VII Capítulo:
Diseño de Pavimentos Rígidos Pavimentos UNH
7.1 Consideracioness Generales Consideracione Pavimentos UNH
COMPARACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DE CARGAS EN PAVIMENTOS EQUIVALENTES
CONCRETO
ASFALTO
HR
HF
ÁREA GRANDE DE DISTRIBUCIÓN DE CARGA
PRESIÓN PEQUEÑA EN LA FUNDACIÓN DEL PAVIMENTO
Pavimentos UNH
ÁREA PEQUEÑA DE DISTRIBUCIÓN DE CARGA
PRESIÓN GRANDE EN LA FUNDACIÓN DEL PAVIMENTO
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE CARGA DE UNA PLACA DE CONCRETO (carga en el interior, seg. PCA)
30,4 cm qc = 7,5 kgf/cm2 20 cm 88,7 cm
Pavimentos UNH
qt = 0,22 kgf/cm2
TIPOS DE PAVIMENTOS DE CONCRETO
Simple o monolítico Simple con dovelas o barras de transferencia Con refuerzo discontinuo distribuido sin función estructural Con refuerzo continuo sin función estructural Con refuerzo estructural Preesforzado
Pavimentos UNH
PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE h
s o r t e m 4 a 3
4 a 6 metros
4 a 6 metros Pavimentos UNH
PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE CON BARRAS DE TRANSFERENCIA (*) h
s o r t e m 4 a 3
4 a 7 metros
4 a 7 metros
* Llamadas también dowels Pavimentos UNH
PAVIMENTO CON REFUERZO DISCONTINUO DISTRIBUIDO SIN FUNCIÓN ESTRUCTURAL 5 cm
....... .......
h
s o r t e m 5 a 3
Cada 30 metros
Cada 30 metros
Pavimentos UNH
PAVIMENTO CON REFUERZO CONTÍNUO SIN FUNCIÓN ESTRUCTURAL 5 cm
.. . . . . . . . . . . . . .
h
s o r t e m 5 a 3
“No tiene juntas” Pavimentos UNH
PAVIMENTO DE CONCRETO CON REFUERZO ESTRUCTURAL
............... ...............
h
s o r t e m 5 a 3
4 a 6 metros
4 a 6 metros Pavimentos UNH
APLICACIONES TÍPICAS Vías de tránsito intenso y canalizado Sujetas al derrame derrame de combustibl combustibles es Áreas Sujetas (puertos y Áreas de tránsito pesado (puertos terminales) Pisos industriales Aeropuerto Aeropuertoss Puentes túneles y viaductos
Pavimentos UNH
CONCRETO
La resi resist sten enci cia a me mecá cáni nica ca qu que e se espec especifific ica a para pa ra los los pa pavi vime ment ntos os de de conc concre reto to deb debe e se serr la de tr trac acci ción ón po porr flflex exió ión n (M (Mr) r) Gener Ge neralm alment ente e se adop adopta ta:: Mr 4,5 MPa
Pavimentos UNH
7.2 Método AASHTO 1993 Pavimentos UNH
Procedimiento de Diseño
Estimar el tráfico para el Periodo de diseño diseño (W18) Determinar la confiabilidad R y la desviación estándar total So Establecer el módulo de reacción efectivo de la subrasante k Determinar la pérdida de serviciabilidad de diseño Obtener el espesor de la losa D (ábaco o fórmula) Establecer los espesores que satisfagan SN Pavimentos UNH
Fórmula de diseño AASHTO
Pavimentos UNH
Nomograma ASSHTO
Pavimentos UNH
Carga de eje equivalente (ESAL)
Pavimentos-Ing. Johny Bendezu
Factor de eje equivalente Pavimentos Rígidos (AASHTO) log log Gt
W tx W t
4.62 log 18 1 4.62 log L x L2
4.5 pt log 4.5 1.5
x
3.28 log L2
3.6 L x L2 5.20 1.00 8.46 3.52 D 1 L2
D=espesor de la losa
Pavimentos-Ing. Johny Bendezu
Gt
Gt
x
18
Tráfico de diseño
Pavimentos UNH
Confiabilidad
Pavimentos UNH
Relación entre espesor y confiabilidad
Pavimentos UNH
Desviación estándar
Pavimentos UNH
Basic Equations
Pérdida de Serviciabilidad
) I S P ( y t i l i b a e c i v r e S
p0
p0 - pt
pt
Time
Pavimentos-UNH-Ing. Johny
Pérdida de serviciabilidad
Pavimentos UNH
Drenaje
Pavimentos UNH
Drenaje
Pavimentos UNH
Coeficiente de Transmisión de Carga J
Pavimentos UNH
Transferencia de carga
Pavimentos UNH
Transferencia de carga
Pavimentos UNH
Efecto del sistema de transferencia de carga y la berma
Pavimentos UNH
Sub-base
Pavimentos UNH
Módulo de rotura
Pavimentos UNH
Módulo de rotura
Pavimentos UNH
Relación entre espesor y módulo de rotura
Pavimentos UNH
Módulo de elasticidad
Pavimentos UNH
Fórmula de diseño AASHTO
Pavimentos UNH
Fórmula de diseño AASHTO
Pavimentos UNH
7.3 Método PCA Pavimentos UNH
Procedimiento de Diseño
Establecer tipo de junta y berma Determinar el modulo de rotura del concreto a 28 días Determinar el modulo de reacción k (equivalente) de la subrasante Establecer el factor de seguridad de carga (LSF) Determinar la distribución de ejes de carga Calcular el número esperado de repeticiones de ejes de diseño Pavimentos UNH
Posiciones de carga críticas para el diseño
Pavimentos UNH
Modulo de reacción de la sub rasante
Pavimentos UNH
Efecto de la sub-base en el valor de k
Pavimentos UNH
Tráfico
Pavimentos UNH
Tráfico
Pavimentos UNH
Factor de seguridad de carga
Pavimentos UNH
Modelos de comportamiento
FATIGA EROSIÓN
Pavimentos UNH
FATIGA
Repeticiones de cargas Tensión vs. Resistencia Número límite o admisible de repeticiones de carga
Pavimentos UNH
RELACIÓN DE ESFUERZOS Y NÚMERO ADMISIBLES DE REPETICION REPET ICIONES ES DE CARGA CARGA - CURVA DE FATIGA FATIGA Relació elación n de d e esfuerzos N°admisible de Relació elación n de esfuerzos N°admisible de (*) repeticiones de carga (*) repeticiones de carga 0,50 ilimitado 0,68 3.500 0,51 400.000 0,69 2.500 0,52 300.000 0,70 2.000 0,53 240.000 0,71 1.500 0,54 180.000 0,72 1.100 0,55 130.000 0,73 8 50 0,56 100.000 0,74 6 50 0,57 75.000 0,75 4 90 0,58 57.000 0,76 3 60 0,59 42.000 0,77 2 70 0,60 32.000 0,78 2 10 0,61 24.000 0,79 1 60 0,62 18.000 0,80 1 20 0,63 14.000 0,81 90 0,64 11.000 0,82 70 0,65 8.000 0,83 50 0,66 6.000 0,84 40 0,67 4.500 0,85 30 (*) Igual a la tensión de tracción por flexión dividida por la resistencia característica a tracción del concreto.
