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ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Análisis y predicción de comportamiento pavimentos semi-rígidos de losas cortas de hormigón Basado en las experiencias del ICH con pavimentos de losa corta y del estado del arte en pavimentos tradicionales Introducción Durante la última década, el Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile - ICH ha sido participe de actividades que han permitido consolidar una base de conocimiento referente a los pavimentos de hormigón con losas de geometrías de distintas dimensiones. Motivados en análisis preliminares que indicaban que utilizando losas de dimensiones menores era posible reducir los espesores de pavimentos sin afectar su comportamiento se ha continuado trabajando en el tiempo reciente. Los seguimientos y auscultaciones realizadas en el tiempo a diferentes pavimentos complementados con los análisis teóricos efectuados, han permitido comprobar las bondades de modificar el tamaño de las losas. Ante la necesidad de responder a frecuentes consultas sobre el tema, el ICH ha venido trabajando en una metodología capaz de comprobar analíticamente las bondades de las losas cortas, a partir de la predicción del deterioro del pavimento para unas condiciones dadas; tomando como base un proceso analítico de tensiones y fatigas acumuladas por repetición de solicitaciones, pudiendo así con los resultados obtenidos relacionarlos y compararlos con lo observado en experiencias reales realizadas en Chile. ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Causas del Deterioro Tensiones Combinadas (Carga y Alabeo) > Alabeo Cóncavo > Alabeo Convexo ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Causas del Deterioro Tensión por Alabeo (Temperatura) Tensión por carga (Tránsito) CARGA DE BORDE Gradientes Térmicos Medidos en Verano. 21 Zonas Testigo 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 Gradiente Térmico [ºC/cm] 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 -0,10 -0,20 -0,30 -0,40 -0,50 CARGA DE ESQUINA -0,60 -0,70 -0,80 -0,90 -1,00 00:00 02:00 04:00 06:00 Medición 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 Tiempo [hh:mm] Día Despejado Día Nublado Parcial 18:00 20:00 Día Nublado ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN 22:00 00:00 4,5m x 1m 2.25 m x 1 m Maximun tensile stress = 24.65 Kg/cm2 Maximun tensile stress = 5.22 Kg/cm2 Principal stresses on the top of the slab, Red is tensile strength Deformation of the slab Experiencias y Casos ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Prueba Avenida Santa Rosa (2003) Se realiza con Serviu Metropolitano una prueba de recapado aherido, basado en el concepto de diseño ultra thin whitetopping - Uso de losas cortas en aplicación de recapado adherido. Espesores de 5, 7.5 y 10 cm con losas de 60 x 60 cm. Sin sello en juntas. Su objetivo era chequear método de construcción con tren pavimentador en Rehabilitación Alameda. Construcción Costanera Norte (2004) Municipalidad de Vitacura construye una pequeña aplicación de bajo espesor y losas cortas - Recomendación ICH de usar losas de 8 cm. con losas de 1,75 x 1,75 mt. sobre base granular. Sin sello en juntas. Altas cargas de tráfico por camiones pesados. Comportamiento excelente, aunque duró poco en funcionamiento. Primera aplicación de pavimentos delgados de losa corta sobre base granular ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Municipalidad de Vitacura (2004) Municipalidad de Vitacura construye un pavimento de mas largo plazo con el concepto de bajo espesor - - Recomendación ICH de usar losas de 14 cm. con losas de 1,75 x1,75 mt. sobre base granular Sin sello en juntas Diseño original de 23 cm para 10.000.000 EE ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Rehabilitación Alameda del Libertador Bernardo O´Higgins (2004) Se realiza aplicación masiva de recapado adherido con losas cortas de bajo espesor - Uso de losas cortas en aplicación