3.3 Theoretical frameworks and Model specification
3.3.2 Model specification
El comportamiento del factor de conversión se revisa gráficamente para observar la relación lineal entre el escalonamiento en una losa con JTR y en una losa con JTE. En las Figura 3-9, Figura 3-10, Figura 3-11 y Figura 3-12 se muestran los gráficos para las dos posiciones de la carga, explicado en el punto 3.2.4.5, de acuerdo al sentido de giro de la junta, descrito en el punto 3.2.4.3. A modo general, se puede apreciar que el comportamiento del factor de conversión es dependiente del sentido de giro y del valor de la inclinación de la junta. Como se ve en los siguientes gráficos, en algunos casos la medida de esviar las juntas no disminuyen de forma significativa el escalonamiento, teniéndose valores muy cercanos a 1 en los factores de conversión.
En el caso de la carga colocada en la Losa Central, correspondientes a las Figura 3-9 y Figura 3-10, se puede ver que los valores del factor de conversión presentan una tendencia en aumento para ambos sentidos de giro de la JTE. De acuerdo al gráfico de la Figura 3-9, existe un estancamiento en el valor del factor de conversión entre los ángulos -10° y -15°, teniéndose un valor de 1,05 para ambos ángulos, aun así, existe una disminución del escalonamiento para todas esas configuraciones de JTE. Por otro lado, en el gráfico de la Figura 3-10 el valor del factor de conversión se acrecienta notoriamente al aumentar la inclinación de la JTE, viéndose que las JTE, con un esviaje en el sentido horario, baja más el nivel de escalonamiento en comparación con un esviaje en el sentido anti horario.
Figura 3-10 Gráfico del Factor de conversión con la Carga Losa Central en el sentido horario.
Considerando la posición de eje de carga en la Losa Borde izquierdo, los factores obtenidos se muestran en las Figura 3-11 y Figura 3-12. Se puede apreciar que los factores de conversión, obtenidos con estas configuraciones, tienen el mismo comportamiento que los factores con la carga ubicada en la Losa Central. Se destaca que, para el ángulo -10°, posee un factor menor que 1, siendo un dato aislado considerando la tendencia de los datos.
Figura 3-12 Gráfico del Factor de conversión con la Carga Losa Borde izquierdo en el sentido horario. A modo de resumen, existe un comportamiento similar para ambos casos de posicionamiento de carga, presentando un aumento del factor de conversión en la mayoría de los casos y teniendo un punto de inflexión entre los ángulos -5° y -15°, en donde se presentan los valores más bajo del factor. Esto se debe a la proximidad que tiene la carga sobre la JTE cuando se tiene tales inclinaciones, teniéndose parte de las ruedas del eje en las dos losas analizadas en el momento que el tráfico atraviesa la JTE.
En el ANEXO A se muestran con mayor detalle los valores de los escalonamientos mostrados en los gráficos anteriores.
En las siguientes secciones se tratará de la tendencia del factor de conversión de acuerdo al valor del ángulo de la JTE y cómo esta tendencia se enmarca en las recomendaciones estipuladas en la sección 3.1.1.3.
3.3.1. Tendencia de Resultados
En la Figura 3-13 se muestra el gráfico con la tendencia del factor de conversión, con respecto al ángulo y la posición de la carga. Se aprecia que, en ambas posiciones de carga, la tendencia del factor es cuadrática, teniendo un punto mínimo desplazado con respecto al eje del factor de conversión correspondiente al eje y.
Figura 3-13 Gráfico de la tendencia del factor de conversión.
A partir del gráfico anterior, se muestra que el comportamiento del factor de conversión es independiente de la posición del eje de carga. Esto implica que el escalonamiento se presenta de igual forma a lo largo de todas las losas de pavimento. Otro punto importante a destacar es el desplazamiento de las curvas con respecto al ángulo de inclinación de la JTE. Como se dijo previamente, esto se debe al contacto que tiene la carga en la junta transversal, tal como se ilustra en la Figura 3-14.
