MODELACIÓN NUMÉRICA DE BARRAS DE TRANSFERENCIA EN PISOS INDUSTRIALES DE CONCRETO RÍGIDO LINA MARÍA BOTÍA RODRÍGUEZ AMÉRICA YUDITZA RODRÍGUEZ FONSECA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C. 2014
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MODELACIÓN NUMÉRICA DE BARRAS DE TRANSFERENCIA EN PISOS INDUSTRIALES DE CONCRETO RÍGIDO
LINA MARÍA BOTÍA RODRÍGUEZ AMÉRICA YUDITZA RODRÍGUEZ FONSECA
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.
2014
MODELACIÓN NUMÉRICA DE BARRAS DE TRANSFERENCIA EN PISOS INDUSTRIALES DE CONCRETO RÍGIDO
LINA MARÍA BOTÍA RODRÍGUEZ AMÉRICA YUDITZA RODRÍGUEZ FONSECA
Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Civil
Director JUAN CARLOS RUGE CÁRDENAS
Ingeniero Civil
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.
2014
Nota de aceptación ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________
Director de Investigación Ing. Juan Carlos Ruge Cárdenas
______________________________________
Asesor Metodológico Ing. Saieth Cháves Pabón
______________________________________ Jurado Bogotá D.C., noviembre de 2014
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus agradecimientos a: A nuestros padres por su incondicionalidad, amor y comprensión durante este duro pero constructivo proceso. Al Ing. Eduardo Rueda por su dedicación y apoyo para la realización de este proyecto.
CONTENIDO
pág. INTRODUCCIÓN 13 1. GENERALIDADES 14 1.1 ANTECEDENTES 14 2. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 16 2.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 16 2.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 16 3. OBJETIVO 17 3.1 OBJETIVO GENERAL 17 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 17 4. JUSTIFICACION 18 5. DELIMITACIÓN 19 5.1 ESPACIO 19 5.2 TIEMPO 19 5.3 CONTENIDO 19 5.4 ALCANCE 19 6. MARCO REFERENCIAL 20 6.1 MARCO TEÓRICO 20 6.2 MARCO CONCEPTUAL 20 6.2.1 Pisos industriales 20 6.2.2 Consideraciones de diseño, especificación y construcción 21 6.2.2.1 Subrasante y material de base 21 6.2.2.2 Características y función de la subrasante 22 6.2.3 Fibras 23 6.2.3.1 Fibras metálicas 23 6.2.4 Acero de refuerzo 24 6.2.4.1 Propósito del refuerzo 24 6.2.5 Juntas 25 6.2.5.1 Tipos de Juntas 25 6.2.5.2 Sellado de Juntas 26 6.2.6 Transferencia de carga 29 6.2.7 Cargas de vehículos 29 7. DISEÑO METODOLÓGICO 33 7.1 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA 33 7.2 DESCRIPCIÓN DE LOS PARÁMETROS FIJOS 33
pág. 7.2.1 Dimensiones losa de concreto rígido y capas del pavimento 33 7.2.2 Características del material 34 7.2.3 Tipo de carga y su posición 35 7.3 DESCRIPCIÓN DE LOS PARÁMETROS DE LA DOVELA 37 7.4 RESULTADOS DE LOS MOMENTOS (Kn*m) EN LAS BARRAS
DE TRANSFERENCIA 38 7.4.1 Hipótesis carga en la junta 39 7.5 RESULTADOS DE LOS CORTANTES (N) EN LAS BARRAS DE
TRANSFERENCIA 43 7.5.1 Resultados de los cortantes (N) carga ubicada en el centro de las
dovelas 44 7.5.2 Resultados de los cortantes (N) carga ubicada en el centro de la
losa 47 7.6 RESULTADOS DE LOS ESFUERZOS (MPa) EN LAS BARRAS
DE TRANSFERENCIA 49 8. CONCLUSIONES 53 BIBLIOGRAFÍA 54
LISTA DE TABLAS
pág. Tabla 1. Requerimientos del material granular 22 Tabla 2. Resultado de momentos para condiciones EMB 220 mm y 10
barras 39 Tabla 3. Resultado de momentos para condiciones EMB 220 mm y 15
barras 39 Tabla 4. Resultado de momentos para condiciones EMB 220 mm y 20
barras 40 Tabla 5. Resultado de momentos para condiciones EMB 260 mm y 10
barras 40 Tabla 6. Resultado de momentos para condiciones EMB 260 mm y 15
barras 40 Tabla 7. Resultado de momentos para condiciones EMB 260 mm y 20
barras 40 Tabla 8. Resultado de momentos para condiciones EMB 300 mm y 10
barras 41 Tabla 9. Resultado de momentos para condiciones EMB 300 mm y 15
barras 41 Tabla 10. Resultado de momentos para condiciones EMB 300 mm y 20
barras 41 Tabla 11. Resultado de momentos para condiciones EMB 220 mm y 10
barras 41 Tabla 12. Resultado de momentos para condiciones EMB 220 mm y 15
barras 41 Tabla 13. Resultado de momentos para condiciones EMB 220 mm y 20
barras 42 Tabla 14. Resultado de momentos para condiciones EMB 260 mm y 10
barras 42 Tabla 15. Resultado de momentos para condiciones EMB 260 mm y 15
barras 42 Tabla 16. Resultado de momentos para condiciones EMB 260 mm y 20
barras 42 Tabla 17. Resultado de momentos para condiciones EMB 300 mm y 10
barras 43 Tabla 18. Resultado de momentos para condiciones EMB 300 mm y 15
barras 43 Tabla 19. Resultado de momentos para condiciones EMB 300 mm y 20
barras 43 Tabla 20. Resultado de cortantes para condiciones EMB 220 mm y 10
barras 44 Tabla 21. Resultado de cortantes para condiciones EMB 220 mm y 15
barras 45
pág. Tabla 22. Resultado de cortantes para condiciones EMB 220 mm y 20
barras 45 Tabla 23. Resultado de cortantes para condiciones EMB 260 mm y 10
barras 45 Tabla 24. Resultado de cortantes para condiciones EMB 260 mm y 15
barras 45 Tabla 25. Resultado de cortantes para condiciones EMB 260 mm y 20
barras 46 Tabla 26. Resultado de cortantes para condiciones EMB 300 mm y 10
barras 46 Tabla 27. Resultado de cortantes para condiciones EMB 300 mm y 15
barras 46 Tabla 28. Resultado de cortantes para condiciones EMB 300 mm y 20
barras 46 Tabla 29. Resultado de cortantes para condiciones EMB 220 mm y 10
barras 47 Tabla 30. Resultado de cortantes para condiciones EMB 220 mm y 15
barras 47 Tabla 31. Resultado de cortantes para condiciones EMB 220 mm y 20
barras 47 Tabla 32. Resultado de cortantes para condiciones EMB 260 mm y 10
barras 48 Tabla 33. Resultado de cortantes para condiciones EMB 260 mm y 15
barras 48 Tabla 34. Resultado de cortantes para condiciones EMB 260 mm y 20
barras 48 Tabla 35. Resultado de cortantes para condiciones EMB 300 mm y 10
barras 48 Tabla 36. Resultado de cortantes para condiciones EMB 300 mm y 15
