Diseño de Pavimentos Rígidos en Zonas Urbanas: Formulación de criterios para un análisis simplificado

Escrito por veneconsult2410 20-06-2016 en articulos. Comentarios (0)

Autor: Ing. Arístides Trillo

La metodología para el análisis y diseño de pavimentos rígidos descrita en la norma venezolana FONDONORMA 1753:2006, Anexo F; se basa en los criterios establecidos por la Portland Cement Association (PCA) en su guía de diseño “Thickness Desing for Concrete Highway and Street Pavement”. El método, establece dos verificaciones que deben cumplirse de manera conjunta en función de los tipos de falla que ocurren en los pavimentos rígidos: el análisis de falla por fatiga y el análisis de falla por erosión. El primero, representa el comportamiento de la losa de concreto ante la aplicación repetida de las cargas del tránsito; con el segundo se verifica el efecto en el pavimento de las deflexiones excesivas como consecuencia de la erosión de la base de apoyo.

“La experiencia acumulada en este campo, ha permitido deducir que la incidencia de los análisis por fatiga y erosión en el diseño de pavimentos rígidos, depende del nivel de tráfico y tipo de vialidad que se esté diseñando. Se ha determinado que para casos de vialidad de tráfico liviano el diseño generalmente es “controlado” por el análisis por fatiga y en el caso de vialidades de tráfico pesado, quien controla el diseño es el análisis por erosión”.

Con base en esta premisa, existe un conjunto de proyectos de pavimentación en los que al hacer el análisis de falla por fatiga, automáticamente se estaría garantizando la capacidad estructural del pavimento, motivo por el cual, el análisis de falla por erosión podría ser excluido del diseño, permitiendo hacer un cálculo simplificado.

Ahora bien, ¿qué aspectos de las vialidades urbanas, pueden conducir al diseño simplificado de un pavimento rígido, con el nivel de confianza requerido en proyectos de este tipo? A continuación se describen los más relevantes:

La primera variable a considerar es el tráfico, y los aspectos más relevantes son: cantidad y configuración los vehículos pesados. Según los criterios establecidos por INVEAS (2004), para que una vialidad pueda ser calificada de tráfico liviano, debe presentar un PDT inferior a 500 vehículos por sentido o menos de 100 camiones por día y por sentido de circulación. En estas vialidades, la configuración vehicular del tráfico pesado está representada en su gran mayoría por los siguientes vehículos: autobús y camión de 2 y 3 ejes, y en menor medida semirremolques tipo 3S2 y 3S3. La estadística de tránsito de Gustavo Corredor (2010), indica que estos camiones representan aproximadamente 92% de los vehículos pesados de la red vial de Venezuela.

En el caso particular de la zona urbana de la ciudad de Valencia, un estudio realizado por Cardona y Martínez (Universidad de Carabobo, 2004) indica que la distribución de vehículos pesados está representada en más de 95% por vehículos con menos de 5 ejes.

Desde el punto de vista de la geometría vial; la presencia de aceras y brocales en las calles y avenidas permite calificarlas como vías con borde protegido o con soporte lateral. 

En lo que se refiere a la vida del proyecto, estas vías se caracterizan por diseñarse para períodos no mayores de 15 años y tasas de crecimiento inferiores a 3%. Lo cual es fundamental, porque delimitará la cantidad de repeticiones de carga que circularán por la sección de diseño.

Con relación al apoyo de la losa de concreto, a pesar de ser posible el diseño de losas de concreto de apoyo directo, se debe preferir la utilización de “apoyo compuesto” con una capa de material granular por debajo de la losa, con CBR mínimo de 30% y 15 cm de espesor. Esto no limita la remoción de material desechable de la base de la vialidad. La calidad del concreto se debe garantizar a partir del módulo de rotura a flexión a los 28 días, que debe ubicarse en un rango de 40 a 45 Kg/cm2.

Otro aspecto característico de las vialidades urbanas, es el tipo de transferencia de carga; el cual, generalmente será por trabazón de agregados, incorporada por vaciados continuos con corte posterior de las juntas transversales.  

Tipo de bordeProtegido (aceras y brocales)
Tipo de tráficoBajo Volumen
Periodo de diseño y Tasa de Crecimiento  15 años, 8% (máximos)
Tipo de apoyo de la losa

Compuesto: material granular

CBRmin: 30%, espesor 15cm

Módulo de ruptura mín. a los 28 días40kg/cm2
Transferencia de cargaTrabazón de agregados

El análisis conjunto de los aspectos antes mencionados, permite establecer el límite máximo del tráfico con el cual se puede excluir la verificación de falla por erosión:

• PDT con menos de 50 camiones y autobuses por día en el canal de diseño.

• Menos de 600.000 camiones y autobuses en el período de diseño.

• Máximo de 10% de vehículos pesados de más de 3 ejes.

A manera de conclusión, se puede afirmar que los proyectos que se enmarquen en el escenario planteado, cumplirán satisfactoriamente la premisa según la cual el análisis por fatiga “controla” el diseño, haciendo factible realizar, según el criterio del ingeniero proyectista, el análisis simplificado del pavimento.