Deflexión Residual:Componentes Térmica y de Erosión
El efecto
de la temperatura en los firmes es un fenómeno de suma importancia dado que provoca
movimientos verticales y horizontales sometiendo al paquete resistente a
estados tensionales independientemente de los que se producen por efecto del
tráfico.
En el
entorno de las singularidades y muy especialmente en los bordes de grietas y
juntas el efecto térmico adquiere importancia singular sobre todo a la hora de
efectuar mediciones deflectométricas ya que estas pueden venir afectadas muy
sensiblemente por el efecto del gradiente térmico que se establece a lo largo
del canto del firme cuando las temperaturas en la cara superior e inferior son
diferentes y, en particular cuando la cara superior está mas fría que la cara
inferior del firme.
Para
centrar el problema, se representa en el
gráfico nº 50 la variación de temperaturas y gradientes térmicos obtenidos en
un firme de hormigón en el que durante 36 horas continuadas se midieron las temperaturas ambiente, y a 3, 10 y 25 cm . de la superficie con
una sonda dentro de un taladro practicado a la losa.
Durante el
experimento se tomaron además las distancias entre placas extensométricas a
ambos lados de la junta entre la losa de medición y la contigua así como la
profundidad existente entre la superficie de la losa y la cara superior de la
base de apoyo de esta (hormigón pobre), a través de un taladro adicional
realizado al efecto, además de mediciones deflectométricas con deflectómetro de
impacto en la propia losa y en toda la sección de firme de más de
Se observa
que las temperaturas no son excesivamente extremas (finales de invierno) correspondiendo
además a un clima mediterráneo, alcanzándose gradientes térmicos extremos de
-0.22º C-1(5º C más fría la cara superior que la inferior) y
de +0.17 º C-1(3.8º mas caliente la cara
superior que la inferior), pero aún así, las deflexiones residuales que se
obtuvieron en junta de losa eran del orden del 80% de la deflexión total medida
con gradientes negativos superiores a -0.15º C-1en valor
absoluto y del orden del 10% de la deflexión en centro de losa cuando el
gradiente positivo era superior a +0.10 º C-1.
El esquema
de la deformación en el extremo de las losas y la posición relativa entre
ellas, la curvatura de las mismas y los movimientos horizontal y vertical se
representan en el gráfico Nº 51 pudiendo apreciarse como el movimiento vertical
de las losas alcanza hasta los 3 milímetros en el caso de dilatación libre con
gradiente negativo (no hay contacto entre las losas) mientras que el movimiento
horizontal en caso de gradiente positivo llega a los 3 milímetros haciendo
tope ambos bordes de la junta.
Se comprende
inmediatamente que las deflexiones medidas en el caso de gradiente negativo
estarán muy afectadas por la existencia de un espacio libre entre la cara
inferior de la losa y la superior del hormigón pobre de la base.
Una de las
conclusiones de este estudio, uno de cuyos objetivos era obtener un
procedimiento para aislar la componente térmica de la deflexión y excluirla en
los cálculos, es que la deflexión medida para un gradiente de valor GºC-1 se relaciona con la deflexión medida
a gradiente térmico nulo por la expresión: Dg=D0 x e(- Kt x G)
Donde G es
diferencia entre las temperaturas medidas a 3 cm de la rodadura y en la
cara inferior de la capa de firme considerada, dividida por el espesor del
mismo (ºC/cm)
Dg = deflexión correspondiente al
gradiente G
D0 = la deflexión a gradiente nulo
Kt =un coeficiente que varia entre 6.5 y 7.8 según el tipo de firme.
Esta fórmula es válida fuera de la zona crítica (dentro de la fase elástica de la deformación) y el coeficiente Kt se debe de ajustar para cada tipo de firme y tener en cuenta que para coeficientes de transmisión de carga superiores al 80% la expresión anterior no es fiable en todos los casos .
En cualquier
caso, esta formula debería de ajustarse para cada tipo de firme como una
operación imprescindible dentro de un sistema de gestión y mantenimiento
organizado para la evaluación del estado de los firmes a gestionar.
Otra de las
conclusiones a las que se llegó fue la de evaluar la magnitud del hueco total el
hueco existente bajo la losa en función de la deflexión residual una vez que a
esta se le ha restado la componente térmica.
Las medidas
directas realizadas a través de los taladros allí donde existía erosión
manifiesta bajo la losa, relacionadas con los datos aportados por la
auscultación deflectométrica, dan una correlación bastante aceptable cuando el
parámetro relacionado es la carga crítica.
Dicha
relación encontrada es :
Donde Hu es
la profundidad del hueco en milímetros y Pcr la carga crítica en Toneladas.
La
extensión o profundidad del hueco se establece en función de la determinación
del sensor más alejado
de la carga y que en su proceso de deformación, arroja una deflexión residual superior a 30
milésimas de milímetro.
En el gráfico Nº 52 se expone un esquema del proceso de cálculo de las
componentes del la deflexión residual
cuando los problemas inelásticos se circunscriben a la subbase o a la interfase
entre la losa o el aglomerado y el material de la base : Se representa dos
casos de losas de la misma longitud que en la auscultación dieron la misma carga crítica de 8 tn y hueco total de 
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