barras 49 Tabla 37. Resultado de cortantes para condiciones EMB 300 mm y 20
barras 49 Tabla 38. Esfuerzos en dovelas 51
LISTA DE FIGURA S
pág. Figura 1. Diversas condiciones de carga en pisos industriales 21 Figura 2. Capas del Pavimento 21 Figura 3. Colocación cintilla de respaldo 28 Figura 4. Diversos tipos de cargas 30 Figura 5. Gráfica de la separación de ruedas en el eje cargado e
ilustración del área de las llantas en contacto directo con el piso (área de contacto) 31
Figura 6. Dimensiones de la losa rectangular y capas del pavimento 34 Figura 7. Propiedades del concreto, acero y base granular 35 Figura 8. Carga ubicada en el centro de las dovelas 36 Figura 9. Carga ubicada en el centro de la losa de concreto 37 Figura 10. Parámetros de dovela 38 Figura 11. Momentos en barras de transferencia de carga 39 Figura 12. Cortantes en barras de transferencia de carga 44 Figura 13. Diagrama de esfuerzos en capa superficial de la losa con la
carga en el centro de la losa 49 Figura 14. Diagrama de esfuerzos en capa intermedia de la losa con la
carga en el centro de la losa 50 Figura 15. Diagrama de esfuerzos en capa superficial de la losa con la
carga en el centro de la losa 50 Figura 16. Diagrama de esfuerzos en capa intermedia de la losa con la
carga en la junta 51 Figura 17. Diagrama de esfuerzos 52
GLOSARIO ASENTAMIENTO: es una medida de la consistencia de concreto, que se refiere al grado de fluidez de la mezcla e indica qué tan seco o fluido está el concreto.1 CARGAS DE VEHÍCULOS: el manejo de cargas en los pisos industriales, se hace la mayoría Las magnitudes de las cargas por eje, dependen del tipo de vehículo usado, de ellos existe una gran variedad (por ejemplo: Pórticos de transporte, montacargas, etc.), los cuales tienen diferentes características, como la capacidad de carga la conformación de los ejes axiales, la medida de las llantas, la configuración de la llanta, etc.2 CARGAS DISTRIBUIDAS: son principalmente el resultado del material que se está colocando directamente en el piso en bahías de almacenamiento. Para la mayoría de las plantas y de los edificios de almacenamiento, las cargas concentradas controlan el diseño del piso, ya que producen esfuerzos de tensión más altos que las cargas distribuidas.3 CARGAS PUNTUALES: carga que actúa sobre un área muy pequeña o un punto muy concreto de una estructura.4 JUNTAS DE CONSTRUCCION: las juntas de construcción se hacen al terminar la jornada de trabajo o cuando sea necesario interrumpir la actividad por imprevistos, que pueden ser originados por condiciones climáticas, suspensiones en el suministro de materiales, etc.5 JUNTAS DE CONTRACCION: estas juntas permiten el movimiento horizontal de las losas, generado por los cambios ambientales y controlan la fisuración que pueden causar los esfuerzos de tracción por alabeo y por la retracción del concreto mientras se da la hidratación del cemento. Estas definen las dimensiones de las losas en ambos sentidos, por ellos se pueden localizar longitudinal y transversalmente.6 JUNTAS DE EXPANSION: son juntas que se hacían para permitir la expansión del concreto, pero se ha comprobado que la contracción del material es de una
1 LONDOÑO NARANJO, Cipriano y ÁLVAREZ PABÓN, Jorge Alberto. Manual de diseño de pavimentos de concreto: para vías con bajos, medios y altos volúmenes de tránsito. Medellín: Instituto Colombiano de Productores de Cemento, ICPC, 2008. p 16. 2 Ibíd. p 17. 3 Ibíd. p 18. 4 Ibíd. p 20. 5 Ibíd. p 23. 6 Ibíd. p 23.
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magnitud mayor a la de la expansión, por lo tanto las juntas de contracción pueden absorber este movimiento, por ello hoy no se hace ese tipo de juntas.7 JUNTAS LONGITUDINALES: estas pueden cumplir a la vez con funciones de las juntas de construcción y con las de contracción; se localizan paralelas al sentido de vaciado de las franjas de concreto y, por lo general su espaciamientos es definido por el equipo de vibración a usar, aunque su objetivo básico es controlar las fisuras que pueden ocurrir cuando se construyen losas con anchos mayores a 5 m.8 JUNTAS POR AISLAMIENTO: se hacen para aislar el piso de estructuras fijas diferentes a la losa, que estén en contacto con ella, como columnas, muros, bases de máquinas, sumideros, etc.., para permitir los movimientos diferenciales tanto verticales como horizontales, evitando los esfuerzos generados por las restricciones.9 JUNTAS TRANSVERSALES: son las juntas que se hacen perpendiculares al sentido de vaciado de las franjas y que principalmente van a controlar la configuración por alabeo y por contracción. Se ha demostrado que cumplen el control de la figuración adecuadamente, cuando la distancia entre ellas es más o menos de 4,5 m.10
7 Ibíd. p 34. 8 Ibíd. p 35. 9 Ibíd. p 36. 10 Ibíd. p 36.
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INTRODUCCIÓN Los pisos industriales en muchas oportunidades pasan desapercibidos, cuando su estado es óptimo, y por lo tanto no se evidencia su infraestructura y los requisitos que se debieron cumplir en el proceso de diseño. Dependiendo del uso del piso se deben evaluar las cargas que circularan y serán almacenadas y los parámetros estructurales del pavimento. Es por esta razón en este proyecto se implementó el análisis del diseño y la evaluación de cargas aplicadas mediante diferentes sistemas (manual o software) para asegurar la durabilidad y eficacia del piso durante su vida útil. Dentro de la investigación se analizara, mediante el software EverFE 2.25 el comportamiento de las barras de transferencia variando parámetros estructurales como la longitud embebida, la distancia del borde a la placa a la dovela y el número de barras. Además evaluando las deformaciones y esfuerzos que experimentarán las placas rectangulares de concreto rígido.
