OBJETIVOS

OBJETIVO DEL CURSO (I)

El objetivo de este curso es familiarizar a los participantes con:con:

P di i tP di i t dd di ñdi ñ í tií ti í ií i•• ProcedimientosProcedimientos dede diseñodiseño mecanísticomecanístico -- empíricoempírico..

•• CaracterizaciónCaracterización dede loslos materialesmateriales utilizadosutilizados enen estosestos•• CaracterizaciónCaracterización dede loslos materialesmateriales utilizadosutilizados enen estosestosprocedimientos,procedimientos, concon énfasisénfasis enen elel módulomódulo elásticoelástico..

•• SelecciónSelección dede equiposequipos parapara realizarrealizar ensayosensayos dede deflexióndeflexión ––ventajasventajas yy desventajasdesventajas..

OBJETIVO DEL CURSO (II)

•• ProcedimientosProcedimientos dede RetrocálculoRetrocálculo parapara pavimentospavimentos rígidosrígidos yypp pp gg yyflexiblesflexibles –– teoríateoría yy aplicaciónaplicación..

MediciónMedición dede deflexionesdeflexiones yy factoresfactores queque influyeninfluyen incluidoincluido•• MediciónMedición dede deflexionesdeflexiones yy factoresfactores queque influyen,influyen, incluidoincluidocondicionescondiciones inusualesinusuales dede campocampo..

•• ErroresErrores enen loslos datosdatos dede deflexióndeflexión yy comocomo estosestos afectanafectan alalRetrocálculoRetrocálculo..

•• AplicacionesAplicaciones prácticasprácticas dede loslos resultadosresultados deldel RetrocálculoRetrocálculo..

•• Aplicación de técnicas para la rehabilitación de pavimentos.Aplicación de técnicas para la rehabilitación de pavimentos.

MÓDULO 1MÓDULO 1

DISEÑO DE PAVIMENTOS DISEÑO DE PAVIMENTOS CON MÉTODOS BASADOS EN CON MÉTODOS BASADOS EN CON MÉTODOS BASADOS EN CON MÉTODOS BASADOS EN TEORÍAS MECANÍSTICAS TEORÍAS MECANÍSTICAS --

EMPÍRICASEMPÍRICASEMPÍRICASEMPÍRICAS

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

COMPONENTES DEL DISEÑO DE PAVIMENTOSPAVIMENTOS

Di ñ G é i• Diseño Geométrico.– Alineamiento.

• Diseño Estructural.– Espesores y tipo de capas.

• Diseño de la mezcla.

– Materiales constituyentes y mezcla.

RELACIONES ENTRE LA CONSTRUCCIÓN Y LA

PERFORMANCE

Construcción

Diseño Diseño de Diseño Diseño Estructural

Diseño de mezcla

Diseño Geométrico

PerformancePerformance

DISEÑO ESTRUCTURALS O S UC U

• Objetivos:– Evitar fallas prematuras.– Durabilidad.

S id d– Seguridad.– Buena transitabilidad.

Diseño costo efectivo– Diseño costo-efectivo.

• Otras consideraciones:• Otras consideraciones:– Futura Rehabilitación.– Percepción del usuario.Percepción del usuario.

SECCIÓN TRANSVERSAL TÍPICA DE UN PAVIMENTO

PAVIMENTO PAVIMENTO FLEXIBLEFLEXIBLE

PAVIMENTO PAVIMENTO RIGIDORIGIDO

FORMA DE DISIPACIÓN DE TENSIONES

18,000 lbs. 18,000 lbs.

Asphalt Layer

presión < 30 psi

presión » 290 psi

MÉTODOS TRADICIONALESMÉTODOS TRADICIONALES

MÉTODOS TRADICIONALES DE DISEÑO ESTRUCTURALESTRUCTURAL

•Empíricos (AASHTO 1993)

•Racionales (SHELL 1978)

MÉTODOS EMPÍRICOS

•• EcuacionesEcuaciones dede regresiónregresión queque relacionanrelacionan lala performanceperformancedeldel pavimentopavimento yy loslos parámetrosparámetros dede diseñodiseño..

•• RestringidaRestringida aa lala experienciaexperiencia locallocal..

•• RequiereRequiere validarvalidar elel comportamientocomportamiento dede loslos materialesmateriales enenelel mediomedio locallocal..

MÉTODOS RACIONALES

E blE bl d f id f i á iá i dd ióió•• EstablecerEstablecer deformacionesdeformaciones máximasmáximas dede compresióncompresión(subrasante)(subrasante) yy dede traccióntracción (capas(capas asfálticas)asfálticas)..

•• EstablecerEstablecer modelosmodelos dede deteriorodeterioro parapara vincularvincular laslasvariablesvariables estructuralesestructurales dede unauna capacapa dede pavimentopavimento concon loslosejesejes queque lala transitantransitanejesejes queque lala transitantransitan..

•• CaracterizaciónCaracterización dede loslos materialesmateriales..

FUNDAMENTOS DEL MÉTODO FUNDAMENTOS DEL MÉTODO MECANÍSTICO MECANÍSTICO EMPÍRICOEMPÍRICOMECANÍSTICO MECANÍSTICO -- EMPÍRICOEMPÍRICO

INTRODUCCIÓN

Componente mecanístico

••EnfoqueEnfoque puramentepuramente científicocientífico••EnfoqueEnfoque puramentepuramente científicocientífico..••DependeDepende dede lala mecánicamecánica dede lala respuestarespuesta estructuralestructural anteante

laslas cargascargas..laslas cargascargas..••DebenDeben conocerseconocerse laslas propiedadespropiedades fundamentalesfundamentales dede loslos

materialesmateriales..••TambiénTambién sese debedebe conocerconocer concon precisiónprecisión laslas propiedadespropiedades

geométricasgeométricas dede lala estructuraestructura sometidasometida aa cargacarga..••EjemplosEjemplos:: NoNo hayhay unun procedimientoprocedimiento dede diseñodiseño mecanísticomecanístico

verdaderoverdadero..

INTRODUCCIÓN

Componente empírico

••BasadoBasado enen resultadosresultados dede experimentosexperimentos oo experienciaexperiencia••BasadoBasado enen resultadosresultados dede experimentosexperimentos oo experienciaexperiencia..••RequiereRequiere muchasmuchas observacionesobservaciones parapara establecerestablecer vínculosvínculos

entreentre laslas variablesvariables dede diseñodiseño yy lala performanceperformance..entreentre laslas variablesvariables dede diseñodiseño yy lala performanceperformance..••NoNo eses necesarionecesario establecerestablecer relacionesrelaciones científicascientíficas dede laslas

relacionesrelaciones observadasobservadas..••EjemplosEjemplos:: MetodologíaMetodología dede diseñodiseño dede lala AASHTO,AASHTO, DiseñoDiseño dede

espesoresespesores utilizandoutilizando CBR,CBR, DiseñoDiseño basadobasado enen elel valorvalor RR..

INTRODUCCIÓN

Diseño Mecanístico - Empírico

••CombinaCombina ambosambos aspectoaspecto••CombinaCombina ambosambos aspectoaspecto..••ElEl componentecomponente mecanísticomecanístico involucrainvolucra lala determinacióndeterminación dede lala

respuestarespuesta deldel pavimentopavimento debidodebido aa cargascargas aplicadasaplicadasrespuestarespuesta deldel pavimentopavimento debidodebido aa cargascargas aplicadasaplicadasmediantemediante elel usouso dede modelosmodelos matemáticosmatemáticos..