de recapado adherido. - Espesores de 14 con losas de 60 x 60 cm. - Sin sello en juntas El desarrollo de estos proyectos permitió empezar a conocer el comportamiento de pavimentos más delgados y con losas cortas y pensar en extrapolarlos a otras condiciones ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Municipalidad de Vitacura (HOY) ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Experiencia de Losas Cortas Alameda Libertador Bernardo O´Higgins (2004) • • • Longitud 650m Pluviometría 360 mm Temperaturas extremas promedio – Alta Enero 30 °C – Baja Julio 2°C • • • • • CBR 15% Sub-base 0.20m CBR 80% Losas 1.20 x 1.20m Espesores 0.12 a 0.15 m PCC Resistencia a flexotracción 4.9 MPa • Buen comportamiento considerando que con 6 años de vida de servicio (aproximadamente 13 millones de Ejes Equivalentes). • Los deterioros que se han contabilizado, no superan el 10% de losas agrietadas y en el caso más extremo alcanza el 15%. • El deterioro con un mayor porcentaje de losas agrietadas es el longitudinal, sin embargo también se observa agrietamiento de esquina y transversal en menor grado. ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Alameda: Monografía Espesor : 14.7 [cm] Longitud : 120 [cm] Espesor : 16.5 [cm] Longitud : 120 [cm] Noviembre 2005 Agosto 2010- 14.000.000 EE ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Tramos de prueba ICH Alameda calzada Norte ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Tramo de Prueba: Chinquihue ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Tramo de Prueba Puerto Montt (2005) Elevación 10m Pluviometría 2000 mm/ año Temperaturas extremas promedio Alta Enero 20 °C Baja Julio 4°C CBR 41% Sub-base 0.20m CBR 88% Losas 1.75 x 1.75m; 3,50x3,350m Espesores 0,08;0.10; 0,12 a 0.15 m PCC Resistencia a flexotracción 4.8 MPa ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Tramo de Prueba: Chinquihue ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Chinquihue: Monografía 18 de marzo 2006 (12cm) 175x175 cm 10 de febrero de 2007 (12cm) 175x175 cm 18 de marzo 2006 (10cm) 175x175 cm 10 de febrero de 2007 (10cm) 175x175 cm ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Chinquihue: Monografía 18 de marzo 2006 (8cm) 175x175 cm 10 de febrero 2007 (8cm) 175x175 cm 18 de marzo 2006 (12cm) 350x350 cm 10 de febrero 2007 (12cm) 350x350 cm ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Chinquihue: Monografía 18 de marzo 2006 (15cm) 350x350 cm 10 de febrero 2007 (15cm) 350x350 cm ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Tramo de Prueba: Padre las Casas ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Tramo de Prueba Temuco (2006) • • • Elevación 110m Pluviometría 1100 mm/año Temperaturas extremas promedio – Alta Enero 25 °C – Baja Julio 4°C • • • • • CBR 70% Sub-base 0,15m CBR 90% Losas 1.17 x 1.17; 1,75x1,75; 3,50x3,50 m Espesores 0.08 a 0.15 m PCC Resistencia a flexotracción 4.8 MPa ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Febrero 2006 ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Padre Las Casas: Monografía 29 de Julio 2006 (12cm) 175x175 cm 18 de agosto 2007 (12cm) 175x175 cm 29 de Julio 2006 (8cm) 175x175 cm 18 de agosto 2007 (8cm) 175x175 cm ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Padre Las Casas: Monografía 29 de Julio 2006 (8cm) 117x117 cm 87,5x87,5 cm 29 de Julio 2006 (10cm) 175x175 cm 18 de agosto 2007 (8cm) 117x117 cm 87,5x87,5 cm 18 de agosto 2007 (10cm) 175x175 cm ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Padre Las Casas: Monografía 29 de Julio 2006 (15cm) 350x350cm 18 de agosto 2007 (15cm) 350x350cm ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Tramos: Características Características Generales EDAD EE ESPESOR LOSA LONGITUD LOSA años Acumulados [cm] [cm] CHINQUIHUE 4.2 219.081 12 y 15 CHINQUIHUE 4.2 219.082 PADRE LAS CASAS 2.5 PADRE LAS CASAS TRAMO Tipo de Base K [Mpa/m] 350 Granular 102 8, 10 y 12 175 Granular 102 374.540 8, 10 y 12 175 Granular 39 2.5 