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1. GENERALIDADES 1.1 ANTECEDENTES Durante los últimos años se han venido realizando trabajos de investigación en la Universidad Católica de Colombia en cuanto a la estructura de los pavimentos flexibles y la resistencia de los mismos ante el cambio de materiales, en cuanto a la modelación numérica de pisos industriales no se ha evidenciado mayor indagación por lo que se considera necesaria la investigación de este tema, puesto que incide directamente en el diseño de la estructura. En Junio de 2009 el Ing. Diego Orlando Garzón Vergara presentó como tesis para maestría de la Universidad Nacional de Colombia, el estudio sobre la eficiencia en la transferencia de cargas en juntas transversales de pavimento rígido reforzado con fibras metálicas, la cual consistió en desarrollar pruebas de campo y laboratorio sobre modelos de pavimento reforzado con diferentes cuantías de fibra metálica Dramix RC 80/60BN. En cada prueba midieron las deformaciones a ambos lados de la junta. La eficiencia la determinaron como la relación entre la deflexión en la losa cargada y la deflexión en la losa sin carga.11 En julio de 2012 se presentó la investigación sobre la evaluación de una alternativa para la construcción de pisos industriales de gran formato en Colombia presentada por los ingenieros Oscar Alberto Gracia Alarcón y Gonzalo Quesada Bolaños la cual consistió en aplicar un aditivo compensador de contracción al concreto con el fin de disminuir la fisuración originada por la contracción por secado, en la construcción de pisos industriales y de esta forma poder realizar paños hasta diez (10) veces más grandes del tamaño recomendado (3m x 3m), (ACI Committee 360, 2006)para un espesor de 15 cm, minimizando el número de juntas y los problemas generados por las mismas.12 En julio de 2012 en la Universidad Nacional del Santa, Chimbote – Perú, los ingenieros Osmar David Valverde Baltazar y Oscar Eduardo Estación Casanova presentaron la investigación sobre la aplicación de la tecnología de pavimento TCP (Thin Concrete Pavements) en las calles 56 y 78 de la habilitación urbana paseo del mar; la cual pretende dar a conocer una nueva tecnología para el
11 GARZÓN VERGARA, Diego. Eficiencia en la transferencia de cargas en juntas transversales de pavimento rígido reforzado con fibras metálicas. Bogota: Universidad Nacional de Colombia, 2009. p 104. 12 GRACIA ALARCÓN, Oscar Alberto y QUESADA BOLAÑOS, Gonzalo. Evaluación de una alternativa para la construcción de pisos industriales de gran formato en Colombia. Bogotá: Universidad Javeriana. p. 50.
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proceso de pavimentación de las calles enunciadas simulando el comportamiento de la losa con los programas EverFe 2.25 y OptiPave V3.23.13
13 ESTACIÓN CASANOVA, Oscar Eduardo y VALVERDE BALTAZAR, David Osmar. Aplicación de la tecnología de pavimento TCP en las calles 56 y 78 de la habilitación urbana paseo del mar. Chimbote: Universidad Nacional del Santa, 2012. p. 40.
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2. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
2.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA La deformación que sufren los pisos industriales en concreto rígido, debido a la fatiga provocada por la aplicación de cargas de modo continuo o por el tránsito de vehículos comerciales, se necesita evaluar ya que cualquier tipo de alteración en el acabado genera cambios en el comportamiento estructural de la losa. Con el trascurrir de los años se han implementado sistemas gráficos y matemáticos para la modelación de dichas deformaciones pero estos tienden a ser dispendiosos y el margen de error en los cálculos es elevado. Por tal motivo la implementación de un sistema tecnológico (software), que permita el cálculo de forma rápida y veraz de los cambios en la estructura con diferentes factores de carga y uso, ofrece una solución práctica y asertiva a la hora de modelar dichos cambios. 2.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA De acuerdo con el escenario anterior, ¿es posible simular de manera artificial el comportamiento de las barras de transferencia en un piso industrial?
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3. OBJETIVO 3.1 OBJETIVO GENERAL
Modelar numéricamente el comportamiento de las barras de transferencia en un
piso industrial de concreto hidráulico. 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Recopilación de información mediante una exhaustiva revisión bibliográfica en
la temática de pisos industriales.
Definición del problema a modelar numéricamente.
Simulación numérica por medio del software escogido.
Análisis de resultados.
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4. JUSTIFICACIÓN
Las cargas que soportan los pisos industriales con el paso de los vehículos generan afectaciones en la estructura del pavimento, por lo que es importante estudiar el comportamiento de cada uno de estos elementos por separado, puesto que al tener diferentes funciones, sus características varían y el modo como reaccionan difiere según como hayan sido diseñados. Las barras de transferencia longitudinales cumplen una de las funciones más representativas en la estructura de la losa de concreto, por lo que se hace necesario evaluar su comportamiento ante diferentes situaciones como lo son los cambios en el sitio de aplicación de la carga, la separación entre barras y la longitud de las mismas. Obteniendo los esfuerzos máximos a los que estarían sometidas en los distintos escenarios se logra evidenciar una tendencia en su comportamiento y elegir el diseño más apropiado según las especificaciones técnicas del pavimento.
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5. DELIMITACIÓN 5.1 ESPACIO Este proyecto se llevó a cabo en la ciudad de Bogotá, capital de Colombia. 5.2 TIEMPO Este proyecto tuvo una duración de 5 meses de investigación que comprende del mes de julio a noviembre del 2014, en relación al segundo semestre académico del 2014. 5.3 CONTENIDO El proyecto se basa en resultados numéricos que dan información al diseñador sobre las características físicas de las barras de transferencia en un pavimento rígido. 5.4 ALCANCE La realización de esta investigación busca modelar numéricamente el comportamiento de las barras de transferencia longitudinales de pisos industriales en diferentes escenarios de posición de cargas y características físicas de las barras.
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6. MARCO REFERENCIAL
6.1 MARCO TEÓRICO
Modelación numérica de barras de transferencia en pisos industriales de concreto rígido, Lina M. Botía., América Y. Rodríguez., Dr. Juan Carlos Ruge, Ingeniero Civil, Universidad Católica de Colombia, Bogotá 2014.
Resumen: El propósito de este trabajo fue analizar a través del Software EverFe 2.25 el comportamiento de las barras de transferencia con parámetros estructurales establecidos, como el posicionamiento de la carga, las características físicas del concreto, acero y la base granular. Se realizó una variación de las variables que influyen en el comportamiento de la dovela tales como la longitud embebida, el número de barras y la distancia del eje de la placa hasta donde empieza la primera dovela. Determinando los momentos máximos, cortantes máximos en cada dovela y esfuerzos en cada placa de concreto rígido para lograr demostrar el diseño más óptimo y durable según los requerimientos del constructor.
6.2 MARCO CONCEPTUAL En este trabajo se analizará pisos industriales, juntas o barras de transferencia, tipos de cargas y diseño estructural del pavimento 6.2.1 Pisos industriales. Aquellos pisos interiores que estén sometidos a cualquiera de las siguientes aplicaciones de carga:
Cargas móviles (entre los que podemos citar vehículos pesados, montacargas y
cualquier vehículo con ruedas en contacto con la superficie de la losa).