••ElEl componentecomponente empíricoempírico relacionarelaciona lala respuestarespuesta deldelpavimentopavimento concon lala performanceperformance deldel pavimentopavimento..

••CadaCada tipotipo dede fallafalla claveclave eses asociadaasociada concon unauna respuestarespuestacríticacrítica deldel pavimentopavimento..

EJEMPLOS DE PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO ÁM-E PARA CONCRETO ASFÁLTICO

•• Método Shell (1978).Método Shell (1978).

•• Asphalt Institute (1982).Asphalt Institute (1982).

•• Proyecto NCHRP 1Proyecto NCHRP 1--26 (1992).26 (1992).

•• Diseño MDiseño M--E Sudafricano (1992).E Sudafricano (1992).

•• Illinois, Kentucky, Washington, Minnesota.Illinois, Kentucky, Washington, Minnesota.

•• Guía de Diseño AASHTO 2002.Guía de Diseño AASHTO 2002.

EJEMPLOS DE PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO ÓM-E PARA HORMIGÓN

•• Ecuaciones de Westergaard (1926).Ecuaciones de Westergaard (1926).

•• Diseño de la PCA basado en la fatiga (1933, 1966 1984).Diseño de la PCA basado en la fatiga (1933, 1966 1984).

•• RISC (1985).RISC (1985).

•• Estudio de NCHRP 1Estudio de NCHRP 1--26 (1990, 1992). 26 (1990, 1992).

•• Illinois, Kentucky.Illinois, Kentucky.

•• Suplemento de la AASHTO par pavimentos rígidos (1988).Suplemento de la AASHTO par pavimentos rígidos (1988).p p p g ( )p p p g ( )

•• Guía de Diseño AASHTO 2002.Guía de Diseño AASHTO 2002.

VENTAJAS DEL DISEÑO MECANÍSTICO -EMPIRICO

•• UtilizanUtilizan distintosdistintos tipostipos dede cargascargas yy cuantificancuantifican elel impactoimpacto enenlala performanceperformance deldel pavimentopavimento..

•• UtilizanUtilizan materialesmateriales disponiblesdisponibles dede maneramanera másmás eficienteeficiente•• UtilizanUtilizan materialesmateriales disponiblesdisponibles dede maneramanera másmás eficienteeficiente..•• RealizanRealizan prediccionespredicciones confiablesconfiables..•• MejorMejor evaluaciónevaluación dede aspectosaspectos constructivosconstructivos..MejorMejor evaluaciónevaluación dede aspectosaspectos constructivosconstructivos..•• IncluyenIncluyen efectosefectos ambientalesambientales yy dede envejecimientoenvejecimiento enen loslos

materialesmateriales..•• MejorMejor definicióndefinición dede laslas propiedadespropiedades dede laslas capascapas existentesexistentes..•• UsoUso dede laslas propiedadespropiedades dede materialesmateriales enen elel procesoproceso dede diseñodiseño

queque relacionarelaciona mejormejor elel comportamientocomportamiento yy lala performanceperformance deldelpavimentopavimento actualactual..

PROCESO DEL MÉTODO M-E

2. Datos de propiedad de materiales e información

climática1. Suponer la Estructura

del Pavimentoclimática del Pavimento

3. Modelo Climático 5. Modelo Estructural

sfac

torio

4. Datos de Tráfico 6. Modelo de respuesta del Pavimento (σ, ε, Δ) In

satis

7. Fiabilidad del8. Modelo de fallas

(ahuellamiento, fatiga, fisuración 7. Fiabilidad del diseño por temperatura)

Satisfactorio

9. Diseño Final

PREDICCIÓN DE PERFORMANCE SHRP

Datos de proyecto: tráfico, clima, capas subyacentes

Modelo de fallas de

Modelo de respuesta del

Modelo de efectos

•Ahuellamiento•Fisuración por

fatiga•Fisuración por

pavimentosrespuesta del

pavimentoambientales •Fisuración por bajas

temperaturas

Modelo de propiedades de materiales

Interpretación de los resultados de ensayos de laboratoriosInterpretación de los resultados de ensayos de laboratorios

CONCEPTO M-E SIMPLIFICADO

P f Ah llProf. Ahuellam.

Resultado de

ESALs

Resultado de ensayos de laboratorio

Predicción de Modelación por computadora Predicción de

performancecomputadora

CONSIDERACIONES DEL MÉTODO Í Í

•• BasadoBasado enen laslas característicascaracterísticas dede loslos materialesmateriales

MECANÍSTICOS - EMPÍRICOS

•• BasadoBasado enen laslas característicascaracterísticas dede loslos materialesmateriales..

•• RelacionaRelaciona datosdatos dede entradaentrada (ej(ej.. CargaCarga porpor eje)eje) concon datosdatos dede( j( j gg pp j )j )salidasalida oo respuestasrespuestas deldel pavimentopavimento (ej(ej.. σσ,, εε,, ΔΔ))..

LL ll dd ll tt dd d id i ll•• LosLos valoresvalores dede laslas respuestasrespuestas sonson usadosusados parapara predecirpredecir laslasfallas,fallas, basadosbasados enen ensayosensayos dede laboratoriolaboratorio yy lala performanceperformancedeldel pavimentopavimento..

•• LaLa observaciónobservación dede lala performanceperformance deldel pavimentopavimento esesnecesarianecesaria parapara cambiarcambiar dede lala performanceperformance enen laboratoriolaboratorio aa lalanecesarianecesaria parapara cambiarcambiar dede lala performanceperformance enen laboratoriolaboratorio aa lalaperformanceperformance enen campocampo..–– CalibraciónCalibración

DATOS DE ENTRADA

•• DatosDatos relacionadosrelacionados concon elel sitiositio (no(no puedenpueden serserafectadosafectados dede formaforma económica)económica)..

–– Tráfico,Tráfico, ESALsESALs oo espectroespectro dede cargacarga..–– Subrasante,Subrasante, propiedadespropiedades ingenieriles,ingenieriles, resistencia,resistencia,

módulomódulomódulomódulo..–– Clima,Clima, precipitación,precipitación, temperaturatemperatura..

•• DatosDatos relacionadosrelacionados concon elel diseñodiseño (el(el diseñadordiseñadortienetiene controlcontrol sobresobre estasestas propiedades)propiedades)..

–– SecciónSección EstructuralEstructural —— Espesor,Espesor, tipotipo dede capascapas..

–– MaterialesMateriales dede pavimentaciónpavimentación —— resistencia,resistencia, módulomódulo..

DATOS DE ENTRADA

•• El grado de sofisticación de los datos de entrada El grado de sofisticación de los datos de entrada es función de:es función de:

–– Modelo de la respuesta estructural.Modelo de la respuesta estructural.–– Función de transferencia. Función de transferencia.

Fiabilidad metodológicaFiabilidad metodológica–– Fiabilidad metodológica.Fiabilidad metodológica.

•• Los procedimientos MLos procedimientos M--E pueden manejar datos de E pueden manejar datos de Los procedimientos MLos procedimientos M E pueden manejar datos de E pueden manejar datos de entrada de materiales y tráficos complejos.entrada de materiales y tráficos complejos.

–– Caracterización de los materiales no lineal.Caracterización de los materiales no lineal.–– Variabilidad de los datos de entrada.Variabilidad de los datos de entrada.

