Consideraciones en el cálculo del factor de conversión

Las consideraciones que se tienen presentes para obtener el escalonamiento son los datos entregados por el programa de la GEMDP, el gradiente de temperatura, el espectro de los ángulos de las juntas transversales, la estructura de pavimento y el sistema de ejes de carga. En las siguientes subsecciones se explica cada tópico, basándose en lo explicado en los capítulos anteriores y estableciéndose un criterio para obtener resultados lógicos.

3.2.4.1. Datos entregados por el programa AASHTOWare Pavement ME Design

Tal como se indicó en el punto 3.2.1, los datos que se extraen del programa utilizado por la GEMDP son el módulo de elasticidad del hormigón, el módulo resiliente de la base, el módulo de reacción de la subrasante, el porcentaje de humedad, la apertura de juntas y la eficiencia de transferencia de carga, de acuerdo a la ciudad de Valparaíso. En la Tabla 3-2 se muestra los valores de los datos anteriores de forma mensual.

Tabla 3-2 Datos con variación mensual para el cálculo del escalonamiento.

Edad Epcc Mrbase k R.H jw LTE

[Mes] [MPa] [MPa] [kPa/mm] [%] [mm] [%] 1 14685,83 336,4 72 65,7 0,9 45,9 2 29923,25 338,19 72 67,5 1,09 35,5 3 30750,62 338,12 73 68,7 1,25 30,5 4 31233,25 338,19 73 69,5 1,42 27,5 5 31577,99 338,19 73 75,6 1,54 26,1 6 31784,83 338,12 73 74,9 1,62 25,4 7 32060,62 338,19 73 73,3 1,64 25,3 8 32198,52 338,12 73 70,2 1,63 25,3 9 32336,41 337,98 73 69,5 1,58 25,7 10 32474,31 337,98 73 66,9 1,52 26,3 11 32612,2 337,98 73 65,9 1,43 27,3 12 32681,15 337,98 73 63,5 1,36 28,5

3.2.4.2. Gradiente de temperatura utilizado

De acuerdo a los estudios realizados en IDIEM (Poblete, 1991), en la Tabla 3-3 se muestran los valores de los gradientes de temperatura de las losas de hormigón medidos en la zona central de Chile. Estos gradientes dependen del espesor de la losa de hormigón, horario, tipo de día y estación. Se puede ver que los gradientes con mayores absolutos se presentan en verano y primavera, en los horarios de 11:00 – 17:00 y 21:00 – 9:00.

La temperatura a considerar, para obtener el escalonamiento, corresponde al horario de 21:00 – 9:00, pues en ese horario presenta los gradientes de temperatura negativos que se consideran en el modelo. Para el estudio del factor de conversión, los gradientes que se utilizan corresponden a un tipo de día parcial, en el horario antes señalado, para todo el año.

Tabla 3-3 Gradientes de temperatura [°C/cm] medidos por el IDIEM.

Estación: Verano (enero - abril)

Tipo Día 9:00 - 11:00 11:00 - 17:00 17:00 - 21:00 21:00 - 9:00

Despejado 0,00 0,75 0,00 -0,55

Parcial 0,00 0,55 0,00 -0,42

Nublado 0,00 0,40 0,00 -0,30

Estación: Invierno (mayo - agosto)

Tipo Día 9:00 - 11:00 11:00 - 17:00 17:00 - 21:00 21:00 - 9:00

Despejado 0,00 0,50 0,00 -0,30

Parcial 0,00 0,25 0,00 -0,25

Nublado 0,00 0,10 0,00 -0,05

Estación: Primavera (septiembre - diciembre)

Tipo Día 9:00 - 11:00 11:00 - 17:00 17:00 - 21:00 21:00 - 9:00

Despejado 0,00 0,75 0,00 -0,55

Parcial 0,00 0,55 0,00 -0,42

Nublado 0,00 0,40 0,00 -0,30

3.2.4.3. Espectro de ángulos de las juntas transversales

Para conocer el comportamiento del factor de conversión, es importante variar el ángulo de inclinación de las juntas transversales. Además de comprobar que las JTE provocan una disminución del escalonamiento, se pretende saber en qué porcentaje disminuye a medida que el ángulo va cambiando. Para la implementación de las JTE, se

especificaron las inclinaciones permitidas en el punto 3.1.1, teniéndose un rango de trabajo entre 5° y 10° en el sentido anti horario con respecto al eje central del pavimento.

