UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL
DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO METODO DE LA PCA (PORTLAND CEMENT ASSOCIATION) Este método se aplica a diferentes tipos de pavimentos rígidos, tales como:
Los pavimentos de concreto simple, se construyen sin acero de refuerzo y sin varillas de trasferencia (Dovelas, espigas, etc.) de carga en las juntas, ya que la transferencia se logra a través del refuerzo de corte proporcionado por los agregados situados en las caras agrietadas que se forman por el corte de la junta entre losas contiguas; para que esta transferencia sea efectiva es necesario que la longitud de las losas sean cortas. Los pavimentos de concreto simple con varillas de trasferencia de carga (dovelas), se construyen sin acero de refuerzo, pero en las juntas de contracción se colocan varillas lisas que tienen la función de transmitir cargas a las otras losas; parar este caso, es necesario que las losas también sean cortas con el objeto de tener mejor control sobre los agrietamientos. Los pavimentos de concreto reforzado tienen acero de refuerzo dentro de la losa así como varillas de transferencia de carga (dovelas) en las juntas de contracción. Las separaciones en las juntas son mayores a las que se utilizan en pavimentos convencionales, por lo que es posible que se produzcan más fisuras transversales las cuales se mantienen prácticamente cerradas debido al refuerzo de acero, lo que permite una mejor transferencia de cargas. Los pavimentos de refuerzo continuo, construye sin juntas de contracción; por tener una alta y continua cantidad de acero de refuerzo en dirección longitudinal, estos pavimentos desarrollan fisuras transversales en intervalos relativamente cortos, pero debido al acero de refuerzo producen un alto grado de transferencia en las caras de las fisuras.
CONCEPTOS BASICOS EN EL DISEÑO ANALISIS FATIGA. El análisis por fatiga controla usualmente el diseño de los pavimentos de trafico ligero (calles residenciales y carreteras secundarias independientemente de si las juntas llevan pasa juntas o no) y de los pavimentos de trafico mediano con juntas con pasa juntas, esta sirve para mantener los esfuerzos que se producen dentro de los límites de seguridad, ya que el paso de las cargas sobre las losa del del pavimento producen esfuerzos que se convierten en agrietamientos. La fatiga puede definirse como el fenómeno por el cual el material falla por la repetición de cargas que no son lo suficientemente suficientemente grandes para causar la falla en una sola aplicación
ANALISIS POR EROSION EROSION El análisis por erosión controlo usualmente el diseño de pavimento de trafico mediano y pesado con juntas sin pasa juntas (con trabazón de agregados) y pavimentos de tráfico pesado con juntas con pasa juntas, este sirve para limitar efectos de la deflexión que se producen en los bordes de las losas, juntas y esquinas del pavimento; también para tener control sobre la erosión que se produce en la súbase o sub rasante y los materiales que conforman los hombros. hombros. Este criterio es necesario, ya que evita fallas del pavimento como succión de finos de la capa de apoyo que producen a su vez desnivel entre losas y destrucción de hombros siendo situaciones independientes de la fatiga.
AUX: HENRY BRYAN AGUIRRE AGRADA CARRETERAS II CIV-3325 “A”
Diseño Pavimento Rígido (PCA) ORURO-BOLIVIA
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Se requiere como datos de entrada los siguientes factores: Tipo de junta y berma Resistencia a la flexión del hormigón a los 28 días Valor k de la sub rasante o de las combinación de la sub rasante – sub base Factor de seguridad (LFS) Distribución de carga por eje (columna 1) Numero esperado de repeticiones de carga por eje durante el periodo de diseño
(columna 4)
RESISTENCIA A LA FLEXION DEL HORMIGON A LOS 28 DIAS. Este valor se utiliza en el diseño, bajo el criterio de la fatiga que sufren los materiales por el paso de las cargas impuestas por las cargas impuestas por los vehículos pesados, que tienden a producir agrietamiento en el pavimento. La deformación que se produce en el pavimento de concreto por efecto de las cargas, hace que las losas estén sometidas a esfuerzos de tensión y compresión. La relación existente entre las deformaciones debido a las cargas y los esfuerzos de compresión es muy baja como para incidir en el diseño del espesor de la losa. La relación entre la tensión y la flexión son mayores, situación que afecta el espesor de la losa. De lo anterior se deduce que los esfuerzos y la resistencia a la flexión son factores principales a considerar en el diseño de pavimentos rígidos.
VALOR K DE LA SUB RASANTE O DE LAS COMBINACIÓN DE LA SUB RASANTE – SUB BASE Se usa módulo westergaard de reacción de la sub rasante (k) para definir la capacidad de soporte de la sub rasante y la sub base, es el valor del módulo de reacción de la capa de apoyo de un pavimento de concreto. Este valor se puede estimar por correlación con el BCR o con
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FACTOR DE SEGURIDAD (LFS) Este método de diseño exige que las cargas reales esperadas se multipliquen por factores de seguridad de carga (Fsc) para lo cual se recomienda lo siguiente:
Para vías que tiene múltiples carriles, en los cuales se espera un flujo de tráfico interrumpido con un elevado volumen de tránsito pesado, Fsc=1.2. Para carreteras y vías urbanas en las que el transito esperado de un volumen moderado de vehículos pesados Fsc=1.1. Para calles residenciales y otras que soporten bajo volumen de tránsito de camiones, Fsc =1.0.
Además de los factores de seguridad de carga, método es conservador ya que incluye situaciones de transito de camiones muy cargados, variaciones en los materiales, proceso constructivo y espesor de las capas. En algunos caso se podría justificar el empleo de un factor 1.3 con el objeto de mantener un nivel de serviciabilidad mayor durante el periodo de diseño, por ej.: una autopista de transito muy alto y sin rutas alternas de desvió. RESUMEN DE ESPECIFICACIONES PARA COLOCACION DE JUNTAS
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Esquema juntas y pasa juntas
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DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO METODO DE LA PCA (PORTLAND CEMENT ASSOCIATION) 1
2 CARGAS
[DATO] POR EJE
Kg ESPESOR =
3 4 REPETICIONES
POR EJE Fsc=
[DATO] DIARIOS
Kg
Nº
[cm]
=
EN AÑOS Años * 365* col 3
[Kg/cm2]
5
6
TANSIONE S DEBIDO A LA CARGA (Abaco 6-7 con col 2) Kg/cm2
RELACION DE TENSIONES
Sub base =
7 Tabla A con col 6 Repeticiones permitidas
Nº [cm]
com = K com
% [kg/cm3]
EJES SIMPLES
EJES TANDEM
∑ =
COL 2 = COL 1 * Fsc COL 4 = COL 3 * 365 * PERIODO DE DISEÑO
8 (Col 4/ col7)*10 0 CONSUM O DE FATIGA
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