TENSIÓN

áá•• Fuerza por unidad de áreaFuerza por unidad de área

PPσ σ = = CargaCarga == AAσ σ = = ggAreaArea ==

•• Unidad: MPa, psi, ksiUnidad: MPa, psi, ksiUnidad: MPa, psi, ksiUnidad: MPa, psi, ksi•• Tipos: Portante, de Corte, AxialTipos: Portante, de Corte, Axial

DEFORMACIÓN

•• Causada por una carga, modificando la longitud Causada por una carga, modificando la longitud original del materialoriginal del material

Cambio en la longCambio en la long ΔΔLLCambio en la long.Cambio en la long.Long. original Long. original ε = ε = ΔΔLL

LL==

•• Unidad: AdimensionalUnidad: Adimensionaláá•• En el rango elástico de las deformaciones:En el rango elástico de las deformaciones:

σ = Ε ∗ εσ = Ε ∗ ε

DEFLEXIÓN (Δ)

•• Cambio en la longitud.Cambio en la longitud.•• Deformación.Deformación.•• Unidad: mm, mils (0.001 in)Unidad: mm, mils (0.001 in)

Δ

MODELOS DE RESPUESTA ESTRUCTURAL

•• Diferentes métodos de análisis para Asfalto y Diferentes métodos de análisis para Asfalto y Ho migónHo migónHormigón.Hormigón.

Losa de PCCAC

S b t

Losa de PCC

Base

•• Comportamiento de sistema Comportamiento de sistema

Subrasante

•• Las losas reciben todas las Las losas reciben todas las

Subrasante

ppformado por capas.formado por capas.

•• Todas las capas reciben parte Todas las capas reciben parte de la carga.de la carga.

cargas.cargas.

de la carga.de la carga.

ACUMULACIÓN INCREMENTAL DE DETERIORO

•• ElEl “Deterioro”“Deterioro” aa travéstravés deldel tiempotiempo eses modeladomodeladocomocomo ocurreocurre enen lala naturalezanaturaleza dede formaformacomocomo ocurreocurre enen lala naturaleza,naturaleza, dede formaformaincrementalincremental..

–– SeSe dividedivide elel períodoperíodo dede diseñodiseño enen incrementosincrementos (años,(años,temporadas,temporadas, dentrodentro dede día/noche)día/noche)..

•• LosLos cambioscambios aa travéstravés deldel tiempotiempo sonson dirigidosdirigidos aa::

–– ResistenciaResistencia deldel material,material, humedadhumedad yy temperaturatemperaturaestacional,estacional, variacionesvariaciones dede tráfico,tráfico, etcetc..

Dete

rio

ro

Tiempo

D

ACUMULACIÓN INCREMENTAL DE DETERIORO

DentroDentro dede cadacada incrementoincremento elel deteriorodeterioro eses•• DentroDentro dede cadacada incremento,incremento, elel deteriorodeterioro esescomputadocomputado usandousando unun modelomodelo dede lala respuestarespuestaestructuralestructural..

•• ElEl dañodaño sese sumasuma usandousando lala ecuaciónecuación dede MinerMiner..

n∑=ijklmn

ijklmn

Nn

fatigapor Deterioro

Donde:Donde:nnijk…ijk…= Número empleado de cargas aplicadas.= Número empleado de cargas aplicadas.NN Nú itid d li d Nú itid d li dNNijk…ijk…= Número permitido de cargas aplicadas.= Número permitido de cargas aplicadas.i, j, k…i, j, k… = incrementos de tiempo, clase de tráfico, etc.= incrementos de tiempo, clase de tráfico, etc.

FUNCIONAMIENTO DE MODELOS DE FALLAS CALIBRADOS

LL tt d ñd ñ l l dl l d l i dl i d•• LaLa respuestarespuesta oo dañodaño calculadocalculado eses correlacionadocorrelacionadoconcon laslas fallasfallas mediantemediante ecuacionesecuaciones dedeperformanceperformance calibradascalibradas..pe o a cepe o a ce ca b adasca b adas

•• LaLa calidadcalidad dede laslas observaciones,observaciones, laslas técnicastécnicas,,estadísticasestadísticas usadasusadas yy lala adecuaciónadecuación dede loslosmodelosmodelos matemáticosmatemáticos usadosusados enen lala calibración,calibración,afectanafectan elel comportamientocomportamiento dede lala funciónfunción dedeafectanafectan elel comportamientocomportamiento dede lala funciónfunción dedetransferenciatransferencia..

PREDICCIÓN DE LA REGULARIDAD SUPERFICIAL

•• EnEn lala actualidadactualidad nono existeexiste unun modelomodelo mecanicistamecanicistaqueque permitapermita predecirpredecir lala regularidadregularidad superficialsuperficial deldelpavimentopavimentopavimentopavimento..

•• ElEl ÍndiceÍndice dede RugosidadRugosidad InternacionalInternacional (IRI)(IRI) eses•• ElEl ÍndiceÍndice dede RugosidadRugosidad InternacionalInternacional (IRI)(IRI) esespredicho,predicho, actualmente,actualmente, basándosebasándose enen lalacombinacióncombinación dede::combinacióncombinación dede::–– IRIIRI InicialInicial..–– CambiosCambios enen laslas fallasfallas..–– EfectosEfectos dede laslas actividadesactividades dede mantenimientomantenimiento..

CRITERIO DE FALLA

éé ññ•• ElEl éxitoéxito oo elel fracasofracaso dede lala pruebaprueba dede diseñodiseñoseleccionadaseleccionada eses determinadodeterminado mediantemediante lalacomparacióncomparación dede lala predicciónpredicción dede fallasfallas yy lalacomparacióncomparación dede lala predicciónpredicción dede fallasfallas yy lalaregularidadregularidad superficialsuperficial contracontra loslos criterioscriterios dede fallafallaestablecidosestablecidos porpor elel organismoorganismo..pp gg

•• ElEl diseñodiseño puedepuede fallarfallar sisi::ElEl diseñodiseño puedepuede fallarfallar sisi::–– LaLa predicciónpredicción dede laslas fallasfallas eses mayormayor queque laslas permitidaspermitidas..–– LaLa predicciónpredicción dede lala regularidadregularidad superficialsuperficial eses

blblinaceptableinaceptable..

FIABILIDAD DEL DISEÑO

áá ññ•• PrácticamentePrácticamente cualquiercualquier cosacosa asociadaasociada alal diseñodiseño dedepavimentospavimentos eses variablevariable..

–– VariabilidadVariabilidad enen elel significadosignificado dede loslos datosdatos dede entradaentrada paraparaelel diseñodiseño (tráfico,(tráfico, materiales,materiales, subrasante,subrasante, clima,clima, etc)etc)elel diseñodiseño (tráfico,(tráfico, materiales,materiales, subrasante,subrasante, clima,clima, etc)etc)

–– ErroresErrores enen loslos modelosmodelos dede predicciónpredicción dede performanceperformance..

•• EnEn elel diseñodiseño MM--E,E, cadacada variabilidadvariabilidad puedepuede sersermodeladamodelada dede formaforma separadaseparada oo puedepuede serser

dd li dli d f tf t dd j tj tagrupadoagrupado yy aplicadoaplicado comocomo unun factorfactor dede ajusteajuste..

CARACTERIZACIÓN DE CARACTERIZACIÓN DE SSMATERIALESMATERIALES

INTRODUCCIÓN

•• DeducirDeducir sisi loslos valoresvalores dede módulosmódulos obtenidosobtenidos deldel RetrocálculoRetrocálculosonson valoresvalores razonablesrazonables yy sisi nono lolo sonson laslas posiblesposibles razonesrazones dedesonson valoresvalores razonablesrazonables yy sisi nono lolo son,son, laslas posiblesposibles razonesrazones dedeestaesta desviacióndesviación..

