MODULO 2

ESFUERZOS Y
DEFORMACIONES EN
PAVIMENTOS ASFÁLTICOS

CONTENIDO

Introducción
Sistemas de capas de comportamiento elástico

Modelos elásticos no lineales
Modelos viscoelásticos
Método de los elementos finitos

Método de los elementos discretos
Conceptos fundamentales de diseño

ESFUERZOS Y DEFORMACIONES

EN PAVIMENTOS ASFÁLTICOS

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

RESPUESTA DE UN PAVIMENTOASFÁLTICO ANTE LAS
CARGAS DEL TRÁNSITO

 Desde los años 60, el método empírico – analítico ha ido
ganando popularidad entre los ingenieros de pavimentos
Este método emplea propiedades físicas fundamentales y un
modelo teórico para predecir las respuestas del pavimento
(esfuerzos, deformaciones y deflexiones) ante las cargas del
tránsito
Aunque las respuestas de los materiales difieran de lasasunciones de la teoría, el conocimiento de ésta es indispensable
para reconocer los factores fundamentales en los cuales se basan
los diseños de pavimentos

INTRODUCCIÓN
RESPUESTA DE UN PAVIMENTO ASFÁLTICO ANTE LAS
CARGAS DEL TRÁNSITO

INTRODUCCIÓN
CARACTERIZACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE UN
PAVIMENTO ASFÁLTICO

La manera más elemental de caracterizar el
comportamiento de un pavimento asfáltico bajocargas, es
considerando un semi espacio homogéneo
Un semi espacio tiene un área infinitamente grande y una
profundidad infinita con una superficie plana sobre la cual
se aplican las cargas
La teoría elástica se puede usar para determinar esfuerzos,
deformaciones y deflexiones

ESFUERZOS Y DEFORMACIONES

EN PAVIMENTOS ASFÁLTICOS

SISTEMAS DE CAPAS DE
COMPORTAMIENTO
ELÁSTICO

SISTEMA DE UNA CAPAPlaca circular flexible

Cuando una carga se aplica sobre un área circular, los
valores críticos de esfuerzo, deformación y deflexión
ocurren en el eje de simetría bajo el centro del área
circular
La carga aplicada a un pavimento por un neumático es
similar a un placa flexible con radio ―a‖ y presión de
contacto uniforme ―q‖.

SISTEMA DE UNA CAPA
Placa circular flexible
ESFUERZOS BAJO EL CENTRO DELA PLACA

es independiente de E y

,y

es independiente de E

SISTEMA DE UNA CAPA
Placa circular flexible
DEFORMACIONES BAJO EL CENTRO DE LA PLACA

SISTEMA DE UNA CAPA
Placa circular flexible
DEFLEXIONES BAJO EL CENTRO DE LA PLACA

SISTEMA DE UNA CAPA
Placa circular flexible

Ejemplo
Determinar la deflexión en la superficie (z = 0) y el
esfuerzo vertical a 0.30 metros bajo el centro de unacarga circular, de acuerdo con la siguiente
información:
—Magnitud de la carga = 40,000 N
—Radio de la placa = 0.15 m
— m = 0.5
— E = 4*107 N/m2

SISTEMA DE UNA CAPA
Placa circular flexible

CONCEPTO DE LOS SISTEMAS MULTICAPAS

SISTEMA ELÁSTICO MULTICAPA GENERALIZADO

CONCEPTO DE LOS SISTEMAS MULTICAPAS

SUPOSICIONES BÁSICAS PARA LA SOLUCIÓN ANALÍTICA DE
LOS ESTADOS DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES

El material de cada capa es homogéneo, isotrópico y
linealmente elástico y está caracterizado por su módulo
elástico (E) y su relación de Poisson (μ)
El peso del material es despreciable
Con excepción de la inferior, todas las capas tienen espesor
finito
Las capas son infinitas lateralmente y no tienen juntas ni
grietas
Hay fricción completa en las interfaces
No existen fuerzas cortantes enla superficie
Se aplica una presión uniforme a través de un área circular

CONCEPTO DE LOS SISTEMAS MULTICAPAS

LIMITACIONES
Los materiales de los pavimentos sólo responden
linealmente en los bajos rangos de esfuerzos

La respuesta de los materiales no es no – viscosa. Las
mezclas asfálticas son materiales visco-elásticos
No todas las deformaciones son recuperables. Los
materiales de lospavimentos requieren tiempo para
recuperar totalmente las deformaciones
Algunas deformaciones plásticas se van acumulando
tras la aplicación repetida de cargas

EVOLUCIÓN DE LAS SOLUCIONES MULTICAPA
DOS CAPAS (Carga circular)
 Cálculo de esfuerzos, deformaciones y desplazamientos en función
de z/a y r/a (Burmister, 1943)
TRES CAPAS (Carga circular)
 Expresiones analíticas para cálculo de...