Funcionabilidad de la Capa de Rodadura

FUNCIONAMIENTO DE LA CAPA DE RODADURA DE ADOQUINES


En la capa de adoquines, las unidades no trabajan de manera independiente sino mancomunadas.
Esto se logra dependiendo del entrelazamiento vertical, horizontal y rotación horizontal que se genera entre ellos debido al patrón de colocación (aparejo o forma como están dispuestos los adoquines en el plano del pavimento), a su estabilidad dimensional y pequeñas tolerancias (mas o menos 1.5 mm para su longitud y ancho) y la presencia de una junta estrecha (1 a 5 mm preferiblemente 2 a 3 mm) llena de material granular fino (arena fina).

Todo esto lleva a que cuando un adoquín es sometido a una carga, parte se trasmite a través de la junta, a las unidades vecinas, y parte a la capa de arena subyacente, para lo cual es fundamental tener un espesor adecuado (mayor de 60 mm), el cual, al rotar los adoquines, les permita generar suficiente palanca entre ellos para arrastrarse unos a otros y no, simplemente, girar y salirse de su nicho, y una longitud relativamente corta(hasta 250 mm), conservando una relación entre la longitud y el espesor no mayor que 4.

En las primeras investigaciones desarrolladas en la Cement & Concret Association del Reino Unido por Allan Liley y John Knapton, a comienzos de la década de 1970, se encontró que la rigidez de una capa de rodadura de adoquines de 80 mm de espesor, con una capa de arena de 50 mm de espesor, debidamente sellada y compactada, era equivalente a la de una capa de 160 mm de concreto asfaltico.

Esta relación inicial de 160 a 130(1.3 aproximadamente) se ha discutido y verificado ampliamente en diversas investigaciones, involucrando variantes en la forma, tamaño, patrón de colocación y características de los adoquines, en el ancho y material de lleno de la junta y el espesor de la capa de arena, además de la calidad constructiva del conjunto, lo cual ha llevado, con el tiempo y por razones de seguridad a que los diseñadores asuman un factor que puede estar 1 y 1.2 para dicha equivalencia.

O sea que una capa de adoquines de 80 mm y 40 mm de arena puede hacerse equivalente entre 120 mm y 144mm de concreto asfaltico, y la capa de adoquines de 60 mm y 40 mm de arena puede hacerse equivalente entre 100 mm y 120 mm.

Desde otro punto de vista, a la capa de rodadura se le asignan valores de Modulo Resiliente entre 2760 MPa (400000 psi) y 3100 MPa(450000 psi) para el conjunto de: Adoquines de 80 mm y 40 mm de capa de arena y un coeficiente AASHTO entre 0.42 y 0.44. Igualmente se le ha asignado un modulo de elasticidad de 4000 MPa y una Relación de Poisson de 0.15.

El pavimento de adoquines de concreto se cataloga, entonces como pavimento flexible, cuya rodadura tiene una característica estructural única y uniforme, por lo cual no se le debe denominar “articulado”, que implica discontinuidad entre sus elementos y comportamiento diferencial entre ellos y la unión.

Es de anotarse que este modulo no se ve afectado con los cambios de clima, aun en condiciones extremas de temperatura.

Además, dicha rigidez no es fija sino que evoluciona y se incrementa con el tiempo (ciclo de dilatación y contracción de las unidades y el sistema) y con el paso de los vehículos (hasta unos 10000 ejes Estándar, cuando se alcanza su valor máximo o se llega al estado de “en trabamiento”

Con los valores citados en los párrafos anteriores, se pueden utilizar casi todos los métodos de diseño existentes, modificándolos para incorporar una rodadura de adoquines de concreto de dichas características.

Como resultado de lo anterior, se emplean diferentes métodos de diseño de pavimentos de concreto asfaltico, en los cuales se remplaza una porción superficial de este por la rodadura de adoquines, y el resto se presenta en materiales de base y subbase.

También se utiliza el modulo asignado al material en conjunto, y se calculan los esfuerzos y deformaciones, por las ecuaciones de la teoría de capas, para definir los espesores de capas de base y subbase que se deben colocar.