Pavimentos

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CURSO DE ACTUALIZACIÓN EN PAVIMENTOS Ingeniero Luis Ricardo Vásquez Varela

5. MÉTODO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS SHELL 5.1. DESARROLLO En 1963, SHELL publicó un juego de cartas de diseño para pavimentos flexibles basadas en un método analítico con criterios derivados de pruebas de laboratorio y del Ensayo Vial AASHO. Años más tarde, el procedimiento fue expandido para incorporar importantesparámetros de diseño que determinan las propiedades de los materiales y los efectos de la temperatura y carga, dentro de un paquete conocido como el Manual de Diseño de Pavimentos SHELL de 1978. El método de diseño SHELL considera la estructura como un sistema de tres capas tal como se muestra en la Figura 5.1. La capa superior representa todos los materiales ligados y se caracteriza por las propiedadesde la base asfáltica, la segunda capa representa la subbase no ligada y la tercera capa la subrasante.
Rueda doble del eje estándar de 80 kN 210 mm 150 mm 210 mm

Deformación unitaria por tensión del asfalto

Capas de base y subbase no ligadas o cementadas

Esfuerzos y deformaciones unitarias por tensión en capas cementadas

Subrasante

E 3, µ3 Deformación unitaria por compresión en lasubrasante

Figura 5.1. Modelo de pavimento tricapa. Las capas asfáltica y de subbase se consideran construidas con materiales homogéneos, de espesor uniforme y extensión horizontal infinita, los cuales yacen sobre una subrasante homogénea semi-infinita. Se considera que todas las capas desarrollan fricción total en sus interfaces.

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8

h2

E 2, µ2

h1

Capas asfálticas

MóduloE 1 (Smix ) Relación de Poisson µ1

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La carga aplicada a la estructura se define como el número estimado de ejes estándar acumulados durante el período de diseño. El principio del método es diseñar la capa asfáltica de tal forma que las cargas del tránsito aplicadas al pavimento no generen una deformación excesiva enla interface entre la subbase y la subrasante (criterio de la deformación unitaria vertical por compresión de la subrasante) y no induzcan el agrietamiento estructural de la base asfáltica (criterio de deformación unitaria por tensión en la parte inferior de la capa asfáltica). Las propiedades que determinan el comportamiento de los materiales del pavimento son la rigidez (similar al módulo deelasticidad de Young) y la relación de Poisson de cada capa. En la Figura 5.2 se presenta el criterio primordial del diseño estructural. Con base en este criterio se desarrollaron las curvas de diseño de 1978 seleccionando combinaciones de espesores de capas asfálticas y granulares para un módulo de subrasante, un código de mezcla asfáltica, una temperatura ponderada promedio anual y un número derepeticiones de ejes estándar esperado durante el período de diseño, tales que las deformaciones unitarias críticas no exceden los valores permisibles de los diferentes materiales.
1

Criterio deformación unitaria de la subrasante

Criterio deformación unitaria del asfalto

Espesor total de las capas de base no ligadas h 2
Figura 5.2. Curva de diseño simplificada. 5.2. PROCEDIMIENTO BÁSICO DEDISEÑO DE 1978 5.2.1. Tránsito: Se ha dicho que el tránsito se representa como el número de ejes de carga estándar equivalentes que pasarán sobre el pavimento durante la vida de diseño. El final de la vida de diseño no implica la destrucción total del pavimento sino la necesidad de reforzarlo para proveer un servicio satisfactorio.

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El eje estándar de diseño es de 80 kN con dos ruedas dobles de 40 kN, cuyas llantas transmiten una carga de 20 kN con un esfuerzo de contacto de 6 x 105 N/m² y un radio de contacto de 105 mm; esta configuración se ha adoptado en muchos países. La Figura 5.3 presenta la carta para obtener el factor de conversión de una carga de eje a la carga estándar de 80 kN.
Factor de...
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