12 AASHTO 2002

Introducción al Método AASHTO

Introducción al Método AASHTO

2002

2002

Motivos de su i

Motivos de su implement

mplementación

ación





Métodos AASHTO hasta 93:

Métodos AASHTO hasta 93:



 Empíricos, basados en los resultados del AASHO Road TestEmpíricos, basados en los resultados del AASHO Road Test



 Confiabilidad que afecta al número de pasadas de ejes tipo.Confiabilidad que afecta al número de pasadas de ejes tipo. Genera estos inconvenientes:

Genera estos inconvenientes:

•

• Pavimentos de alto tránsitoPavimentos de alto tránsito  R altaR alta  sobredimensionados (alsobredimensionados (al

final de la vida útil

final de la vida útil estaban poco deteriorestaban poco deteriorados)ados)

•

• Presencia de fallas prematuras muy difíciles de explicar (Se usabanPresencia de fallas prematuras muy difíciles de explicar (Se usaban

coeficientes a

coeficientes a_ii, función de la resistencia de cada capa), pero para, función de la resistencia de cada capa), pero para determinar los espesores había que satisfacer un determinado SN determinar los espesores había que satisfacer un determinado SN (función del M

(función del M_RR de la subrasante, pero no de la subrasante, pero no de las características dede las características de las distintas capas que

las distintas capas que confconforman el orman el paquete estructural). Algunapaquete estructural). Alguna capa quedaba subdimensionada y aparecían fallas.

Método mecánico-empírico

 Gran avance de la informática

 Amplia base de datos debida al LTPP (Long Term Pavement Perfomance - EEUU y Canadá desde 1981).

 Amplio desarrollo de modelos de deterioro de pavimentos flexibles y rígidos (HDM4), que permiten su calibración a diferentes condiciones.



Mecánico o mecanicista: se basa en la teoría de la

elasticidad para determinar tensiones y

deformaciones.



Sobre estas tensiones y deformaciones se aplican las

ecuaciones de modelos de deterioro para determinar

el número de pasadas de determinada configuración

y magnitud que provocarían la rotura del pavimento

para ese tipo de deterioro.



Resumiendo: análisis del consumo de fatiga

producido por todos los rangos de cargas de distinta

configuración previstos durante la vida útil del

pavimento.



Debe trabajarse con espectro de cargas. El número

de ESALs no es más válido.



Se sigue usando la confiabilidad, pero ahora afecta a

cada tipo de falla analizado, mayorando su predicción a

lo largo de la vida útil del pavimento.



Materiales: se siguen usando módulos dinámicos para

caracterizarlos.



Se hace especial hincapié en su variación estacional y/o

a lo largo de la vida útil del pavimento, como así 

también en función de la velocidad de aplicación de las

cargas.

Datos generales de entrada



Vida útil de diseño, fecha de construcción, fecha de

habilitación al tránsito.



Naturaleza del proyecto: pavimento nuevo,

reconstrucción o rehabilitación.



Tipo de pavimento: rígido o flexible.



Tres niveles de jerarquía para diseño:

 Nivel 1: es el más riguroso de todos. Alto nivel de exactitud. Pavimentos de rutas muy importantes sometidas a un tránsito muy intenso y pesado _ evitar fallas prematuras _ graves consecuencias económicas. Datos de materiales _ ensayos de laboratorio (mezclas asfálticas _módulo dinámico; suelos y materiales no ligados _módulo resiliente). Ensayos in situ (FWD). Se necesita también conocer con exactitud el tránsito previsto durante la vida útil del pavimento y el espectro de cargas correspondiente para ese tránsito.

Datos generales de entrada



Nivel 2: nivel medio de exactitud, similares a los usados

en AASHTO ’93. Datos de entrada:

• Tomados de una base de datos de un organismo vial. • Deducidos de un programa de ensayos limitado.

• Estimados a través de correlaciones conocidas.



