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U n in iv e r s iv e r s id ad a d Nd N a c ia c io n ao n a l l d e Hd e H u a nu a n c a v e l ic a v e l ic ac a E
E scuscu ela Proela Pro fesifesionon al dal d e Ie Ingng enienieríería Ca C iivivill I In g . n g . E UE U L E R L E R A Y A L A A Y A L A B IB IZ A R RZ A R R OO C C u r s o du r s o d e P a v ie P a v im e n t o sm e n t o s
PAVIMENTOS
PAVIMENTOS
UNIVERSID
UNIVERSIDAD NACIONAL
AD NACIONAL DE
DE
HUANCAVELICA
HUANCAVELICA
ESCUELA ACADÉM
ESCUELA ACADÉMICO
ICO PROFESIONAL
PROFESIONAL DE
DE
INGENIERIA CIVIL
INGENIERIA CIVIL
TEMA:
TEMA:
MÉTODO DEL
MÉTODO DEL INSTITUTO DEL
INSTITUTO DEL ASFAL
ASFALTO
TO
P
PAVIMENTO FLE
AVIMENTO FLEXIBLES
XIBLES
IING.
NG. EULE
EULER
R AY
AYALA
ALA BI
BIZARRO
ZARRO
Huancave
Huancavelica,
lica, 13 de Diciembre de 2013
13 de Diciembre de 2013
ALCANCES
ALCANCES
Pr
Proc
oced
edim
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dise
seño
ño es
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utili
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ceme
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o
asfáltico o asfalto emulsificado en toda o parte de
asfáltico o asfalto emulsificado en toda o parte de
la estructura.
la estructura.
Se
Se in
incl
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ones
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o
asfáltic
asfáltico de
o de superficie, base
superficie, base de concreto asfáltico y
de concreto asfáltico y
bases o subbases
bases o subbases granulares.
granulares.
BASE DEL DISEÑO:
BASE DEL DISEÑO:
El
El pa
pavi
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fleexi
xibl
ble
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side
dera
rado
do cco
omo
mo un
un
sistema elástico multicapas.
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DISTRIBUCI
Ó
N DE PRESIONES DE CARGA DE RUEDA
SOBRE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
W
Carga de Rueda
Compresión
Tensión
Compresión
Temperatura
t
c
Modelo de Boussinesq
Distribuci
ón de
esfuerzos
verticales bajo la
linea de carga de
la rueda
Distribución de
esfuerzos
horizontales bajo
la línea de carga
de la rueda
Distribución de la
temperatura.
P
a
Superficie con
aglomerante
bituminoso
Capas granulares
no aglomeradas
U n iv e r s id a d N a c io n a l d e H u a n c a v e l ic aW
Carga de Rueda
P1
P0
P1
P0
La estructura del pavimento al ser
sometida a una determinada solicitación,
normalmente una carga ortogonal a su
superficie, produce un estado de
tensiones y deformaciones . Las
deformaciones
producen
desplazamientos en sentido vertical en
magnitudes muy pequeñas del orden de
centésimas o milésimas de milimetros (
deflexion)
DISTRIBUCI
Ó
N DE LA PRESI
Ó
N DE CARGA A TRAV
É
S
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LA DEFLEXI
Ó
N DEL PAVIMENTO ORIGINA
ESFUERZOS DE TENSI
Ó
N Y COMPRESI
Ó
N EN LA
ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
Carga de Rueda
BASES ASF
Á
LTICAS y PAVIMENTOS
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Recordando…
Relación de la deformación causada por la
carga y la longitud original del material.
Unidades: Adimensional
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Rigidez (stiffness)
Para materiales
elásticos :
Modulo de
Elasticidad.
Modulo Elástico.
Módulo de Young
Esfuerzo vs. Deformaci
ó
n de un material en
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De flexión ( i)
Cambio en longitud.
Deformación.
Unidades: mm, µm (0.001 mm).
U n iv e r s id a d N a c io n a l d e H u a n c a v e l ic aTEOR
Í
A EL
Á
STICA LINEAL MULTICAPA
De la grafica anterior que podemos identificar?
La carga (llanta)
Al menos 3 capas (pueden ser mas)
Dimensión lateral no determinada (infinito)
Deflexión,
δ
Deformación por tensión,
ε
t
Agrietamiento por fatiga
Deformación por compresión,
ε
c
Ahuellamiento
Para entender el comportamiento de esta estructura se ha asumido un
comportamiento elástico:
La estructura descansa en una
capa elástica de profundidad infinita
Subrasante
Todas las capas del pavimento puede describirse con el
modulo de
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Además, las capas son asumidas como:
Homogéneas (mismo material)
Isotrópicas (comportamiento igual sin considerar dirección)
Las cargas ejercidas por las llantas asumidas como:
Carga puntuales
Cargas circulares con presión uniforme
Con este tipo de cargas, entonces el estado de esfuerzos es
axisimétrico, o sea tiene simetría rotacional alrededor del
centro de la carga
Entonces, es mas fácil describir el sistema con coordenadas
radiales
TEOR
Í
A EL
Á
STICA LINEAL MULTICAPA
PRINCIPIO DE DISE
Ñ
O-METODO
INSTITUTO DEL ASFALTO
En este método de diseño el pavimento es modelado como un sistema de
multicapas elásticas.
