ESFUERZOS VERTICALES EN MEDIOS HOMOGÉNEOS

Y SU DISTRIBUCIÓN EN LAS CAPAS DEL PAVIMENTO

ALUMNA: SAENZ PAULINO SAHORY

CARGAS DE PROYECTOLas cargas de proyecto consideradas para el calculo de las estructuras son: cargas muertas, cargas vivas, impacto, presión de viento, etc

CARGAS VIVAS: Un camión de dos ejes es una carga H.

Las cargas HS corresponden a un camión tractor, de dos ejes con un semi remolque de un solo eje. Los números que se colocan a continuación de la H y de la S representan el peso bruto, en toneladas del sistema ingles, del tractor y del semiremolque, respectivamente. El 80% del peso bruto del camión o del camión tractor cae en sus respectivos ejes posteriores. Al eje del semi remolque se le supone siempre una carga igual a la del eje posterior del camión tractor.

Carga útil sobre el eje trasero = A/C x carga útilCarga útil sobre el eje delantero = B/C x carga útil

PESOS MÁXIMOS DE LOS VEHICULOS

Eje doble es un conjunto de dos ejes cuya distancia entre centros de ruedas es superior a 1,2metros e inferior a 2,4 metros.• Eje triple es un conjunto de tres ejes cuya distancia entre centros de ruedas extremas essuperior a 2,4 metros e inferior a 3,6 metros.• Rodado simple es aquel que consta de dos ruedas por eje.• Rodado doble es aquel que consta de cuatro ruedas por eje.

No obstante el límite señalado para cada conjunto de ejes, cualquiera subcombinación de ejes delconjunto, respeta los límites máximos asignados a ella en forma individual.

PESO BRUTO TOTALa.) Camión semirremolque

b.) Camión más remolque.Uno o más remolques, cualesquiera sea la distancia entre ejes extremos, posee un Peso Bruto Total del Conjunto de 45 Toneladas.

CARGA ORIGINADAS POR EL MOVIMIENTO DEL TRÁNSITO

ESFUERZOS DE ALABEO

Una de las solicitaciones a las que se ven sometidas las losas es el alabeo. Éste tiene una componente debida al gradiente de temperatura, otra de humedad y finalmente una de construcción. Para determinar el diferencial de temperatura positivo o negativo se utiliza la siguiente relación:

donde:ΔT(+): Diferencial de temperatura positivo asociado a alabeo convexo, °C.ΔT(-): Diferencial de temperatura negativo asociado a alabeo cóncavo, °C.D: Espesor de losa [mm].WIND: Velocidad media anual del viento [nudos].TEMP: Temperatura media anual del ambiente, ºC.PRECIP: Precipitación media anual [mm].

CARGA POR RUEDA PARA DISEÑOLa profundidad a la cual los esfuerzos resultantes, dados por ruedas duales, son iguales a los de una rueda sencilla depende de la separación entre las mencionadas ruedas duales. Se ha establecido la relación que hay entre la profundidad y la separación que hay entre las ruedas duales, teniéndose que a la profundidad, aproximada, de d/2 las ruedas dejan de actuar independientemente y los esfuerzos bajo el pavimento comienzan ahí a combinar sus efectos debido a las dos ruedas, haciéndose despreciable este efecto a la profundidad de 2S. Asumiendo una relación lineal entre las profundidades d/2 y 2S puede, derivarse una relación para determinar la equivalencia a ruedas duales.

El estudio de tráfico deberá proporcionar la información del IMDA para cada tramo vial. Es conveniente para ello que los Términos de Referencia de cada estudio ya proporcionen la identificación de los tramos homogéneos. Para cada uno de los tramos además de la demanda volumétrica actual deberá conocerse la clasificación por tipo de vehículos. El cálculo del IMDA requiere de los índices de variación mensual, información que el MTC dispone y puede proporcionar de los registros continuos que obtiene actualmente en las estaciones existentes de peaje y de pesaje del propio MTC y de las correspondientes a los contratos de concesiones viales. La existencia de esta información es importante para construir una base de datos muy útil, como referencia regional que permitirá reducir los requerimientos de estudios y los costos que actualmente se tienen cuando se realizan estos estudios.