Nivel 3: nivel mínimo de exactitud. Se justifica cuando

las consecuencias de una falla temprana son mínimas

(Rutas sometidas a bajo tránsito). Datos de entrada:

• Seleccionados por el usuario o adopción de valores medios

típicos para cada región _ Módulos resilientes usados comúnmente por el organismo vial correspondiente.

Tránsito



Volumen



Distribución de cargas por eje



Configuración



Presión de inflado. Pasa de 85 psi (AASHO Road Test) a

115-120 psi.



Velocidad operativa de los vehículos. Muy importante

en lo concerniente a respuesta de los materiales.

Clima



Datos climáticos provenientes de estaciones

meteorológicas de EEUU. Muy buena base de datos

disponible.



Definición de latitud, longitud y cota del proyecto,para

extrapolación de datos correspondientes a dichas

bases.



Variación horaria de la temperatura.



EICM (Enhanced Integrated Climatic Model o Modelo

Climático Integrado y Ampliado) permite predecir el

perfil horario de la temperatura a través del pavimento

y se basa en datos climáticos horarios.



Gradiente de humedad a través del paquete estructural,

determinado mensualmente.

Estructura



El proyectista debe proponer un diseño de prueba

definiendo capas, espesores y materiales para

conformarlas.



Análisis y método de diseño independientes del nivel de

entrada de datos (Nivel 1, 2 ó 3). Bajo nivel de datos de

entrada va a dar como resultado una mayor

incertidumbre

_

adopción de criterio más conservador.



Respuesta estructural de pavimentos: programas que

consideran modelos elásticos multicapa, o bien

mediante elementos finitos.

 Niveles 2 o 3: módulos independientes del nivel de tensiones

actuantes _ programa JULEA (modelo elástico lineal multicapa).

 Nivel 1: programa DSC2D, (elementos finitos en dos dimensiones con elasticidad no lineal).

Estructura



Acumulación del daño a lo largo de la vida útil: concepto

de daño incremental. Vida de diseño dividida en

períodos de 15 días para pavimentos flexibles.

Estructura



Daño de fatiga a lo largo del tiempo (Miner)

 n= Número previsto de repeticiones de carga de una determinada magnitud y configuración.

 N= Número de repeticiones de carga de esa magnitud y configuración que producen daños en el pavimento. 

Análisis del consumo de fatiga

 N  n  fatiga

 por 

Fallas tenidas en cuenta en el análisis

 Fallas típicas para pavimentos flexibles y rígidos.

 Fallas funcionales y estructurales.

 Método AASHTO 2002: se analizan las fallas que pueden relacionarse con tensiones o deformaciones determinadas aplicando los modelos mecanicistas. Así para pavimentos flexibles se tiene:

 a)Fisuración por fatiga, de abajo hacia arriba. Deriva en piel de cocodrilo. Está motivada por las tensiones de tracción que se desarrollan en la parte inferior de la capa asfáltica.

 b)Ahuellamiento. Es debido a la suma de deformaciones verticales que tienen lugar en cada una de las capas que conforman el paquete estructural más la subrasante.

 c)Fisuración longitudinal, de arriba hacia abajo. Motivada por la combinación de cargas muy pesadas de rueda, presiones altas de inflado junto con la aparición de tensiones térmicas de tracción debidas a bajas temperaturas en la superficie del pavimento.

 d)Fisuración térmica. No está motivada por tensiones o deformaciones excesivas debidas a cargas de tránsito. Su causa es debida a las excesivas tensiones de tracción como consecuencia de sucesivos ciclos de enfriamiento del pavimento.

