Método de Portland Cement Association ( PCA ) - Part 2

a) Elementos básicos.
En pavimentos de concreto simple, el espaciamiento entre juntas no debe exceder los 4.50 metros, para que las losas tengan un buen comportamiento. En pavimentos con dovelas, las losas no deben ser mayores de 6.00 metros y en pavimentos reforzados las losas no deben ser mayores de 12.00 metros, lo cual permite un buen comportamiento, ya que espaciamientos mayores a los mencionados, produce problemas tanto en las juntas como en las fisuras transversales intermedias. El procedimiento de diseño desarrollado por PCA, establece varias condiciones, tales como:
• La transferencia de cargas, dependiendo del tipo de pavimento que se considere.
• El uso de hombros de concreto ó asfalto adheridos al pavimento, permite reducir los esfuerzos de flexión y deflexiones, producidos por las cargas de los vehículos en los bordes de las losas.
• Para reducir los esfuerzos que se producen al paso de las ruedas sobre las juntas, es necesario el uso de subbases estabilizadas, ya que estas proporcionan superficies de soporte de mejor calidad y resistencia a la erosión a causa de las deflexiones de las losas de pavimento.
• Se adicionan dos criterios básicos en el diseño y son:

i. FATIGA. Esta sirve para mantener los esfuerzos que se producen dentro de los límites de seguridad, ya que el paso de cargas sobre las losas del pavimento producen esfuerzos que se convierten en agrietamientos. ii. EROSION: Este sirve para limitar los efectos de deflexión que se producen en los bordes de las losas, juntas y esquinas del pavimento; también para tener control sobre la erosión que se produce en la Subbase ó Subrasante y los materiales que conforman los hombros. Este criterio es necesario, ya que evita fallas del pavimento, como succión de finos de la capa de apoyo que producen a su vez desnivel entre losas y destrucción de hombros, siendo situaciones independientes de la fatiga. 

• Los camiones con ejes tridem se consideran dentro del diseño, a pesar de que los sencillos y los tándem son los más utilizados en las carreteras; los ejes tridem pueden llegar producir más daño por efecto de erosión que por fatiga.

Método de Portland Cement Association ( PCA ) - Part 1

• Los pavimentos de concreto simple, se construyen sin acero de refuerzo y sin varillas de transferencia (dovelas) de carga en las juntas, ya que la transferencia se logra a través del esfuerzo de corte proporcionado por los agregados situados en las caras agrietadas que se forman por el corte de la junta entre losas contiguas; para que ésta transferencia sea efectiva es necesario que la longitud de las losas sean cortas. 

• Los pavimentos de concreto simple con varillas de transferencia de carga (dovelas), se construyen sin acero de refuerzo, pero en las juntas de contracción se colocan varillas lisas que tienen la función de transmitir cargas a las otras losas; para este caso, es necesario que las losas también sean cortas con el objeto de tener mejor control sobre los agrietamientos. 

• La pavimentos de concreto reforzado tienen acero de refuerzo dentro de la losa así como varillas de transferencia de carga (dovelas) en las juntas de contracción. Las separaciones en las juntas son mayores a las que se utilizan en pavimentos convencionales, por lo que es posible que se produzcan más fisuras transversales las cuales se mantienen prácticamente cerradas debido al refuerzo de acero, lo que permite una mejor transferencia de cargas. 

• Los pavimentos de refuerzo continuo, se construyen sin juntas de contracción; por tener una alta y continua cantidad de acero de refuerzo en dirección longitudinal, estos pavimentos desarrollan fisuras transversales en intervalos relativamente cortos, pero debido al acero de refuerzo producen un alto grado de transferencia de cargas en las caras de las fisuras.

Pavimentos Rígidos - Nomograma para corregir el Módulo de reacción efectivo por pérdida potencial de soporte de la subbase

Sumando todos los valores relativos de deterioro (Uf) y dividiendo el total entre el número de meses incluidos y entrando con este valor en la figura 7-31, se obtiene el valor promedio del coeficiente k para el espesor asumido. Para finalizar se corrige el valor promedio de k en función de la pérdida de soporte Ls por medio de la figura 7-32.

Pavimentos Rígidos - Nomograma para determinar el deterioro relativo, Uf

En otra forma, asumiendo un espesor inicial de losa y con la ayuda del nomograma de la figura 7-31, se obtiene el valor relativo de deterioro (Uf) en cada mes del año, para cada uno de los valores de k, en función del espesor de losa propuesta, similar a lo calculado en la Tabla 4-1.

Pavimentos Rígidos - Nomograma para corregir el valor de k por la presencia de una capa rígida (estrato de roca a menos de 3 metros de profundidad)

Nomograma para corregir el valor de k por la presencia de una capa rígida (estrato de roca a menos de 3 metros de profundidad)

Pavimentos Rígidos - XI

Pavimentos Rígidos - X

Ya que el valor del Módulo de resiliencia (Mr) de la subrasante, cambia a lo largo del año debido a ciclos de enfriamiento y calentamiento, para determinar el valor efectivo del módulo de reacción de la subrasante (k), es necesario calcularlo para cada mes del año.