Pavimentos hormigon con losas optimizadas

“Pavimentos de Hormigón con Losas Optimizadas”

Docente: Claudio Fonseca
Alumnos: Ignacio Cayuleo
Mario Medina
Fernando Zúñiga
Fecha entrega: 10/07/2010
Introducción

Para el desarrollo de este tema es importantecomprender el comportamiento de los pavimentos de hormigón. Mediante mediciones siempre entregan como resultado que las losas se encuentran alabeadas o con los bordes levantados.

Esta forma que adoptan las losas de hormigón es contraria a las consideraciones de diseño, ya que fueron diseñadas para trabajar de otra forma. Es por esta condición de las losas, las cargas de los camiones generan lastensiones 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, debido a que mientras mas larga sea la losa, mayor será el alabeo de esta.

También tiene un efecto la posición de las ruedas sobre las losas. Esta combinación de posición de las ruedas y la geometría de laslosas es una innovación que estudiaremos en este informe ya que optimiza de forma sustantiva los costos de ejecución y manutención, debido a su excelente diseño.

El sistema de optimización que estudiaremos considera un camión tipo “normal” con un eje simple rueda simple delantero y un eje doble rueda doble trasero, y mediante este ejemplo vamos a optimizar el diseño del espesor de losa de lospavimentos de hormigón. Para este ejemplo del camión, una reducción de largo de 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.

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Factores que Influyen en un Alabeo Mayor

Para poder solucionar cualquier problema, debemos saber cualesson los factores que afectan. En el caso de los pavimentos de hormigón tenemos 5 factores los cuales vamos a analizar:

A) Efecto de la rigidez de la base en el largo del voladizo y 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 ejedelantero 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. En ambos 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 larigidez 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 por un 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 aumentaránlas 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 de la 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

Formas de cargar una losa

Base blanda, Voladizo corto

B) Efectodel 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 levantada del suelo, o sea en voladizo, podemos decir que el largo del voladizo para una losa de 4,5 metros es de 1,5 metros. Si la losa tiene un largo de 1,8 metros el voladizo será de 60 centímetros. Se puede apreciar que con el solo hecho de acortar las...