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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 11
4ta y 5ta sesión:4ta y 5ta sesión:
Tensiones y Deformaciones Tensiones y Deformaciones en Pavimentos Rígidosen Pavimentos Rígidos
Ing. Ing. M.ScM.Sc. J.Rafael Menéndez A.. J.Rafael Menéndez A.
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 22
SylaboSylabo1.1. INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
–– 1.1).1.1).Conceptos generalesConceptos generales–– 1.2).1.2).Tipos de pavimentosTipos de pavimentos–– 1.3).1.3).Evolución de los métodos de diseñoEvolución de los métodos de diseño
22 REVISIÓN DEL METODO MECANISTICOREVISIÓN DEL METODO MECANISTICO–– 2.1).2.1).Modelos matemáticos e idealización del comportamientoModelos matemáticos e idealización del comportamiento–– 2.1.1 Pavimentos Flexibles2.1.1 Pavimentos Flexibles–– 2.1.2 Pavimentos Rígidos2.1.2 Pavimentos Rígidos–– 2.2).2.2).Aplicación en el análisis de pavimentosAplicación en el análisis de pavimentos–– 2.3).2.3).Programas de cómputoProgramas de cómputo
33 MATERIALES Y ENSAYOSMATERIALES Y ENSAYOS–– 3.1).3.1).Ensayos EspecialesEnsayos Especiales–– 3.2).3.2).Estabilización Estabilización –– 3.3).3.3).GeosintéticosGeosintéticos–– 3.4).3.4).Asfaltos modificadosAsfaltos modificados
44 PAVIMENTOS ESPECIALESPAVIMENTOS ESPECIALES–– 4.1).4.1).Cargas extraordinariasCargas extraordinarias–– 4.2).4.2).Pavimentos de alturaPavimentos de altura–– 4.3).4.3).Pavimentos segmentadosPavimentos segmentados
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 33
SylaboSylabo22 REVISIÓN DEL METODO MECANISTICOREVISIÓN DEL METODO MECANISTICO
2.1).2.1).Modelos matemáticos e idealización del comportamientoModelos matemáticos e idealización del comportamiento2.1.1 Pavimentos Flexibles2.1.1 Pavimentos Flexibles2.1.2 Pavimentos Rígidos2.1.2 Pavimentos Rígidos
Esfuerzos por gradiente tEsfuerzos por gradiente téérmicormicoEsfuerzos por cargasEsfuerzos por cargasEsfuerzos combinadosEsfuerzos combinadosEsfuerzos por fricciEsfuerzos por friccióónnDiseDiseñño de barras de transferenciaso de barras de transferenciasDiseDiseñño de juntaso de juntas
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 44
Esfuerzos por carga, gradiente Esfuerzos por carga, gradiente térmico y friccióntérmico y fricción
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 55
Distribución de esfuerzosDistribución de esfuerzos
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 66
ModeloModelo de de winklerwinkler
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 77
a).a).Esfuerzos por Esfuerzos por
gradiente térmicogradiente térmico
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 88
AlabeoAlabeo
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 99
Esfuerzos por gradiente térmicoEsfuerzos por gradiente térmico
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 1010
Esfuerzos por gradiente térmicoEsfuerzos por gradiente térmico
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 1111
Esfuerzos por gradiente térmicoEsfuerzos por gradiente térmico
( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )
( )C
sin sinhtan
sinh= −
++
⎛
⎝⎜
⎞
⎠⎟1
22 2
cos coshcosh
*cosh
λ λλ λ λ
λλλ
ales sexagesim;8
gradosJtspacel
=λ
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 1212
Ejemplo de gradiente térmico en Ejemplo de gradiente térmico en una losa de 0.25 m de espesoruna losa de 0.25 m de espesor
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 1313
Esfuerzos Esfuerzos en el en el
fondo de fondo de losa por losa por
gradiente gradiente térmicotérmico
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 1414
b).b).Esfuerzos por Esfuerzos por
cargacarga
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 1515
MetodosMetodos para calcular esfuerzos y para calcular esfuerzos y deformaciones en pavimentos deformaciones en pavimentos rigidosrigidos
Formulas (Formulas (WestergaardWestergaard))Suelo de fundación líquido Suelo de fundación líquido Cargas circulares, se Cargas circulares, se micircularesmicirculares, , elipticaselipticas y y semielípticassemielípticas
Tablas de influencia (Tablas de influencia (PickettPickett y y RayRay))Suelo de fundación liquidoSuelo de fundación liquidoTodo geometría de cargaTodo geometría de carga
Elementos finitosElementos finitos
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 1616
Esfuerzos por cargasEsfuerzos por cargas
Carga en el borde (circunferencia)Carga en el borde (circunferencia)
Carga en el borde (semicírculo)Carga en el borde (semicírculo)
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 1717
Deflexión por carga en el bordeDeflexión por carga en el borde
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 1818
Esfuerzos por cargas interioresEsfuerzos por cargas interiores
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 1919
Esfuerzos por cargas interioresEsfuerzos por cargas interioresPara u=0.15
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 2020
Esfuerzos por cargas en esquinaEsfuerzos por cargas en esquina
Sin considerar el soporte de la subrasante
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 2121
Esfuerzos en esquinaEsfuerzos en esquina
Ioannides (1985)
C=1.772a
Westergaard (1926)
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Cargas Cargas tandemtandem
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 2323
Cargas en Cargas en esquinaesquina
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 2424
Datos experimentalesDatos experimentales