Modelos de deterioro utilizados



Fisuración por fatiga (piel de cocodrilo)

donde:

N

_f 

= número de repeticiones de carga hasta alcanzar la fisuración

por fatiga

ε_t

= deformación por tracción en la ubicación crítica (parte inferior

de capa asfáltica)

E*= módulo dinámico de la mezcla asfáltica

β_f1, β_f12

,

_, β_f3,

= factores de calibración= 1 en principio

C= 10

M 854 , 0 * 291 , 3 f  E 1 1 C 00432 , 0 N















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







Asphalt Institute:

3 f  3 2 f  2 1 K * K t 1 f  f 

E

1

1

K

C

00432

,

0

N

 



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



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









V

V_bb= Volumen de betún= Volumen de betún V

V_aa= volumen de aire= volumen de aire



















0

0

,,

69

69

V

V

V

V

V

V

84

84

,,

4

4

M

M

b b aa b b

hh

_acac

= espesor de capa asfáltica

= espesor de capa asfáltica

K

K

₁₁

= 0,007566

= 0,007566

K

K

₂₂

= 3,949

= 3,949

K

K

₃₃

= 1,281

= 1,281



 Superficie afectada por piel de cocodrilo:Superficie afectada por piel de cocodrilo:



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 

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 

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 







₆

₆₀

₀

1

1

ee

1

1

C

C

F

FC

C

)) )) 100 100 D D log( log( C C C C C C C C (( 4 4 '' 2 2 2 2 '' 1 1 1 1

donde:

donde:

FC= área con piel de cocodrilo (%)

FC= área con piel de cocodrilo (%)

C

C

₁₁

= 1

= 1

C

C

₂₂

= 1

= 1

C

C

₁₁’=’=

-2 C

-2 C

₂₂’’

C

C

₂₂’=’=

-2,40874-39,748 (1+h

-2,40874-39,748 (1+h

_acac

))

C

C

₄₄

= 6000

= 6000

hh

_acac

= espesor de capa asfáltica

= espesor de capa asfáltica

D= daño por fatiga





Fisuración por fatiga en base tratada con cemento

Fisuración por fatiga en base tratada con cemento

donde:

donde:

N

N

_f f 

= número de repeticiones de carga hasta alcanzar la

= número de repeticiones de carga hasta alcanzar la

fisuración por fatiga

fisuración por fatiga

ζ

ζ_ss

= tensión de tracción

= tensión de tracción

M

M

_rr

= módulo de rotura

= módulo de rotura

kk

₁₁

, k

, k

₂₂

= factores de calibración (= 1 en pr

= factores de calibración (= 1 en principio)

incipio)

β

β_c1c1, β, β_c2c2

= factores de calibración

= factores de calibración



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 

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 













22 cc22 rr ss 1 1 cc 1 1

k 

k 

M

M

k 

k 

f 

f 

10

10

N

N



Fisuración por fatiga de arriba hacia abajo en capa

asfáltica

3 f  3 2 f  2 1 K * K t 1 f  f 

E

1

1

K

C

00432

,

0

N

 



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





















Igual modelo de fatiga que para piel de cocodrilo. Los factores

de calibración son los mismos salvo K

₁

:

) h 7357 , 5 544 , 30 ( 1 ac

e

1

844

,

29

0001

,

0

1

K









) Daño log( C C 4 3 top _{1 2}

e

1

C

C

FC

_







donde:

FC

_top

= cantidad de fisuración de arriba hacia abajo (en

pies/milla)

Daño= daño por fatiga

C

₁

, C

₂

, C

₃

, C

₄

= factores de calibración

C

₁

= 7,0; C

₂

= 3,5; C

₃

= 0; C

₄

= 1000



Ahuellamiento

donde:

ε_p

= deformación específica plástica

ε_r

= deformación específica resiliente

T= temperatura de la capa (ºF)

N= número de repeticiones de cargas

k

_z

= (C

₁

+C

₂

depth) 0,328196

depth

C

₁

= -0,1039 h

_ac2

_{+ 2,4868 h}

ac – 

17,342

C

₂

= 0,0172 h

_ac2 _– 

_{1,7331 h}

ac

+ 27,428

k

₁

= -3,35412

k

₂

= 1,5606 k

₃

= 0,4791

β_r1, β_r2

,

β_r3

= factores de calibración, iguales a 1 en principio.

3 r 3 2 r 2 1 k  k  k  1 r z r p

N

T

10

k 











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 

 

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

Ahuellamiento en capa no ligada

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





             N r o v 1 s 1 a

(

N

)

K

h

e

donde:

δ_a

= deformación permanente de la capa.

