Carreteras

ESFUERZOS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS

CONTENIDO

Introducción
Esfuerzos producidos por cambios de temperatura Esfuerzos producidos por cambios de humedad Esfuerzos producidos por las cargas del tránsito Presencia de acero en el pavimento rígido Método de los elementos finitos

ESFUERZOS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS

INTRODUCCIÓN

ESFUERZOS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS

FACTORES QUE CONTRIBUYENAL DESARROLLO DE ESFUERZOS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS

Cambios de temperatura
—Alabeo por gradiente térmico —Contracción durante el fraguado —Expansión y contracción por cambios uniformes de temperatura Cambios de humedad Cargas del tránsito Otros (bombeo, cambios volumétricos del soporte)

ESFUERZOS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS

ESFUERZOS PRODUCIDOS POR CAMBIOS DE TEMPERATURA

ALABEO PORGRADIENTE TÉRMICO

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 orestar de los efectos producidos por las cargas del tránsito

ALABEO POR GRADIENTE TÉRMICO

ALABEO POR GRADIENTE TÉRMICO

FÓRMULAS DE BRADBURY

Borde de la losa
Interior de la losa Esquina de la losa

t 
t 

C * E *  * t 2

E *  * t  C1  C 2    2 2  1  

t 

E *  * t  a    3(1   )  l 

ALABEO POR GRADIENTE TÉRMICO

FÓRMULAS DE BRADBURYNotas
1.Debido a que Ci es inversamente proporcional al módulo de reacción del soporte (k), los esfuerzos por alabeo se incrementan cuando el soporte es muy rígido, ya que éste no puede asumir el contorno del pavimento 2. Como Ci es directamente proporcional a la longitud de la losa, el aumento de ésta incrementa los esfuerzos por alabeo térmico

ALABEO POR GRADIENTE TÉRMICO

FÓRMULAS DEBRADBURY
SIGNIFICADO DE LOS TÉRMINOS DE LAS FÓRMULAS
t E  t C C1 Esfuerzo en el sitio considerado Módulo elástico del concreto Coeficiente de dilatación térmica del concreto (0.000005/ºF) Diferencia de temperatura entre las dos caras de la losa (gradiente) Coeficiente que depende de la longitud de la losa y del radio de rigidez relativa Coeficiente en la dirección en la cual se calcula elesfuerzo

C2
 a l

Coeficiente en la dirección perpendicular a C1
Relación de Poisson del concreto Radio del área cargada en el borde de la losa Radio de rigidez relativa

ALABEO POR GRADIENTE TÉRMICO

CARTA DE BRADBURY PARA LA DETERMINACIÓN DE C, C1 Y C2

ALABEO POR GRADIENTE TÉRMICO

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

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

ALABEO POR GRADIENTE TÉRMICO EJEMPLO DE CÁLCULO DE ESFUERZOS POR ALABEO

Calcular los diferentes esfuerzos de alabeo para las siguientes condiciones:
k t  E  a h
Long. losa (Bx) Ancho losa (By)

200 pci 3ºF/pulgadas 0.000005/ºF 5,000,000 psi 0.15 5.9 pulgadas 9.0 pulgadas 14 pies 12 pies

ALABEO POR GRADIENTETÉRMICO

EJEMPLO DE CÁLCULO DE ESFUERZOS POR ALABEO

Solución

ALABEO POR GRADIENTE TÉRMICO

EJEMPLO DE CÁLCULO DE ESFUERZOS POR ALABEO

Cálculo de los esfuerzos

ALABEO POR GRADIENTE TÉRMICO

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 deltránsito Sin embargo, dichos esfuerzos no se consideran en el instante de determinar el espesor del pavimento La filosofía 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

CONTRACCIÓN DURANTE EL FRAGUADO

La fricción entre la losa y la fundación, debido a la caída de...