374.540 15 350 Granular 39 ALAMEDA 6.3 14.000.000 13 -16 y 20 120 Granular 72 LAMPA 16.2 35.903.733 24 350 BAL 51 LO VASQUEZ 15.8 20.036.957 26 350 BAL 46 CABRERO 12.6 27.856.164 22 350 BAL 98 ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Losas Cortadas – Av. 11 de Septiembre ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Eje Pajaritos ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Otras Experiencias Losas Cortas ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Mayo 2010 Caso: Ruta 5: km-251 2009 • Condiciones actuales – CTB con Kc = 137 Mpa/m – Espesor 22cm -23 cm • TCP® – – – – – – – – 16 cm (6,4”) 50.000.000 EE Hormigón 4,8 MPa Flexotracción 10 % losas agrietadas como umbral de diseño 2 m x 1.75 m Corte delgado sin Sello Sin fierros, solo en junta de construcción Pines laterales de confinamientos Marzo 2011 Construcción, Agosto 2009 ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Caso : Ruta 5: km-251 2009 • Losas 400 cm de 22 cm (8,8”) espesor • BTC • Losas 200 cm 16 cm (6,4”) espesor • BTC y Base asfáltica no adherida 29.9 Kg/cm2 22.8 Kg/cm2 Fuente: TCP® ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Caso : Terrapuerto Lima 2010 • 15 cm • Plataforma construcción 60 cm CBR 40% • 15 cmBase Granular < 8% finos • Trafico 500 buses diarios = 10.000.000 EE • 30.000 m2 • Ahorro 20% Fuente: TCP® ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Caso : Ruta 60 Ch (Camino a Mendoza) Tramo Dirección Nacional de Vialidad • 20.400.000 EE • Subrasante CBR >40% ( Muy rígida) • 15 cm de Sub-base Granular No Heladiza • 15 cm de hormigón con Fibra o 17 cm Hº Tradicional • Condiciones Ambientales extremas: – Diferenciales de temperatura DíaNoche de mas de 30º – Baja Humedad relativas – Bajas temperaturas de pavimentación • Diseño tradicional 22 cm de hormigón. RUTA 60 Ch – Sector 5 Fuente: TCP® ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Caso: Antigua Guatemala • Diseño TCP – – – – – – – – – – – 17 cm Febrero 2006 80.000.000 EE BTC con K = 110 Mpa/m Asfalto 21 cm, Mal estado 180 cm x 180 cm Corte delgado Fierros solo juntas de construcción Pines Laterales 11.07 km 20% ahorro sobre 21 cm Asfalto Fuente: TCP® ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Guatemala PTO. QUETZAL - ESCUINTLA • • Losas 1.8 X 1.8 y 15 cm de espesor Reducción de 7 cm de espesor CUESTA DE VILLALOBOS • • SAN CRISTOBAL – SAN LUCAS • • Losas 1.8 X 1.8 y 18 cm de espesor Reducción de 7 cm de espesor Losas 1.8 X 1.8 y 22 cm de espesor Reducción de 8 cm de espesor AMATITLÁN - PALÍN • • Losas 1.8 X 1.8 y 20 cm de espesor Reducción de 6 cm de espesor Fuente: Centro Tecnológico - Cementos Progreso (Guatemala) ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Guatemala RODRIGUITOS - PALENCIA AGUACALIENTE - PALENCIA • • Losas 1.8 X 1.8 y 18 cm de espesor Reducción de 6 cm de espesor STA. LUCÍA LOS OCOTES • • Losas 1.8 X 1.8 y 12.5 cm de espesor Reducción de 4 cm de espesor • • Losas 1.8 X 1.8 y 20 cm de espesor Reducción de 5 cm de espesor PUEBLO NUEVO VIÑAS - BARBERENA • • Losas 1.8 X 1.8 y 18 cm de espesor Reducción de 8 cm de espesor Fuente: Centro Tecnológico - Cementos Progreso (Guatemala) ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Guatemala TECPÁN – LOS ENCUENTROS GÉNOVA – CABALLO BLANCO • Losas 1.8 X 1.8 y 15 cm de espesor • Losas 1.8 X 1.8 y 18 cm de espesor • Reducción de 3 cm de espesor • Reducción de 7 cm de espesor MOMOSTENANGO – POLOGUA EJE EXCLUSIVO TRANSMETRO • Losas 1.8 X 1.8 y 15 cm de espesor • Losas 1.8 X 1.8 y 20 cm de espesor. • Reducción de 5 cm de espesor • Reducción de 8 cm de espesor. Fuente: Centro Tecnológico - Cementos Progreso (Guatemala) ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Guatemala Estado Actual de los Proyectos PTO. QUETZAL – ESCUINTLA Después de 6 años de servicio AGUACALIENTE – PALENCIA Después de 5 años en servicio SAN CRISTOBAL – SAN LUCAS Después de 6 años de servicio PUEBLO NUEVO VIÑAS – BARBERENA Después de 5 años en servicio