N= número de repeticiones de carga.

K

₁

= 2,03 para capa granular

K

₁

= 1,67 para suelos finos

ε_v

= deformación vertical específica media.

h= espesor de la capa (pulg)

ε_o, β, ρ= propiedades de los materiales ε_r

= deformación específica resiliente.

β_s1

= factor de calibración

C

W

017638

,

0

61119

,

0

log













 







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









1 7 0 7

)

10

(

1

C

10

1192 , 0 GWT 3586 , 0 64 , 0 1 r C

2555

E

712

,

51

W









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





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

 

 



W

_C

= contenido de agua (%)

E

_r

= módulo resiliente de la capa o

subrasante (psi)

GWT= profundidad del nivel

freático (pies)

a

₁

= 0,15

b

₁

= 0

a

₉

= 20,0

b

₉

= 0

2

E

a

e

E

a

e

log

9 9 1 b r 9 ) 10  /  ( b r 1 r 0  

_



_



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

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 

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



 



















1 9 0 9

)

10

(

1

C

10



Fisuración térmica

donde:

C

_f 

= cantidad observada de fisuración térmica (pies/500 pies).

N()= distribución normal standard evaluada en ().

ζ= desvío standard del logaritmo de la profundidad de fisuras del

pavimento.

C= profundidad de fisura.

h

_ac

= espesor de capa asfáltica



 

 



 

 





400

N

log(

C

 / 

h

)

C

_f  ac

ΔC= cambio en la profundidad de fisura debida al ciclo de enfriado

ΔK= cambio en el factor de intensidad de tensión debido al ciclo de enfriado

A, n= parámetros de fractura para la mezcla asfáltica σ_m= resistencia de la mezcla no dañada

β_t= parámetro de calibración

K=1 (Nivel 1) K= 0,5 (Nivel 2) K= 6,0 (Nivel 3)

Δ

C= A

Δ

K

n )) n * E log( 52 , 2 389 , 4 ( K ( _{t m}

10

A











Lisura (IRI)

 El IRI (International Roughness Index) es un indicador del comportamiento del pavimento. A medida que las fallas van evolucionando en el tiempo, el IRI se va incrementando.

 IRI= f(serviciabilidad)



 

 



 

 



PSI

0

,

5

ln

5

,

5

IRI

El IRI final aceptable es de 150 a 200 pulg/milla ó 2,35 a 3,15 m/km.

Para PSI= 4,2 corresponde un IRI de 0,96 m/Km ó 62 pulg/milla.

 Expresión general usada por el Método AASHTO 2002 para expresar el IRI:

IRI= IRI₀ + ΔIRI_D+ ΔIRI_SF Donde:

IRI₀ = IRI inicial (50 a 100 pulg/milla ó 0,8 a 1,60 m/km) ΔIRI_D= variación de IRI debido a fallas en el pavimento

ΔIRI_SF= variación en IRI debido a factores del lugar (hinchamiento de subrasante por helada y/o presencia de subrasante expansiva)



Pavimentos flexibles con bases no ligadas

donde:

SF= factor de lugar (site factor)

(TC

_L

)

_T

= longitud total de fisuras transversales

COV

_RD

= coeficiente de variación del ahuellamiento (Se toma el

20%)

(FC)

_T

= fisuración por fatiga en zonas transitadas por ruedas (% del

área total de trocha).

T RD T L 20 age 0 0,015 SF e 1 0,008 (TC ) 40(COV ) 0,40(FC) IRI IRI











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









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 











 

 



 

 







10

)

1

R

ln(

)

1

P

(

)

1

FI

ln(

10

2

PI

)

1

P

(

R

SF

SD 0,075 ₄ 0,02 m

R

_SD

= desvío standard de la precipitación mensual

P

_0,075

= porcentaje que pasa el tamiz de 0,075 mm (TNº200)

PI= índice de plasticidad del suelo

FI= índice de congelamiento medio anual (ºC-día)

P

_0,02

= porcentaje menor que 0,02 mm (20

m

)

R

_m

= precipitación media anual (mm)



Refuerzos flexibles sobre pavimentos rígidos

T RD T L 20 age 0 0,00825 SF e 1 0,0014 (TC ) 40,8(COV ) 0,575 (FC) IRI IRI













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

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



 

 







Confiabilidad en el diseño



Todo lo relacionado con el diseño de un pavimento es

variable y aleatorio.



