pavimentos

10. DISEÑO DEL PAVIMENTO - MÉTODO SHELL
Este método considera la estructura del pavimento como un sistema multicapa
linealmente elástico, bajo la acción de las cargas de tránsito, en el cual los
materiales se encuentran caracterizados por su módulo de elasticidad de Young
(E) y su relación de Poisson (μ). Los materiales de la estructura se consideran
homogéneos y se asume que las capastienen una extensión infinita en sentido
horizontal.
El procedimiento básico supone al pavimento como una estructura tricapa (Figura
18), en la que la capa superior corresponde a las carpetas asfálticas, la intermedia
a las capas granulares y la inferior, que es infinita en sentido vertical, corresponde
a la subrasante.

Figura 18.

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El diseño consiste en elegir espesores de lascapas asfálticas y granulares, y
características de sus materiales (E, μ), de manera que se cumpla un determinado
criterio de deformaciones. El método utiliza un programa BISAR de cómputo, el
cual permite calcular los esfuerzos y deformaciones que se producen en cualquier
punto de la estructura y localiza las magnitudes máximas de ellos. Los criterios
básicos para el diseño estructural son lassiguientes:
a. Si la deformación horizontal por tracción εt en la fibra inferior de las capas
asfálticas supera la admisible, se producirá el agrietamiento de ellas.
b. Si la deformación vertical por compresión en la subrasante εz es excesiva,
se producirá una deformación permanente de la subrasante y por
consiguiente del pavimento.
Partiendo de estos conceptos, la SHELL ha logrado determinarlas combinaciones
de espesores de las diferentes capas del pavimento que garantizan el
cumplimiento de los valores εt y εz durante el periodo de diseño. Para facilitar la
aplicación del método por parte del diseñador, la SHELL ha elaborado una serie
de gráficas de diseño a partir de los resultados de la aplicación de su programa de
cómputo.
En una primera serie (Figura 19) se presenta unacombinación de espesores de
las capas asfálticas (H1) y de las capas granulares (H2) para que se satisfagan los
criterios de deformación horizontal por tracción εt. Los espesores a1 de capas
asfálticas y a2 de capas granulares, combinados, cumplen con ese requisito.

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Figura 19.

En una segunda serie (Figura 20) se presenta una combinación de espesores de
las capas asfálticas (H1)y de las capas granulares (H2) para que se satisfagan los
criterios de deformación vertical por compresión εz. Los espesores a3 y a4,
combinados, cumplen con este requisito.

Figura 20.

Como se requiere cumplir simultáneamente los dos criterios (que ni se agrieten ni
se deformen) es necesario fusionar las dos curvas en una (Figura 21). Y es así
como la presenta la SHELL.

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 Figura 21.

Con a5 de espesor de capas asfálticas y a6 de capas granulares se satisfacen los
dos criterios. El de εz apenas cumple y por εt está sobrado. Con a7 de capas
asfálticas y a8 de capas granulares hasta a9 para cumplir también el criterio de εz
pero no se cumple el de Et. Cuando esto sucede, se debe aumentar el espesor de
las capas granulares hasta a9 para cumplir también el criteriode deformación por
tracción.
Es de anotar que no se aconseja considerar puntos a la derecha de donde se
cruzan las curvas ya que por una pequeña reducción en el espesor de las capas
asfálticas hay que aumentar bastante las capas granulares.

10.1

PARÁMETROS DE DISEÑO

Período de Diseño:
Al igual que para el método anterior se verificó la estructura para 10 años de
periodo de diseño.51 
 

Tránsito:
Se expresa como el número acumulado de ejes equivalentes de 8.2 ton. Por eje
sencillo que se presentan en el carril de diseño y corresponden al calculado en el
capítulo 7: N = 6.3E+06.

Temperatura:
Las variaciones diarias y estacionales de la temperatura no presentan influencia
significativa en el módulo de elasticidad de las capas granulares pero en cambio
son muy...