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 2525
Influencia de la ubicación de la Influencia de la ubicación de la cargacarga
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 2626
c).c).Esfuerzos combinadosEsfuerzos combinados
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 2727
Esfuerzos combinadosEsfuerzos combinados
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 2828
Esfuerzos combinadosEsfuerzos combinados
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 2929
c).c).Esfuerzos combinados Esfuerzos combinados
(metodología HDM 4)(metodología HDM 4)
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 3030
Daño acumulado por fatigaDaño acumulado por fatiga
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 3131
Distribución de gradiente térmicoDistribución de gradiente térmico
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Factor de cobertura lateral del Factor de cobertura lateral del tráficotráfico
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 3333
Esfuerzos combinadosEsfuerzos combinados
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 3434
Espesor equivalente baseEspesor equivalente base--losalosa
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 3535
Esfuerzos en la losa por carga en el bordeEsfuerzos en la losa por carga en el borde
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 3636
Factor de ajuste por soporte en el borde de la Factor de ajuste por soporte en el borde de la losalosa
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 3737
Factor de Factor de ajuste por ajuste por
bermasbermas
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Coeficiente de RegresiónCoeficiente de Regresión
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 3939
Esfuerzos por gradiente térmicoEsfuerzos por gradiente térmico
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 4040
Gradiente térmico corregidoGradiente térmico corregido
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 4141
c).c).Esfuerzos combinados Esfuerzos combinados
(metodología AASHTO 2002)(metodología AASHTO 2002)
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 4242
Daño acumulado por fatigaDaño acumulado por fatiga
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 4343
Daño acumulado por fatigaDaño acumulado por fatiga
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 4444
Daño acumulado por fatigaDaño acumulado por fatiga
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 4545
d).d).Esfuerzos por Esfuerzos por
fricciónfricción
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 4646
Esfuerzos por fricciónEsfuerzos por fricción
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 4747
e).e).Diseño de Diseño de Barras de Barras de
transferenciatransferencia
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Transferencia de cargaTransferencia de carga
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 4949
Transferencia de cargaTransferencia de carga
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 5050
Refuerzo para el control de Refuerzo para el control de agrietamiento por temperaturaagrietamiento por temperatura
fs= esfuerzo admisible en el acerofa=coeficiente de fircción losa-subrasante=1.5γc= peso unitario del concretoh= espesor de la losaL= Longitud de la losa
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 5151
Diseño de barras de transferencia Diseño de barras de transferencia ((dowelsdowels))
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 5252
Diseño de barras de transferencia Diseño de barras de transferencia ((dowelsdowels))
Esfuerzo admisible
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 5353
Diseño de barras de transferencia Diseño de barras de transferencia ((dowelsdowels))
Esfuerzo actuante
Momento de inercia
Rigidez relativa de la barra
Deformacion de la barra
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Efecto de los Efecto de los dowelsdowels y bermasy bermas
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 5555
f).f).Diseño de Diseño de
Juntas Juntas
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 5656
Tipos de juntasTipos de juntas
Juntas TransversalesJuntas TransversalesDe contracciónDe contracciónDe construcciónDe construcciónDe expansión/aislantesDe expansión/aislantes
Juntas longitudinalesJuntas longitudinalesDe contracciónDe contracciónDe construcciónDe construcción
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 5757
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 5858
30
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 5959
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 6060
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 6161
Apertura de juntaApertura de junta
∆l: longitud máxima de la losaC=factor de ajuste por fricción 0.65 sub-base estabilizada0.85 sub-base granularαt=coeficiente de expansión termica 5x10-6ºF∆T: Gradiente térmicoε=coeficiente de contracción=0.5-2.5x10-4
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 6262
Junta de contracciónJunta de contracción
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 6363
Junta de expansiónJunta de expansión
UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 6464
Junta longitudinal y de Junta longitudinal y de construcciónconstrucción
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UNI Pavimentos Especiales 05/05UNI Pavimentos Especiales 05/05 6565
Tipos de juntas especialesTipos de juntas especiales
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