ninguna presión térmica sustancial o tensiones de tracción descansará. El resultado típico será la formación de surcos o derrumbes del pavimento provocados por la carga de neumáticos de vehículos comerciales pesados, es decir, por la compresión desigual del asfalto. En caso de caídas bruscas de temperatura en invierno los daños del asfalto provienen de fisuras térmicas.
Además de las cargas de presión térmicas y mecánicas, la carretera también está expuesta a cargas de flexión provenientes del tráfico de paso. Este componente de carga depende también de los efectos térmicos. Debido a las cambiantes propiedades mecánicas del asfalto con el tiempo, la carga del tipo de flexión será mayor cuando las capas que constituyen la estructura de la carretera no puedan cooperar porque pueden surgir tensiones de flexión y tracción que pueden ser mayores que la resistencia a la tensión del material de la capa dada contra la tracción.
Una forma de diseñar pavimentos para estos tres tipos de cargas es la elección de materiales adecuados y el uso de soluciones estructurales que eviten que la carretera sufra las consecuencias de estos efectos.
La razón principal de los problemas triples antes mencionados radica en que no existe un aglutinante suficientemente fuerte entre la capa de base hecha de hormigón que tiene la tarea de recibir y resistir la carga y la capa de cubierta de asfalto sobre ella, porque en la mayoría de los casos la capa de asfalto se desplazado sobre el hormigón o agrietado sin desplazamiento.
En el documento US 7232276 B2 se describe una estructura de carretera provista de una capa de refuerzo, en donde debajo de la capa superior de asfalto normalmente aplicada se coloca una capa de refuerzo separada que comprende a modo de sándwich dos capas de asfalto y una capa aglutinante entre ellas hecha de fibras de vidrio estabilizadas por un aglutinante plástico. Esta estructura tiene el inconveniente de que su uso correcto requiere un alto grado de habilidad y en un entorno climático templado la capa de refuerzo ligada con plástico pronto se destruirá. Un inconveniente adicional radica en que esta solución no puede hacer que la capa básica rígida y la(s) capa(s) de cubierta flexible cooperen.
En el documento US 5249883 se divulga una estructura compuesta por cuatro capas de asfalto y agregado, en donde se coloca una hoja de metal debajo de la estructura. En este caso, la capacidad de carga de esta carretera es buena y las cuatro capas cooperan adecuadamente debido al uso de elastómeros modificados, sin embargo, tiene solo un campo de uso estrecho debido a la tecnología sofisticada y costosa, por lo tanto, se utiliza principalmente sobre puentes y construcciones de garaje. Cuando se usa sobre puentes, el alto tráfico y el aumento de carga debido a la alta velocidad de los vehículos, la cohesión entre la hoja de metal y las capas de asfalto pueden ser insuficientes y esta cooperación se ve adversamente influenciada por la gran diferencia en la conductividad térmica de estas capas. En el documento US 5009543 se divulga un método de corrección de asfalto para carreteras muy desgastadas con cuevas y/o surcos. Aquí se construye una estructura de rejilla en el asfalto que tiene, por ejemplo, una forma de panal que tiene un fuerte efecto de retención, mediante el cual se pueden realizar correcciones duraderas. Un inconveniente de esta solución es que no hay una capa de soporte sólida de cojinete de carga debajo del asfalto y la estructura de rejilla está completamente incrustada en la capa de asfalto, por tanto, no puede resolver el problema mencionado anteriormente, es decir, el desplazamiento entre la base de hormigón y la capa de cubierta de asfalto sobre la misma. En el documento US 2008/0152436 A1 se describe una estructura de refuerzo que se construye en la capa de asfalto mediante correas en zigzag combinadas para formar formas cerradas. La publicación describe varias formas de tales estructuras de refuerzo, pero todas se colocan antes del moldeado de la capa de asfalto sobre la superficie de soporte subyacente (constituida principalmente por el suelo), por tanto, la estructura de rejilla solo puede reforzar la capa de asfalto, pero no tiene ningún efecto sobre la calidad de la conexión entre la capa de asfalto y el soporte subyacente. Hay varios otros documentos que tratan de la conexión de una base de hormigón y la capa de asfalto colocada sobre
ella, incluyendo, por ejemplo, los documentos CN 101109168A, CN 204662194 U, CN 102418309 A, que tienen la característica común de que la superficie superior de la capa de base de hormigón tiene la forma de tener un perfil espacial periódico (por ejemplo, para tener ranuras) y en tales casos habrá una conexión de ajuste de forma con la capa de asfalto del molde suprayacente que evita el desplazamiento de las dos capas.