LasLas variacionesvariaciones significativassignificativas enen loslos materialesmateriales componentescomponentes•• LasLas variacionesvariaciones significativassignificativas enen loslos materialesmateriales componentescomponentesdeldel pavimentopavimento eses comúncomún yy sese veve reflejadareflejada enen laslas medicionesmedicionesdede laslas deflexionesdeflexiones superficialessuperficiales..

•• ElEl usouso dede laslas deflexionesdeflexiones comocomo unauna mediciónmedición directadirecta dede lalacapacidadcapacidad estructuralestructural deldel pavimentopavimento debedebe serser evitada,evitada, siendosiendo

d dd d ll b ób ó dd ll ód lód l dd llrecomendadorecomendado susu usouso parapara lala obtenciónobtención dede loslos módulosmódulos dede laslascapascapas dede pavimento,pavimento, yy concon estoesto obtenerobtener laslas tensionestensiones yydeformacionesdeformaciones queque permitiránpermitirán realizarrealizar unauna correctacorrecta

l iól ió dd ll id did d t t lt t levaluaciónevaluación dede lala capacidadcapacidad estructuralestructural..

MÓDULOS ELÁSTICOS EN UN SISTEMA DE PAVIMENTOSPAVIMENTOS

LL ELASTICIDADELASTICIDAD ll id did d dd i li l•• LaLa ELASTICIDADELASTICIDAD eses lala capacidadcapacidad dede unun materialmaterial paraparavolvervolver aa susu formaforma oo tamañotamaño originaloriginal inmediatamenteinmediatamentedespuésdespués dede queque cesacesa lala aplicaciónaplicación dede lala cargacarga queque originoorigino laladeformacióndeformación..

•• ElEl MÓDULOMÓDULO ELÁSTICOELÁSTICO oo MÓDULOMÓDULO DEDE YOUNGYOUNG (E)(E) indicaindica•• ElEl MÓDULOMÓDULO ELÁSTICOELÁSTICO oo MÓDULOMÓDULO DEDE YOUNGYOUNG (E)(E) indicaindicalala rigidezrigidez dede unun materialmaterial dentrodentro dede susu rangorango elásticoelástico..

E = σ \ ε

MÓDULO DE ELASTICIDAD

E = σ / ε

DETERMINACIÓN DE MÓDULOS ELÁSTICOS EN LABORATORIOLABORATORIO

SS dd bb i i di i d ll d l íd l í•• SeSe puedenpueden obtenerobtener siguiendosiguiendo laslas metodologíasmetodologías propuestaspropuestasenen elel MétodoMétodo AASHTOAASHTO parapara loslos distintosdistintos materialesmateriales..

•• LosLos ensayosensayos sonson loslos siguientessiguientes::

–– DeterminaciónDeterminación deldel MóduloMódulo ResilienteResiliente porpor CompresiónCompresiónDiametralDiametral..

–– DeterminaciónDeterminación deldel MóduloMódulo ResilienteResiliente porpor CompresiónCompresiónTriaxialTriaxial..

–– DeterminaciónDeterminación deldel MóduloMódulo dede RoturaRotura porpor FlexiónFlexión..

ENSAYO DE COMPRESIÓN DIAMETRAL

CargaCarga

Tensión de tracciónTensión de tracción Tensión de tracciónTensión de tracción

DIAGRAMA DE TENSIONESDIAGRAMA DE TENSIONESCARGA VERTICAL SOBRE PROBETACARGA VERTICAL SOBRE PROBETA

ΔΔHH

DEFORMACIÓN HORIZONTALDEFORMACIÓN HORIZONTAL

ENSAYO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL

CONFIGURACION CONFIGURACION ARMADO DE LA PROBETA ARMADO DE LA PROBETA PROBETA EN CÁMARA PROBETA EN CÁMARA ÓÓDE LA PROBETADE LA PROBETA PARA EL ENSAYOPARA EL ENSAYO DE PRESIÓNDE PRESIÓN

ARMADO PARA LA MEDICION ARMADO PARA LA MEDICION TENSIONES ACTUANTES TENSIONES ACTUANTES DEFORMACION DE LA DEFORMACION DE LA ARMADO PARA LA MEDICION ARMADO PARA LA MEDICION DE LA DEFORMACION POR DE LA DEFORMACION POR

COMPRESIONCOMPRESION

TENSIONES ACTUANTES TENSIONES ACTUANTES SOBRE LA PROBETASOBRE LA PROBETA

DEFORMACION DE LA DEFORMACION DE LA PROBETA BAJO CARGAPROBETA BAJO CARGA

ENSAYO DE FLEXIÓN

CONCEPTO DE MÓDULO RESILIENTE (I)

SS d fid fi ll Mód lMód l R iliR ili (S d(S d ll 19621962))•• SeSe definedefine alal MóduloMódulo ResilienteResiliente (Seed(Seed etet al,al, 19621962),), comocomolala magnitudmagnitud deldel esfuerzoesfuerzo desviadordesviador repetidorepetido enen compresióncompresióntriaxialtriaxial divididodividido entreentre lala deformacióndeformación axialaxial recuperable,recuperable,siendosiendo esteeste equivalenteequivalente alal MóduloMódulo dede YoungYoung (Módulo(Módulo dedeElasticidad)Elasticidad) yy sese representarepresenta comocomo siguesigue::

CONCEPTO DE MÓDULO RESILIENTE (II)

D di dD di d d ld l i li l didi ll dd ll•• DependiendoDependiendo deldel materialmaterial enen estudio,estudio, algunosalgunos dede loslosfactoresfactores másmás importantesimportantes sonson::

–– ParámetrosParámetros dede compactacióncompactación (peso(peso volumétricovolumétrico yycontenidocontenido dede agua)agua)..Mét dMét d dd t iót ió–– MétodoMétodo dede compactacióncompactación..

–– NúmeroNúmero dede aplicacionesaplicaciones dede cargacarga..–– MagnitudMagnitud deldel esfuerzoesfuerzoMagnitudMagnitud deldel esfuerzoesfuerzo..–– TipoTipo yy ContenidoContenido dede estabilizadorestabilizador..–– TipoTipo yy ContenidoContenido dede modificadoresmodificadores..–– TemperaturaTemperatura;; etcetc..

MÓDULO RESILIENTE

SENSIBILIDAD AL VALOR DEL MÓDULO RESILIENTE (I)RESILIENTE (I)

SENSIBILIDAD AL VALOR DEL MÓDULO RESILIENTE (II)RESILIENTE (II)

VALORES TÍPICOS DE MÓDULOS ELÁSTICOS

MATERIAL E (psi) E (Mpa)MATERIAL E (psi) E (Mpa)Concreto asfáltico (0ºC) 3.000.000 21.000

Concreto asfáltico (21ºC) 500.000 3.5000( )

Concreto asfáltico (49ºC) 20.000 150

Piedra triturada 20.000 a 100.000 150 a 750

Suelo arenoso 5.000 a 30.000 35 a 210

Suelo limoso 5.000 a 20.000 35 a 150

Suelo arcilloso 5.000 a 15.000 35 a 100

Suelo estabilizado 5.000 a 3.000.000 35 a 21.000

Hormigón 3.000.000 a 8.000.000

20.000 a 56.000

ESTIMACIÓN DE MÓDULOS ELÁSTICOS EN MATERIALES COMPONENTES DE UN PAVIMENTO MATERIALES COMPONENTES DE UN PAVIMENTO (I)

ó á• Módulo del Concreto Asfáltico–– Rango: 345 Mpa a 20.700 Mpa (20.000 a 3.000.000 psi).Rango: 345 Mpa a 20.700 Mpa (20.000 a 3.000.000 psi).

