Análisis del comportamiento de tensiones máximas inducidas en pavimentos rígidos debido al reemplazo parcial de losas

• Autores: Rodrigo Alejandro Guerra Rojas
• Localización: ITECKNE: Innovación e Investigación en Ingeniería, ISSN-e 2339-3483, ISSN 1692-1798, Vol. 17, Nº. 2, 2020, págs. 98-108
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Behavior analysis of maximum stresses induced in rigid pavements due to partial replacement of slabs
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• Resumen
  • español

    El objetivo del presente estudio es analizar el comportamiento de las tensiones máximas inducidas en losas de concreto producto de modificaciones en su geometría. Esta condición se debe a operaciones de mantenimiento que consideran el reemplazo parcial de losas de pavimento. El análisis se realiza mediante la modelación en elementos finitos del pavimento en secciones que consideran 2 losas transversales y 3 losas longitudinales. Se ha utilizado como base una geometría cuadrada, tradicionalmente empleada en Chile, de 3.500 mm (largo) x 3.500 mm (ancho) para cada losa. Se ha estudiado el efecto del reemplazo parcial de la losa central por largos variables en combinación con variaciones en el espesor de la losa de 150 mm, 160 mm, 180 mm y 200 mm para 3 tipos de subrasantes. Los modelos han sido resueltos mediante análisis de elementos finitos y para ello se ha empleado el software EverFE 2.26, que ha sido ampliamente utilizado para el estudio de pavimentos rígidos. Se han estudiado las máximas tensiones inducidas por la posición más crítica de la carga, que corresponde al posicionamiento del eje simple rodado doble en el borde de la losa. Los resultados permiten recomendar una configuración límite en el reemplazo parcial de losas con el fin de controlar las tensiones máximas inducidas y con ello evitar la disminución de su vida útil. El aumento determinado de las tensiones en la losa se encuentra entre 3,63 y 7,61% y dichos valores permiten calcular, mediante modelos de fatiga, una disminución en el número total de repeticiones de carga de 27% para espesores de losas de 150mm (K=0,064 MPa/mm) y de 14% para losas de 200mm (K=0,064 MPa/mm) de espesor, lo que se refleja en una reducción de su vida útil.

  • English

    The objective of this study is to analyze the behavior of the maximum stresses induced in concrete slabs as a result of modifications in their geometry. This condition is due to maintenance operations that consider the partial replacement of paving slabs. The analysis is carried out by modeling finite elements of the pavement in sections that consider 2 transversal slabs and 3 longitudinal slabs. A square geometry, traditionally used in Chile, of 3,500 mm (length) x 3,500 mm (width) has been used as the base for each slab. The effect of partial replacement of the central slab by variable lengths in combination with variations in slab thickness of 150 mm, 160 mm, 180 mm and 200 mm has been studied for 3 types of subgrade. The models have been solved by means of finite element analysis and for this the EverFE 2.26 software has been used, which has been widely used for the study of rigid pavements. The maximum stresses induced by the most critical position of the load have been studied, which corresponds to the positioning of the single axle with dual tires on the edge of the slab. The results allow recommending a limit configuration in the partial replacement of slabs in order to control the maximum stresses induced and thereby avoid the reduction of their useful life. The determined increase in the stresses in the slab is between 3.63 and 7.61% and these values allow calculating by fatigue models, a decrease in the total number of load applications of 27% for slab thicknesses of 150mm (K=0.064 MPa/mm) and 14% for slabs of 200mm (K=0.064 MPa/mm) thickness, which is reflected in a reduction in its useful life.