Especialista vías y transportes

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DISEÑO ESTRUCTURAL
PAVIMENTOS ASFALTICOS

1

CONTENIDO
• • • • METODOS EMPIRICO MECANICISTA METODOS EMPIRICOS DISEÑO NUEVO VOL 3 AASHTO 2002

2

METODOS DE DISEÑO
• EMPIRICOS MECANICISTAS
– SHELL – THE ASPHALT INSTITUTE – DESARROLLOS LOCALES

• EMPIRICOS
– AASHTO

3

Método Empírico - Mecanicista

4

Por que usar MEM?
• Clara conceptualización del diseño • Aplicable acondiciones de carga particulares • Aplicable a distintos tipos de mezclas

5

Método Empírico Mecanicista
• Mecánica:
– Al aplicar carga, determina tensiones, deformaciones o deflexiones (Respuesta )

• Empírica
– Relaciona la respuesta con el comportamiento a través de Leyes de Fatiga o Funciones de Transferencia
6

Modelación Estructura
p=20 kN r=0,105 m P=577,433 kPa

EjeSimple Rueda Dual

105 mm

105 mm

105 mm

1,8 m h1 E1 µ1

εh
h2 E2 µ2

h= ∞ E3 µ3

εv

7

Caracterización Materiales: Módulos
• Suelo de Fundación • Capas No ligadas

M R = k1 σ

k2 d

M R = k1 θ
S mix

k2

• Mezcla

σ = (t , T ) ε

t = tiempo de c arg a T = temperatura
8

Objetivo Diseño
• Reducir tensiones, deformaciones y deflexiones críticas a nivelesaceptables

9

Respuestas críticas
• Aquellas que ocasionan daño estructural • Se presentan en más de una ubicación en un sistema multicapa

10

Respuestas
Neumático con carga y presión específica

1. Deflexión superficial 2. Deformación unitaria por tracción mezcla
1 2 3

Capas asfálticas Capas Granulares

3. Deformación unitaria por compresión granulares 4. Deformaciónunitaria por compresión subrasante

4

Subrasante (semi infinita)

11

Criterios de Diseño Típicos
Neumático con carga y presión específica



Agrietamiento Fatiga Mezcla • Deformación por tracción en mezcla Compresión en subrasante

Capas asfálticas Capas Granulares



Ahuellamiento •

Subrasante (semi infinita)

12

Existen Otros Criterios?

• ¡¡ Si !!
–Ej: Grietassuperiores
• Condiciones térmicas • Envejecimiento mezcla • Presiones desuniformes

13

Criterios típicos
• Grietas de Fatiga:
– Tracción en fibra inferior mezcla

• Ahuellamiento
– Compresión en la parte superior de la subrasante

14

Leyes de Fatiga

ε

N
15

Leyes de Fatiga
• Mezcla asfáltica
– k, a, b: factores experimentales

1 N =k  ε   t

a

 1    S  mix 

b

• Suelo

ε v = A( N )
16

−b

Leyes de Fatiga
• Mas conocidas
– Shell – Asphalt Institute

• También empleadas
– NRB – Sudafricanas

17

Tránsito

Ambiente

Subrasante

Características Materiales Pavimento

Consideraciones Construcción

RIESGO

Espesores Combinaciones Materiales Tentativos

ENTRADAS

Análisis Modo de Falla Específico FatigaAhuellamiento Grieta térmica Otros ANALISIS DETERIORO O FALLA

CRITERIO DE FALLA

Selección Espesores y Requisitos Materiales

DECISIONES DISEÑO
18

Pasos en Diseño
1.
• • • •

Recopilación datos Entrada
Tránsito Ambientales Caracterización materiales Definir Sección Tentativa

2. 3.
• •

Cálculo Tensiones y Deformaciones Análisis Modo de Falla
Fatiga Ahuellamiento

4.
• •Decisión Respecto Sección Tentativa
Satisfactoria Insatisfactoria
19

Paso 1: Sección Tentativa
Neumático con carga y presión específica

Capas asfálticas E1, µ1,h1 Capas Granulares E2, µ2, h2

Subrasante (E3, , µ3, semi infinita)

20

Paso 2: Cálculo Tensiones y Deformaciones
• Deformación unitaria horizontal mezcla asfaltica

εh
• Deformación unitaria vertical suelo desubrasante

εv
21

Paso 3:
• FATIGA MEZCLA
– k, a, b: factores experimentales

1 N =k  ε   t

a

 1    S   mix 

b

• Ahuellamiento Suelo

ε v = A( N )

−b

22

Paso 4: Decisión Sección Tentativa

EEadmisibles ≥ EEsolicitantes
Ecuaciones Fatiga Tránsito Esperado

• Satisfatoria
– FIN

• Insatisfactoria:
– Repetir Análisis con sección y/o materiales...
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