Formas de estimar:Formas de estimar:–– Formas de estimar:Formas de estimar:–– Ensayos de Laboratorio para obtener el Modulo Ensayos de Laboratorio para obtener el Modulo

Resiliente.Resiliente.–– Método Shell (por ejemplo: Nomograma de Van der Método Shell (por ejemplo: Nomograma de Van der

PoelPoel´́s).s).Ecuación de Regresión del Asphalt InstituteEcuación de Regresión del Asphalt Institute–– Ecuación de Regresión del Asphalt Institute.Ecuación de Regresión del Asphalt Institute.

–– Mezclas de Emulsión.Mezclas de Emulsión.»» Curadas: usar métodos anteriores.Curadas: usar métodos anteriores.»» No curadas: tratar como material no ligado.No curadas: tratar como material no ligado.

ESTIMACIÓN DE MÓDULOS ELÁSTICOS EN MATERIALES COMPONENTES DE UN PAVIMENTO MATERIALES COMPONENTES DE UN PAVIMENTO (II)

ó ó• Módulo del Hormigón–– Rango: 14.000 Mpa a 56.000 Mpa (2 a 8 x10Rango: 14.000 Mpa a 56.000 Mpa (2 a 8 x1066 psi).psi).

Formas de estimar:Formas de estimar:–– Formas de estimar:Formas de estimar:–– Ensayos de Laboratorio.Ensayos de Laboratorio.–– E= 33 x pE= 33 x p1,51,5 x fx fcc0,50,5 [psi].[psi].

• Módulo de materiales estabilizados–– Rango: 35 Mpa a 14.000 Mpa (5 x10Rango: 35 Mpa a 14.000 Mpa (5 x1033 a 2 x10a 2 x1066 psi).psi).–– Formas de estimar:Formas de estimar:

–– Ensayos de Laboratorio (todos).Ensayos de Laboratorio (todos).Estabilizado con CalEstabilizado con Cal–– Estabilizado con Cal.Estabilizado con Cal.

»» Compresión.Compresión.»» Flexión.Flexión.

b l db l d–– Estabilizado con Cemento.Estabilizado con Cemento.–– Estabilizado con Asfalto.Estabilizado con Asfalto.

ESTIMACIÓN DE MÓDULOS ELÁSTICOS EN MATERIALES COMPONENTES DE UN PAVIMENTO MATERIALES COMPONENTES DE UN PAVIMENTO (III)

• Módulo de materiales no estabilizados–– Rango: 35 Mpa a 690+ Mpa (5 000 a 100 000+ psi)Rango: 35 Mpa a 690+ Mpa (5 000 a 100 000+ psi)Rango: 35 Mpa a 690+ Mpa (5.000 a 100.000+ psi).Rango: 35 Mpa a 690+ Mpa (5.000 a 100.000+ psi).–– Formas de estimar:Formas de estimar:

–– Ensayos de Laboratorio.Ensayos de Laboratorio.

–– MMRR = K= K11 xx σσddKK22

–– Tablas de Hicks & McHattie o Tabla de Rada & Tablas de Hicks & McHattie o Tabla de Rada & Wi kWi kWitczak.Witczak.

–– Estimación del CBR (Subrasante).Estimación del CBR (Subrasante).

VARIABLES QUE INFLUYEN EN LA DETERMINACIÓN DEL VALOR DEL MÓDULO

•• TemperaturaTemperatura

DETERMINACIÓN DEL VALOR DEL MÓDULO

•• Temperatura.Temperatura.

•• Humedad.Humedad.

•• Congelamiento Congelamiento DeshieloDeshielo•• Congelamiento Congelamiento –– Deshielo.Deshielo.

•• Tiempo de aplicación de la carga.Tiempo de aplicación de la carga.

•• Nivel de tensiónNivel de tensión•• Nivel de tensión.Nivel de tensión.

•• Densidad del material.Densidad del material.

CadaCada unauna dede estasestas variablesvariables puedenpueden influirinfluir enen loslosmódulosmódulos dede materialesmateriales ligadosligados (con(con asfaltoasfalto oo cemento)cemento)módulosmódulos dede materialesmateriales ligadosligados (con(con asfaltoasfalto oo cemento)cemento)yy enen materialesmateriales nono ligadosligados..

COEFICIENTE DE POISSON

RelaciónRelación entreentre lala deformacióndeformación transversaltransversal yy longitudinallongitudinal dedeunun espécimenespécimen..unun espécimenespécimen..

μ = εD / εL

VALORES TIPICOS• HormigónHormigón == 00,,1515 –– 00,,2020•• SueloSuelo dede subrasantesubrasante == 00 4545•• SueloSuelo dede subrasantesubrasante == 00,,4545

DISEÑO DE PAVIMENTOS DISEÑO DE PAVIMENTOS MEDIANTE EL USO DE MÉTODOS MEDIANTE EL USO DE MÉTODOS MEDIANTE EL USO DE MÉTODOS MEDIANTE EL USO DE MÉTODOS

MECANÍSTICO MECANÍSTICO -- EMPÍRICOEMPÍRICO

SISTEMA ELÁSTICO MULTICAPA (I)( )Requerimientos e hipótesis

•• Módulo de elasticidad.Módulo de elasticidad.•• Coeficiente de Poisson.Coeficiente de Poisson.•• Espesores de cada capa.Espesores de cada capa.•• Extensión horizontal infinita.Extensión horizontal infinita.

óó•• Extensión vertical infinita (Subrasante).Extensión vertical infinita (Subrasante).•• Comportamiento perfectamente lineal, homogéneo e Comportamiento perfectamente lineal, homogéneo e

isotrópicoisotrópicoisotrópico.isotrópico.•• Magnitud de la carga.Magnitud de la carga.•• Geometría de la carga.Geometría de la carga.Geometría de la carga.Geometría de la carga.•• Número de cargas.Número de cargas.

SISTEMA ELÁSTICO MULTICAPA (II)( )

PROCESOS DE DISEÑOPAVIMENTOS FLEXIBLES y RIGIDOS

TENSION DE TRACCIÓN

TENSION DE COMPRESION

DAÑO Y FATIGATENSION DE COMPRESION

DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS (I)( )Evolución del análisis

í á íLas teorías para realizar análisis de pavimentos rígidos se dividen en los siguientes cuatro grupos:

•• MODELO DE LOSA APOYADA SOBRE MEDIO ELÁSTICO.MODELO DE LOSA APOYADA SOBRE MEDIO ELÁSTICO.

ÁÁ•• MODELOS DE CAPAS ELÁSTICAS.MODELOS DE CAPAS ELÁSTICAS.

•• ELEMENTOS FINITOSELEMENTOS FINITOS•• ELEMENTOS FINITOS.ELEMENTOS FINITOS.

•• COMBINACIÓN DE DOS O MÁS MODELOS.COMBINACIÓN DE DOS O MÁS MODELOS.COMBINACIÓN DE DOS O MÁS MODELOS.COMBINACIÓN DE DOS O MÁS MODELOS.

DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS (II)

• Descripción del procedimiento mecanístico-í i l di ñ d i í id

( )

empírico para el diseño de pavimentos rígidos:

11 DeterminarDeterminar períodoperíodo dede diseñodiseño predicciónpredicción deldel tráficotráfico yy susu1.1. DeterminarDeterminar períodoperíodo dede diseño,diseño, predicciónpredicción deldel tráficotráfico yy susudistribucióndistribución..