AASHTO 2002: R afecta a cada análisis de evolución de

fallas o lisuras consideradas.

 R= P[falla en el período de diseño < nivel crítico de falla]

 R= P[IRI en el período de diseño < nivel crítico de IRI]

 Se comienza el diseño planteando un paquete de prueba. El software del AASHTO 2002 prevé una evolución de fallas y lisura a lo largo del tiempo. Esta predicción está basada en valores medios (R= 50%). Para evitar problemas, el proyectista debe adoptar R mayores.

Confiabilidad en el diseño



La distribución del error para una dada falla o IRI

alrededor de un valor medio es función de muchas

fuentes de variación e incertidumbre tales como:

 Errores en la estimación de cargas de tránsito.

 Fluctuaciones climáticas a lo largo del período de diseño.

 Variaciones en espesores de capas, propiedades de materiales y de subrasante a lo largo del proyecto.

 Errores en la medida de las fallas e IRI.

Fórmulas de desvío standard en función de los

deterioros usadas por el Método AASHTO 2002



Fisuración por fatiga de abajo hacia

arriba en capas asfálticas:

BOTTOM= daño por fisuración de abajo hacia arriba (piel de

cocodrilo)



Fisuración por fatiga de arriba hacia abajo en capas

asfálticas:

TOP= daño por fisura de arriba hacia abajo

)

e

1

(

2300

200

SD

_{(1,07722,1654log(TOP0,0001))}







)

e

1

(

13

13

,

1

SD

_{(7,5715,5log(BOTTOM0,0001))}









Ahuellamiento en capa asfáltica

RUT= ahuellamiento (pulg)



Ahuellamiento en capas no ligadas



Capa granular:

BASERUT= ahuellamiento en la base



Subrasante:

SUBRUT= ahuellamiento en subrasante

001

,

0

BASERUT

1477

,

0

SD

 0,6711 

001

,

0

RUT

24

,

0

SD



0,8026



001

,

0

SUBRUT

1235

,

0

SD



0,5012





Fisuración térmica en concreto asfáltico

Nivel 1:

Nivel 2:

Nivel 3:

THERMAL= fisuración térmica en la capa asfáltica

Tipo de pavimento SD (pulg/milla)

Pavimento flexible con base granular 0,387 Pavimento flexible con base tratada con asfalto 0,292 Pavimento flexible con base tratada con cemento 0,229

Refuerzo flexible sobre flexible 0,179

Refuerzo flexible sobre rígido 0,197

Desvíos standard de IRI adoptados

97 , 636 THERMAL 0899 , 0 SD







86 , 654 THERMAL 0169 , 0 SD







98 , 453 THERMAL 0869 , 0 SD





Tránsito



Se eliminan los

ESALs, se trabaja

con espectro de

cargas

Características de los vehículos s/FHWA

Vehículo Características

1 Moto

2 Automóvil

3 Pick up – 2 ejes – 4 ruedas

4 Ómnibus

5 Camión simple - 2 ejes – 6 ruedas

6 Camión simple - 3 ejes

7 Camión simple – 4 o más ejes

8 Camión semirremolque – 4 o menos ejes

9 Camión semirremolque – 5 ejes

10 Camión semirremolque – 6 o más ejes

11 Camión semirremolque + acoplado – 5 o menos ejes

12 Camión semirremolque + acoplado – 6 ejes



Calidad exigida en cuanto a datos de tránsito

 Nivel 1: valores medios de tránsito medio diario anual de camiones (AADTT). Espectros de carga determinados por WIM en el lugar del proyecto.