Cargas puntuales a través de los soportes de maquinarias o estructuras de almacenamiento, como racks o anaqueles.
Cargas uniformemente distribuidas, aplicadas directamente sobre la superficie de la losa de concreto.14 14 CEMEX. Concreto. [En línea]. México. [Consulta: 02 octubre, 2014]. Disponible en Internet: <URL: http://www.cemexmexico.com/Concreto.aspx>.
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Figura 1. Diversas condiciones de carga en pisos industriales.
Fuente: CEMEX. Manual del constructor pisos industriales. [En línea]. México. [Consulta: 03 Diciembre, 2014]. Disponible en Internet: <URL: https://www.cemexmexico.com/concretos/files/manual%20constructor%20-%20pisos%20industriales.pdf>. 6.2.2 Consideraciones de diseño, especificación y construcción. 6.2.2.1 Subrasante y material de base. Para asegurar que el piso industrial soporte exitosamente y sin asentamientos las cargas para las que fue diseñado, es de vital importancia diseñar y construir la subrasante y la base en preparación para recibir la losa de concreto. El material de base o sub- base, será un material granular de calidad controlada que puede proveer y añadir beneficios a la construcción y al desempeño del piso. 15 Figura 2. Capas del Pavimento.
Fuente: CEMEX. Manual del constructor: pisos industriales. [En línea]. México. [Consulta: 03 Diciembre, 2014]. Disponible en Internet: <URL: https://www.cemexmexico.com/concretos/files/manual%20constructor%20-%20pisos%20industriales.pdf>.
15 Ibíd.
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6.2.2.2 Características y función de la subrasante. La subrasante es el mismo terreno natural, graduado y compactado que servirá de soporte para la colocación del piso. En ocasiones para mejorar sus características de drenaje y de compactación la subrasante es mejorada buscando un mejor comportamiento de la estructura de soporte. En caso de un suelo extremadamente pobre, la remoción y reemplazo de la subrasante con un material compactable, es la mejor opción para estos casos. El soporte de la subrasante, debe ser razonablemente uniforme, sin cambios bruscos de dureza, es decir de áreas rígidas o duras hacia áreas suaves o blandas, y también buscando que la capa superior de la subrasante sea uniforme en material y en densidad. Debido a que las losas de concreto son estructuras rígidas, las cargas concentradas de las llantas de los montacargas o de los postes de los racks, son repartidas uniformemente a lo largo de grandes superficies, teniendo como consecuencia, que las cargas en la subrasante sean normalmente bajas. Por tal motivo, los pisos de concreto no necesitan necesariamente soportes muy rígidos en la subrasante. Sin embargo, el soporte de la subrasante y del material de base contribuye a tener un sólido soporte en los bordes, lo cual es muy benéfico para las juntas en losas expuestas a cargas fuertes en montacargas. Si el soporte de la subrasante es débil o blando, es muy probable que ocurra un fenómeno de consolidación del terreno de soporte provocado por la constante repetición de cargas fuertes sobre la losa, induciendo a la pérdida de soporte en los bordes de las losas. El material granular de base o sub- base mencionado anteriormente, puede estar conformado por arenas, gravas - arenas, rocas trituradas o combinaciones de estos materiales. Un material granular de base cumplirá con los siguientes requerimientos:16 Tabla 1. Requerimientos del material granular.
6.2.3 Fibras. Existen varios tipos de fibras usados en el concreto, sin embargo, los tipos de fibras más comunes son las fibras metálicas y las de polipropileno. Las fibras metálicas son más comunes en los pisos industriales de uso rudo, y ambas aunque principalmente las fibras de polipropileno o fibras sintéticas pueden reducir considerablemente la aparición de grietas plásticas en el concreto fresco. 6.2.3.1 Fibras metálicas. Son fibras de acero de diferentes formas, con longitudes que van de 0.25 a 2.5 pulgadas, las cuales se vacían directamente al camión para mezclarlas con el concreto, de manera que se obtiene una sección de concreto homogénea, donde el refuerzo se encuentra distribuido de manera aleatoria en toda la masa de concreto, brindando así, un refuerzo omnidireccional más eficiente, a diferencia de sistemas de refuerzo tradicionales, donde el acero se coloca únicamente en una parte de la sección y en un solo plano (siempre y cuando se coloque adecuadamente), lo cual en muchas ocasiones puede ser prácticamente imposible. Esta distribución del acero en las fibras metálicas, permite absorber de manera más eficiente los esfuerzos de contracción por secado del concreto ya endurecido, así como los esfuerzos generados por cambios de temperatura, disminuyendo así la posibilidad de agrietamientos originados por estos esfuerzos. Así mismo la incorporación de fibras metálicas aumenta el módulo de ruptura del concreto y por ende su capacidad de carga, por lo que en algunas ocasiones puede considerarse como un refuerzo primario al sustituir refuerzo con varilla de acero o malla electrosoldada. Además de permitir una mayor separación entre juntas y una mejor transferencia de cargas a través de las juntas de control, ya que las mantienen más cerradas, eficientando el efecto de trabazón (interlock), que se da entre las secciones de concreto, separadas por la junta misma. Por otro lado, el uso de fibras metálicas elimina prácticamente los costos de mano de obra, de supervisión y desperdicios de material, asociados con la utilización de sistemas de refuerzo tradicional, donde se requiere una gran cantidad de personal, una buena supervisión y una gran cantidad de tiempo. Es así, que en la construcción de pisos de concreto reforzados con fibras metálicas, el tiempo de ejecución llega a reducirse a más de la mitad en comparación con un piso reforzado con sistemas tradicionales. Algunas de las características más importantes de las fibras metálicas son la forma que tenga para lograr un buen anclaje en el concreto y la relación de aspecto, la cual se refiere a la relación que existe entre la longitud y el diámetro equivalente de la fibra. Esta relación es uno de los principales parámetros que diferencia a las fibras metálicas entre sí, ya que generalmente una relación de aspecto mayor, proporciona un mejor desempeño, a cambio de una mayor dificultad en el mezclado, vaciado y acabado del concreto. Es por esto que, se han desarrollado algunos compuestos y técnicas de producción que permiten a una
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fibra con baja relación de aspecto, tener un desempeño equivalente a una de alta relación de aspecto, sin comprometer la facilidad en el manejo del concreto. Las fibras de acero mejoran las propiedades de ductilidad, dureza, resistencia al impacto, fatiga y resistencia al desgaste. Todo esto dependiendo del tipo de fibra y de la dosificación. Todas estas propiedades dependen para ser específicos de la longitud de las fibras, de su diámetro, peso específico, resistencia a la flexión y módulo de elasticidad. Normalmente se recomienda que las fibras se agreguen al concreto fresco en la planta de concreto premezclado por la empresa concretera con la intención que se integren perfectamente a la mezcla por la acción de mezclado durante el trayecto de los camiones de concreto de la planta al sitio de los trabajos. Es normal esperar que con el uso de fibras en la mezcla de concreto se vea afectado el revenimiento del concreto, sin embargo, mediante pruebas previas a los trabajos, esto se puede estimar de muy buena manera y ser considerado en el diseño de mezcla original, evitando que la mezcla sea alterada con agua una vez que el camión esté en el sitio de los trabajos.17 6.2.4 Acero de refuerzo. La presencia del refuerzo en la losa tendrá como consecuencia un mejor desempeño que aquellas losas que no se refuerzan, sin embargo, no debemos de olvidar que el refuerzo significa un costo adicional en la losa y para que este costo se justifique, el acero deberá diseñarse de acuerdo a la función que de éste se espere, así como colocarse de manera adecuada. En la presente sección se muestran diversas consideraciones que deberán tomarse en cuenta para el refuerzo de losas, así como recomendaciones y ejemplos en la elección del acero, dependiendo desde luego de las propiedades geométricas de la losa y especificaciones alternas. 6.2.4.1 Propósito del refuerzo. La cantidad relativamente pequeña de refuerzo en una losa de concreto tiene la función de mantener juntas las caras de las fracturas o grietas, cuando éstas aparecen en la losa de concreto. En los proyectos que se diseñen con espaciamientos normales de juntas (digamos menores a 4 ó 4.5 metros), el acero de refuerzo no es necesario al menos que se busque mantener muy bien cerradas las grietas. Convencionalmente losas de dimensiones normales o pequeñas lograrán controlarse. Es importante que el diseñador tenga presente que al menos que se mantengan espaciamientos normales de juntas, el concreto sufrirá agrietamientos. Por lo tanto, es necesario brindar al propietario la seguridad que el desempeño del piso
