Download - Diseño Racional Simplificado con Everstress
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Diseño Racional de Pavimentos
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Introducción
Mecánica: Ciencia del movimiento y la acción de fuerzas en los cuerpos
Mecanística: Aplicación de Física Elemental para determinar las reacciones de las estructuras a las cargas
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Diseño Empírico
Se basa en los resultados de experimentos o en la experiencia.
Requiere un buen número de observaciones para determinar relaciones
variables observaciones
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Diseño Empírico 2
No se necesita generalmente establecer firmemente las bases científicas siempre y cuando se reconozcan las limitaciones
Las ecuaciones de diseño se establecen por regresiones con base en los datos experimentales
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Diseño Empírico 3
En ocasiones es más expedito confiar en la experiencia que tratar de cuantificar la causa / efecto exactos de un fenómeno
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Diseño Empírico 4
La mayoría de los métodos de diseño en el pasado has sido
EMPÍRICOS
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Ejemplo
AASHTO
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AASHTO
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Método Racional - Puro
Análisis Mecanístico
Parámetros de Comportamiento en Laboratorio
Leyes de Comportamiento
de Laboratorio
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Método Empírico - Racional
Combina Elementos de:
DISEÑO EMPÍRICO
DISEÑO RACIONAL
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Método Empírico - Racional
Componente Racional:
Uso de modelos matemáticos para determinar reacciones (esfuerzos, deformaciones, deflexiones)
Medición Directa de Parámetros de Comportamiento
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Método Empírico - Racional
Componente Empírico:
Leyes de Comportamiento
Relación
Reacciones Comportamiento
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Método Empírico - Racional
Componente Racional Adicional:
Leyes de Comportamiento de Laboratorio
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Método Empírico - Racional
Componente Empírico Ajustado:
Ajuste de Leyes de Comportamiento de Laboratorio
a Pavimentos Reales
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Método Empírico - Racional
Ejemplo:
Cálculo Racional de la Deflexión
Relación Empírica entre Deflexión y Vida del Pavimento
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Método Empírico - Racional
Ventajas: Se acomoda a cargas variables
Mejor Utilización de Materiales Disponibles
Mejora Predicción de Confiabilidad
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Método Empírico - Racional
Ventajas (cont): Mejor definición del papel de la
construcción
Propiedades de materiales más relacionadas con comportamiento real.
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Método Empírico - Racional
Ventajas (cont): Mejor definición de propiedades
de las capas existentes
Incorporación de efectos ambientales y de envejecimiento en los materiales.
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Modelos Matemáticos
Elásticos Lineales No Lineales
Visco-elásticos
Dinámicos
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Aspecto Básico
Cómo la estructura del pavimento distribuye las cargas de los vehículos
Propiedades fundamentales de los materiales para determinar esa distribución, además de los espesores de capas
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Elasticidad
Parámetros:
Propiedades de los Materiales
Módulo de Elasticidad (dinámico)
Relación de Poisson
Espesores de Capas
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Elasticidad
Parámetros (cont):
Condiciones de Carga
Magnitud GeometríaNúmero de Cargas
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Modelo Elástico 1
CA
Gran
SR
p
h
h
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Modelo Elástico 2
10.5 cm 10.5 cm
31.5 cm
EJE ESTÁNDAR DE 80 KN (8.2 t)
p = 5.92 Kg/cm2
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Presión de Contacto (1)
Presiones de Contacto: Baja Presión de Inflado
Presión de Inflado
Presión de Contacto
Coraza de la llanta en compresión
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Presión de Contacto (2)
Presiones de Contacto: Alta Presión de Inflado
Presión de Inflado
Presión de Contacto
Coraza de la llanta en tensión
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Presión de Contacto (4)
Los ejes más pesados, que son los que más daño hacen al pavimento, tienen en general altas presiones de inflado.
En el diseño de pavimentos por métodos racionales, generalmente se toma la presión de contacto igual a la presión de inflado, lo cual está del lado de la seguridad.