 Nivel 2: datos de censos de tránsito con clasificación de vehículos realizado en el lugar del proyecto. Espectro de cargas propuesto por el organismo vial correspondiente.

 Nivel 3: datos de tránsito (tránsito medio diario anual o AADT-comprende todos los vehículos) y composición del

mismo, usados en la zona. Espectro de cargas propuesto por el organismo vial. Porcentaje de camiones con respecto al tránsito total.

 AADTT: corresponde al promedio del número de pasadas diarias de vehículos pesados (clase 4 a 13)

 Factor de distribución por camión: distribución normalizada de tipos de camiones durante el año. (Niveles 1 y 2). Determinado mediante datos de censos de tránsito y WIM o dividiendo el número de camiones de una determinada clase por el número total de camiones, medidos en un día típico del año. Factor

constante durante el día y durante todas las estaciones del año.

S factores= 1. Nivel 3: factores adoptados por defecto en base a datos del LTPP.

 Factor de distribución mensual de camiones: relación que ajusta el promedio diario anual de camiones en cada mes del año. Determinado en base a censos de tránsito y cargas (WIM) o bien dividiendo el tránsito medio diario de camiones

correspondientes a un mes por AADTT. Puede adoptarse por defecto un factor de distribución mensual = 1 _ la cantidad de camiones se mantiene constante durante los 12 meses del año.

 Factor de distribución horaria: porcentaje de tránsito medio diario anual de camiones en cada hora del día. Determinado mediante datos de censos de tránsito y

cargas (WIM) o dividiendo el número de camiones dentro de una determinada hora por el AADTT.

S factores de distribución horaria= 1.

Intervalo del día % de AADTT Factor de distribución horaria

00,00 – 06,00 hs 14,0 0,023

06,00 – 10,00 hs 19,8 0,050

10,00 – 16,00 hs 35,1 0,059

16,00 – 20,00 hs 18,5 0,046

20,00 – 24,00 hs 12,6 0,032

Crecimiento del tránsito:



Sin crecimiento



Crecimiento lineal

Se puede considerar el

 Factor de distribución por dirección: igual concepto que en AASHTO ’93. Estos factores de distribución

direccionales son constantes en el tiempo para todas las clases de camiones, o bien se definen en función del

camión predominante, o bien se adoptan valores por defecto para cada tipo de camiones.

Tipo de camión Factor de distribución direccional 4 Omnibus 0,50 5-7 Camiones simples 0,62 8-10 Camiones semirremolque 0,55

 Factor de distribución por trocha: igual concepto que en AASHTO ’93. Estos factores de distribución por trocha son constantes en el tiempo para todas las clases de camiones, o bien se definen en función del camión predominante. Pueden adoptarse estos valores:

Nº total de trochas (ambas direcciones) Factor de distribución por trocha 2 1,0 4 0,9 6 0,6 8 0,45

 Factor de distribución de carga por eje: dependen del tipo de camión y grupo de cargas. Se define como el número de ejes en cada intervalo de carga por tipo de eje (simple, tándem,

trídem, quad) para cada clase específica de camión. Se

determina a partir de datos de WIM o promediando el número de ejes diarios medidos dentro de un intervalo de carga para un tipo de eje correspondiente a una clase de camión dividido por el número total de ejes para todos los intervalos de carga. Estos factores se mantienen constantes a lo largo del tiempo.

S factores = 100.

Nivel 3: se adoptan distribuciones normalizadas definidas en base a datos del LTPP.

 Número de ejes por eje tipo y por clase de camión: número promedio de ejes de cada tipo por cada clase de camión. Determinado mediante datos de WIM a lo largo del tiempo, o dividiendo el número total de ejes de un determinado tipo correspondiente a una determinada clase de camiones por el número total de camiones de esa clase. Determinación necesaria para niveles 1 y 2. Nivel 3: adoptar valores por defecto obtenidos del LTPP:

Tipo de camión Ejes simples Ejes tándem Ejes trídem

4 1,62 0,39 0,00 5 2,00 0,00 0,00 6 1,02 0,99 0,00 7 1,00 0,26 0,83 8 2,38 0,67 0,00 9 1,13 1,93 0,00 10 1,19 1,09 0,89 11 4,29 0,26 0,06 12 3,52 1,14 0,06 13 2,15 2,13 0,35

 Configuración de ejes, interesa conocer:

 Ancho promedio de ejes, ancho de borde a borde y a bordes de ruedas.