17 Ibíd.
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será adecuado con un mínimo mantenimiento, al mantener las grietas y los anchos de las grietas en lo mínimo.18 6.2.5 Juntas. Las grietas en los pisos, son a menudo causadas por la restricción a cambios volumétricos en una masa de concreto, creando esfuerzos de tensión. Cuando estos esfuerzos de tensión exceden la resistencia a la tensión propia del concreto, sucede entonces el agrietamiento. Existe la posibilidad de un agrietamiento en forma aleatoria del elemento, debido a las inevitables contracciones por enfriamiento y contracciones por secado, propiedades inherentes del concreto endurecido. La aparición de agrietamiento aleatorio en el concreto debe de ser controlado y hay varias maneras efectivas de lograrlo. Como primera consideración tenemos que minimizar los cambios volumétricos en el concreto endurecido y otras maneras de lograrlo incluyen la utilización de juntas, el uso de acero de refuerzo y el uso de fibras que ayuden a controlar el agrietamiento plástico. También pueden ser usado sistemas de postensado o concretos de contracción compensada para controlar la aparición de agrietamiento aleatorio. Las juntas, le permiten al concreto un ligero movimiento, por lo cual, se reducen los esfuerzos por restricción, así como el alivio de esfuerzos, evitando de ésta manera el agrietamiento. Sin embargo, las juntas que cumplen una función más estética que las grietas, requieren de un sellado y de un posterior mantenimiento para controlar el despostillamiento en los bordes. La planeación para el diseño y colocación de juntas de concreto es muy importante, proponiendo el tipo, número, ubicación y espaciamiento de las juntas, ya que de esta manera se logra una mejor estimación en los costos y reducción de errores durante la construcción. Existen principalmente tres tipos de juntas dependiendo su función, ubicación y condiciones en obra. Los tres tipos de juntas comúnmente utilizados en los pisos de concreto son:
Juntas de aislamiento.
Juntas de contracción (longitudinal y transversal).
Juntas de construcción (longitudinal y transversal). 6.2.5.1 Tipos de Juntas. Los tipos de juntas comúnmente utilizados en pisos industriales son: 18 Ibíd.
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Junta Transversal de Expansión/Aislamiento: Estas juntas son colocadas en donde se permita el movimiento de la losa sin dañar estructuras adyacentes (estructuras de drenaje, muros, etc.).
Junta Longitudinal de Contracción: Son las juntas longitudinales intermedias dentro del área o franja del piso que se esté colando y controlan el agrietamiento donde van a ser colados en una sola franja dos o más losas de concreto.
Juntas Transversales de Contracción: Son las juntas que son construidas transversalmente al sentido del colado y que son espaciadas para controlar el agrietamiento provocado por los efectos de las contracciones como por los cambios de temperatura y de humedad.
Junta Longitudinal de Construcción: Estas juntas unen losas adyacentes cuando van a ser coladas las franjas o áreas en tiempos diferentes. La práctica común en las juntas de construcción es regresar posteriormente y realizar un corte a una profundidad de 1” (2.5 cms) para crear el depósito para el material de sello, ya que selladas las juntas de construcción mejorarán el nivel de servicio al circular por ellas, así como su apariencia. En el caso de juntas de construcción de emergencia, es decir, en aquellas que no están alineadas como juntas de contracción y son necesarias por alguna emergencia, en este caso se recomienda el uso de barras de amarre en vez de barras pasajuntas y éstas deberán ser diseñadas en su diámetro, longitud y separación dependiendo del espesor de la losa. Además se recomienda dejar continuo el acero de refuerzo. Es importante aclarar que esto aplica exclusivamente en los casos de juntas de construcción de emergencia y no en los casos en que las juntas de construcción trabajan y están alineadas como juntas de contracción. 6.2.5.2 Sellado de Juntas. Se puede decir que básicamente hay 3 opciones para tratar las juntas en una losa de concreto soportada sobre el terreno, éstas pueden ser rellenadas, selladas o dejarse abiertas. Sin embargo, en el caso de pisos industriales con constante repetición de montacargas con ruedas sólidas o en el mejor de los casos ruedas neumáticas, la opción de dejarlas abiertas definitivamente no aplica. El relleno de las juntas, que podríamos describir como un sellado a toda la profundidad del corte es muy recomendable para todas las juntas expuestas al tráfico de ruedas sólidas. En el caso de un uso más ligero de tráfico, como el caso de ruedas neumáticas entonces se puede recomendar un sellado convencional, en donde no se sella a toda la profundidad del corte, gracias al empleo de un material de respaldo. La diferencia entre un relleno a toda profundidad y un sellado
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convencional radica en la dureza del material, ya que en los rellenos de las juntas se buscan selladores más rígidos que los convencionales para proveer soporte a los bordes de la junta, y así minimizar el despostillamiento de la misma. Las juntas de contracción y construcción en áreas del piso expuestas a tráfico de ruedas sólidas, de uretano, nylon o acero podrán ser rellenas en su sellado a toda profundidad con un sellador epóxico semi-rígido o poliurea que provea soporte lateral a los bordes verticales de la junta cortada con disco. El material recomendado para estas aplicaciones tan rudas de tráfico deberá también tener una resistencia a la tensión de bajo rango y una muy buena adhesión al concreto para permitir los eventuales movimientos de la losa. El Instituto Americano del Concreto (ACI) recomienda el uso de material epóxico o poliurea con 100% de sólidos y una dureza shore A mínima de 80, de acuerdo a la prueba normada ASTM D 2240. Este material deberá ser instalado a toda la profundidad en la junta cortada con disco, sin backer rod ni arena sílica como respaldo. En