Pavimentos UNH
Fatiga
Pavimentos UNH
CURVA DE FATIGA DEL CONCRETO
S < 0,45
NÚMERO ILIMIT ILIMITADO ADO DE REPETICIONES
S > 0,45
NÚMERO LIMIT LIMITADO ADO DE REPETICIONES
Pavimentos UNH
FÓRMULA DE WESTERGARD: TENSIÓN POR TRACCIÓN EN LA PARTE INFERIOR
12P 1 h2
2
2
cos
0
x
cos
y
1 41
Eq.41, “New Formulas for
Stresses on Concrete Pavements”, ASCE, ASCE, Proc., Jan.
1947, V.73 Pavimentos UNH
2
1 2
2
1
sen 2
4
y
y
e d
Modelos de comportamiento
FATIGA EROSIÓN
Pavimentos UNH
EROSION
Pavimentos UNH
FACTORES DE SEGURIDAD DE CARGA
Pavimentos UNH
4 8 / A C P O L U C L Á C E D A J O H
Proyeto: Espesor: ksist.: f ctM,k ctM,k : Fsc: CARGA POR POR EJE EJE (kN) 1
Juntas con dovelas: Bermas de concreto: Período de diseño (años):
cm MPa/m MPa
CARGA POR POR EJE EJE x Fs c 2
NÚMERO REPE REPET TICIONES ONES ESPERADAS 3
ANÁLISIS ANÁLISIS DE FATIGA FATIGA NÚMERO ERO CONSUMO REPE REPET TICIONES ONES DE FAT FATIGA ADMISIBLES (%) 4 5
ANÁLISIS ANÁLISIS DE EROSIÓN EROSIÓN NÚMERO DANO ANOS POR POR ADMI ADMISSÍ SSÍVE VEL L DE EROS EROSÃO ÃO SOLICITAÇÕES (%) 6 7
EJES SENCILLOS
Esf. Equivalente: Factor de relación de esfuerzos:
Factor de erosión
EJES TÁNDEM
Esf. Equivalente: Factor de relación de esfuerzos:
Factor de erosión
EJES TRÍDEM
Esf. Equivalente: Factor de relación de esfuerzos:
Factor de erosión
TOTAL
Pavimentos UNH
TOTAL
4 8 / A C P O L U C L Á C E D A J O H
Proyecto: Espesor: ksist.: f ctM,k ctM,k : Fsc: CARGA POR POR EJE EJE (kN) 1
Juntas con dovelas Bermas de concreto: Período de diseño (años):
cm MPa/m MPa
CARGA POR POR EJE EJE x Fs c 2
NÚMERO REPE REPET TICIONES ONES ESPERDAS 3
ANÁLISIS ANÁLISIS DE FATIGA FATIGA NÚMERO CONSUMO REPE REPET TICIONES ONES DE FAT FATIGA ADMISIBLES (%) 4 5
EJES SIMPLES
Esf. equivalente: Factor de fatiga:
EJES TÁNDEM
Esf. equivalente: Factor de fatiga:
EJES TRÍDEM
Esf. equivalente: Factor de fatiga:
TOTAL
Pavimentos UNH
A G I T A F E D S I S I L Á N A
200.000 ) N k ( E L P M I S E J E A G R A C
S E N O I C I T E P E R E D E L B I S I M D A O R E M Ú N
) N k ( M E D N Á T E J E A G R A C
Pavimentos UNH
Factores de esfuerzo
Pavimentos UNH
N Ó I S O R E E D S I S I L Á N A
2.000.000
) N k ( O L L I C N E S E J E A G R A C
) N k ( M E D N Á T E J E A G R A C
N Ó I S O R E E D R O T C A F
Pavimentos UNH
S E N O I T S E E P L E B R I S E I D M O D R A E M Ú N
Factores de erosión
Pavimentos UNH
Factores de erosión
Pavimentos UNH
Hoja de Cálculo
Pavimentos UNH
Espesores típicos
Pavimentos UNH
