Dimensiones en planta de la losa y paso de cargas.
Dirección longitudinal a la carretera (longitud)
Como es lógico pensar, las posibilidades de longitud que podrían encontrarse serían muy variadas. Ya en pág. 2.23 se comentaría de la gran diversidad en Estados Unidos y en el caso español, aunque no tan marcado, es muy variado también este tema, si bien en muchos casos se haya optado por la longitud de 5m que es de algún modo la sugerencia presente en la Nota de Servicio [4,1992].
El modelo numérico se decide enfocarlo con esta longitud: 5m, considerando por demás los siguientes factores:
a) es lo suficientemente recurrente.
b) Para el nivel de asientos esperables y la pendiente que provee sería como poco la longitud a considerar. Para una pendiente por ejemplo limitada a 1/250 y la longitud referida, podría asimilar 2cm de asiento diferencial estribo – terraplén y los valores reales de este, según el trabajo de las encuestas, revelan en muchos casos asientos de este tipo2.66.
2.66 Débase entender que el espíritus que se persigue no es el de adoptar reglas generales en
este sentido, el problema del asiento es algo que debe analizarse puntualmente en cada caso, según las características geotécnicas del lugar. Simplemente, de lo que se trata de encontrar un punto de partida para el estudio estructural de la losa, entendiendo la lógica de su trabajo y las condiciones de confort que debe proveer.
En el apartado 2.2.1.2 se analizaba el tema de la sensibilidad de la zona de la transición y se señalaba que la Normativa española [4,1992], para el caso de las autopistas y autovías
Capítulo 2. Antecedentes
En dirección longitudinal las cargas se harían pasar siguiendo el mismo principio que para el caso del modelo en su enfoque plano. Considerando la tipología de cada tipo de tren de cargas y las dimensiones de la losa, se va ubicando sucesivamente las mismas buscando encontrar en cada caso los valores máximos de flecha y esfuerzos.
Dirección transversal a la carretera (ancho) y localización del paso de camiones
En cuanto al ancho de la losa la situación es también muy diversa, dependerá del ancho y número de carriles y del sobre ancho que se le de en zona hacia el arcén (en Estados Unidos podría abarcar algo más del ancho de los carriles y en España, según la Nota de Servicio, se incluiría propiamente el arcén).
En cualquier caso, aprovechando los datos acumulados por las encuestas, que sobre estos temas hubo de recogerse dentro del Grupo de Trabajo de Losas de Transición (del Comité español de la AIPCR) y el propio sentido estructural perseguido con el análisis bidireccional de las cargas, se decide considerar 10 m de ancho. Esta dimensión independientemente del ancho y número de carriles inscritos, estaría incluyendo el sobreancho hacia la zona del arcén, buscando dejar al ubicar transversalmente el vehículo, una zona libre de paso. El estudio de las cargas en este sentido se hace ubicando transversalmente los trenes de cargas a 0,9 - 1,1m del borde.
a) Mayor ancho de la losa se comprueba que no afecta significativamente los resultados. El paso de los camiones se hace siempre por la vía borde y el mayor reparto que supondría una losa de mayor ancho, no es significativo2.67.
b) Una losa menos ancha tendría un efecto contrario al anterior y por tanto una hipótesis de este tipo sería más exigente.
c) El sobre ancho de la losa hacia el arcén que permite una zona libre de cargas, séase a través de muchos de los planos recibidos en el trabajo de las encuestas ó de alguna inspección que de casos reales se ha hecho atendiendo a problemas en la zona de la transición, ha podido verificar datos de este tipo unido además de que efectivamente, se constata que los camiones circulan muy pegados al arcén.
diferencial de 1,5 cm. Considerando pues esta limitada capacidad, en comparación con los asientos diferenciales usuales, puede entenderse que efectivamente la longitud de 5 m estaría sobre la mínima a considerar.
Una mayor, acentuaría los problemas estructurales que a partir del modelo discreto en su análisis plano, atiende a resolver.
2.67 Se ha hecho un estudio de sensibilidad buscando la influencia de esta variable dentro del
ancho efectivo de la losa, al paso de la carga de tráfico. Similar a ello se ha hecho por parte de Shi y otros [77,2004 ], cuyo trabajo se detalla en el apartado 3.2.
Capítulo 2. Antecedentes
Apoyo de la losa en el terreno.Siguiendo el mismo enfoque que en el caso de modelo plano, se va disminuyendo progresivamente la franja de apoyo y se va analizando el comportamiento estructural de la losa al paso de los diferentes trenes de cargas y posibles emplazamientos.