Figura 3-6 Esquema de las JTE

En la Figura 3-6 se muestra el espectro de ángulos que se utiliza para obtener los factores de conversión. Se puede apreciar que el rango va desde el -25 [°] a 20 [°] de giro, comprendiendo no solo los rangos sugeridos, sino que también el sentido de giro horario y anti horario. También, de esa forma, se trabajan los resultados para un mejor entendimiento del comportamiento del factor.

Tabla 3-4 Ángulos a utilizar para las JTE

Sentido anti horario [°] Sentido horario [°]

-25 5

-20 10

-15 15

-10 20

-5 --

En la Tabla 3-4 se muestra las inclinaciones usadas para las juntas transversales. En total, se tendrán 9 factores de conversión por eje de carga, siendo una cantidad adecuada para conocer la tendencia de la disminución del escalonamiento al variar el ángulo de las JTE.

3.2.4.4. Estructura de pavimento

Como se dijo en el punto 3.2.1, la estructura de pavimento debe ser la misma para todos los casos, debido a que los resultados deben ser comparables para obtener conclusiones lógicas. En la Tabla 3-5 se muestra la estructura a utilizar en el programa

∡ 20°

∡ -25°

EverFE. Además, se detallan los valores de los datos relacionados con el pavimento, es decir, erosionabilidad de la base, módulo de Poisson, coeficiente de expansión térmica y deformación de retracción última del hormigón. Con respeto al espesor de la losa de hormigón, se escoge un valor promedio del espesor de los proyectos considerados en las investigaciones de calibración de Vásquez (2014) y Moraga (2015), escogiéndose, para esta investigación, los proyectos cercanos a la ciudad de Valparaíso. Se supone un espesor igual a 250 [mm], tal como se indica en la Tabla 3-5.

Tabla 3-5 Estructura de pavimento a utilizar

Tipo de capa Tipo de Material Espesor [mm] Densidad [kgf/m3_] μ α [1/°C] ξsu [microstrain] Erosión JPCP Hormigón 250 2400 0.2 0.000011 798.4 -- Base no estabilizada A-1-a 150 2200 0.3 -- -- 4 Subbase A-3 300 1750 -- -- -- 4 Subrasante A-3 -- 1750 -- -- -- --

3.2.4.5. Sistema de ejes de carga

El sistema de cargas a ocupar corresponde a un eje simple con ruedas simples, tal como se ve en la Tabla 3-6. Se ocupa este tipo de eje para facilitar el proceso de cálculo y se utiliza el mismo en todos los casos de estudio. La ubicación de la carga se muestra en la Figura 3-8, posicionándose en dos lugares para cada caso de estudio. Se debe a la diferencia de transferencia de carga entre la Losa Central y la Losa Borde izquierdo, ya que la Losa Central tiene mayor transferencia, por ende, se generan escalonamientos menores.

Tabla 3-6 Información del eje de carga

Información del eje de carga Tipo de eje Eje simple con ruedas simples Valor de la carga 128 [kN] = 29 [Kips]

Dimensión de la rueda

L = 381 [mm] = 15 [in] W = 204 [mm] = 8 [in] Presión de rueda 120 [psi] Dimensión del eje A = 2600 [mm] = 102 [in]

Figura 3-7 Posición de la carga en Losa con JTR

Figura 3-8 Posición de la carga en Losa con JTE

Se destaca que la carga, en todos los casos, se posiciona en la esquina de la losa, siendo el caso crítico donde se genera las deflexiones máximas tal como se mostró en la Figura 2-14.

En la siguiente sección, se presentar los resultados obtenidos y se relacionan estos con los resultados de los estudios realizados previamente.