2.2. EstablecerEstablecer unun tamañotamaño yy unun espesorespesor dede losalosa..

33 PP dd d bidd bid ll t áfit áfi t blt bl ll t iót ió3.3. ParaPara cadacada cargacarga debidadebida alal tráficotráfico establecerestablecer lala tensióntensióncríticacrítica dede traccióntracción..

4.4. ParaPara cadacada cargacarga determinardeterminar lala proporciónproporción dede tensión,tensión, quequeeses lala tensióntensión aplicadaaplicada divididadividida porpor elel MóduloMódulo dede RoturaRotura deldelHormigónHormigónHormigónHormigón..

DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS (III)

5.5. Usar la relación de fatiga para obtener las repeticiones de Usar la relación de fatiga para obtener las repeticiones de

( )

5.5. Usar la relación de fatiga para obtener las repeticiones de Usar la relación de fatiga para obtener las repeticiones de carga permitida para cada proporción de tensión.carga permitida para cada proporción de tensión.

66 Computar el daño por fatiga para cada nivel de carga Computar el daño por fatiga para cada nivel de carga 6.6. Computar el daño por fatiga para cada nivel de carga, Computar el daño por fatiga para cada nivel de carga, realizando la división entre la carga aplicada y la carga realizando la división entre la carga aplicada y la carga permitida.permitida.

7.7. Sumar el daño por fatiga debido a todas las cargas.Sumar el daño por fatiga debido a todas las cargas.

8.8. Si la suma del daño por fatiga es mayor a 1, incrementar Si la suma del daño por fatiga es mayor a 1, incrementar el espesor de la losa; en cambio, si es menor a 1, reducir el espesor de la losa; en cambio, si es menor a 1, reducir el espesor de la losa y repetir el procedimiento.el espesor de la losa y repetir el procedimiento.p y p pp y p p

–– LaLa CementCement PorlandPorland AssociationAssociation agregaagrega elel criteriocriterio dedeerosiónerosión dede lala subbasesubbase yy lala subrasantesubrasanteerosiónerosión dede lala subbasesubbase yy lala subrasantesubrasante..

DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES (I)( )Evolución del análisis

•• Boussinesq (una capa).Boussinesq (una capa).

B i t (2 3 )B i t (2 3 )•• Burmister (2 o 3 capas).Burmister (2 o 3 capas).

•• OdemarkOdemark•• Odemark.Odemark.

•• Sistemas Multicapa.Sistemas Multicapa.pp

•• Programas de computación. Análisis Multicapa.Programas de computación. Análisis Multicapa.

DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES (II)( )

• Es un proceso iterativo que incluye los siguientes pasos generales:

1.1. Determinar el número apropiado de período.Determinar el número apropiado de período.

pasos generales:

2.2. Analizar el tráfico para el período de diseño y determinar Analizar el tráfico para el período de diseño y determinar el número total de cargas debido al tránsito para cada el número total de cargas debido al tránsito para cada el número total de cargas debido al tránsito para cada el número total de cargas debido al tránsito para cada período.período.

3.3. Computar las tensiones en puntos críticos del pavimento Computar las tensiones en puntos críticos del pavimento para cada período considerado.para cada período considerado.

4.4. Calcular el número de ciclos necesarios para la falla del Calcular el número de ciclos necesarios para la falla del pavimento.pavimento.

DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES (III)( )

5.5. Calcular la proporción de daño para cada período.Calcular la proporción de daño para cada período.

66 S l i d d ñ t d l í dS l i d d ñ t d l í d6.6. Sumar las proporciones de daño para todos los períodos.Sumar las proporciones de daño para todos los períodos.

77 Incrementar o reducir el espesor de la carpeta si la suma Incrementar o reducir el espesor de la carpeta si la suma 7.7. Incrementar o reducir el espesor de la carpeta si la suma Incrementar o reducir el espesor de la carpeta si la suma de las proporciones no esta cerca de 1.de las proporciones no esta cerca de 1.

8.8. Determinar el diseño del corte transversal final.Determinar el diseño del corte transversal final.

DISEÑO DE REFUERZOS DE PAVIMENTOS

• Es un proceso iterativo que incluye los siguientes pasos generales:pasos generales:

1.1. Cálculo de las tensiones Cálculo de las tensiones \\ deformaciones.deformaciones.

22 Cálculo del tráfico permitidoCálculo del tráfico permitido2.2. Cálculo del tráfico permitido.Cálculo del tráfico permitido.

3.3. Cálculo de la Vida Residual o Remanente.Cálculo de la Vida Residual o Remanente.

4.4. Si la Vida Residual no coincide con la Vida de Diseño, Si la Vida Residual no coincide con la Vida de Diseño, j t l d l fj t l d l fajustar el espesor del refuerzo.ajustar el espesor del refuerzo.

55 Si la Vida Residual coincide se verifica el diseño adoptadoSi la Vida Residual coincide se verifica el diseño adoptado5.5. Si la Vida Residual coincide, se verifica el diseño adoptado.Si la Vida Residual coincide, se verifica el diseño adoptado.

EJEMPLOS (I)

•• HayHay unauna grangran cantidadcantidad dede procedimientosprocedimientos parapara realizarrealizar eleldi ñdi ñ dd ff ll ll bb íí

J OS ( )

diseñodiseño dede refuerzos,refuerzos, loslos cualescuales sese basanbasan enen teoríasteoríasmecanísticamecanística -- empíricasempíricas..EsteEste procedimientoprocedimiento sese realizarealiza luegoluego dede evaluarevaluar lalas es e p oced e op oced e o sese ea aea a uegouego dede e a uae a ua aaestructuraestructura existente,existente, mediantemediante elel usouso deldel RetrocálculoRetrocálculo..

Alg nos de los métodos sonAlg nos de los métodos son•• Algunos de los métodos sonAlgunos de los métodos son::

–– Asphalt Institute.Asphalt Institute.pp

•• Procedimiento del Espesor Efectivo.Procedimiento del Espesor Efectivo.P di i t d D fl ióP di i t d D fl ió•• Procedimiento de DeflexiónProcedimiento de Deflexión..

–– WSDOT WSDOT –– Mecanístico Mecanístico -- Empírico.Empírico.pp

EJEMPLOS (II)

• Comparación de distintos resultados obtenidos de lali ió d é d l di ñ d l f d

EJEMPLOS (II)

aplicación de métodos para el diseño del refuerzo de unpavimento asfáltico de espesor medio.

MÉTODO SHELL (1978)(1978)

PRINCIPIOS DE DISEÑOPRINCIPIOS DE DISEÑO

á• Sistema Elástico Multicapa.• Caracterizacion de los materiales: Poisson,,

Modulo de Elasticidad.• Materiales homogéneos e isótropos.Materiales homogéneos e isótropos.• Capas poseen dimensiones horizontales

infinitasinfinitas.• Capas totalmente ligadas entre si.

PRINCIPIOS DE DISEÑOPRINCIPIOS DE DISEÑO

ó• Esfuerzos de compresión en la parte superior de la subrasante.

• Esfuerzos de tracción en la parte inferior Esfuerzos de tracción en la parte inferior de las capas ligadas.

ESQUEMA CONCEPTUALESQUEMA CONCEPTUAL

CRITERIOS DE FALLACRITERIOS DE FALLA

PARÁMETROS DE DISEÑOPARÁMETROS DE DISEÑO

á• Tránsito.

• Caracterización de la subrasante.

• Temperatura.

• Caracterización de Materiales No ligados.

• Caracterización de Materiales Ligados.

ESALS POR SHELLESALS POR SHELL

CARACTERIZACIÓN DE LA SUBRASANTECARACTERIZACIÓN DE LA SUBRASANTE

CÁLCULO DE LA WMAAT (TEMPERATURA)

CARACTERIZACION DE LAS CAPAS GRANULARES

CARACTERIZACIÓN DE LAS CAPAS

ASFÁLTICAS

• Stiffness (S1, S2).- S1: Mezcla Densa.- S2: Mezcla Abierta.

• Fatiga (F1, F2).í- Moderado contenido de vacíos y asfalto.

- Alto contenido de vacíos.

• Penetración (50 100)• Penetración (50, 100).

STIFFNESS MEZCLA ASFÁLTICASTIFFNESS MEZCLA ASFÁLTICA

ABACOS DE DISEÑO TIPO HNABACOS DE DISEÑO TIPO HN

ABACOS DE DISEÑO TIPO HTABACOS DE DISEÑO TIPO HT

ABACOS DE DISEÑO TIPO TNABACOS DE DISEÑO TIPO TN

ABACOS DE DISEÑO TIPO ENABACOS DE DISEÑO TIPO EN

CARTA DE DISEÑOCARTA DE DISEÑO

DETERMINACIÓN DE ESPESORES DE CAPAS NO LIGADAS

ESPESORES RESULTANTES -COMPARACIONES

ÍÍ ÑÑGUÍA MGUÍA M--E PARA EL DISEÑO DE E PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOSPAVIMENTOSPAVIMENTOSPAVIMENTOS

GUÍA M-E PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS

Id /A dId /A d dd t llt ll dd 19961996•• Idea/AcuerdoIdea/Acuerdo dede unun tallertaller dede 19961996..–– AgenciasAgencias públicaspúblicas yy privadas,privadas, industrias,industrias, AcademiaAcademia..

ConsideraConsidera:: TráficoTráfico FundacionesFundaciones MaterialesMateriales yy–– ConsideraConsidera:: Tráfico,Tráfico, Fundaciones,Fundaciones, Materiales,Materiales, yyPerformancePerformance enen técnicastécnicas sugeridassugeridas..

•• ProyectoProyecto NCHRPNCHRP 11--3737AA :: 20022002 GuíaGuíaparapara elel diseñodiseño dede estructurasestructuras dedepa apa a ee d se od se o dede est uctu asest uctu as dedepavimentospavimentos nuevasnuevas yy rehabilitadasrehabilitadas..

OBJETIVOS DE NCHRP 1-37A

•• Desarrollar:Desarrollar:•• Desarrollar:Desarrollar:

–– GuíaGuía basadabasada enen técnicastécnicas MM--EE existentes,existentes,i l di l d t d l ít d l í ll lib iólib ióincluyendoincluyendo metodologíasmetodologías parapara lala calibración,calibración,validaciónvalidación yy adaptaciónadaptación aa condicionescondiciones localeslocales..

–– DocumentaciónDocumentación yy softwaresoftware orientadoorientado alalusuariousuario..

–– PlanesPlanes yy materialesmateriales parapara lala implementaciónimplementación yyt i tt i t ll G íG íentrenamientoentrenamiento parapara apoyarapoyar lala GuíaGuía..

EstrategiasEstrategias parapara promoverpromover elel interésinterés nacionalnacional yy–– EstrategiasEstrategias parapara promoverpromover elel interésinterés nacionalnacional yymaximizarmaximizar lala aceptaciónaceptación..

ALCANCES DE NCHRP 1-37A

•• LaLa GuíaGuía incluyeincluye procedimientosprocedimientos uniformesuniformes yyLaLa GuíaGuía incluyeincluye procedimientosprocedimientos uniformesuniformes yyexhaustivosexhaustivos parapara elel diseñodiseño dede pavimentospavimentosnuevosnuevos yy rehabilitados,rehabilitados, yaya seansean flexibles,flexibles,rígidosrígidos yy mixtosmixtos..

•• LaLa GuíaGuía empleaemplea parámetrosparámetros dede diseñodiseño comunescomunesparapara elel tráfico,tráfico, lala subrasante,subrasante, elel ambienteambiente yy lalafiabilidadfiabilidad dede todostodos loslos tipostipos dede pavimentospavimentosfiabilidadfiabilidad dede todostodos loslos tipostipos dede pavimentospavimentos..

R d iR d i ii ll•• Recomendaciones,Recomendaciones, siempresiempre queque seasea lalaestructuraestructura (materiales(materiales dede laslas capascapas yyespesores)espesores) dede pavimentospavimentos nuevosnuevos yyespesores)espesores) dede pavimentospavimentos nuevosnuevos yyrehabilitadosrehabilitados..

GUÍA M-E PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS

•• RecomendacionesRecomendaciones siempresiempre queque::•• Recomendaciones,Recomendaciones, siempresiempre queque::–– CapasCapas dede materialesmateriales yy espesoresespesores dede

pavimentospavimentos nuevosnuevos yy rehabilitadosrehabilitadospavimentospavimentos nuevosnuevos yy rehabilitadosrehabilitados..

–– ProcedimientosProcedimientos aa seleccionarseleccionar::•• EspesorEspesor dede laslas capascapas•• EspesorEspesor dede laslas capascapas..•• TratamientosTratamientos dede rehabilitaciónrehabilitación..•• DrenajeDrenaje dede lala subbasesubbase..jj•• EstrategiasEstrategias parapara elel mejoramientomejoramiento dede laslas

fundacionesfundaciones..OtrasOtras característicascaracterísticas dede diseñodiseño•• OtrasOtras característicascaracterísticas dede diseñodiseño..

•• AnálisisAnálisis económicoeconómico (LCCA)(LCCA)..

2. Datos de propiedad de materiales e información

climática1. Suponer la Estructura

del Pavimento

3 Modelo Climático 5 Modelo Estructural o3. Modelo Climático 5. Modelo Estructural

6 Modelo de respuesta tisfa

ctor

i

4. Datos de Tráfico 6. Modelo de respuesta del Pavimento (σ, ε, Δ) In

sa

7. Fiabilidad del di ñ

8. Modelo de fallas (ahuellamiento, fatiga, fisuración

por temperatura)diseño por temperatura)

Satisfactorio9. Análisis de alternativas de

10. Diseño Finallos costos del ciclo de diseño

Ej l Si l d Ej l Si l d Ejemplo Simple de Ejemplo Simple de Diseño MDiseño M--EE

CONSIDERAR FATIGA SOLAMENTE

•• TráficoTráfico dede DiseñoDiseño == 2020xx101066 ESALESALss == NNdiseñodiseño

•• EstructuraEstructura supuestasupuesta..•• EnsayosEnsayos dede FatigaFatiga enen laboratoriolaboratorio..

CC–– CurvaCurva NNff lablab parapara HMAHMA..

•• RespuestaRespuesta deldel pavimentopavimento usandousando METMET oror FEMFEM..–– εε enen lala parteparte inferiorinferior deldel HMAHMA enen lala estructuraestructuraεεtt enen lala parteparte inferiorinferior deldel HMAHMA enen lala estructuraestructura

supuestasupuesta..

•• CurvaCurva NNff lablab parapara NNff enen εεtt parapara lala estructuraestructurattsupuestasupuesta..

•• AplicarAplicar elel cambiocambio dede laboratoriolaboratorio alal campocampo oocalibrarcalibrar usandousando ModelosModelos dede DañoDaño EstructuralEstructuralcalibrarcalibrar usandousando ModelosModelos dede DañoDaño EstructuralEstructural..

•• EsEs NNff campocampo ≥≥ NNdiseñodiseño oo enen otrasotras palabraspalabras ≥≥ 2020xx101066

ESALsESALs

ESTRUCTURA SUPUESTA Y CARGAS

•• 18,000 lb (80kN) carga del 18,000 lb (80kN) carga del ejeejeejeeje

•• Ruedas Ruedas dualesduales

dualesduales

9 000 lb 9 000 lb μ= 0.35

HMA 8”–– 9,000 lbs 9,000 lbs por par depor par de

átiáti

E= 400 KsiHMA 8

neumáticosneumáticos

4500 lb4500 lb

μ= 0.4024” E= 30 Ksi

CAB

–– 4500 lbs4500 lbspor neumáticopor neumático μ= 0.45α Subgrade

E= 13 Ksi

CURVA Nf labf lab

•• 3 ensayos a 3 niveles de tensión y 3 reps/nivel3 ensayos a 3 niveles de tensión y 3 reps/nively y p /y y p /tu

rata

la R

ot

( ) 21

Ktf KN ε=

rga h

ast

(Nf)

( )1 t

s d

e C

ar

Nf lab

Cic

los

Nivel de deformación, εt (x10-6)1 10 100 1000 10000

RESPUESTA DEL PAVIMENTO AL MODELO DE CARGA (MET)

14.5”

4500 lbs 4500 lbsp = 100psi

ε

0 35

εt = 100x10-6

μ= 0.35

E= 400 KsiHMA 8”εt

μ= 0.4024” E= 30 Ksi

CAB

μ= 0.45α

E= 13 Ksi

Subgrade

CAMBIO DE Nf lab A Nf campof lab f campo

•• Cambio es típicamente 8 a 20 veces.Cambio es típicamente 8 a 20 veces.•• Usar Daño Estructural o Modelo de FallasUsar Daño Estructural o Modelo de Fallas•• Usar Daño Estructural o Modelo de Fallas.Usar Daño Estructural o Modelo de Fallas.

tura • Es Nf campo ≥ Ndiseño o ≥ 20,000?

ta l

a R

ot

Nf cam

f campo diseño ,

rga h

ast

(Nf)

f cam

s d

e C

ar

Nf lab Cambio

Cic

los

Nivel de Tensión , εt (x10-6)1 10 100 1000 10000

PREDICCIÓN DEL Nf campof campo

•• Calibrar el daño estructural por fatiga Elección Calibrar el daño estructural por fatiga Elección d d ld d lde modelos:de modelos:

–– Finn, AI, ShellFinn, AI, Shell–– FinnFinn(45%)(45%)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛⋅−= − 1000

log854.010

log291.3086.16log 6acac

fE

Nε

⎠⎝⎠⎝ 100010N

f= Repeticiones de Carga para la rotura

εac

= Tensiones de tracción en la parte inferior del HMA

Eac

= Módulo del HMA

SOFTWARE DE APLICACIÓNSOFTWARE DE APLICACIÓNSO C C ÓSO C C Ó

SOFTWARE DE APLICACIÓN (I)SO C C Ó ( )

Dentro de los programas que permiten realizar análisis Dentro de los programas que permiten realizar análisis de las capas elásticas se encuentran:de las capas elásticas se encuentran:

1.1. ELSYM5ELSYM5

de las capas elásticas se encuentran:de las capas elásticas se encuentran:

Puede resolver tanto para cargas verticales como para tangenciales Puede resolver tanto para cargas verticales como para tangenciales a la superficie del pavimento.a la superficie del pavimento.No permite especificar el grado de fricción entre las distintas capas No permite especificar el grado de fricción entre las distintas capas d l i td l i tdel pavimento.del pavimento.

2.2. BISARBISARPuede resolver tanto para cargas verticales como para tangenciales Puede resolver tanto para cargas verticales como para tangenciales l fi i d l i t l fi i d l i ta la superficie del pavimento.a la superficie del pavimento.

Permite especificar el grado de fricción entre las distintas capas del Permite especificar el grado de fricción entre las distintas capas del pavimento.pavimento.

33 WESLEAWESLEA3.3. WESLEAWESLEAPermite un uso más eficiente debido a que se ejecuta de forma más Permite un uso más eficiente debido a que se ejecuta de forma más rápida.rápida.

44 EVERSTRESSEVERSTRESS4.4. EVERSTRESSEVERSTRESS

SOFTWARE DE APLICACIÓN (II)SO C C Ó ( )

Los típicos datos a ingresar a estos programas de Los típicos datos a ingresar a estos programas de cálculo son los siguientes:cálculo son los siguientes:

•• Propiedad de los materiales de cada capa.Propiedad de los materiales de cada capa.–– Módulo de ElasticidadMódulo de Elasticidad

cálculo son los siguientes:cálculo son los siguientes:

–– Módulo de Elasticidad.Módulo de Elasticidad.–– Coeficiente de Poisson.Coeficiente de Poisson.

•• Espesor de cada capa.Espesor de cada capa.•• Condiciones de Carga.Condiciones de Carga.

–– Magnitud de la Carga.Magnitud de la Carga.–– Radio de la CargaRadio de la CargaRadio de la Carga.Radio de la Carga.–– Presión de Contacto.Presión de Contacto.

•• Número de Cargas.Número de Cargas.óó•• Ubicación de las cargas en la superficie (coordenadas x,y).Ubicación de las cargas en la superficie (coordenadas x,y).

•• Ubicación de los puntos de análisis de los datos de egreso Ubicación de los puntos de análisis de los datos de egreso (coordenadas x,y).(coordenadas x,y).( y)( y)

ELSYM5ELSYM5DEMOSTRACIÓN DEL SOFTWAREDEMOSTRACIÓN DEL SOFTWARE

MENÚ PRINCIPALMENÚ PRINCIPAL

CREAR ARCHIVO DE DATOSCREAR ARCHIVO DE DATOS

PANTALLA DE TÍTULOPANTALLA DE TÍTULO

PANTALLA DE DATOS DE LA CAPA ÁELÁSTICA

PANTALLA DE DATOS DE LA CARGAPANTALLA DE DATOS DE LA CARGA

PANTALLA DE EVALUACIÓN DE LA LOCALIZACIÓN

PANTALLA PARA GRABAR EL ARCHIVOPANTALLA PARA GRABAR EL ARCHIVO

PANTALLA DEL MENU DE RESULTADOSPANTALLA DEL MENU DE RESULTADOS

PANTALLA DE TENSIÓN EN EL PAVIMENTO

PANTALLA DE DEFORMACIONES DEL PAVIMENTO

PANTALLA DE DESPLAZAMIENTOPANTALLA DE DESPLAZAMIENTO

EVERSTRESSEVERSTRESSDEMOSTRACIÓN DEL SOFTWAREDEMOSTRACIÓN DEL SOFTWARE

SELECCIÓN DE PROYECTOSELECCIÓN DE PROYECTO

PANTALLA DE ENTRADA DE DATOSPANTALLA DE ENTRADA DE DATOS

PREPARAR Y GRABAR ARCHIVOS DE DATOSDATOS

Preparar archivo de datos

Guardar archivos de datos

INICIAR EL ANÁLISIS

Seleccionar la opción de corrida de análisis

Seleccionar el archivo de de corrida de análisis salida

SELECCIONAR ARCHIVO DE SALIDA

Select Output Print/View OptionImprimir la salida /opción de visualización

Enter Output File NameColocar la salida Nombre del archivo

EJEMPLO DE SALIDA DEL PROGRAMA