Metodo De Diseño De Pavimentos Shell

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 capas tienen unaextensión 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 las capasasfálticas 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 las siguientes: a. Sila 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 determinar las combinaciones deespesores 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 una combinación de espesores de lascapas 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 capasasfálticas 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 criterio de deformación por tracción. Es de anotarque 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.

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Tránsito: Se expresa como el númeroacumulado 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 importantes en las propiedades del asfalto, ya que...