MODULO 3
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 CONTRIBUYEN ALDESARROLLO
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
Alcambiar 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 o restar de los efectosproducidos 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 BRADBURY
Notas
1.Debido a que Ci es inversamente proporcionalal
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 DE BRADBURY
SIGNIFICADO DE LOS TÉRMINOS DE LAS FÓRMULAS
tEsfuerzo 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 rigidez relativa
C1
Coeficiente en la dirección en la cual se calcula el esfuerzo
C2
Coeficiente en la dirección perpendiculara 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 DE RIGIDEZ RELATIVA
(Westergaard)
Mide la rigidez de la losa de concreto respecto del
suelo de soporte
h = espesor de la losa
k = módulo de reaccióndel 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
h
Long. 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
SoluciónALABEO 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 del
tránsito
Sin embargo, dichos esfuerzos no se consideran en el
instante de determinarel 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 temperatura durante el fraguado de concreto,
produce esfuerzos en el concreto y en la...
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