Un inconveniente común de tales soluciones es que la formación de una superficie superior estructurada espacialmente para la capa de base solo se puede proporcionar usando herramientas muy grandes y este es un trabajo costoso, y el agua puede acumularse en las partes más profundas de las ranuras que al congelarse causa fisuras, además, las ranuras tienen generalmente una única dirección principal y la protección contra el desplazamiento es eficiente solo normal a esta dirección, aunque las cargas antes mencionadas pueden provenir de cualquier dirección.
El objeto de la presente invención es proporcionar una estructura de carretera reforzada que tenga una base de hormigón y una capa de asfalto moldeada sobre la misma que pueda proporcionar una protección eficaz contra los tres efectos de carga deformantes enumerados y que pueda evitar que se desplace(n) la(s) capa(s) de asfalto en relación con la capa de base de hormigón.
Este objetivo se ha alcanzado proporcionando una estructura de carretera reforzada a base de hormigón cubierto de asfalto que comprende una capa básica de hormigón con una superficie superior sustancialmente horizontal y colocada directamente o mediante una subconstrucción sobre el suelo y al menos una capa de cubierta de molde sobre la misma hecha de asfalto, y elementos de soporte colocados entre la capa básica y la capa de cobertura, y de acuerdo con la invención, los elementos de soporte se insertan en una profundidad predeterminada en la capa básica antes de su fraguado de modo que sobresalgan parcialmente de la capa básica en una dirección normal a la superficie superior, y la porción saliente proporciona protección a la capa de cubierta contra el desplazamiento con respecto a la capa básica por las cargas a las que está expuesta la carretera, y los elementos de soporte son tiras planas con paredes sustancialmente normales a la superficie de la capa básica y que comprenden secciones posteriores con diferentes direcciones para formar el medio respectivo líneas de anillo.
Se prefiere que las tiras serpenteantes formadas por los elementos de soporte se extiendan una al lado de la otra de modo que a lo largo de ciertas secciones estén interconectadas para formar juntas una matriz de formas cerradas. El posicionamiento será más fácil si se proporcionan aberturas respectivas en los elementos de soporte que se extienden hasta la superficie superior de la capa básica y en los bordes inferiores de las aberturas se pliegan las pestañas de corte respectivas para evitar que los elementos de soporte se sumerjan en el material de la capa básica cuando aún está en estado pastoso.
Se prefiere si la forma cerrada es un triángulo, un cuadrado, un círculo o un hexágono.
En una realización preferente, la capa de cubierta comprende trozos de grava hechos de piedra, y los elementos de soporte se extienden desde la superficie superior de la capa básica al menos tan alta como la mitad del tamaño medio de dichos trozos de grava.
En aras de un manejo más fácil, se prefiere que los lados superiores de los elementos de soporte tienen un reborde superior más ancho, y es más preferente si tales rebordes más anchos estén previstos también sobre sus bordes inferiores.
También es preferente que los elementos de soporte estén dispuestos uno al lado del otro para formar respectivas formas regulares que estén conectadas entre sí.
La invención se describirá ahora en relación con las realizaciones preferentes de la esta, en la que se hará referencia a los dibujos adjuntos. En el dibujo:
La Fig. 1 muestra una realización preferente de la estructura de carretera de acuerdo con la invención en estado medio listo en una sección escalonada;
La Fig. 2 muestra un detalle ampliado similar al de la Fig. 1;
La Fig. 3 muestra el perfil en sección transversal ampliado de una realización preferente de los elementos de soporte 3;
La Fig. 4 muestra un diseño alternativo de los elementos de soporte 3; y
La Fig. 5 muestra la vista en sección transversal ampliada de la estructura de la carretera.
La Fig. 1 muestra la vista en sección escalonada simplificada de la primera realización de la estructura de carretera de acuerdo con la invención en la que en la parte inferior se dispone una capa básica 1 sólida hecha de hormigón. Debajo de la capa básica 1, el suelo se prepara, por ejemplo, mediante compactación o de una manera diferente o puede haber un hormigón de grano más grueso. La capa básica 1 tiene un diseño que puede soportar y resistir las cargas estáticas y dinámicas típicamente presentes en la carretera en construcción, y la capa básica 1 tiene preferentemente una superficie superior plana o ligeramente arqueada que se prefiere para conducir el agua y por su
gran fabricación más barata como si fuera una estructura articulada. La capa básica 1 se refuerza preferentemente con un refuerzo de acero que no necesita indicarse por separado ya que no es necesario para comprender la presente invención.
Cuando se construye la carretera, se proporciona una capa de cubierta de asfalto 2 sobre la parte superior de la capa básica 1 mediante moldeo. La capa de asfalto 2 comprende como se muestra en la vista en sección de la Fig. 5 grava con pequeños trozos de diferente tamaño y betún que llena los huecos entre los trozos. En la Fig. 1, la capa de cubierta 2 se ha mostrado en un estado parcialmente retirada con el fin de ilustrar la estructura antes de la colocación de la capa de cubierta 2.
Antes de la colocación de la capa básica 1, los elementos de soporte 3 se colocan desde arriba que tienen una forma y disposición especiales como se ilustra en la Fig. 1 de tal manera que los elementos de soporte 3 se extienden desde la superficie superior de la capa básica 1 en una altura normal a la superficie, mientras que los elementos de soporte 3 están al mismo tiempo hundidos en una profundidad predeterminada también en la capa básica 1. Los elementos de soporte 3 están hechos preferentemente, pero no necesariamente, de hierro, acero, o pueden estar hechos de un material diseñado para soportar la carga esperada. Esta tarea también puede realizarse con un material plástico adecuadamente elegido.
La Fig. 2 muestra el diseño de una realización preferente de los elementos de soporte 3 en una vista ampliada, en el que los elementos de soporte 3 tienen la forma de tiras formadas por semiexágonos colocados perpendicularmente a la superficie y dispuestos uno frente al otro y están conectados entre sí en sus áreas superficiales de contacto por medio de pernos, remaches o por soldadura, por lo que constituyen una disposición cerrada de polígonos cerrados estables, por ejemplo, forman rejillas hexagonales que se extienden fuera de la superficie hasta una altura predeterminada. Se prefiere este diseño porque los polígonos cerrados están interconectados con accesorios de ajuste forzado, por lo que pueden resistir las fuerzas provenientes de cualquier dirección que actúan sobre el molde de la capa de cubierta 2 más adelante, por lo que evitan cualquier desplazamiento del asfalto.
En la Fig. 1 se ilustra esquemáticamente que los elementos de soporte 3 comprenden respectivamente aberturas realizadas cerca a la altura de la superficie superior de la capa básica 1 que han sido cortadas del material de los elementos de soporte 3 y doblados hacia fuera con relación al plano original de las tiras (dicho plano siendo ahora vertical) para formar pestañas 4 que proporcionan superficies horizontales aumentadas que previenen el elemento de soporte 3 de ser sumergido en el material de la capa básica 1 cuando aún está en un estado pastoso. También se prefiere la presencia de las pestañas 4 y la abertura asociada porque de esta manera, a pesar de la presencia de los elementos de soporte 3, habrá un flujo libre de agua a través de las aberturas de los elementos de soporte 3, y cuando la capa de cubierta 2 es betún moldeado puede fluir por las aberturas provocando un efecto estabilizador adicional para la capa de cubierta 2.
El detalle ampliado de la Fig. 3 muestra que en una realización preferente las tiras que constituyen los elementos de soporte 3 tienen un reborde superior 5 con sección transversal redondeada y aumentada, es decir, las tiras no tienen bordes afilados sino superficies superiores con un espesor aumentado. Tal diseño de este tipo es preferente desde el punto de vista de minimizar el riesgo de accidentes y siguiendo el montaje de la capa básica inferior 1 que fija la porción inferior de los elementos de soporte 3 este reborde superior 5 permite que antes de la colocación de la capa de cubierta 2 los vehículos puedan moverse sobre su superficie sin peligro de que sus neumáticos sean cortados por los bordes afilados superiores de los elementos de soporte 3. También se prefiere que los elementos de soporte 3 tengan una sección transversal simétrica, es decir, que estén provistos de un reborde inferior 5 de anchura similar, como se muestra en la Fig. 3, que refuerza su asiento en la capa básica 1.
