Design of concrete pavement with optimized slab geometry

Covarrubias V., Juan Pablo

Diseño de losas de hormigón con geometría optimizada

dc.contributor		en-US
dc.contributor		es-ES
dc.creator	Covarrubias V., Juan Pablo
dc.date	2012-12-28
dc.date.accessioned	2019-05-02T21:21:48Z
dc.date.available	2019-05-02T21:21:48Z
dc.identifier	http://www.ricuc.cl/index.php/ric/article/view/458
dc.identifier	10.4067/S0718-50732012000300005
dc.identifier.uri	http://revistaschilenas.uchile.cl/handle/2250/81918
dc.description	A new technology has been developed to design concrete pavements, which reduces slabs' thickness and optimizes their sizes, because of trucks axles' geometry. The design is supported by a gravel base treated with concrete or asphalt. It assumes there is no adherence between the base (existing pavement) and the concrete slab. The core principle of this design method consists of designing a slab size, so that no more than one wheel set stays on a given slab, thus minimizing the critical tensile stress on the surface. Test segments have been built on a large scale and they have been tested under accelerated loads, with concrete thickness of 8, 15 and 20 cm, all of them having a gravel base and non-adhered asphaltic layers. Tests demonstrated that a reduced-size slab, of low thickness, might bear a considerable amount of equivalent axles before cracking takes place. Concrete slabs on gravel bases with 20 cm thickness did not suffer from cracking, in spite of being tested under more than 50 millions of equivalent axles. Slabs of 15 cm thickness suffered from cracking when tested under an average of 12 millions equivalent axles, while slabs of 8 cm thickness endured 75,000 equivalent axles before the first cracking took place. Besides the executed tests demonstrated that fiber concrete slabs may endure until 20 times more traffic before cracking and they are able to provide a longer life span after cracking. Based on this fact, a mechanical-empirical software design has been developed and named OptiPave, which optimizes slab geometrical design and concrete slabs thickness by considering the particular conditions on a given project, such as weather conditions, traffic volume, layer and materials. Critical tensile stresses have been calculated by employing the finite elements analysis for different conditions of mechanical and thermal loads at different positions. Slabs' cracking is determined by calculating concrete fatigue damage and models employed by the design guide AASHTO, 2007, and by means of calibration test sections on large scale. The new methodology designs concrete slabs for high traffic volume ways, which in average are 7 cm thinner than traditional pavement design developed by AASHTO (1993). This design method is also able to effectively design concrete pavements for lower traffic volume roads, which are not considered by the existing pavement design methods, thus providing an alternative to asphalt solutions.Rev. ing. constr. [online]. 2012, vol.27, n.3, pp. 181-197. ISSN 0718-5073. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-50732012000300005	en-US
dc.description	Se ha desarrollado una nueva metodología para diseñar pavimentos de hormigón, la cual reduce el espesor de losas optimizando el tamaño de estas, dada la geometría de los ejes de los camiones. El diseño considera el apoyo sobre una base granular, tratada con cemento o asfáltica. Considera que no existe adherencia entre la base, o pavimento antiguo y la losa de hormigón. El principio fundamental del método de diseño consiste en diseñar el tamaño de la losa para que no más de un set de ruedas se encuentre en una determinada losa, minimizando así la tensión de tracción crítica en la superficie. Se han construido tramos de prueba a gran escala y probado bajo cargas aceleradas con espesores de hormigón de 8, 15 y 20 cm. todas con base granular y sobre capas asfálticas sin adherir. Las pruebas demostraron que una disminución en las dimensiones de la losa permite que siendo de bajo espesor, soporte una cantidad considerable de ejes equivalentes antes de comenzar a agrietarse. Las losas de hormigón sobre bases granulares con un espesor de 20 cm. no mostraron agrietamiento a pesar de haber sido ensayados a mas de 50 millones de EE. Losas de espesor de 15 cm mostraron grietas a los 12 millones de ejes equivalentes en promedio, mientras que las losas de 8 cm de espesor, resistió 75.000 ejes equivalentes antes de las primeras grietas. Además las pruebas realizadas demostraron que las losas de hormigón con fibra pueden soportar hasta 20 veces más tráfico antes de comenzar a agrietarse, así como proporcionar una vida útil más larga una vez agrietadas A partir de esto se ha desarrollado un software de diseño mecánico-empírico llamado OptiPave, que optimiza el diseño geométrico y el espesor de las losas de hormigón considerando las condiciones particulares de cada proyecto; ya sea clima, tráfico, capa, y materiales. Las tensiones críticas han sido calculadas utilizando el análisis de elementos finitos, para diferentes condiciones de cargas mecánicas y térmicas en diferentes posiciones. El agrietamiento de las losas se determina calculando la fatiga del hormigón y los modelos utilizados por la guía de diseño AASHTO del año 2007 y mediante calibración en secciones de prueba a gran escala. La nueva metodología diseña losas de hormigón que en promedio son 7 cm más delgadas para vías de alto tráfico en relación con el diseño tradicional de pavimentos AASHTO (1993). El método de diseño también es capaz de diseñar de manera eficiente pavimentos de hormigón para vías de menor volumen de tráfico que no son cubiertos con los actuales métodos de diseño de pavimento dando una alternativa a soluciones en asfalto.Rev. ing. constr. [online]. 2012, vol.27, n.3, pp. 181-197. ISSN 0718-5073. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-50732012000300005	es-ES
dc.format	application/pdf
dc.format	application/pdf
dc.language	spa
dc.language	eng
dc.publisher	Pontificia Universidad Católica de Chile	en-US
dc.relation	http://www.ricuc.cl/index.php/ric/article/view/458/pdf
dc.relation	http://www.ricuc.cl/index.php/ric/article/view/458/pdf_1
dc.source	Revista Ingeniería de Construcción; Vol 27, No 3 (2012); 181-197	es-ES
dc.source	Revista Ingeniería de Construcción; Vol 27, No 3 (2012); 181-197	en-US
dc.source	0718-5073
dc.source	0716-2952
dc.subject		en-US
dc.subject	Concrete pavements; concrete slab	en-US
dc.subject		es-ES
dc.subject	Pavimentos de hormigón, losa de hormigón	es-ES
dc.title	Design of concrete pavement with optimized slab geometry	en-US
dc.title	Diseño de losas de hormigón con geometría optimizada	es-ES
dc.type	info:eu-repo/semantics/article
dc.type	info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type		en-US
dc.type	Artículo revisado por pares	es-ES

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Revista Ingeniería de Construcción
[0-9]{4}

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