Transcripcin de METODO DE LA PORTLAND CEMENT ASSOCIATION(PCA)Hallar espesores mnimos de pavimento menores costos anualesMayor espesor que el necesario, mejor comportamiento con bajos costos de mantenimiento, pero costo inicial altoEquilibrar adecuado el diseo

a) Los pavimentos de concreto simple se construyen sin acero de refuerzo o varillas de transferencia de cargas en las juntas.

b) Los pavimentos de concreto simple con varillas de transferencia de carga, se construyen sin acero de refuerzo, por ende se disponen de varillas lisas en cada junta

c) Los pavimentos reforzados contienen acero de refuerzo y pasadores en las junta de construccind) Los pavimentos de refuerzo continuo, se construyen sin juntas de construccin, debido a su relativo peso y continuo refuerzo en direccin longitudinal

FACTORES DE DISEOLuego de elegir el tipo de pavimento por construir, el tipo de subbase y el tipo de berma, el diseo se realizara a partir de los 4 factores siguientes

Resistencia a la flexion del concreto (Modulo de rotura)Resistencia de la subrasante o del conjunto subrasante y subbaseLos tipos de magnitudes y frecuencias de las cargas por ejeEl periodo de diseo, que usualmente se toma como 20 aos, puede ser mayor o menorANALISIS DE FATIGA Y EROSINEjemploDisear por el mtodo PCA un pavimento de concreto simple para una va de 4 carriles en la cual se espera un TPD inicial de 12900 vehiculos de los cuales un 19% son comerciales (buses y camiones). Se estima un crecimiento anual del transito del 4% anual durante los 20 aos del periodo de diseo de pavimentos. Se ha realizado un pesaje de cargas en la region del proyecto y los resulktados se presentan el la tabla 8.11

Se asume un factor de seguridad de carga (fsc) igual a 1.2. La subrasante es una arcilla con modulo de reaccion es k=100 lb/pulg3 y se puede obtener un concreto con un modulo de rotura ( mR) de 4.5 MPa (650 Lb/pulg2).Presentar una alternativa de diseo de un pavimento cuyas juntas tengan barillas de transferencia no posean bermas o bordillos en concretoCONSIDERACIONES BASICASEl grado de transferencia de carga proporcionado en las juntas trasversales, por los diferentes tipos de pavimentosEl efecto de usar bermas de concreto, adyacentes al pavimento, las cuales reducen los esfuerzos de flexin y las deflexiones producidas por las cargas de los vehculosEl efecto de usar una subbase de concreto pobre, reduciendo las deflexiones y los esfuerzos, proporcionando un mejor soporte

Nota: La eleccin de un espesor adecuado de diseo por este mtodo depende, consecuentemente de la eleccin de factores adicionales a los tradicionales utilizados en el sistema de juntas y tipo de bermasRESISTENCIA DEL CONCRETO A LA FLEXION

Esta resistencia se considera en el procedimiento de diseo por el criterio de la fatiga, la cual controla el agrietamiento del pavimento bajo la accion repetida de las cargas de los vehiculos

Las deformaciones que soporta un pavimento es bajo ls cargas de transito tanto de esfuerzos de compresion de tension.El presente modelo utiliza una resistencia a la flexion, medida por ensayos de rotua sobre vigas de 15x15x75 cm, cargandolas en los tercios de la luz.Factores de seguridad de carga

El metodo de diseo exige que las cargas reales se multipliquen por unos factores de seguridad de carga

Transito pesado: 1.2Transito medio: 1.1Transito bajo: 1.0La tabla muestra el incremento que es de esperar en el modulo si se coloca una subbase granularSOPORTE DE LA SUBRASANTE Y SUBABSEPROYECCION DEL TRANSITO

Los factores que se relacionan a continuacion influyen sobre las tasas de crecimiento del transito

1. Transito atraido2. Crecimiento normal del transito3. Transito generado4. Transito desarrollado

SOLUCION

1) Determinacin del K de diseo: Debido a que la subrasante es arcillosa conviene la colocacin de una capa de subbase que para el caso se asume sea granular, con un espesor de 100 mm ( 4 pulg ) con el espesor de subbase y el mdulo de reaccin de la subrasante 27 MPa/m ( 100 lb/pulg3 ) en la tabla 8.1 se obtiene un k de diseo de 35 MPa/m ( 130 lb/pulg3 )