El material de cada capa es caracterizado por su Módulo de Elasticidad y
su coeficiente de Poisson.
El tráfico aplicado al pavimento se expresa en un número de repeticiones
de un eje simple con ruedas duales y una carga de 18,000 libras (80 KN).
En el análisis, cada rueda dual es representado por dos áreas circulares
con un radio de 115 mm (4.52") y una distancia entre centros de 345 mm
(13.51"), resultando una presión de contacto de 483 KPa (70 psi).
El método puede ser usado para diseñar pavimentos asfálticos con varias
combinaciones de mezclas asfálticas de superficie y base, y con bases y
subbases granulares.
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C u r s o d e P a v im e n t o s
En la metodología adoptada para este capítulo, se
asume que la carga en la superficie del pavimento
produce 2 deformaciones unitarias que son
consideradas críticas para el diseño. Estas
deformaciones unitarias son:
- La deformación unitaria horizontal de tensión en el
fondo de la capa asfáltica más profunda, denominada,
εt
.
- La deformación unitaria vertical de compresión en la
parte superior de la capa de subrasante, denominada
εc
.
CRITERIO DE DISE
Ñ
O
U n iv e r s id a d N a c io n a l d e H u a n c a v e l ic a
Si la deformación unitaria horizontal es excesiva se
producirán fisuras en la capa asfáltica, mientras que si la
deformación unitaria vertical es excesiva, se producirán
deformaciones permanentes en la superficie del
pavimento (ahuellamiento) por sobrecargar la subrasante.
CARTAS DE DISEÑO:
Para el desarrollo de éste manual se seleccionaron
tres grupos de condiciones ambientales.
Temperatura Media Anual del Aire (MAAT)
<7°C, 15.5°C,>24°C
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C u r s o d e P a v im e n t o s
Caracterizaci
ó
n de los materiales:
Todos los materiales son caracterizados por un Módulo de
Elasticidad (también llamado Módulo Dinámico, para el
caso de mezclas asfálticas o Módulo de Resiliencia para el
caso de suelos y materiales granulares) y un coeficiente
de Poisson. Valores específicos son seleccionados en base
a experiencia y estudios extensos de datos de ensayos.
CONCRETO ASFALTICO, el módulo dinámico de las mezclas
asfáltica es fuertemente dependiente de la temperatura.
MATERIALES GRANULARES. Los módulos de resilencia de
los materiales granulares varían con las condiciones del
esfuerzo en el pavimento.(M
R
varían 15000 a 50000psi)
CONDICIONES AMBIENTALES: heladas, temperatura…
MEZCLAS DE ASFALTO EMULSIFICADO:
Las mezclas de emulsiones asfálticas utilizadas
para materiales de base en este manual, están
caracterizados por tres tipos de mezclas:
Tipo I. Mezclas de emulsiones asfálticas hechas con
agregados de graduación densa, procesados.
Tipo II. Mezclas de emulsiones asfálticas hechas con
agregados semi procesados, de cantera.
Tipo III. Mezclas de emulsiones asfálticas hechas con
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C u r s o d e P a v im e n t o s
PROCEDIMIENTO DEL DISE
Ñ
O
ESTRUCTURAL
En este apartado se presentan los procedimientos
para la determinación de los espesores de:
1. HMA ó Emulsión Tipo I (con tratamiento
superficial)
2. HMA + Base Emulsificada (tipo II ó III)
3. Emulsión Tipo I + Emulsión Tipo II ó III (con
tratamiento superficial).
4. HMA + Base Granular + Sub Base Granular
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C u r s o d e P a v im e n t o s
1. Determinaci
ó
n de espesores de
pavimentos: todo concreto asf
á
ltico
(full-depth)
Diseñar un pavimento todo concreto asfáltico para las
siguientes condiciones:
- Subrasante: MR = 41.4 Mpa (6000 psi)
- Tráfico: ESAL =10^6
- Clima: MAAT = 15.6 °C (60°F)
De la gráfica A-7 (ó A-25) se determina que el pavimento
todo concreto asfáltico es de un espesor de 240 mm (9.5")
de concreto asfáltico de superficie y base.
2.Determinaci
ó
n de espesores para
pavimentos con base asf
á
ltica emulsificada.
Del mismo ejemplo anterior:
- Subrasante: MR = 41.4 Mpa (6000 psi)
- Tráfico: ESAL =10^6
- Clima: MAAT = 15.6 °C (60°F)
Utilizamos la cartas para las mismas condiciones:
-
Tipo I (A-8) = 240 mm
-
Tipo II (A-9) = 290 mm
-
Tipo III (A-10) = 370 mm
BASE EMULSIFICADA
HMA
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BASE EMULSIFICADA
HMA
SUB RASANTE
3”
290mm
215mm
BASE EMULSIFICADA
HMA
SUB RASANTE
75mm
270mm
295mm
U n iv e r s id a d N a c io n a l d e H u a n c a v e l ic a3.Determinaci
ó
n de espesores de
pavimentos con base granular.
Como quiera que sea, un espesor mínimo de 150 mm del
material de mejor calidad para base granular debería ser
colocado encima del material de sub-base granular de
calidad inferior. El presente documento incluye gráficas de
diseño para agregados no tratados de 150 y 300 mm de
espesor de material de base granular. (6” y 12”).
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