 Separación entre eje delantero y trasero

 Espaciamiento medio entre ejes

 Espaciamiento entre duales

 Presión de inflado

 Espaciamiento entre ejes: separación longitudinal entre ejes, ya sea separados, o bien que formen una configuración tándem, trídem o quad. Determinado mediante datos de WIM a lo largo del tiempo, o promediando la distancia medida entre ejes (tándem, trídem o quad) para cada clase de camión, en niveles 1 y 2.

Nivel 3: por defecto espaciamiento medio entre ejes que forman un tándem = 4,3 pies (1,30 m), y trídem = 4,1 pies (1,25 m).

 Separación entre eje delantero y trasero: Separación

media entre el eje delantero y el primer eje trasero aprox 15 pies (4,60 m), con un valor mínimo de 12 pies (3,65 m) y un valor máximo de 18 pies (5,50 m).

 Separación entre duales: distancia transversal medida entre centro y centro de dos ruedas duales. En promedio esta separación = 12,5 pulg (32 cm).

 Presión de inflado: presión del aire caliente dentro del neumático. 10% mayor que la presión en frío. Valor adoptado por defecto= 120 psi.

 Deriva del tránsito: no todas las ruedas de los vehículos pasan por la misma sección del pavimento. Distribución aleatoria. Concepto muy favorable para determinar

tensones y deformaciones, dado que por un punto en estudio pasa sólo un porcentaje del total del cargas.

Materiales



Concreto asfáltico: Hay que considerar las

propiedades de todos sus componentes. El concreto

asfáltico es muy sensible a la temperatura y tiempo de

aplicación de cargas. El betún sufre un proceso de

oxidación en el tiempo

_

endurecimiento.



Módulo dinámico E*= / bajo una carga sinusoidal a

temperatura y frecuencia dadas

 Gradación de la mezcla: reviste importancia en niveles 2 y 3:

• % retenido en T3/4” • % retenido en T3/8” • % retenido en TNº4 • % pasa TNº200

 Propiedades del betún asfáltico:

• Opción 1 (Niveles 1 y 2): Uso de datos de ensayos Superpave.

o Módulo complejo de corte G* (/g). Entrar valores de laboratorio de G* y ángulo de fase a diferentes temperaturas y frecuencia de 10 rad/seg.

• Opción 2 (Niveles 1 y 2): Ensayo convencional sobre betún:

o Punto de ablandamiento

o Viscosidad absoluta (poises, a 140ºF o 60ºC)

o Viscosidad cinemática (centistokes, a 275ºF o 135ºC) o Gravedad específica

o Penetración (décimas de mm a 25ºC y carga de 100 grs) o Viscosidad de Brookfield

• Opción 1 (Nivel 3): Grado de perfomance Superpave para

betunes asfálticos.

o Seleccionarlo de tabla de grados de perfomance en función de la temperatura mínima de diseño y promedio de los 7 días de máxima temperatura prevista para la mezcla.

• Opción 2 (Nivel 3): Seleccionar el betún de acuerdo al

grado de viscosidad: AC 2,5; AC 5; AC 10; AC 20; AC 30; AC 40

• Opción 3 (Nivel 3): Seleccionar el betún de acuerdo al

grado de penetración: Pen 40-50; Pen 60-70; Pen 85-100; Pen 120-150; Pen 200-300.

 Propiedades del concreto asfáltico:

• Temperatura de referencia: sirve para construir curvas patrón de

E*=f(frec, T). Por defecto T= 70ºF (21ºC).