La demanda de Carga por Eje, y la presión de los neumáticos en el caso de vehículos pesados (camiones y ómnibus) guarda relación directa con el deterioro del pavimento. Contando con la referencia regional previamente descrita, en términos generales será suficiente realizar las nuevas investigaciones puntuales por tramo en sólo dos días, teniendo en cuenta que el tráfico esté bajo condición normal.

ÍNDICE MEDIO DIARIO ANUAL (IMDA)El Índice Medio Diario Anual (IMDA) es el valor numérico estimado del tráfico vehicular en un determinado tramo de la red vial en un año. El IMDA es el resultado de los conteos volumétricos y clasificación vehicular en campo en una semana, y un factor de corrección que estime el comportamiento anualizado del tráfico de pasajeros y mercancías.El IMDA se obtiene de la multiplicación del Índice Medio Diario Semanal (IMDS) y el Factor de Corrección Estacional (FC).

IMDA = IMDS x FC

Donde: IMDS representa el Índice Medio Diario Semanal o Promedio de Tráfico Diario Semanal, yFC representa el Factor de Corrección Estacional.El Índice Medio Diario Semanal (IMDS) se obtiene a partir del volumen de tráfico diario registrado por tipo de vehículo en un tramo de la red vial durante 7 días.

IMDS = ∑Vi / 7 Donde: Vi: Volumen vehicular diario de cada uno de los 7 días de conteo volumétrico.

El Factor de Corrección Estacional (FC) es un valor numérico requerido para expandir la muestra del flujo vehicular semanal realizado a un comportamiento anualizado del tránsito. Dicho valor es proporcionado por PROVIAS NACIONAL.La aplicación del Factor de Corrección (FC), tiene por objeto eliminar el factor de estacionalidad que afecta los movimientos de carga y pasajeros. El factor de estacionalidad depende de una diversidad de factores exógenos como son: las épocas de vacaciones para el caso de movimientos de pasajeros; las épocas de cosecha y los factores climáticos para el transporte de productos agropecuarios; la época navideña para la demanda de todo tipo de bienes.La determinación de la estacionalidad del tráfico debe ser analizado con atención para definir la época en la cual se están realizando los aforos y encuestas y poder expandir o proyectar los tráficos y expresarlos en términos de un tráfico promedio diario anual (IMDA), de tal forma que se eliminen los picos alto y bajos que podrían presentarse al momento de tomar la información.Con la información de conteos recopilada en campo y las series históricas de tránsito de las estaciones de peaje ubicadas en la red de análisis, es posible caracterizar este comportamiento.Atendiendo a la necesidad de contar con información confiable, el MTC a través de la Oficina General de Planeamiento y Presupuesto pone a disposición de la comunidad en general, los datos de IMDA obtenidos durante las encuestas de origen y destino desarrolladas durante los años 2000, 2002, 2006, 2008 y 2010, mediante la visualización georeferenciada de las estaciones de conteo ubicadas en tramos de las carreteras del país.En el menú de la página, opción mapa encontrará los datos de IMDA indicados.

El Ingeniero Responsable para los pavimentos flexibles y semirrígidos tomará en cuenta, para el cálculo de EE, un factor de ajuste por presión de neumáticos, de tal manera de computar el efecto adicional de deterioro que producen las presiones de los neumáticos sobre el pavimento flexible o semirrígido. Para el caso de afirmados y pavimentos rígidos el factor de ajuste por presión de neumáticos será igual 1.0.

Para la determinación de los factores de presión de neumáticos se utilizarán los valores del Cuadro 6.13, valores intermedios podrán interpolarse. Los valores del Cuadro 6.13 han sido obtenidos de correlacionar los valores de la Figura IV-4 EAL Adjusment Factor for Tire Pressures del Manual MS-1 del Instituto del Asfalto, modificando la presión inicial de 70 psi que indica la mencionada figura por la presión inicial de 80 psi considerada para efectos de este Manual.

se determina de acuerdo a los criterios de Dormon – Kerhoven y la CRR de Bélgica, los cuales son los siguientes:

• CRITERIO DE DORMON – KERHOVEN. El esfuerzo admisible de compresion sobre la subrasante se determina por medio de la siguiente expresion:

ESFUERZO VERTICAL ADMISIBLE DE COMPRESION SOBRE LA SUBRASANTE,

• CRITERIO DE LA CRR DE BÉLGICA.El esfuerzo admisible de compresion sobre la subrasante se determina por medio de la siguiente expresion:

ANÁLISIS DE LOS ESFUERZOS

ESFUERZO RADIAL, X. Tendencias:

• En la superficie de la estructura del pavimento el esfuerzo radial es de compresion y pasa a ser de tension.