los pisos expuestos a tráfico peatonal y llantas neumáticas con baja presión de inflado, no es necesario el sellado de la junta a toda la profundidad y tratarse como un sellado convencional. Una especificación típica es la de sellar con sellador de poliuretano elastomérico con una dureza shore en un rango entre A35 y A50 instalado en los 13 mm (1/2”) superficiales sobre una cintilla de respaldo. Antes del sellado de juntas cortadas con disco, éstas deberán ser limpiadas para asegurar la adherencia entre el sellador y el concreto en las caras del corte. Parte de este proceso de preparar las juntas para el sellado es la remoción de cualquier desperdicio o polvos del proceso de corte o de la misma construcción, para lo cual se recomienda más hacerlo mediante aspirado con equipo especializado a sopletear las juntas con un compresor de aire. El sellado con productos epóxicos semi-rígidos deberá retardarse la mayor cantidad de tiempo posible para permitir que la junta abra por el efecto de la contracción por secado de la losa, lo que nos lleva a un mejor sellado y por ende a un mejor desempeño de la junta en operación. Para asegurar que el sellador no se vaya a levantar con el paso del tráfico, la aplicación del sellador se deja un poco más arriba de la superficie de la losa, para posteriormente cortar los excesos de sellador con el empleo de una herramienta tipo espátula, dejando el sellador al mismo nivel de la superficie de concreto. Se recomienda ampliamente sellar las juntas antes que el piso este sujeto al tráfico de ruedas duras, pequeñas o pesadas que puedan provocar despostillamientos de los bordes.
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Figura 3. Colocación cintilla de respaldo.
Fuente: CEMEX. Manual del constructor: pisos industriales. [En línea]. México. [Consulta: 03 Diciembre, 2014]. Disponible en Internet: <URL: https://www.cemexmexico.com/concretos/files/manual%20constructor%20-%20pisos%20industriales.pdf>. Las juntas que aún tienen movimiento puede hacer que falle la extensibilidad del sellador y provocar que el sellador se separe de las caras del corte (lo que se conoce como falla por adhesión) o también fallar abriéndose el sellador sin separarse de las caras de la junta (falla de cohesión). Cuando esto ocurre, los huecos deberán ser rellenados con el mismo producto de sellado original o alguno compatible recomendado por el fabricante. Si la falla es tal que el sellado se siente suelto al simple tacto, éste deberá ser removido y vuelto a colocar. Las juntas de aislamiento, las cuales están diseñadas para acomodar movimientos pueden ser selladas desprendiendo la parte superior del material y después llenando el hueco formado con material elastomérico. También se pueden usar en este tipo de juntas materiales premoldeados que tienen un inserto removible que puede ser usado como depósito para el sellado posterior. Cuando las recomendaciones antes descritas no se siguen y las juntas funcionan inadecuadamente, existe la posibilidad de presentarse despostillamientos en las caras de la junta o de aparecer agrietamiento aleatorio en la losa. Recordemos que el deterioro en juntas y sellado de grietas es la mayor parte de un programa de mantenimiento típico, por lo que todo esfuerzo hecho en la construcción inicial del piso, específicamente en juntas, será seguramente recompensado en el costo de mantenimiento del mismo.19 19 Ibíd.
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6.2.6 Transferencia de carga. La transferencia de carga la podemos definir como la habilidad de la junta de transferir una parte de la carga aplicada de uno al otro lado de la junta y el grado de transferencia se mide por lo que llamamos como “eficiencia de la junta”. Una junta es 100 % efectiva si logra transferir la mitad de la carga aplicada al otro lado de la junta, logrando prácticamente iguales deflexiones en ambos lados de la junta, mientras que un 0% de efectividad significa que ninguna parte de la carga es transferida a través de la junta, por lo que solamente el lado cargado de la junta sufrirá la deflexión. La importancia de la transferencia de carga radica en la reducción de esfuerzos y las deflexiones en la losa cerca del área de la junta, permitiendo una circulación más cómoda y con menor nivel de daño en la junta, en el vehículo o en la carga.20 6.2.7 Cargas de vehículos. El procedimiento de diseño para cargas de vehículos involucra la determinación de los siguientes factores específicos de diseño:
Carga de eje máxima.
Número de repeticiones de carga.
Área de contacto de la llanta.
Espaciamiento de ruedas del eje más pesado.
Resistencia de la subrasante.
Resistencia de flexión del concreto MR.
Factor de seguridad.
Transferencia de carga en las juntas 20 Ibíd.
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Figura 4. Diversos tipos de cargas.
Fuente: CEMEX. Manual del constructor: pisos industriales. [En línea]. México. [Consulta: 03 Diciembre, 2014]. Disponible en Internet: <URL: https://www.cemexmexico.com/concretos/files/manual%20constructor%20-%20pisos%20industriales.pdf>. En los casos con largas separaciones de juntas, digamos juntas separadas a más de 4 ó 4.5 metros, el uso de barras pasajuntas en las juntas de contracción es muy recomendado, debido a que la transferencia de carga por trabazón de agregados no resultará efectiva al tener una junta o grieta que abra demasiado. Para los casos de separaciones de juntas pequeñas, como de 3 metros pueden proveer una buena transferencia de carga si la junta o grieta no abre demasiado. Si no se desea proveer transferencia de carga se puede incrementar el espesor de la losa en el área de la junta para mejorar su desempeño bajo la aplicación de la carga. Normalmente se recomienda incrementar el espesor un 20%, sin embargo, esta práctica que era común en el pasado ya no lo es en la actualidad por lo complicado que esto resulta en la construcción. El diseño del piso requiere que el tráfico sea estimado de forma correcta, incluyendo la siguiente información:
Magnitudes de las Cargas.
Frecuencias.