AGUACALIENTE – PALENCIA Después de 5 años en servicio GÉNOVA – CABALLO BLANCO Después de 3 años de servicio Fuente: Centro Tecnológico - Cementos Progreso (Guatemala) ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Serviciabilidad Proyectos Guatemala En Guatemala existen pavimentos de 5 años con cargas pesadas, sin señal de escalonamiento. Estudio Realizado por Erwin Kohler , Dynatest Construction year Amtitlan-Palin 2006 San Cristoabl San Lucas 2006 Project San Lucas Milpas Tecpan los Encuentros * Proyect Design ESALS up Thickness length ESALS to date 7 km 20 110.000.000 22.000.000 12 km 17 35.000.000 8.235.294 2007 6 km 2009 35 km 17 18 17.000.000 20.000.000 3.000.000 1.111.111 Initial IRI IRI 2010 Faulting* (m/km) (m/km) (mm) 1,76 2,01 <2 2,1 2,34 <2 2,15 2,07 1,72 Using high speed profiling ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN <2 <2 (Advanced Transportation Loading ASsembly) ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Resultados Estudio Univ. de Illionis Tramos Losa Sur CBR Losa Norte CBR 8 cm 120.000 EE 4% 3.000 EE < 2% 8cm Fibra 234.000 EE* 4% 65.000 EE < 2% 15 cm 22.000.000 EE 6% 14.000.000 EE 2% 20 cm 20.000.000 EE* 6% 50.000.000 EE * 2-3% 10 cm sobre 21 cm Asfalto 10.000.000 EE 5% 2.000.000 EE 2-3% 15 cm sobre 14 cm Asfalto 57.000.000 EE* 5% 69.000.000 EE 2-3% Se considera como vida útil un daño de 30% de losas Agrietadas * 0% losas agrietadas ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Cerro Sombrero - Onaisin Tramo Cauquenes – Chanco • Longitud: 15,6 km • Fecha de Construcción: Octubre 2011 • Espesor: 14 cm. Con Fibra estructural Plástica, base granular Proyecto Cauquenes Chanco* Cerro Sombrero Onaissin** • Longitud: 18 km • Fecha de Construcción: Noviembre 2011 • Espesor: 17 cm, Base Granular Costo Proyecto Costo Proyecto % Ahorro Ahorro Total original Losa Corta mm$ 7.300 mm$ 6.750 8% mm$ 550 mm$ 4.800 mm$ 4.550 4% mm$ 250 * Licitación abierta ( Comparación Solución Asfalto- Hormigón diseño TCP® ) ** Estimado según cubicación oficial ( Proyecto Hormigón AASHTO-TCP® ) ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Análisis y Predicción de Comportamiento de Losas Cortas de Hormigón, Basado en las Experiencias del ICH con Pavimentos de Losa Corta y del Estado del Arte en Pavimentos Tradicionales ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Modelo de Deterioro Metodología estimación de deterioro ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Calculo de tensiones borde transversal y longitudinal Análisis de tensiones en la fibra inferior de la losa, producidas por cualquier tipo de carga (ecuación de Westergaard para la condición de carga de borde). Las condiciones que introducen factores de corrección sobre la Ecuación de Westergaard son: Distintos espaciamientos entre ruedas de un eje simple Distintos espaciamientos entre ejes de una configuración Tándem Distintos espaciamientos entre ejes de una configuración Tridem Distintas dimensiones de losa Distintos niveles de transferencias de cargas en la junta transversal Interacción entre la transferencia de carga en la junta longitudinal y longitud de losa. Desviación transversal del tránsito ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Tensión por carga de Borde 3(1 + µ ) P Eh 3 4µ 1 − µ σ= ln + 184 . − + + 118 . * (1 + 2 µ )(a 2 4 3 2 π (3 + µ )h 100ka l ) Metodologia-tensión de esquina σ west 0 .64 P a 2 = 3.0 2 1 − h l ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN tensiones borde longitudinal tensiones borde transversal tensiones en esquina ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Posición de Carga Crítica Agrietamiento Longitudinal Agrietamiento de esquina Agrietamiento Transversal D: distancia promedio a la que pasa un vehículo al borde de la losa, 67 [cm]. w: ancho promedio de la impronta de la rueda ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Cálculo de Repeticiones Admisibles Número de Repeticiones de Carga • Una pasada de eje simple es una