Esfuerzos en Pavimentos Rígidos

  • Esfuerzos abrasivos: Desarrollados entre los neumáticos del vehículo y la superficie de rodamiento.
  • Esfuerzos de corte y tensión: Provocados por la carga transmitida por las ruedas de los vehículos.
  • Esfuerzos de flexión: Provocados por los esfuerzos transmitidos por las ruedas de los vehículos y causados por la contracción y dilatación del concreto hidráulico debido a los cambios de temperatura.

Investigador de este tipo de esfuerzos: Older

Fenómeno de concavadura: Provoca la falla por alabeo.

Formula

Formula

Esfuerzos Transmitidos en las Losas

  • Ejes tándem
    • Sin transmisión de esfuerzos: S = (2,94 x σc) / (h2)
    • Con transmisión de esfuerzos: S = (1,42 x σc) / (h2)
  • Ejes sencillos
    • Sin transmisión de esfuerzos: S = (1,85 x σc) / (h2)
    • Con transmisión de esfuerzos: S = (1,48 x σc) / (h2)

En el concreto, los esfuerzos mayores se concentran en las esquinas y los menores en el centro.

Factores a Considerar para el Diseño

  1. Características de los vehículos (tipo, cantidad, peso)
  2. Características del material de la subrasante (mecánicas e hidráulicas)
  3. Características del concreto hidráulico (resistencia)

Diseño del Pavimento por el Método de la PCA

La resistencia a la compresión del concreto (f’c) para el diseño de pavimentos debe ser de 300 a 450 kg/cm2, para que el porcentaje de utilización esté dentro del rango del 70 al 125%. Para fines de diseño, se utiliza el 12% del f’c.

Juntas de Contracción

Se construyen para que el agrietamiento del concreto no sea irregular sino perpendicular al eje del colado y asegurar el trabajo conjunto de las losas. Se pueden utilizar tres tipos de losas:

  1. De concreto simple
  2. De concreto con pasadores de sujeción
  3. De concreto armado

Juntas Transversales de Construcción

Se elaboran cuando el colado de concreto fresco se suspende por algún motivo. Se procura terminar una losa completa, formando una sección vertical lisa donde se insertan varillas corrugadas que permiten la apertura de la grieta y transmiten la carga. La varilla se embebe 40 cm dentro de la losa ya construida y otros 40 cm quedan fuera para que los cubra el concreto al reanudarse el colado.

Juntas de Dilatación

Se construyen para evitar que las losas se dilaten cuando se presentan grandes esfuerzos de compresión al chocar con algún obstáculo.

Estas juntas pueden hacerse a tope o con pasadores de transferencia de cargas.

Las juntas de expansión a tope se colocan donde un pavimento rígido se encuentra con algún obstáculo. Entre estas juntas se deja un espacio de 2 a 4 cm, que se rellena con un cartón o fibras asfálticas que se comprimen cuando se presentan los esfuerzos de compresión y se expanden.

En las zonas cercanas al lugar donde hay un obstáculo, es factible colocar pasadores para reducir la abertura de la junta de tope. Estos deben asegurar la transmisión de la carga de una losa a la siguiente y se forman al hacer vertical la sección transversal de las losas y colocar varillas lisas que quedan embebidas aproximadamente a 40 cm en cada una de ellas hacia el centro del espesor. Para asegurar el movimiento libre, se coloca un casquillo liso engrasado en el extremo de la varilla.

Diseño de Pavimentos Rígidos por el Método de la PCA

El volumen de tránsito de diseño (TD) se calcula mediante la expresión propuesta por la PCA:

TD = 100P / (100 + Tph(j-1)) x 5000N / KD

Donde:

  • TD = Tránsito mezclado válido para diseño
  • P = Número de automóviles de pasajeros, incluyendo camionetas por carril y por hora (1200)
  • N = Número de carriles en ambas direcciones
  • Tph = Porcentaje de camiones durante horas de máxima fluencia = 2/3 del porcentaje de vehículos pesados en las dos direcciones
  • j = Número de carros de pasajeros equivalente a un camión que puede ser:
    • Terreno montañoso = 4
    • Terreno plano = 2
  • K = Volumen horario de tránsito de diseño (VHD) que se expresa como porcentaje del TD y puede ser:
    • Autopista de tránsito elevado = 15%
    • Autopista de tránsito medio = 12%
  • D = Tránsito máximo en una dirección en porcentaje, durante las horas de máxima fluencia que varía entre el 50 y el 75% y pueden ser:
    • Autopista de tránsito elevado = 67%
    • Autopista de tránsito medio = 60%

Obtención de la Columna 2

El peso de los ejes de la columna 1 multiplicado por un factor de seguridad de carga de impacto dado en %.

Obtención de la Columna 3

Se obtiene mediante las gráficas. Nos ubicamos en el eje de las abscisas con el dato correspondiente de la columna dos, horizontalmente hasta cortar la línea que corresponde al valor de K (módulo de reacción de la subrasante corregido), nos proyectamos verticalmente hasta cortar la curva correspondiente al espesor propuesto de la losa del pavimento y el eje de las ordenadas.

MR = Módulo de reacción actuante (f’c x 0,12) / Módulo de reacción disponible (es la obtención de la columna tres).