Configuraciones de los ejes de los vehículos que circularían en el piso. La magnitud de las cargas cuantifica la fuerza actuante sobre el piso, mientras que la frecuencia se refiere al número de veces que una magnitud de carga dada es aplicada al concreto. La falla provocada por la repetición de carga se le conoce como fatiga y también se manifiesta con agrietamiento. Adicionalmente la
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geometría de las llantas en los ejes afectan en la manera en que los esfuerzos son aplicados a la losa. Los datos de tráfico y cargas necesarios para el diseño del piso industrial de cierta nave pueden conseguirse de varias fuentes, por ejemplo, de otra nave o planta ya en operación, del departamento de mantenimiento, de ingeniería, operación y planeación, así como de las hojas técnicas de los fabricantes de los vehículos. Basados en esta información, un adecuado factor de seguridad puede ser seleccionado para determinar los esfuerzos de trabajo permisibles. Figura 5. Gráfica de la separación de ruedas en el eje cargado e ilustración del área de las llantas en contacto directo con el piso (área de contacto).
Fuente: CEMEX. Manual del constructor: pisos industriales. [En línea]. México. [Consulta: 03 Diciembre, 2014]. Disponible en Internet: <URL: https://www.cemexmexico.com/concretos/files/manual%20constructor%20-%20pisos%20industriales.pdf>. Para pisos, el factor de seguridad es la relación de la resistencia a la flexión del concreto (módulo de ruptura) entre el esfuerzo de trabajo a flexión, lo que puede entenderse como la capacidad total admisible que pueda ocurrir antes de la falla, con la resistencia utilizada. El inverso del factor de seguridad (esfuerzo de trabajo dividido entre la resistencia a la flexión) se conoce como relación de esfuerzos y en estudios de fatiga, los valores de la relación de esfuerzos influyen en el número de repeticiones de carga permisibles. Mientras la relación de esfuerzos se mantenga por debajo de 0.45, el concreto puede resistir un número ilimitado de repeticiones de carga sin presentar agrietamiento por fatiga (una relación de esfuerzos de 0.45 es equivalente a un factor de seguridad de 2.2).
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El factor de seguridad o su correspondiente relación de esfuerzo depende de la frecuencia de tráfico del montacargas más pesado. Un factor de seguridad de 2.2 puede ser usado para todas las áreas del piso y en el caso de áreas muy grandes de piso puede resultar más económico el emplear diferentes factores de seguridad. La recomendación de la Asociación de Cemento Portland en materia de factores de seguridad es la siguiente: Pisos o áreas con un gran número de repeticiones esperadas de montacargas, se recomienda diseñarlos con un factor de seguridad alto (de 2.0 o superior) . En otras áreas en donde se espere menor tráfico de montacargas se puede emplear un factor de seguridad entre 1.7 y 2.0. En áreas no críticas, como áreas de almacenamiento sin un constante tráfico de montacargas, el factor de seguridad podrá ser de 1.4 a 1.7. Esta flexibilidad en el diseño puede en ocasiones tener ventajas económicas al permitir áreas de menor espesor o el uso de concretos de menor resistencia, sin embargo, habrá también que considerar que este tipo de decisiones puede limitar el futuro uso del piso y posibles ampliaciones al proyecto.21
21 Ibíd.
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7. DISEÑO METODOLÓGICO
7.1 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA EverFE versión 2.23 es una herramienta de análisis de elementos finitos 3D para simular la respuesta de los sistemas de pavimento de hormigón en masa articuladas a cargas por eje y los efectos ambientales. EverFE es una interfaz gráfica de usuario altamente interactiva para el desarrollo de modelos y la visualización de resultados escrito en Tcl / Tk / Tix / VTK con código de elementos finitos está orientada a objetos C ++. Las estrategias de análisis de elementos finitos son muy eficientes computacionalmente y se centran en fenómenos específicos que son significativos para JPCP. Elementos especializados y relaciones constitutivas se utilizan para modelar pasadores y bloqueo de la transferencia de carga agregada en las juntas longitudinales y tranversales del pavimento, así como la transferencia de corte entre las losas y la capa base del pavimento. El solucionador de núcleo se basa en un algoritmo de gradiente conjugado adecuado para su uso con secuencias de malla anidada, múltiples tipos de elementos, y los problemas que implican restricciones de desigualdad que surgen del contacto nodal. Everfe es útil tanto para los investigadores de pavimentación en concreto como para los diseñadores de los mismos. Este programa fue desarrollado por las universidades de Maine y Washington con la financiación de los departamentos de Transporte del estado de Washington y California.22 7.2 DESCRIPCIÓN DE LOS PARÁMETROS FIJOS Se lograron definir ciertos parámetros constantes para poder demostrar las variaciones que se generarían en las barras de transferencia. Dichos parámetros consisten en: 7.2.1 Dimensiones losa de concreto rígido y capas del pavimento. Las dimensiones de la losa de concreto fueron rectangulares (ancho y largo) siendo estas las más utilizadas a nivel constructivo y además se puede demostrar mejores resultados a partir de dichas variaciones tales como: la longitud embebida de la dovela, numero de barras en las dovelas y la distancia del eje de la placa hasta la primera dovela. Dimensiones de la losa de concreto: ancho: 3600mm, largo: 3600mm.
22 EVERFE. Software for the 3D Finite Element Analysis of Jointed Plain Concrete Pavements) . [En línea]. Washington. [Consulta: 03 Diciembre, 2014]. Disponible en Internet: <URL: http://www.civil.umaine.edu/everfe/>.
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Respecto a las capas del pavimento se utilizó, una capa, siendo esta la base granular ya que permite el drenaje libre con el fin de prevenir el bombeo. Figura 6. Dimensiones de la losa rectangular y capas del pavimento.
Fuente: Autores con ayuda del programa EVERFE 2.25. 7.2.2 Características del material. Las propiedades de los materiales fueron: Concreto rígido: Modulo de elasticidad (28000MPa), µ (0.20), densidad (2400 kg/m3). Dovelas: Modulo de elasticidad (200000MPa), µ (0.3) y la base: Modulo de elasticidad (5000MPa), µ (0.19).
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Figura 7. Propiedades del concreto, acero y base granular.
Fuente: Autor con ayuda del programa EVERFE 2.25. 7.2.3 Tipo de carga y su posición. La carga utilizada fue de un monta carga de eje doble con un valor de 120 Kn ya que esta carga es la más crítica en el programa EVERFE 2.25, siendo utilizada en cada iteración, cambiando la posición, una ubicada en el eje de las barras de transferencia y la otra en la mitad de la losa de concreto, con el fin de generar mayor variación en los resultados de las iteraciones.
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Figura 8. Carga ubicada en el centro de las dovelas.
Fuente: Autores con ayuda del Programa EVERFE 2.25
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Figura 9. Carga ubicada en el centro de la losa de concreto.
Fuente: Autores con ayuda del Programa EVERFE 2.25 7.3 DESCRIPCIÓN DE LOS PARÁMETROS DE LA DOVELA Las características físicas a modelar de la barra de transferencia en cada iteración realizada en la investigación se describen a continuación:
Longitud embebida de la barra: Se realizaron variaciones de la longitud de la barra de 1 ¼ “de 220mm, 260mm y 300mm para evaluar el comportamiento de esta en las condiciones establecidas.
