Análisis del comportamiento de tensiones máximas inducidas en pavimentos rígidos debido al reemplazo parcial de losas
DOI:
https://doi.org/10.15332/iteckne.v17i2.2470Palabras clave:
Pavimento rígido, esfuerzo de tracción, losas de concreto, análisis de elementos finitos, modelos de fatigaResumen
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.
Descargas
Citas
I. Marović, I. Androjić, N. Jajac, and T. Hanák, “Urban Road Infrastructure Maintenance Planning with Application of Neural Networks,” Complexity, vol. 2018, pp. 1–10, 2018.
M. V Mohod and K. N. Kadam, “A Comparative Study on Rigid and Flexible Pavement : A Review,” J. Mech. Civ. Eng., vol. 13, no. 3, pp. 84–88, 2016.
H. Gu, X. Jiang, Z. Li, K. Yao, and Y. Qiu, “Comparisons of Two Typical Specialized Finite Element Programs for Mechanical Analysis of Cement Concrete Pavement,” Math. Probl. Eng., vol. 2019, pp. 1–11, 2019.
S. M. Harle and P. Pajgade, “Modelling of Plain Cement Concrete Pavement Patch Using ANSYS Workbench,” Am. J. Civ. Eng., vol. 6, pp. 1–8, 2018.
Y. Qiao, J. Fricker, S. Labi, and K. C. Sinha, “Costs and effectiveness of standard treatments applied to fl exible and rigid pavements: case study in Indiana, USA,” Infrastruct. Asset Manag., vol. 6, no. 1, pp. 15–29, 2019.
M. Šešlija, N. Radović, and I. Togo, “A FEM Modeling of the Concrete Pavement Made of the Recycling Material,” in MATEC Web of Conferences (Vol 73), 2016, vol. 04003, pp. 1–9.
F. Mu and J. M. Vandenbossche, “ScienceDirect Evaluation of the approach used for modeling the base under jointed plain concrete pavements in the AASHTO Pavement ME Design Guide,” Int. J. Pavement Res. Technol., vol. 9, no. 4, pp. 264–269, 2016.
M. R. Pallares-muñoz and J. A. Pulecio-Díaz, “Aplicabilidad del método de los elementos finitos en el análisis y dimensionamiento de losas JCPC para carreteras de dos carriles,” ITECKNE, vol. 14, no. 2, pp. 148–155, 2017.
G. A. Shafabakhsh, M. Vafaei, N. Amiri, and A. Famili, “Dynamic Effects of Moving Loads on the Jointed Plain Concrete Pavement Responses,” Eng. J., vol. 21, no. 5, pp. 137–144, 2017.
M. Saleh and J. D. Van Der Walt, “Evaluation of the Structural Capacity of Rigid Pavements at the Network Level,” Can. J. Civ. Eng., 2018.
M. Pradena and B. Chaparro, “Análisis Estructural de Pavimentos de Hormigón: Losas Cortas en Pisos Industriales,” Rev. Politécnica, vol. 43, no. 2, 2019.
A. M. Ioannides and M. I. Hammons, “Westergaard-Type Solution for Edge Load Transfer Problem,” Transp. Res. Rec. 1525, pp. 28–34, 1996.
Y. H. Huang, Pavement Analysis and Design, 2nd editio. Pearson Prentice Hall, Upper Saddle River NJ, USA, 2004.
Y. Liu, Z. You, and H. Yao, “An idealized discrete element model for pavement-wheel interaction,” J. Mar. Sci. Technol., vol. 23, no. 3, pp. 339–343, 2015.
N. Subei, S. K. Saxena, and J. Mohammadi, “A BEM–FEM approach for analysis of distresses in pavements,” Int. J. Numer. Anal. methods Geomech., vol. 15, pp. 103–119, 1991.
K. Huang, D. G. Zollinger, X. Shi, and P. Sun, “A developed method of analyzing temperature and moisture profiles in rigid pavement slabs,” Constr. Build. Mater., vol. 151, pp. 782–788, 2017.
S. Kim, H. Ceylan, and K. Gopalakrishnan, “Finite element modeling of environmental effects on rigid pavement deformation,” Front. Struct. Civ. Eng., vol. 8, no. 2, pp. 101–114, 2014.
X. Wang and T. Li, “Numerical Mechanical Analysis of Concrete Pavement with Dowels in Transverse Joints,” Safe, Smart, Sustain. Multimodal Transp. Syst., pp. 1020–1031, 2014.
T. Sok, S. J. Hong, Y. K. Kim, and S. W. Lee, “Evaluation of load transfer characteristics in roller- compacted concrete pavement,” Int. J. Pavement Eng., vol. 21, no. 6, pp. 796–804, 2018.
S. R. Maitra, K. S. Reddy, and L. S. Ramachandra, “Effect of Joint‑ and Pavement‑Related Parameters on Load Transfer Characteristics of Aggregate Interlocked Jointed Concrete Pavement,” Transp. Dev. Econ., vol. 5, no. 15, 2019.
W. G. Davids, EverFE Theory Manual. Department of Civil and Environmental Engineering, University of Maine, 2003.
A. Sounthararajah, H. H. Bui, P. Jitsangiam, and J. Kodikara, “Development of new mechanistic pavement design approach for cement stabilized bases,” in International conference on geotechnical engineering ICGE-Colombo-2015, Colombo, Sri Lanka., 2015.
O. M. Yassenn, I. R. Endut, S. Z. Ishak, M. A. Hafez, and H. M. Yaseen, “Finite Element Modelling of Flexible Pavement,” J. Multidiscip. Eng. Sci. Technol., vol. 2, no. 1, pp. 115–120, 2015.
R. B. Mallick and T. El-korchi, PAVEMENT ENGINEERING Principles and Practice. Taylor & Francis Group, 2013.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
La revista ITECKNE se encuentra registrada bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional Por lo tanto, esta obra se puede reproducir, distribuir y comunicar públicamente, siempre que se reconozca el nombre de los autores y a la Universidad Santo Tomás. Se permite citar, adaptar, transformar, autoarchivar, republicar y crear a partir del material, siempre que se reconozca adecuadamente la autoría, se proporcione un enlace a la obra original y se indique si se han realizado cambios.
La Revista ITECKNE no retiene los derechos sobre las obras publicadas y los contenidos son responsabilidad exclusiva de los autores, quienes conservan sus derechos morales, intelectuales, de privacidad y publicidad. Sin embargo esta facultada para editar, publicar, reproducir y distribuir tanto en medios impresos como digitales, además de incluir el artículo en índices internacionales y/o bases de datos, de igual manera, se faculta a la editorial para utilizar las imágenes, tablas y/o cualquier material gráfico presentado en el artículo para el diseño de carátulas o posters de la misma revista.
