Refuerzos-de-pavimentos.docx

ESFUERZOS PRODUCIDOS POR CAMBIOS DE TEMPERATURA  Al cambiar la temperatura ambiente durante el día, también cambia la temperatura del pavimento  Este ciclo térmico crea un gradiente térmico en la losa.  El gradiente produce un alabeo en la losa.  El peso propio de la losa y su contacto con la superficie de apoyo restringen el movimiento,  generándose esfuerzos  Dependiendo de la hora del día, estos esfuerzos se pueden sumar o  restar de los efectos producidos por las cargas del tránsito.

ALABEO POR GRADIENTE TÉRMICO

 FÓRMULAS DE BRADBURY

CARTA DE BRADBURY PARA LA DETERMINACIÓN DE C, C1Y C2

RADIO DE RIGIDEZ RELATIVA (Westergaard) Mide la rigidez de la losa de concreto respecto del suelo de soporte ALABEO

TÉRMICO h = espesor de la losa k = módulo de reacción del soporte

1.1 Ejemplo Aplicativo  Determinar los esfuerzos de alabeo para un pavimento de concreto de 10 pulgadas con juntas transversales a cada 40 pies, y un ancho de línea de 12 pies.  El módulo de reacción es de 100 psi.  Asumir un diferencial de temperatura para condiciones de día de 3oF  Solución Esfuerzos de borde

• Datos Faltantes 6 – Edel concreto = 4 x 10 psi – μ del concreto = 0.15 – εt = αt = coeficiente térmico de expansión del -6 o concreto = 5 x 10 m/m/ F o – Seasume 3 F por pulgada de espesor. Si son 10” o  Δt = 30 F • Para usar esta tabla se requiere calcular el valor de l • Esto se puede conseguir de la tabla mostrada de Bradbury (1938) • Seobtiene de la tabla para k = 100 y h = 10 l = 42.97 in • Entonces – Lx/ l = 40’ (12) /42.97” =11.17  Cx= 1.05 – Ly/ l = 12’ (12)/42.97” =3.35  Cy= 0.25

CONSIDERACIONES SOBRE LOS ESFUERZOS POR ALABEO EN EL DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO

 El ejemplo muestra que los esfuerzos por alabeo pueden superar a los producidos por las cargas del tránsito  Sin embargo, dichos esfuerzos no se consideran en el instante de determinar el espesor del pavimento.  Lafilosofía que gobierna el diseño es que las juntas y el acero se emplean para aliviar o cuidar los esfuerzos por alabeo, y el espesor se determina con base en las cargas del tránsito.  La fricción entre la losa y la fundación, debido a la caída de temperatura durante el fraguado de concreto, produce esfuerzos en el concreto y en la armadura quecontenga  El diseño de la armadura de refuerzo de un pavimento rígido se basa en la consideración de los esfuerzos de fricción

CONTRACCIÓN DURANTE EL FRAGUADO

L/2

fricción

Distribución real del esfuerzo cortante

y

Ancho unitario

Distribución aproximada del esfuerzo cortante

L = longitud de la losa γc= peso unitario del concreto fa= coeficiente de fricción entre la losa y la subrasante (generalmente 1.5) •

Ejemplo Aplicativo

Se tiene un pavimento de concreto con un espaciamiento entre juntas de 25 ft (7.6 m) y un coeficiente de resistencia f = 1.5 como se muestra en la figura.

Determinar el esfuerzo en el concreto debido a lafricción

γ = 150 pcf = 0.0868 pci L = 25 ft = 300 in f = 1.5 Aplicando la ecuación, σc = 0.0868x300x1.5/2 = 19.5 psi

Recomendaciones

 Elmaterial que secoloque para sellar las juntas deberá ser capaz de soportar, sin despegarse, los movimientos del concreto cuando ocurra la máxima contracción.  Al utilizar este tipo de refuerzo se disminuyen las operaciones de mantenimiento y por ende hay una reducción en los costos, lo cual es muy ventajoso en áreas urbanas ya que no hay una interrupción frecuente del tráfico.  Todas las juntas del pavimento original deben ser reproducidas en el refuerzo en lo que respecta a ubicación y tipo.  En lo que respecta al procedimiento constructivo, la preparación dela superficie para lograr la completa adherencia con el refuerzo, es la etapa más crítica.

Conclusiones  Las aberturas de las juntas cambian a causa de los cambios de temperatura, alterando las condiciones de transferencia decarga.  Las características de contracción controlan la abertura de las juntas transversales del pavimento.  Elmaterial que secoloque para sellar las juntas deberá ser capazde soportar, sin despegarse, los movimientos del concreto cuando ocurra la máxima contracción  En lo que respecta al procedimiento constructivo, la preparación dela superficie para lograr la completa adherencia con el refuerzo, es la etapa más crítica  Al utilizar este tipo de refuerzo se disminuyen las operaciones de mantenimiento y por ende hay una reducción en los costos, lo cual es muy ventajoso en áreas urbanas ya que no hay una interrupción frecuente del tráfico.

Bibliografía

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AASHTO, “Guía para el Diseño de Estructuras de Pavimentos”, 1993

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American Concrete Pavement Association (acpa), “Boletín Técnico Pavement Rehabilitation Strategy Selection”.

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American Concrete Pavement Association (acpa), “Boletín Técnico Subgrades and Subbases for Concrete Pavements”.

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Asociación de Productores del Cemento del Perú (Asocem), “Guía para el reconocimiento de fallas en pavimentos rígidos”.

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Asociación de Productores del Cemento del Perú (Asocem), “Boletín Técnico No 81- Tipos de Pavimento de Concreto”.

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Carlos Alberto Chuyes. Tesis “Diseño del subdrenaje de pavimentos y su aplicación a dos zonas de Piura”, 1998.

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Catálogo de Deterioros de Pavimentos Rígidos, publicado en la página web www.cedex.es. 8.

o Instituto del Asfalto, “Asphalt Overlays for Highway and Street Rehabilitation”, Manual Series No 17 (Ms – 17), 1983.