• Propiedades volumétricas en el momento de la construcción:

o Contenido efectivo de betún (%). (% en masa de betún presente en la mezcla y no absorbido por los agregados).

o Contenido de vacíos (%). (% de aire existente en la mezcla). o Peso unitario total (pcf). Peso total/volumen total mezcla

• Coeficiente de Poisson. Por defecto n= 0,35, o usar un modelo predictivo

con parámetros a y b.

• Conductividad térmica. Es una medida del flujo uniforme de calor a través

de un espesor unitario de concreto asfáltico, cuando ambas caras están sometidas a una diferencia de temperatura unitaria. Sirve para predecir el perfil de temperatura en la capa de concreto asfáltico. Por defecto = 0,67 BTU/hora-pie ºF.

• Capacidad de calor. Es el calor requerido para elevar la temperatura de

una masa unitaria de material por unidad de temperatura. Sirve para predecir el perfil de temperatura en la capa de concreto asfáltico. Por defecto = 0,23 BTU/lb-pie.

 Análisis de la fisuración térmica de las capas asfálticas

• Es necesario conocer:

o Resistencia de tracción media a 14ºF (-10ºC). Máxima tensión de tracción que el material es capaz de resistir sometido a un ensayo de tracción por compresión diametral.

o Ensayo de creep. Seleccionar 100 y/o 1000 segundos.

o Coeficiente de contracción térmica de la mezcla. Cambio de dimensión lineal por unidad de longitud o cambio en volumen por unidad de volumen que tiene lugar por cada grado de variación de temperatura. Se puede entrar su valor o bien determinarlo en función de:

- Volumen de vacíos en los agregados (VMA).

- Coeficiente de contracción térmica de los agregados.

o Complianza del creep. Es la relación entre la deformación y la tensión en el ensayo de creep estático (Inversa del stiffness). Se pueden entrar valores de complianza en función de la temperatura y del tiempo de aplicación de la carga. Para nivel 2 sólo hace falta los valores correspondientes a una temperatura de 14ºF (-10ºC).



Materiales no ligados



Quedan caracterizados por el módulo resiliente.



Debe conocerse el coeficiente de Poisson n. Por

defecto n= 0,35.



Coeficiente de empuje en reposo K

₀

= 0,5. Muy útil

en nivel 1.



En nivel 1 deben entrarse las constantes

resilientes de los materiales: k

₁

, k

₂

y k

₃

, de manera

tal que:

3 2 k  a oct k  a 1 R

p

p

k 

M

_

 

 



 

 



 

 



 

  



θ= ζ₁

+

ζ₂

+

ζ₃

=

ζ₁

+ 2

ζ₃

= tensión volumétrica

d 2 2 1 2 3 2 2 3 1 oct



1₃ (







)



(







)



(







)



2 ₃







Opciones para análisis (Nivel 2)

•

Opción 1. Usando datos del EICM (clima), se puede

determinar el módulo resiliente mediante:

o Ensayo en laboratorio de módulo resiliente o CBR con correlación con M_R

o Valor R (Hveem) con correlación con M_R

o Coeficiente estructural a_i (Método AASHTO ’93) con correlación con M_R

o Ensayo de penetración con cono (DCP) con correlación con M_R

•

Opción 2. Usando datos estacionales, se puede

seleccionar:

o Módulo resiliente, entrando valores mensuales determinados en laboratorio

o CBR, entrando valores mensuales de CBR correlacionándolos con M_R.

o Valor R, entrando valores mensuales de R correlacionándolos con M_R.

o Coeficientes estructurales a_i, entrando valores mensuales de a_i correlacionándolos con M_R.

o Penetración con cono DCP, entrando con valores mensuales de DCP, correlacionándolos con M_R.

•

Opción 3. Usando valores representativos, entrar

valores para

o Módulo resiliente o CBR

o Valor R (Hveem)

o Coeficiente estructural a_i (Método AASHTO ’93) o Ensayo de penetración con cono (DCP)



Opciones para análisis (Nivel 3)

•

Opción 1. Usando datos del EICM (clima), entrar

valores de módulo resiliente.

•

Opción 2. Usando valores representativos, entrar