El modelo de la fig. 2.60 sugiere una franja de apoyo continua de 50 cm de ancho, que luego en el Capítulo siguiente es estudiada en detalle.
Tanto desde un modelo propio, enfocado con un estudio de elementos contacto en la zona de interacción losa – terreno, como por los resultados que sobre este tema se resume en trabajo de Shi y otros [77,2004] se comprueba que
efectivamente, la franja de apoyo de la losa considerando la interacción conjunta de su rigidez y del terreno (a partir de la configuración asentada del terraplén), sería como mucho de 50 cm.
Así como en el caso del modelo de barra, el terreno es simulado por una serie de muelles cuya rigidez seguiría el mismo principio que el referido en pág. 2.51. Considerando el mismo tipo de terreno y entendiendo que en general, la densidad del muelle vendría dada por un área de 0,50⋅0,25(b⋅a), el resultado de la ecuaciones 2.1 y 2.2 para k30=3,4 kg/cm3 determinaría una
rigidez del muelle en términos de densidad de k= 2,90kg/cm3.
Los resultados de este trabajo en buena medida forman parte de los propios de la Tesis, con lo cual, en el Capítulo siguiente serán tratados en detalle. Solo distinguir que aún cuando efectivamente llegase a constatarse la posibilidad del fallo a fatiga, no era en principio tan evidente como lo podría ser con el modelo de barra. El ejercicio de una losa como la tratada en el modelo produciría un fuerte reparto transversal que unido a los mecanismos de no linealidad de la rigidez producirían esfuerzos menores y éstos a su vez, seguidos de saltos tensionales menores, darían al traste con ciclos resistentes muy por encima del millón, en contraposición con lo reflejado en la Tabla 2.4.
El desarrollo posterior de la Tesis profundiza en los temas dinámicos de la carga, partiendo de la configuración asentada del terraplén (que sería la que precisamente daría lugar al modelo concebido por la fig. 2.60) y se da paso por tanto a un análisis que en buena medida es intrínseco de esta concepción (Capítulo 4). Los resultados del modelo bidireccional con esta incorporación serán los que detallaré en el Capítulo 5.
La oportunidad de la nota al pie 3.2adelanta la evaluación definitiva lograda con la posibilidad de un fallo a fatiga del acero ó del hormigón según el emplazamiento de la losa.
fig. 2.60 Modelo bidireccional (elementos de
0,5⋅0,5m). Longitud, 5m; ancho 10m; franja de apoyo 0,5m
Capítulo 2. Antecedentes
2.2.3
Referencias a especificaciones del trasdós
(material, geometría y compactación)
Al tratarse la problemática de la transición estructura – terraplén, sería esta es una de las causas que en general, los ingenieros vería siempre asociado a ella.
El amplio trabajo de Briaud, J.L. y otros [17,1997] comentado
anteriormente en pág. 2.20 (cuando refería alguna de las conclusiones de su encuesta), constata también que si de prioridades de actuación se trata, los ingenieros, buscando minimizar el efecto “bumb” centran su preocupación en tres aspectos emanados de un mismo nivel de importancia:
• Mejoras en las especificaciones del trasdós (material y geometría).
• Control riguroso de la compactación.
• Diseño apropiado de la losa de transición.
Inmediatamente después, se destacan elementos como la atención y mejora en las provisiones de drenaje, mayor coordinación en entre las partes geotécnico – estructural, cuidado de las juntas, etc.
El presente apartado pretende hacer un resumen de los aspectos más destacados de la revisión de la bibliográfica y que precisamente centrarían su atención en los elementos destacados en negrita dentro de la atención prioritaria de los ingenieros.
El enfoque internacional a pesar de lo variado que podría parecer hoy día confluye esencialmente hacia un tratamiento diferenciado de la zona de aproximación respecto al resto del terraplén.
Aprovechando la mayor información que sobre este tema se ha podido recoger de diferentes estados en los Estados Unidos, se hará un tratamiento diferenciado sobre lo que al respecto es orientado en ellos y en España.
2.2.3.1
Enfoque estadounidense
Así como se verá en el apartado siguiente, a diferencia de España, los Estados Unidos no tienen una normativa única que rija los elementos constructivos ó materiales de la zona próxima al estribo (v. nota al pie 2.12). Cada estado tiene sus propias consideraciones y en ocasiones, puede que no se tenga un tratamiento diferenciado respecto al resto del terraplén (Hoppe, [5,1999]).