La Fig. 4 muestra las tiras 6 (o correas) que constituyen los elementos de soporte 3 colocados en una disposición espaciada para ilustrar que la formación de una estructura cerrada que define los orificios no es una condición indispensable porque las tiras 6 con sus líneas serpenteantes pueden ser suficientemente estables después la configuración de la capa básica 1 en la que se insertan sus partes inferiores. En el caso de carreteras diseñadas para cargas más bajas, tal diseño abierto también puede proporcionar la estabilidad requerida. En caso necesario, los elementos de soporte 3 también se pueden hacer como tiras sin tener los rebordes ensanchados 5 colocados perpendicularmente a sus superficies planas en la capa básica 1.
Ahora se hace referencia a la Fig. 5 que muestra la sección transversal de la carretera una vez terminada. Como se describió anteriormente tras el montaje de la capa básica 1 con los elementos de soporte 3 previamente insertados en la misma, la capa de cubierta 2 se colocará desde arriba mediante moldeo en un estado suave y pastoso. La altura de la proyección de los elementos de soporte 3 sobre la capa básica 1 no es crítica, mientras que se prefiere que esta altura sea al menos tan alta como la mitad del tamaño medio de los trozos de piedra 7 que constituyen la grava en la capa de cubierta 1 de modo que las paredes de los elementos de soporte 3 puedan proporcionar suficiente resistencia contra la presión de estos trozos 7. La profundidad a la que deben insertarse los elementos de soporte 3 en la capa básica 1 solo se puede determinar si se conoce la capacidad de carga requerida, pero también se prefiere si la profundidad es al menos la mitad del tamaño medio de los trozos de grava en la capa básica 1. La Fig. 5 muestra los elementos de soporte 3 con diferentes alturas de proyección. En cualquier realización real dada, solo se elige una única altura de proyección.
A partir de los ejemplos mostrados, se puede entender que hay varias formas de soportar la capa de cubierta 2 hecha de asfalto, y de estas posibilidades la elección debe hacerse de acuerdo con las condiciones locales en el sitio en particular, a las limitaciones presupuestarias o a otras condiciones. La esencia radica únicamente en que los elementos de soporte 3 insertados y unidos a la capa básica 1 estabilizan la capa de cubierta de asfalto 2 y evitan que se desplace incluso bajo el efecto simultáneo de los tres tipos de carga mencionados anteriormente.
Claims (7)
1. Estructura de carretera reforzada a base de hormigón cubierto de asfalto que comprende una capa básica (1) hecha de hormigón con una superficie superior sustancialmente horizontal y colocada directamente o a través de una subconstrucción sobre el suelo y al menos una capa de cubierta (2) de molde sobre la misma hecha de asfalto, y elementos de soporte (3) colocados entre la capa básica (1) y la capa de cubierta (2), caracterizada por que los elementos de soporte (3) se insertan a una profundidad predeterminada en la capa básica (1) antes del fraguado de la misma de modo que sobresalen parcialmente de la capa básica (1) en una dirección normal a la superficie superior, y la porción saliente protege la capa de cubierta (2) contra su desplazamiento con respecto a la capa básica (1) por las cargas a las que está expuesta la carretera, y los elementos de soporte (3) son tiras planas con paredes sustancialmente normales a la superficie de la capa básica (1) y que comprenden secciones posteriores con diferentes direcciones para formar respectivas líneas serpenteantes.
2. La estructura de carretera según la reivindicación 1, caracterizada por que las tiras serpenteantes formadas por los elementos de soporte (3) se extiendan una al lado de la otra de modo que a lo largo de ciertas secciones estén interconectadas para formar juntas una matriz de formas cerradas.
3. La estructura de carretera según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por que se proporcionan aberturas respectivas en los elementos de soporte (3) que se extienden hasta la superficie superior de la capa básica (1) y en los bordes inferiores de las aberturas se pliegan las pestañas de corte (4) respectivas para evitar que los elementos de soporte (3) se sumerjan en el material de la capa básica (1) cuando aún está en estado pastoso.
4. La estructura de carretera según las reivindicaciones 2 o 3, caracterizada por que la forma cerrada es un triángulo, un cuadrado, un círculo o un hexágono.
5. La estructura de carretera según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que la capa de cubierta (2) comprende trozos de grava hechos de piedra, y los elementos de soporte (3) se extienden desde la superficie superior de la capa básica (1) al menos tan alta como la mitad del tamaño medio de dichos trozos de grava.
6. La estructura de carretera según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que los lados superiores de los elementos de soporte (3) tienen un reborde superior más ancho (5).
7. La estructura de carretera según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que los elementos de soporte (3) están dispuestos uno al lado del otro para formar respectivas formas regulares que están conectadas entre sí.
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