Los métodos teóricos utilizados para el análisis de los pavimentos rígidos suelen suponer que las losas se hallan apoyadas en toda su extensión sobre una superficie continua y uniforme. Este apoyo se traduce en un reparto muy grande de las cargas que circulan sobre el pavimento, de forma que las tensiones que originan dichas cargas son muy reducidas en comparación con las que se obtendrían si se considerara un soporte parcial de las losas.
Si embargo, en la práctica estas condiciones de soporte continuo de la cara inferior de las losas se dan en pocas ocasiones. Debido al fenómeno de alabeo originado por los gradientes térmicos y de humedad, durante el transcurso del día, es limitado el periodo en el que las losas se encuentran en lo que se denomina "estado plano", siendo mucho más frecuente que se hallen apoyadas en el centro y con los bordes levantados (cóncava), o por el contrario, aioyadas en los bordes y con el centro levantado (convexa).
No obstante, en el caso de que las superficies de apoyo se encuentren en buen estado, al paso de una carga de tránsito se produce una variación de las condiciones de apoyo de la losa, de forma que, al menos en las proximidades del punto de aplicación de dichas cargas, se restablece la sustentación continua, con la consiguiente disminución de tensiones.
Si, por el contrario, la superficie de apoyo de las losas se encuentra en mal estado, condepresiones o protuberancias de cierta importancia, las condiciones de sustentación continua de las losas no se podrán restablecer, y las tensiones y deflexiones que se producen aumentan notablemente (en algunos casos más del 100%), pudiendo llegar a super arampliamente a las previstas para el diseño del pavimento con la hipótesis de apoyo continuo.
Otro factor que hay que tener en cuenta respecto a un correcto funcionamiento estructural de un pavimento de concreto proviene del hecho de no estar formado por una placa de longitud indefinida, sino que se halla dividido en un conjunto de losas por medio de las juntas. Al acercarse una rueda a uno de los bordes transversales de la losa sobre la que está circulando, se originan tensiones y deflexiones no sólo en la losa directamente cargada, sino en la adyacente, si existe un engranaje entre ambas, a través de los pasadores o de las superficies de rotura del pavimento en la junta entre las dos losas. Este engranaje influye de forma notable en el comportamiento estructural del pavimento, disminuyendo las tensiones y deflexiones en la losa directamente solicitada por la rueda mediante una transferencia de carga a la losa adyacente.
Cuando la junta no tiene pasadores, la eficacia de este mecanismo de transferencia de carga depende de varios factores, siendo el más importante la abertura de la junta, que si
es excesiva llega a anular dicha transferencia.
La forma tradicional de asegurar por muchos años la transmisión de cargas en las juntas y evitar el escalonamiento es mediante la disposición de pasadores. Por otro lado del comportamiento de numerosos vías en servicio se ha llegado a la conclusión de que con tráficos muy pesados los pasadores son indispensables. No es de extrañar, por ello, que se hayan desarrollado dispositivos acoplables a los equipos de formaletas deslizantes que
permiten la inserción automática de pasadores, con lo que se consigue realizar esta operación sin que las máquinas tengan que detenerse y sin alterar la regularidad superficial.
Una combinación de los factores distorsionantes del comportamiento estructural del pavimento anteriormente mencionados, la falta de apoyo de las losas y la deficiente transferencia de cargas, es la que origina el defecto más frecuentemente observado en los pavimentos de concreto sin pasadores sometidos a tráficos elevados: El escalonamiento de las losas. Supóngase un pavimento en el que por una serie de causas el agua se haya acumulado debajo de las losas, y que debido a la existencia de gradientes térmicos o de humedad, las losas se hallen en posición convexa, al avanzar hacia una junta, harán deflectar la losa cargada, desplazando el agua acumulada hacia la otra losa, con una velocidad relativamente lenta que no permite el arrastre de los finos que puedan encontrarse debajo del pavimento. Si la transferencia de cargas entre las dos losas no es muy eficiente, al pasar la rueda a la losa siguiente se producirá un descenso brusco de esta última, desplazando el agua hacia la losa anterior a una velocidad que, dependiendo de la magnitud de la carga y de la brusquedad del choque, puede ser suficiente para provocar el arrastre de los finos. Esta acción se ve incrementada por el levantamiento y la succión de la losa anterior al dejar de ser pisada por la rueda. Los finos desplazados no pueden retornar después a su posición primitiva por la poca velocidad del agua en sentido contrario, según se ha indicado, y por ello se termina creando debajo de la primera losa un cordón de finos que es el causante del escalonamiento o desnivelación permanente.
Por tanto, para que se produzca el escalonamiento hace falta la presencia simultánea de los siguientes factores:
· Agua bajo de las losas, que en general procede de las juntas no selladas o mal selladas, de los bordes longitudinales del pavimento o de las bermas.
· Finos debajo de las losas, procedentes de la erosión de la base o de la berma o que han ascendido de las capas inferiores por bombeo.
· Elevado tránsito pesado, que provoque deflexiones de intensidad y frecuencia suficientes para originar una eventual erosión, en las condiciones de transferencia de carga en las juntas sin pasadores. De hecho el escalonamiento es un fenómeno exclusivo de los pavimentos sometidos a tránsitos medios – altos.
Las principales fuentes de finos bajo las losas son la base y la berma sobre todo cuando se utilizan en los mismos materiales granulares sin tratar, o con un insuficiente contenido de conglomerantes si están estabilizados. Se ha comprobado que en lo que se refiere a la resistencia a la erosión de los materiales estabilizados, existe un umbral critico de dicho contenido, por debajo del cual la erosionabilidad aumenta muy notablemente, mientras que por encima del mismo las diferencias son poco apreciables.
De todo lo anterior se deduce que el escalonamiento de las losas se traduce, no sólo en una disminución de la comodidad de la rodadura (tanto más elevada dicha disminución cuánto más rígidas son las suspensiones de los vehículos, lo que explica que en. Estados Unidos sean admisibles mayores escalonamientos que en Europa), sino también en una distorsión de las condiciones de apoyo de dichas losas:
. En la losa anterior, el cordón de finos origina una sustentación discontinua.
. En la losa posterior, se forma una cavidad bajo la losa por erosión y arrastre de finos
Un pavimento de este tipo con un escalonamiento severo suele presentar de forma generalizada fisuras y baches en la berma, en una banda longitudinal próxima al borde exterior del pavimento. Por otra parte, los impactos producidos en las losas por los vehiculos suelen traducirse en la aparición de una grieta transversal a 1 - 1,5 m de la junta, en sentido de avance del tránsito. La falta de apoyo uniforme de las losas puede originar admás un agrietamiento adicional progresivo.
En una calzada de carriles por sentido, si dicho escalonamiento se nota únicamente en el borde exterior, desapareciendo al ir acercándose al centro de la calzada, casi con toda seguridad la causa del mismo está en la berma. Por el contrario, un escalonamiento debido a una base erosionable se causa en todo lo ancho de la junta, si bien puede que sea más acusado junto al borde exterior.
