Pavimentos

HERRAMIENTA DE SOFTWARE PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS RIGIDOS

BS-PCA 1984

Carlos Alberto Benavides Bastidas

Ingeniero Civil Universidad del Cauca

Especialista en Ingeniería de Vías Terrestres Universidad del Cauca

Magister en Ingeniería de Vía Terrestres Universidad del Cauca

Profesor Facultad de Ingeniería Civil Universidad del Cauca

Efraín de Jesús Solano

Ingeniero Civil Universidad del Cauca

Especialista en Ingeniería de Vías Terrestres Universidad del Cauca

Estudios de Maestría en Ingeniería de Vía Terrestres Universidad del Cauca

Profesor Facultad de Ingeniería Civil Universidad del Cauca.

RESUMEN

Teniendo en cuenta el auge que se ha dado en los últimos años en la construcción

y diseño de pavimentos rígidos en vías urbanas y de la red vial nacional, y también

considerando la amplia utilización a nivel nacional del método de diseño de

pavimentos rígidos de la Pórtland Cement Association versión de 1984 (PCA

1984), la Universidad del Cauca dentro de su programa de Maestría en Ingeniería

Terrestres del Instituto de Postrado en Ingeniería Civil consideró conveniente

desarrollar un Software que permita dimensionar los espesores de la estructura de

pavimentos rígido y a la vez permita sensibilizar la incidencia de los diferentes

parámetros en el dimensionamiento del pavimento.

El programa llamado BSPCA realizado en Visual Basic requiere la introducción de

los diferentes parámetros y efectuando los análisis de fatiga y erosión permite

obtener el dimensionamiento de la estructura de pavimento. Una vez realizado el

dimensionamiento permite realizar un análisis de sensibilidad para evaluar la

incidencia de la variación de los respectivos parámetros en el análisis de los dos

criterios de diseño fatiga y erosión es contemplados por el método.

Esta herramienta se considera de gran utilidad para los ingenieros de pavimentos

debido a que facilita la actividad de diseño y permite fácilmente evaluar los

cambios que se pueden presentar dentro del proceso constructivo cuando alguna

de las variables difiera de las consideraciones inicialmente planteadas en el diseño

HERRAMIENTA DE SOFTWARE PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS RIGIDOS

BS-PCA 1984

1. INTRODUCCION

Dentro del diseño de pavimentos rígidos, a nivel nacional los métodos de mayor

utilización y difusión han sido los métodos AASHTO y de La Pórtland Concrete

América (PCA) en su versión de 1984. Basados en esta consideración se decidió

desarrollar una herramienta de software que facilite la utilización del método de

diseño de pavimentos rígidos de la PCA 1984, el cual se considera que será de

gran utilidad para facilitar el diseño y la sensibilización de las diferentes variables

de método, teniendo presente que para la aplicación del método normalmente se

utilizan una serie de ábacos y tablas que aunque son de fácil manejo requieren

tiempo para la estimación del espesor el cual se obtiene mediante un proceso

iterativo asumiendo inicialmente un valor y verificando que se cumplan los

criterios de análisis fijados por el método.

Dentro de este trabajo realizado en el instituto de Postrado dela Facultad de

Ingeniería Civil de la Universidad del Cauca, Inicialmente se presenta un breve

resumen de los principales aspectos del método relacionados con las

consideraciones básicas, criterios de análisis, y parámetros de diseño y

posteriormente se detalla el manejo del programa llamado BSPCA.

2. CONSIDERACIONES BASICAS DEL METODO DE DISEÑO DE

PAVIMENTOS RIGIDOS PCA 1984:

Las principales consideraciones del método de diseño son las siguientes:

1. Grado de transferencia de cargas proporcionado en las juntas transversales.

2. Consideración de bermas de concreto adyacentes a las losas.

3. Posibilidad de utilizar subbases de concreto pobre, granulares, y estabilizadas.

4. Planteamiento de dos criterios de análisis: fatiga y erosión.

3. CRITERIOS DE ANALISIS DEL METODO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS

PCA 1984

El método básicamente establece los siguientes criterios de análisis:

3.1. Análisis de Fatiga: Para proteger al pavimento contra la acción

de los esfuerzos producidos por la acción repetida de las cargas.

3.2. Análisis de Erosión: Para limitar los efectos de la deflexión del

pavimento en los bordes de las losas, juntas, esquinas y controlar así la

erosión de la fundación y de los materiales de las bermas. , o sea controlar

el bombeo, desnivel entre losas y deterioro de las bermas aspectos que son

independientes de la fatiga

4. PARAMETROS DE DISEÑO

Los principales parámetros que considera el método para el diseño son los

siguientes:

4.1. Resistencia De La Capa De Apoyo De La Losa de Concreto (K). El

método establece como parámetro de resistencia el valor del módulo de reacción

de la capa subrasante cuando la losa va apoyada directamente sobre ella o

adopta el valor del módulo de reacción del conjunto Subbase/Subrasante cuando

se usan los diferentes tipos de súbase previstos en el método.

4.2. Transito: La variable se cuantifica estableciendo el espectro de cargas y el

número de repeticiones de cada rango de cargas que se espera en el carril de

diseño durante el periodo de diseño. Se plantea también un factor de seguridad de

cargas para amplificar la magnitud de la carga representativa de cada rango.

4.3 Periodo De Diseño (T). Normalmente estas estructuras se diseñan para

periodos mayores de 20 años. Este parámetro se considera en la estimación de la

variable tránsito.

4.4. Resistencia Del Concreto. Con respecto a la resistencia del concreto se

evalúa mediante el módulo de reacción (Mr), el cual se recomienda que esté en un

rango entre 40 y 50 Kg/cm2

4.5. Tipo De Juntas y Bermas. Con el fin de realizar los análisis de fatiga y

erosión el método contempla dentro de sus análisis la incidencia de la protección

lateral de las losa de concreto y el tipo de transmisión de cargas en las juntas.

5. DESCRIPCIÓN DEL SOFTWARE BS-PCA

La pantalla principal de software BS-PCA es la siguiente:

5.1. Datos de Entrada

Los datos de entrada para efectuar el diseño de un pavimento rígido son los

siguientes:

5.1.1. Resistencia

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