PCAcálculo: Software Libre para Diseño de Pavimentos de Concreto

Transcripción

1 PCAcálculo: Software Libre para Diseño de Pavimentos de Concreto Ing. Jefferson Castro Ing. Armando Orobio, M.Sc., Ph.D.

2 INTRODUCCIÓN Metodología de diseño para pavimentos rígidos creada en Estados Unidos por la Portland Cement Association (PCA) y publicada en 1984, es un método basado en principios mecanicistas y es ampliamente usado en Latino América.

3 El método se utiliza a través de una serie de nomogramas y tablas de diseño, ya que las ecuaciones no fueron publicadas por la PCA en el boletín de Packard, 1984

4 ANTECEDENTES Thickness Design for Concrete Highway and Street Pavements, PCAWIN, programa y articulo, Universidad de Illinois, BS-PCA, programa, Universidad del Cauca, 2003.

5 MARCO TEORICO En 1933 la PCA introdujó el primer procedimiento para el diseño de pavimentos de concreto, el cual fue modificado en 1966 y 1984, el método fue desarrollado por P. Fordyce y R. Packard. En 1966 la metodología de diseño fue mejorada, se incluyó la influencia de las barras de dovela y el confinamiento lateral (E. J. Yoder, G. Ray, R. Packard y B. Colley). En 1984 se incluyó el criterio de erosión (Tayabji, Colley y Packard), y se presentó el software PCAPAV desarrollado para el sistema operativo DOS 2.0.

6 METODOLOGIA DE DISEÑO PCA El método es aplicable a pavimento simple, con dovelas, con subbase y con berma. El espesor de diseño es determinado con base en los siguientes factores: Módulo de rotura del concreto. Módulo de reacción del conjunto la subrasante y subbase. Tipo, frecuencia y magnitud de las cargas por eje. Factor de seguridad de la carga. El método considera dos criterios: Erosión y Fatiga.

7 RECOMENDACIONES BARRAS DE ACERO EN JUNTAS Fuente: Manual de pavimentos de concreto INVIAS, 2008

8 Barras de anclaje o amarre para juntas longitudinales Espesor de losa (mm) Barras de 9,5 mm (3/8 ) Barras de 12,7 mm (1/2 ) Barras de 15,9 mm (5/8 ) Longitud Separación entre barras según el ancho del carril 3,05 3,35 3,65 Longitud Separación entre barras según el ancho del carril 3,05 3,35 3,65 Longitud Separación entre barras según el ancho del carril 3,05 3,35 3,65 Acero de fy =280 MPa ( psi) 150 0,80 0,75 0,65 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1, ,70 0,65 0,55 1,20 1,10 1,00 1,20 1,20 1, ,45 0,60 0,55 0,50 0,60 1,05 1,00 0,00 0,70 1,20 1,20 1, ,55 0,50 0,45 0,35 0,85 0,80 1,20 1,20 1, O,45 0,45 0,40 0,35 0,80 0,70 1,20 1,20 1,10 Acero de fy =420 MPa ( psi) 150 1,20 1,10 1,00 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1, ,05 0,95 0,85 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1, ,65 0,90 0,80 0,75 0,85 1,20 1,20 1,20 1,00 1,20 1,20 1, ,80 0,75 0,65 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1, ,70 0,65 0,60 1,20 1,15 1,10 1,20 1,20 1,20 Fuente: Manual de pavimentos de concreto INVIAS, 2008

9 Pasadores o dovelas para juntas transversales Espesor del pavimento Diámetro del pasador Longitud Separación entre centros mm Pulgada mm mm / / / / / / / / Fuente: Manual de pavimentos de concreto INVIAS, 2008

10 DESARROLLO DEL PROGRAMA Análisis de fatiga log l l l 2 SA/NS Análisis de erosión δ eq = p c k f 5 f 6 f 7 M e = log l l l 2 TA/NS log l l k SA/WS log l l k TA/WS f 1 = f 2 = l = E h μ 2 k SAL SAL TAL TAL h h SA TA NS 1 WS p c = p c = l l l 3 SA/NS/ND l l l 3 TA/NS/ND l l l 3 SA/WS/ND l l l 3 TA/WS/ND l l l 3 SA/NS/WD l l l 3 TA/NS/WD l l l 3 SA/WS/WD l l l 3 TA/WS/WD f 5 = SAL/18, TAL/36, SA TA f 3 = para el 6% de camion en el borde de la losa 1 f 4 = CV f 6 = 0.95 ND/NS k ND/WS 1 WD log N f = ( σ eq S c ), N f = σ eq S c N f = ilimitado, ( σ eq S c ) 0.55, 0.45 < ( σ eq S c ) < 0.55 ( σ eq S c ) 0.45 f 7 = 0,896 NS 1 WS log N e = C 1 P log C 2, C 1 P > 9 N f = ilimitado, C 1 P 9 Lee & Carpenter, 2001

11 SOFTWARE PCAcálculo Organiza:

12 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES La herramienta permite evaluar varias alternativas de diseño de manera rápida, evita imprecisiones en la lectura de nomogramas, da recomendaciones de pasadores de carga y barras de anclaje, permite hacer análisis de sensibilidad durante el diseño. Las anteriores características convierten a PCAcálculo en un asistente potente para la aplicación del método de diseño de pavimentos de concreto PCA 1984.

13 LICENCIAMIENTO DE PCACÁLCULO PCAcálculo es un software académico de uso libre, desarrollado por el Grupo de Investigación Aplicada en Construcción - GRUA de la Universidad del Valle, se encuentra disponible en el idioma español, para el sistema operativo Windows: 1) PCAcálculo para Windows de 32bits: alculo_windows%2032bits.zip 2) PCAcálculo para Windows de 64bits: alculo_windows%2064bits.zip

14 BIBLIOGRAFIA PACKARD, R. G., Thickness design for concrete highway and street pavements, Portland Cement Association, LEE Y.H. & CARPENTER S. H., PCAWIN Program for Jointed Concrete Pavement Design Tamkang Journal of Science and Engineering, vol. 4, nº 4, pp , HUANG, Y. H., Pavement design and analysis, Pearson - Prentice Hall, DELATTE, N. J.., Concrete pavement design, construction, and performance, Crc Press, LONDOÑO C.. A., Diseño, construcción y mantenimiento de pavimentos de concreto, ICPC, Ed., Medellín: Editorial Piloto SA, 2000.