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En este anejo se presentan una serie de ejemplos de cálculo de firmes con pavimentos de hormigón con la intención de aclarar la metodología propuesta en el capítulo 5 de la Instrucción. Para ello se han elegido cuatro casos representativos que incluyen diversas categorías de tráfico y cimiento, y hormigones para el pavimento con diferentes resistencias a flexotracción.
Para el cálculo del tráfico de proyecto se ha considerado un período de proyecto de 30 años en todos los casos y un coeficiente de equivalencia de CE=1. Se dimensionarán varios tipos de carreteras cuyos datos de tráfico aparecen en la tabla 1.
Tabla 1.
Datos de tráfico
| CASO | IMDPA | TE(1) | TRAFICO | CARRETERA |
| 1 | 1550 | 31727260 | T1 | A |
| 2 | 215 | 4389593 | T2B | A |
| 3 | 75 | 1535190 | T3B | B |
| 4 | 30 | 614076 | T4A | B |
(1) N° de ejes para un período de proyecto de 30 años, un coeficiente de equivalencia de 1 y una tasa anual de crecimiento del tráfico del 4%.
Se considerarán en el cálculo los factores de diseño indicados en la tabla 2. La categoría de la carretera y del cimiento del firme vienen impuestas en función de la categoría del tráfico de proyecto (ver tablas 4.1 y 5.14 de la Instrucción).
Tabla 2.
Factores de diseño
| CASO | TRAFICO | CIMIENTO | CLIMA | ||||
| TRAFICO | CARRETERA | Nº EJES | CATG. | ULTIMA CAPA | K (MPa/m) | ||
| 1 | T1 | A | 31727260 | ALTO | SC-2 | 120 | ZT2 |
| 2 | T2B | A | 4389593 | ALTO | S4 | 110 | ZT2 |
| 3 | T3B | B | 1535190 | MEDIO | S4 | 80 | ZT2 |
| 4 | T4A | B | 614076 | BAJO | S3 | 50 | ZT2 |
En primer lugar se deben caracterizar los materiales del firme, definir el tipo de arcén que se va a disponer (de hormigón u otro material), y cómo se van a unir las losas (juntas con o sin pasadores). El cálculo se realizará para varias de estas posibilidades.
Según se define en el apartado 8.3 de la Instrucción, para el pavimento se podrá utilizar: hormigón tipo HP-45 ó HP-40 para tráficos T2 ó superiores, y hormigón tipo HP-40 ó HP-35 para tráficos T3 ó inferiores. En este caso, se empleará el tipo HP-45 para los casos 1 y 2, el tipo HP-40 para el caso 3, y el tipo HP-35 para el caso 4. Las resistencias a flexotracción a largo plazo vienen definidas en la tabla 5.14 de la Instrucción. Para HP-45 es de 4,95 MPa, para HP-40 es de 4,40 MPa, y para HP-35 es de 3,85 MPa.
Para el dimensionamiento se seguirá el procedimiento descrito paso a paso en el capítulo 5 de la Instrucción, comprobando en todos los casos los criterios de fallo del pavimento, por erosión y por fatiga. En la tabla 3 se muestran los resultados del cálculo. Hay que tener en cuenta que la utilización de pasadores en las juntas viene impuesta en función de la categoría del tráfico (apartado 4.4.3 de la Instrucción). En concreto, para el caso 1 las juntas irán provistas de pasadores (tráfico T1) no así para el resto de los casos. Finalmente, se elegirá el espesor del pavimento más restrictivo, y en aquellos casos en que sea posible, se tanteará la solución con una subbase de 15 cm de hormigón magro o gravacemento. En este último caso se rebajará el espesor de la losa del pavimento en 5 cm.
Tabla 3.
Resultados del dimensionamiento de firmes rígidos
| PARAMETRO | CASO 1 | CASO 2 | CASO 3 | CASO 4 | |
| DATOS GENERALES |
Tráfico de proyecto | 31.727.260 | 4.389.593 | 1,535,190 | 614.076 |
| Categoría de tráfico | T1 | T2B | T3B | T4A | |
| Categoría de la carretera | A | A | B | B | |
| Coeficiente de balasto, K (MPa/m) | 120 | 110 | 80 | 50 | |
| Tipo de hormigón / RF,LP (MPa) | HP-45/4,95 | HP-45/4,95 | HP-40/4,40 | HP-35/3,85 | |
| CRITERIO DE FATIGA |
Relación entre tensiones, RS | 0,221 | 0,255 | 0,315 | 0,331 |
| Tensión equivalente, SE | 1,094 | 1,262 | 1,386 | 1,274 | |
| Factor de corrección de tensiones, FCS | 0,930 | 0,945 | 1,000 | 1,090 | |
| Tensión equivalente corregida, SEC | 1,176 | 1,336 | 1,386 | 1,169 | |
| Espesor del pavimento (CAH) en cm | 22 | 20 | 20 | 22 | |
| Espesor del pavimento (SAH) en cm | 25 | 23 | 22 | 25 | |
| CRITERIO DE EROSION |
Factor de erosión, FE (CAH) | 2,09 | 2,20 | 2,39 | 2,49 |
| Factor de erosión, FE (SAH) | 2,27 | 2,50 | 2,77 | 2,91 | |
| Factor de corrección de erosión, FE (CAH) | 0,982 | 0,990 | 1,000 | 1,017 | |
| Factor de corrección de erosión, FE (SAH) | 0,993 | 0,992 | 1,000 | 1,015 | |
| Factor de erosión corregido, FEC (CAH) | 2,128 | 2,22 | 2,390 | 2,448 | |
| Factor de erosión corregido, FEC (SAH) | 2,286 | 2,52 | 2,770 | 2,867 | |
| Espesor del pavimento (CAH) en cm | 25 | 28 | 24 | 23 | |
| Espesor del pavimento (SAH) en cm | 30 | 31 | 25 | 24 | |
| RESULTADOS | Espesor de cálculo del pavimento (CAH) en cm | 25 (ps) | 28 | 24 | 23 |
| Espesor de cálculo del pavimento (SAH) en cm | 30 (ps) | 31 | 25 | 25 | |
| Espesor del pavimento (SAH) con subbase de 15 cm HM o GC | 25 (ps) | 26 | - | - |
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