aplicación de carga ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Número de Repeticiones de Carga • Una pasada de eje tándem es equivalente a una aplicaciones de eje tándem más una de eje simple • Una pasada de eje tridem es equivalente a la aplicación de dos ejes tándem más un eje simple ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Fatiga Acumulada • • • • • • • • • • • • FAAL: Fatiga Acumulada en Agrietamiento Longitudinal. NEJE,i,k,l : N°de repeticiones aplicadas del tipo EJE en la condición i, k, l nEJE,i,k,l : N°de repeticiones admisibles del tipo EJE en la condición i, k, l i: Gradiente térmico (variación diaria y por estación del año) k: Nivel de carga del eje l: distancia rueda borde exterior losa ESRS: Eje Simple Rueda Simple ESRD: Eje Simple Rueda Doble TAN: Eje Tándem, con el primer eje en la junta transversal TANS: Eje Tándem, con el segundo eje en la junta transversal TRIT: Eje Tridem, análogo eje Tándem, con un eje en punto de evaluación TRIS: Eje Tridem, con el tercer eje en junta transversal ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Agrietamiento Longitudinal ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Ejemplo ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Comparación con Cartillas de Diseño Minvu ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Análisis de Sensibilidad “TENSION POR EJE TANDEM EN DIFERENTES POSICIONES DE LOSA DE HORMIGON” Parametrización del análisis Hormigón y Suelo Módulo de Elasticidad 29,000 MPa 20,000 MPa Coeficiente de Poisson 0,15 Densidad 0,0024 kg/cm3 Coeficiente Expansión Térmica 1,1E-05 in./in./ºC Coeficiente de reacción de la surasante, K 120 MPa 90 MPa 60 MPa 40 MPa ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Parametrización del análisis Geometría y transferencia Espesores [cm] Tamaños de losas [cmxcm] Transferencia de Carga % 0 50% 75% 8 175x175 230x230 350x350 12 175x175 230x230 350x350 0 50% 75% 16 175x175 230x230 350x350 0 50% 75% 20 175x175 230x230 350x350 0 50% 75% 24 175x175 230x230 350x350 0 50% 75% ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Parametrización del análisis Temperatura Los parámetros estándar considerados en los casos analizados son: • Diferencial de temperatura positivo Diferencial de temperatura negativo 0 ºC 10 ºC 20 ºC 30 ºC 0 ºC - 10 ºC - 20 ºC • • • losas aisladas con trasferencia de carga longitudinal y transversal cero; módulo de elasticidad igual a 29000 Mpa; módulo de la subrasante 90 Mpa/m diferencial de temperatura cero entre la fibra superior e inferior de la losa. Estos datos se mantuvieron fijos salvo cuando el análisis de sensibilidad ameritaba la variación de dichos parámetros. ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Características de la carga La carga utilizada para el análisis, corresponde a un eje Tándem Rueda Doble, para los casos de carga de borde (borde longitudinal y junta transversal) y Eje Simple Rueda Doble para el caso de carga de esquina. Para el caso del análisis de losas pequeñas, donde las dimensiones del eje no permiten que se ubique completamente dentro de la losa, se analizaron sólo los trenes de ruedas que se encontraban dentro de la losa. ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Posiciones del Eje Tamdem Análisis tensional borde longitudinal Los puntos de evaluación son en la fibra superior (Posición Eje I ) y fibra inferior (Posición Eje II ) del centro del borde de la losa. ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Posiciones del Eje Tamdem Análisis tensional borde transversal ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Posiciones del Eje Tamdem Análisis tensional esquina de la losa Para éste análisis se utilizó un eje Simple rueda doble. No fue necesario el análisis del eje Tándem, debido a que el eje más cercano al centro de la losa, no tiene incidencia en los resultados de la tensión de esquina. ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Sensibilidad de las Tensiones Solicitantes ante cambios en el Módulo de Reacción de la Subrasante Posición Eje I, en este caso el eje está centrado en losa pequeña, lo que desplaza las cargas (de los trenes de rueda del eje Tándem) hacia los bordes transversales, produciendo un efecto que “arquea” la losa (forma convexa), obteniendo mayores tensiones en la fibra superior. ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Sensibilidad de las Tensiones Solicitantes ante cambios en el Módulo de Reacción de la Subrasante De los gráficos anteriores se puede concluir que la variación del Módulo de reacción de la subrasante tiene poca influencia en las tensiones evaluadas en la fibra superior e inferior del centro del borde de la losa, ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Sensibilidad de las Tensiones Solicitantes ante cambios en el Traspaso de Carga en la Junta longitudinal Se puede concluir que el aumento de la transferencia de carga longitudinal, produce una disminución en las tensiones en la fibra superior e inferior del centro del borde de la losa, para Posición Eje I y Posición Eje II respectivamente. Siendo más notoria la disminución de las tensiones en la medida que la losa se hace más delgada ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Sensibilidad de las Tensiones Solicitantes ante cambios en el Traspaso de Carga en la junta transversal Para la posición Eje I, a medida que aumenta el largo de la losa, la transferencia de carga transversal tiene menor influencia sobre las tensiones evaluadas. Para la posición Eje II, el aumento de la transferencia de carga transversal tiene nula influencia sobre las tensiones evaluadas. ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Sensibilidad de las Tensiones Solicitantes ante cambios en el diferencial de temperatura entre la fibra superior e inferior de la losa Se evaluó el efecto que producen en las tensiones resultantes, la variación del diferencial de temperaturas negativo (Posición Eje I) y Positivo (Posición Eje II), en losas de distintos tamaños. Diferencial de temperatura negativo 0 ºC - 10 ºC - 20 ºC Diferencial de temperatura positivo ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN 0 ºC 10 ºC 20 ºC 30 ºC Sensibilidad de las Tensiones Solicitantes ante cambios en el diferencial de temperatura entre la fibra superior e inferior de la losa De los gráficos, se observa claramente que un incremento en el diferencial de temperaturas, produce un incremento de las tensiones evaluadas en la losa, además se observa que éste incremento es menor a medida que disminuye el tamaño de la losa. ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Sensibilidad de las Tensiones Solicitantes ante cambios en el Módulo de elasticidad (borde transversal) ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Sensibilidad de las Tensiones Solicitantes ante cambios en el diferencial de temperatura entre la fibra superior e inferior de la losa (borde transversal) De los gráficos se observa claramente, que un incremento en el diferencial de temperaturas produce un incremento de las tensiones evaluadas en la losa, además se observa que éste incremento es menor a medida que disminuye el tamaño de la losa. ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Sensibilidad de las Tensiones Solicitantes ante cambios en el Traspaso de Carga en la junta longitudinal (esquina) ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Sensibilidad de las Tensiones Solicitantes ante cambios en el Traspaso de Carga en la Junta transversal (esquina) ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Sensibilidad de las Tensiones Solicitantes ante cambios en el diferencial de temperatura entre la fibra superior e inferior de la losa (borde esquina) ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Muchas gracias por su atención!!! Ing. Mauricio Salgado Torres M.Sc. [email protected] www.ich.cl www.pavimentando.cl ULTIMOS AVANCES EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN