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Puntos de Análisis Básicos
Superficie del Pavimento Deflexión
Cara Inferior Concreto Asfáltico Deformación Horizontal (tracción)
Cara Superior Subrasante Deformación Vertical (compresión)
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Estructura de Pavimento
Concreto Asfáltico
Base Granular
Subbase Granular
Subrasante
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Puntos de Análisis Básicos
CA
Gran
SR
t,CA
v,S
R
p = 5.92 Kg/cm2
h
h
D
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Boussinesq - Una Capa 1
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Boussinesq - Una Capa 2
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Boussinesq - Una Capa 3
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Boussinesq - Una Capa 4
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Burminster - Dos Capas 1
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Burminster - Dos Capas 2
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Burminster - Dos Capas 3
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Burminster - Dos Capas 3
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Sistemas Multicapa 1
Propiedades de los Materiales
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Sistemas Multicapa 2
Espesores de las Capas
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Sistemas Multicapa 3
Condiciones de Carga
No = 1
9000 lbs
(40 kN)
80 psi
(552 kPa)
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Sistemas MulticapaAnálisis 1
Deflexión, mmA = 1.219 (0.048 in)B = 0.686 (0.027 in)C = 0.457 (0.018 in)
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Sistemas Multicapa 2
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Sistemas MulticapaAnálisis 3
t, E-06
A = 469B = 276C = 145
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Sistemas Multicapa Análisis 4
v, E-06
A = -2,239B = - 755C = - 371
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Evaluación Criterios de Falla
Fatiga del Concreto Asfáltico
Fatiga de la Subrasante
Deflexión (menos usado)
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Fatiga del Concreto Asfáltico
Agrietamiento tipo
Piel de Cocodrilo
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Piel de Cocodrilo (1)
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Piel de Cocodrilo (2)
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Piel de Cocodrilo (3)
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Fatiga de la Subrasante
Deformaciones tipo
Ahuellamiento
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Ahuellamiento (1)
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Ahuellamiento (2)
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Ahuellamiento (3)
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Deflexión
No se asocia con ningún tipo de
deterioro específico
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Fatiga del Concreto Asfáltico
Agrietamiento tipo
Piel de Cocodrilo
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Fatiga del Concreto Asfáltico 2
Ecuación IA (Finn et al)– Agrietamiento PC = 10%
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Fatiga del Concreto Asfáltico 3
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Fatiga del Concreto Asfáltico 4
t, E-06
A = 469 Nf = 0.07 E6B = 276 Nf = 0.39 E6 C = 145 Nf = 3.36 E6
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Fatiga del Concreto Asfáltico 2
Ecuación IA (Finn et al)– Agrietamiento PC = 10%
![Page 88: Diseño Racional Simplificado con Everstress](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062513/5571f95b49795991698f6363/html5/thumbnails/88.jpg)
Fatiga de la Subrasante
Deformaciones tipo
Ahuellamiento
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Fatiga de la Subrasante 2
Ahuellamiento = 13 mm (0.5 in)
![Page 90: Diseño Racional Simplificado con Everstress](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062513/5571f95b49795991698f6363/html5/thumbnails/90.jpg)
Fatiga de la Subrasante 3
![Page 91: Diseño Racional Simplificado con Everstress](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062513/5571f95b49795991698f6363/html5/thumbnails/91.jpg)
Fatiga de la Subrasante 4
v, E-06
A = -2,239 Nf = 0.001 E6 B = - 755 Nf = 0.13 E6C = - 371 Nf = 3.24 E6
![Page 92: Diseño Racional Simplificado con Everstress](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062513/5571f95b49795991698f6363/html5/thumbnails/92.jpg)
Combinación Resultados
C. Asfálticosubrasante
A Nf = 0.07 E6 Nf = 0.001E6
B Nf = 0.39 E6 Nf = 0.13 E6
C Nf = 3.36 E6 Nf = 3.24 E6
![Page 93: Diseño Racional Simplificado con Everstress](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062513/5571f95b49795991698f6363/html5/thumbnails/93.jpg)
Análisis de Sensibilidad A
![Page 94: Diseño Racional Simplificado con Everstress](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062513/5571f95b49795991698f6363/html5/thumbnails/94.jpg)
Deflectometría
En diseño, se puede comporbar el funcionamiento
del modelo estructural del pavimento con
Deflectometría (al menos teóricamente)
![Page 95: Diseño Racional Simplificado con Everstress](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062513/5571f95b49795991698f6363/html5/thumbnails/95.jpg)
VIGA BENKELMAN
![Page 96: Diseño Racional Simplificado con Everstress](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062513/5571f95b49795991698f6363/html5/thumbnails/96.jpg)
FWD
![Page 97: Diseño Racional Simplificado con Everstress](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062513/5571f95b49795991698f6363/html5/thumbnails/97.jpg)
FWD
![Page 98: Diseño Racional Simplificado con Everstress](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062513/5571f95b49795991698f6363/html5/thumbnails/98.jpg)
FWD
![Page 99: Diseño Racional Simplificado con Everstress](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062513/5571f95b49795991698f6363/html5/thumbnails/99.jpg)
Carrusel de Fatiga