Distancia desde el borde de la placa de concreto hasta la ubicación de la primera dovela: Se modificó la distancia desde el borde de placa iniciando con 50mm hasta 200 mm con un total de 4 iteraciones, para identificar los cambios en los esfuerzos a los que estarían sometidas las barras de transferencia. Este cambio condiciona la distancia entre dovelas.
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Número de dovelas distribuidas en la losa de concreto: Se realizaron variaciones desde 10 hasta 20 barras para evaluar la distribución de esfuerzos cuando el número de barras y por ende el espaciamiento entre ellas varían. Figura 10. Parámetros de dovela.
Fuente: Autores con ayuda del Programa EVERFE 2.25 7.4 RESULTADOS DE LOS MOMENTOS (Kn*m) EN LAS BARRAS DE TRANSFERENCIA A continuación se presentan los resultados obtenidos del programa y las tablas que consignan los datos obtenidos en la investigación en cuanto a momentos se refieren.
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Figura 11. Momentos en barras de transferencia de carga.
Fuente: Autores con ayuda del Programa EVERFE 2.25
Los datos consignados se obtuvieron de la pestana de visualización de resultados para dovelas, revisando el valor del momento máximo obtenido para cada dovela de la sección de losa en concreto donde se encontraba la carga de estudio en cada hipótesis. 7.4.1 Hipótesis carga en la junta. Tabla 2. Resultado de momentos para condiciones EMB 220 mm y 10 barras.
Longitud embebida: 300 mm Diametro barra: 32mm Dimensiones losa: (3600x3600)mm No barras: 20Dovela No 21
Dovela No 22
Dovela No 23
Dovela No 24
Dovela No 25
Dovela No 26
Dovela No 27
Dovela No 28
Dovela No 29
Dovela No 30
Dist.borde [Edge](mm)
No Barras (Ud)
Separacion barras (mm)
Dovela No 36
Dovela No 37
Dovela No 38
Dovela No 39
Dovela No 40
No Barras (Ud)
Separacion barras (mm)
Dist.borde [Edge](mm)
Fuente: Autores. 7.5 RESULTADOS DE LOS CORTANTES (N) EN LAS BARRAS DE TRANSFERENCIA A continuación se presentan los resultados obtenidos del programa y las tablas que consignan los datos obtenidos en la investigación en cuanto a los cortantes(N) se refieren.
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Figura 12. Cortantes en barras de transferencia de carga.
Fuente: Autores con ayuda del programa EVERFE 2.25. 7.5.1 Resultados de los cortantes (N) carga ubicada en el centro de las dovelas. Tabla 20. Resultado de cortantes para condiciones EMB 220 mm y 10 barras
Fuente: Autores. 7.5.2 Resultados de los cortantes (N) carga ubicada en el centro de la losa. Tabla 29. Resultado de cortantes para condiciones EMB 220 mm y 10 barras.
Fuente: Autores. 7.6 RESULTADOS DE LOS ESFUERZOS (MPa) EN LAS BARRAS DE TRANSFERENCIA Se analizaron los esfuerzos en la capa superficial de la losa y en una capa intermedia donde aproximadamente se encontraría la barra. Figura 13. Diagrama de esfuerzos en capa superficial de la losa con la carga en el centro de la losa.
Fuente: Autores.
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Figura 14. Diagrama de esfuerzos en capa intermedia de la losa con la carga en el centro de la losa.
Fuente: Autores.
Figura 15. Diagrama de esfuerzos en capa superficial de la losa con la carga en el centro de la losa.
Fuente: Autores.
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Figura 16. Diagrama de esfuerzos en capa intermedia de la losa con la carga en la junta.
Fuente: Autores. Tabla 38. Esfuerzos en dovelas.
CARGA EN LA JUNTA CARGA EN EL CENTRO DE LA LOSA SLAB 7 SLAB 5 SLAB 7 SLAB 5
Se logró evidenciar que el comportamiento estructural de las barras de transferencia está directamente afectado por el número de estas y por la posición de la carga critica.
Para el caso de la carga ubicada sobre las juntas de concreto, se obtuvieron momentos en las dovelas centrales de menor magnitud que las que se encontraban en el borde externo de la losa. Situación que se repite en la hipótesis con la carga en el centro de la losa.
En cuanto los esfuerzos obtenidos para el caso de la carga en el centro de la
losa, aumentando el número de barras de transferencia, la longitud de estas y la distancia desde el borde; eran de menor magnitud que cuando se ubicaba la carga en el centro de las juntas, asegurando de este modo que la transferencia de carga se realiza de modo efectivo con la colocación de dovelas en las uniones de las placas de concreto rígido.
La distribución de momentos y cortantes están directamente relacionados con el
número de barras y la longitud de estas, puesto que a mayor cantidad de dovelas los momentos disminuyen y por ende los cortantes también.
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BIBLIOGRAFÍA CEMEX. Concreto. [En línea]. México. [Consulta: 03 Diciembre, 2014]. Disponible en Internet: <URL: http://www.cemexmexico.com/Concreto.aspx>. ----------. Manual del constructor: pisos industriales. [En línea]. México. [Consulta: 03 Diciembre, 2014]. Disponible en Internet: <URL: https://www.cemexmexico.com/concretos/files/manual%20constructor%20-%20pisos%20industriales.pdf>. ESTACIÓN CASANOVA, Oscar Eduardo y VALVERDE BALTAZAR, David Osmar. Aplicación de la tecnología de pavimento TCP en las calles 56 y 78 de la habilitación urbana paseo del mar. Chimbote: Universidad Nacional del Santa, 2012. 104 p. EVERFE. Software for the 3D Finite Element Analysis of Jointed Plain Concrete Pavements) . [En línea]. Washington. [Consulta: 03 Diciembre, 2014]. Disponible en Internet: <URL: http://www.civil.umaine.edu/everfe/>. GARZON VERGARA, Diego. Eficiencia en la transferencia de cargas en juntas tranversales de pavimento rigido reforzado con fibras metálicas. Bogota: Universidad Nacional de Colombia, 2009. 287 p. GRACIA ALARCÓN, Oscar Alberto y QUESADA BOLAÑOS, Gonzalo. Evaluación de una alternativa para la construcción de pisos industriales de gran formato en Colombia. Bogotá: Universidad Javeriana. 76 p. LONDOÑO NARANJO, Cipriano y ALVAREZ PABÓN, Jorge Alberto. Manual de diseño de pavimentos de concreto: para vías con bajos, medios y altos volúmenes de tránsito. Medellín: Instituto Colombiano de Productores de Cemento, ICPC, 2008. 114 p.