esfuerzo de pavimentos rigidos

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 QUECONTRIBUYEN AL 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 POR GRADIENTE 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, estosesfuerzos se
pueden sumar o restar 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 GRADIENTETÉRMICO

FÓRMULAS DE BRADBURY

Notas
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

ALABEOPOR GRADIENTE TÉRMICO

FÓRMULAS DE BRADBURY
SIGNIFICADO DE LOS TÉRMINOS DE LAS FÓRMULAS
t

Esfuerzo en el sitio considerado

E

Módulo elástico del concreto



Coeficiente de dilatación térmica del concreto (0.000005/ºF)

t

Diferencia de temperatura entre las dos caras de la losa (gradiente)

C

Coeficiente que depende de la longitud de la losa y del radio de rigidezrelativa

C1

Coeficiente en la dirección en la cual se calcula el esfuerzo

C2

Coeficiente en la dirección perpendicular a C1



Relación de Poisson del concreto

a

Radio del área cargada en el borde de la losa

l

Radio de rigidez relativa

ALABEO POR GRADIENTE TÉRMICO

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

ALABEO POR GRADIENTE TÉRMICO

RADIO DERIGIDEZ RELATIVA
(Westergaard)
Mide la rigidez de la losa de concreto respecto del
suelo de soporte

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

200 pci
3ºF/pulgadas
0.000005/ºF
5,000,000 psi


a
hLong. losa (Bx)

0.15
5.9 pulgadas
9.0 pulgadas
14 pies

Ancho losa (By)

12 pies

ALABEO POR GRADIENTE TÉRMICO

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 DELPAVIMENTO

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
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...