• A medida que se incrementa la profundidad, para las capas del paquete estructural, tal como se visualiza en la Figura 6. En la capa de subrasante el esfuerzo radial es de compresion y tiende a ser muy pequeno.

• Para el caso en estudio el máximo esfuerzo radial a compresion de 1.428 MPa y se presenta en la superficie del pavimento en el eje de simetría del sistema.

• El máximo esfuerzo radial se presente en el eje de simetria del sistema y se va disminuyendo a medida que el punto de analisis se aleja del centro de simetria del sistema y con la profundidad.

• A partir del punto 5, r = 90 cm el esfuerzo radial disminuye de manera significativa y tiende a tener magnitudes muy pequenas cercanas a cero.

ESFUERZO TANGENCIAL, Y. Del analisis de la Figura 7 se deduce las siguientes tendencias:

• El esfuerzo tangencial presenta un comportamiento aleatorio, pasando segun el punto de estudio y la profundidad de analisis, de tension a compresion o viceversa, tal como se muestra en la Figura 7.

• Para el caso en estudio el máximo esfuerzo tangencial es de compresion de 1.428 MPa y se presenta para el punto 1 ubicado en el eje de simetria del sistema y en la superficie de la estructura del pavimento.

• El máximo esfuerzo tangencial se presente en el eje de simetria del sistema y se va disminuyendo a medida que el punto de analisis se aleja del centro de simetria del sistema.

• A partir del punto 5, r = 90 cm el esfuerzo tangencial disminuye de manera significativa y tiende a tener magnitudes muy pequenas cercanas a cero.

• A nivel de la subrasante el esfuerzo tangencia es muy pequeno cercano a cero.

En la superficie de la estructura del pavimento, los punto 1 y 2 tienen influencia directa del esfuerzo vertical, los demas puntos de estudio no se ven afectados.

• El máximo esfuerzo vertical corresponde al punto 1, a nivel de la superficie del pavimento y su magnitud es equivalente a la presion de contacto. Para el caso en estudio la presion de contacto de 0.549 MPa.

• La disipación del esfuerzo vertical es función de los espesores y de los modulos de elasticidad de las diferentes capas de la estructura del pavimento. Entre mejor sea la calidad de los materiales de las diferentes capas, el esfuerzo vertical que llega a la subrasante es menor y este parametro es basico para el diseno y controlar la deformacion o el ahuellamiento de las estructuras de pavimentos flexibles.

• Para el caso en estudio la capa asfáltica disipa el 46.95% del esfuerzo vertical, la capa de base granular disipa el 40.47% del esfuerzo vertical y la capa de subbase granular el 9.21%. El conjunto de capas disipa el 87.42% y solamente le llega a la subrasante el 3.37% del esfuerzo vertical.

ESFUERZO VERTICAL, Z. Tendencias:

Conclusiones• Cualquier punto de una estructura de un pavimento esta sometida a esfuerzos, deformaciones y deflexiones que pueden ser calculados mediante el empleo de la mecánica de pavimentos. • La máxima magnitud de las variables de los estados tensionales se presenta en el punto de la aplicación de la carga sobre la estructura del pavimento y va disminuyendo a medida que se aleja del punto de aplicación de la carga en un contorno que puede llegar hasta los 2.4 m, donde la magnitud de los esfuerzos, deformaciones y deflexiones es muy pequeña.• En mecánica de pavimentos la magnitud de los esfuerzos, deformaciones y deflexiones es relativamente pequena, pero si consideramos el efecto ciclico de la aplicacion de las cargas del transito y las solicitaciones de la estructura del pavimento, los estados tensionales superan a los valores admisibles de los materiales y se produce la fatiga, el ahuellamiento y la deformacion de la estructura del pavimento. Por esta razon, en el diseno racional o mecanicista de las estructuras de pavimentos se debe controlar la magnitud de los estados tensionales. recomendacio

nes• Realizar modelaciones variando los espesores de las capas asfalticas y las rigideces de las capas.• Considerar otros puntos de análisis con el objeto de evaluar completamente el comportamiento de los estados tensionales en los cuencos que generan las cargas del transito.