Especificacion sobre el diseño de pavimentos de hormigon

Diseño TCP
“PAVIMENTOS CON ESPESOR OPTIMIZADO
DE HORMIGÓN”

Juan Pablo CovarrubiasT
Ingeniero Civil, PhD, MsC
Juan Pablo Covarrubias V
Ingeniero Civil
Noviembre 2007

Introducción
Es importante comprender el comportamiento de los pavimentos de
hormigón. Mediciones realizadas en Chile muestran que las losas se encuentran
siempre alabeadas con los bordes levantados. Lo mismo ocurre en Guatemala.Esta geometría de las losas es contraria a las consideraciones de diseño. Por
esta condición de las losas, las cargas de los camiones generan las tensiones de
tracción en la cara superior.
El largo y ancho de las losas tiene un importante efecto en las tensiones en
el hormigón, que es la causa del agrietamiento producido por fatiga. También tiene
un efecto la posición de las ruedas sobre las losas.Esta combinación de posición
de las ruedas y la geometría de las losas es una innovación que está protegida por
solicitudes de patente presentadas a nivel mundial.
Considerando un camión tipo “normal” con un eje simple rueda simple
delantero y un eje doble rueda doble trasero se puede optimizar el diseño del
espesor de losa de los pavimentos de hormigón. Para este camión, una reducción
de largode las losas de 4,5 metros a 1,8 metros genera una reducción de espesor
de entre 6-10 cm para iguales tensiones en el hormigón de la losa. El ancho de la
losa es igual a media pista, es decir de 1,8 metros.
A continuación se presentará la forma de funcionamiento de las losas de
hormigón de pavimentos y la lógica tras el diseño TCP

La tecnología TCP (Thin Concrete Pavements), el método de diseño yconstrucción de losas delgadas de
hormigón perfeccionadas para uso en pavimentación y demás derechos relacionados con dicha tecnología
(software, know-how, secretos industriales, marcas comerciales, manuales, instructivos, etc.), son de
propiedad exclusiva de Comercial TCPavements Ltda. y están protegidos por las leyes y tratados
internacionales vigentes en materia de Propiedad Industrial eIntelectual, en particular por las solicitudes de
patente industrial Nos. 2684-05 en Chile, solicitud internacional PCT/EP2006/064732, solicitud
20070094990 en Estados Unidos. ©TCPavements 2005-2007, registro de propiedad intelectual N°166311,
todos los derechos reservados.

Factores que Afectan el Comportamiento de los
Pavimentos de Hormigón
A) Efecto de la rigidez de la base en el largo del voladizoy tensiones de
tracción
En el diseño AASHTO, se considera como óptimo un largo de losa de 4,5
metros, con un ancho igual al ancho de la pista. Esta dimensión de la losa hace
que el camión la pise con el eje delantero en un borde y los ejes traseros en el otro
borde. En el sentido transversal, las ruedas de un lado del camión pisan cerca de
un borde y las del otro lado cerca del otro borde. Enambos casos el camión
“plancha” la losa, generando las grietas transversales y longitudinales.
Al alabearse la losa y levantar sus bordes, su apoyo en la base es un
círculo (rojo en dibujo) cuya dimensión depende de la rigidez de la base. Si la base
es muy rígida, el círculo será pequeño y los voladizos largos. Esto genera
tensiones de tracción altas en la cara superior, cuando la losa es pisada porun
camión. Al revés, si la base es muy poco rígida, el círculo rojo será mayor y el
largo del voladizo menor, por lo tanto, en este caso las tensiones de tracción en la
cara superior serán menores, pero aumentarán las tensiones de tracción en la
cara inferior, cuando el camión pisa el centro de la losa. Esto nos lleva a pensar
que para esta dimensión de losas, de 4,5 por 3,5 metros, la rigidez dela base
tiene un óptimo, que como muestra la figura, es entre rigideces equivalentes a
CBR entre 20 y 50%.

Esquema del alabeo de una losa (arriba). Formas de Cargar la losa (abajo)

Base Rígida, Voladizo largo

Base Blanda, Voladizo Corto

B) Efecto del largo de losa en el largo del voladizo y tensiones de
tracción.
Si consideramos que las losas se alabean con un tercio de su longitud...