Se ve que, a medida que el ángulo aumenta, la rueda interior se posiciona sobre ambas losas y sobre la JTE, hasta que atraviesa por completo la junta y se posiciona solo sobre la losa no cargada. Posterior a esta transición, la JTE afecta el valor del escalonamiento disminuyendo su efecto en la estructura de pavimento como se muestra en el gráfico de la Figura 3-13. La transición descrita previamente depende de las dimensiones del eje de carga, pues de acuerdo a esto, se determina el rango de los ángulos en que se genera esta transición. En el ANEXO A se muestran detalladamente los valores de los factores de conversión mostrados en el gráfico anterior.
3.3.2. Comparación de los resultados con investigaciones de la calibración
Las investigaciones realizadas por Vásquez (2014) y Moraga (2015) consisten en la calibración del modelo de escalonamiento utilizando los datos medidos y predichos de pavimentos de hormigón nacionales, en donde varios proyectos presentaban JTE. Para corregir los datos y adaptarlos a pavimentos con JTR se calculó el factor de la Ec. 3-4, debido a que existía una gran sobre estimación de los datos predichos en el caso de los proyectos con JTE, además que la GEMDP no considera JTE en el modelo de escalonamiento.
Al realizar una comparación de este trabajo con las investigaciones previas, se ve que no existe una relación del factor de la Ec. 3-4 con el factor de conversión propuesto en este trabajo, pues el factor de conversión trabaja directamente con los escalonamientos calculados para los pavimentos con JTR y JTE. Estas tres investigaciones, en vez de compararlas, sirven de complemento para tener un mayor conocimiento con respecto a las JTE.
Mediante esta investigación se comprueba que, para ciertos ángulos de inclinación, las JTE generan una disminución del escalonamiento en el pavimento de hormigón. Para ampliar más esta investigación, se requiere de datos en terreno de tal forma de aplicar la misma metodología de trabajo de esta memoria, para conocer los factores de conversión de cada ciudad de Chile, considerando datos climatológicos, mecánica de suelos y espesores promedio utilizados en cada ciudad. Con esta información, es posible ajustar más la calibración del modelo de escalonamiento, aplicando los mismos procedimientos de las investigaciones previas.
3.3.3. Análisis final del factor de conversión
De acuerdo a lo establecido en el punto 3.1.1.3, el rango recomendado para el valor del ángulo de las JTE a implementar está entre 5,7 [°] y 9,2 [°] en el sentido anti horario. En base a los criterios de diseño y en el gráfico de la Figura 3-13, se puede ver que el sentido anti horario no cumple con las recomendaciones establecidas. Para los ángulos recomendados, se presenta un escenario en que el escalonamiento es levemente acentuado o que las JTE no producen efecto sobre el escalonamiento.
Para que esta medida pueda implementarse se deben ocupar JTE con las siguientes inclinaciones: en el sentido horario con ángulos mayores a 5 [°] o en el sentido anti horario con ángulos mayores a 15 [°]. También se tiene que considerar si el factor de conversión es suficiente para disminuir el escalonamiento en contraparte de las dificultades de construir las JTE. Con lo dicho anteriormente, se tiene que realizar un estudio de factibilidad en los recursos para revisar que el costo asociado a la construcción de JTE se vean compensados con la funcionalidad del pavimento en una obra en específico.
Otro punto importante a considerar es el aumento del rango del ángulo de inclinación. Considerando el gráfico de tendencia de la Figura 3-13, el factor de conversión va aumentando al ampliar el rango de ángulos, asegurando que el escalonamiento no superará los límites establecidos de diseño según la GEMDP. En esos casos, sería necesario probar en terreno la efectividad constructiva y funcional de estas JTE, pues con un ángulo tan pronunciado se presentarían problemas de agrietamiento en las esquinas, generando concentraciones de esfuerzos, afectando el desempeño de las losas de pavimento de hormigón.