2) Determinar el nmero acumulado de vehculos comerciales en el carril de diseo y durante el periodo de diseo

TPD inicial = 12900 VehculosTPD durante todo el periodo de diseo ... 12900*1.5=19350 vehculos en las dos direcciones. En una direccin seria = 19350/2 = 9675 vehculos en dos carrilesEstimar el porcentaje de vehculos comerciales que usa el carril de diseo segn la figura 8.2 entrando con el valor de 9675. Se obtiene un porcentaje de 0.81

3) Determinar el nmero de vehculos comerciales en el carril de diseo durante el periodo de diseoT acumulado = 9675 * 19/100 * 81/100 * 365 * 20= 10.880.000 Vehculos comerciales

4) Los datos de carga por eje de la tabla 8.11 son usados en este ejemplo de diseo y han sido usados en la tabla 8.4 bajo la carga mxima por eje tanto para ejes simples como Tandem. Las cargas se acostumbran a agruparlas en incrementos de: 900 Kg ( 2000 Lb ) Para los ejes simples y de 1800 Kg ( 400Lb) para los ejes tandem.

4.1 Asumir un espesor de losas de concreto de 240 mm4.2 Determinar los esfuerzos equivalentes

5) Determinar los factores de relacin de esfuerzos

5.1 para ejes sencillos este factor se obtiene dividiendo el esfuerzo equivalente correspondiente entre el mdulo de rotura (MR )

= 1.44/4.5 = 0.32

5.2 Para ejes en tandem:

= 1.35/4.5= 0.3

6) Determinar los factores de erosin respecto a las tablas 8.7 8.8 o 8.9 8.10. para el ejemplo usamos la 8.7 por las especificaciones en juntas y bermas.ingresamos a la tabla con el k=35 MPa y el espesor de 240 mm. Obtenemos los factores de erosion 2.61 y 2.8 para ejes sencillos y tandem, respectivamente.

7) En la tabla 8.4 se colocan las cargas por eje de forma decreciente, para los dos tipos de ejes. Se colocan el resultado de multplicar cada una de las cargas por eje por el factor de seguridad de carga ( 1.2). Se calcula as:

Numero de ejes por cada 1000 vehculos comerciales (Tabla 8.11) * numero esperado de V.C en el carril de diseo y durante el periodo de diseo ( Calculado paso 3)

Por ejemplo, para los valores de la primera fila seria: 0.58 * 10.880.000 / 1000 = 6310

Anlisis de fatiga

8) Calcular las repeticiones que admite el pavimento por fatiga

9) El clculo se realiza dividiendo los valores de la columna 3 sobre los valores de la columna 4 y multiplicando esta relacin por 100, el resultado se coloca enla columna 5.La sumatoria de todos los valores de esta columna da origen al consumo total de fatiga = 87%

Anlisis de erosin

10) Se determina las repeticiones de carga admisibles, antes que el pavimento falle por problemas de erosin. Se escogi la figura 8.4 por las condiciones del ejercicio. Los valores obtenidos se colocan en la columna 6.

11) Los porcentajes de dao se determinan dividiendo cada uno de los valores de la columna 3, por el correspondiente de la columna 6 y multiplicando por 100. La sumatoria de la columna 7 determina el dao total por erosin = 38.3%

12) El espesor de losa escogido para el tanteo se considera adecuado dado que los totales de fatiga y erosin son menores del 100%, siendo el de fatiga de 87%

En definitiva, el espesor de pavimento ser:

Losas de concreto de 240 mmSubbase granular de 100 mm

Las tablas y grficos empleados son las mismas, tanto para pavimentos de concreto simple como pasadores o sin ellos, como para pavimentos con refuerzo continuo. La nica diferencia la establece el tipo de berma que tenga el pavimentoTIPOS DE PAVIMENTO RIGIDOMETODO DE LA PORTLAND CEMENT ASSOCIATION(PCA)Tablas Usadas