CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL PAVIMENTOintroducciónDesde los años 60, el método empírico – analítico ha ido ganando popularidad entre los ingenieros de pavimentos.Este método emplea propiedades físicas fundamentales y un modelo teórico para predecirlas respuestas del pavimento (esfuerzos, de formaciones y de flexiones) ante las cargas del tránsito.Aunque las respuestas de los materiales difieran de las asunciones de la teoría, el conocimiento de ésta es indispensable para reconocer los factores fundamentales en los cuales se basan los diseños de pavimentos.

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSMODULO ELASTICO

El parámetro que se utiliza en la estimación de deformaciones bajo cargas estáticas es el modulo de elasticidad. El modulo elastico relaciones los esfuerzos aplicados y las deformaciones resultantes. El nivel de esfuerzos aplicado al suelo a través de las estructura del pavimento es mínimo comparada con la deformación en falla, por ello se asume que existe una relación lineal entre los esfuerzos y deformaciones.

La teoría de elasticidad permite utilizar ensayos de laboratorio y campo para la determinación del modulo elástico.

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSRESUESTAS DE UN PAVIMENTOS FLEXIBLE ANTE LAS CARGAS DE TRANSITO

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSDISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS PARA BASE Y SUB BASE ESTABILIZADAS

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSENSAYOS PARA LA OBTENCIÓN DEL MODULO ELASTICO

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSENSAYOS PARA LA OBTENCION DEL MODULO ELASTICOEl ensayo de comprensión confinada utilizando el consolodimetro simula el comportamiento deformocional que tendrá el suelo debajo de una cimentación superficial. El esfuerzo de confinamiento lateral es variable durante la prueba, dada por la pared metálica del equipo que no permite la deformación horizontal de la muestra. El ensayo permite obtener el modulo elástico en la condición natural y humedecida. En suelos arenosos el humedecimiento bajo carga ocurre de manera inmediata y es posible medir el asentamiento adicional por este efecto

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSENSAYOS PARA LA OBTENCIÓN DEL MODULO ELASTICO

El ensayo triaxial estudia el comportamiento deformocional del suelo bajo confinamiento y permite obtener módulos elásticos para cualquier nivel de presión de confinamiento y deformación. Los parámetros se utilizan cuando las presiones verticales transmitidas alcanzan profundidades importantes. El equipo no permite medir el efecto de humedecimiento.

El ensayo de CBR y el ensayo de placa de carga permiten obtener los parámetros elásticos en la evaluación de la sub rasante. Sin embrago, en nuestro medio no se utiliza en la practica no es recomendad de ensayar muestras inalteradas. La ventaja del ensayo CBR es la evaluación de la influencia natural y el humedecimiento.

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSENSAYOS PARA MODELAR EL EFECTO DE CARGAS EN EL PAVIMENTO

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSENSAYOS PARA MODELAR EL EFECTO DE CARGAS EN EL PAVIMENTOCada ciclo de carga produce en el suelo una componente de deformación plástica, no recuperable y una componente de deformación elástica, recuperable. Con los ciclos siguientes de cargas los incrementos de deformación plástica producidos tienden a desaparecer, en cambio las deformaciones elásticas tienden a ser constantes.

El modulo Resiliente, Mr relaciona el esfuerzo aplicado y la deformación elástica en la condición estable o residual cuando el suelo presente un comportamiento elástico. El modulo resiliente no representa el comportamiento total, desde el inicio del ciclo de cargas hasta el final

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSENSAYOS PARA MODELAR EL EFECTO DE CARGAS EN EL PAVIMENTOSin embargo, el modulo resiliente relaciona las cargas móviles o rápidas y las deformaciones instantáneas resultantes. El valor del Mr puede ser 10 veces el valor del modulo elástico.Los suelos granulares que conforman las capas del pavimento; presentan una adecuada gradación y compactación. El comportamiento de estas capas granulares, bajo los ciclos de carga, no presentará deformaciones plásticas significativas. Se asume que durante el adecuado proceso constructutivo, las deformaciones plasticas se anularán. En este caso es apropiado modelar el comportamiento de las capas con el modulo Resiliente, Mr. al respecto la guia AASHTO 93 presenta valores establecidos en el laboratorio, basados en el CBR

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSTEORIA ELASTICA SEMI INFINITO

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSTEORIA ELASTICA SEMI INFINITOb) La applicación de una carga circular uniforme genera esfuerzos ( normales y tangenciales )

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSTEORIA ELASTICA SEMI INFINITOc) La aplicación de la teoría elástica, basado en la integración numérica de la solución de Boussinesq (1885). Considerando un medio homogéneo, elástico, isotrópico y semi infinito, se tiene

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSAPLICACIÓN DE LA SOLUCION BOUSSINESQ

Cuando una carga se aplica sobre un área circular, los valores críticos de esfuerzo, deformación y deflexión ocurren en el eje de simetría bajo el centro del área circular.La carga aplicada a un pavimento por un neumático es similar a una placa flexible con radio “a” y presión de contacto uniforme “q””

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSESFUERZOS BAJO EL CENTRO DE LA PLACA

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSDEFORMACIONES BAJO EL CENTRO DE LA PLACA

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSDEFLEXIONES BAJO EL CENTRO DE LA PLACA

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSEJEMPLO DE APLICACION

Determinar la deflexión en la superficie (z=0) y el esfuerzo vertical a 0.30 metros bajo el centro de una carga circular, de acuerdo con la siguiente información:—Magnitud de la carga=40,000N—Radio de la placa=0.15m—m=0.5—E=4*107N/m2

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSEJEMPLO DE APLICACIÓN

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSEJEMPLO 2 Grafico final

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSSISTEMA DE BICAPA

•Los esfuerzos y de flexiones dependen de la relación modular de las capas (E1/E2) y de la relación de espesor (h1/a)

•El esfuerzo vertical decrece con el incremento de la relación modular

•Para un determinada presión de contacto, el esfuerzo vertical aumenta con el radio de contacto y con la disminución del espesor de la capa superior

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSSISTEMA DE BICAPA

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSEsfuerzos VerticalesLos esfuerzo verticales en un sistema bicapa dependen de la relacion de modulos y la relacion h1/a. la figura muestra el efecto de la capa de pavimentos en la distribución de esfuerzos verticales bajo el centro del area circular cargada

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSSISTEMA DE DOS CAPAS

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSFACTORES DE DEFLEXION SUPERFICIAL PARA SISTEMAS DE

DOS CAPAS ( BUSMISTER)

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSFACTORES DE DEFLEXION IN LA INTERFAZ PARA SISTEMAS

DE DOS CAPAS ( HUANG)

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSEJEMPLO DE APLICACIÓN

Calcular la deflexión superficial y en la interfaz de las dos capas, bajo el centro de una llanta de impronta circular, de acuerdo con los siguientes datos:

—Radio huella=0.15metros—Presión de contacto=5.6*105N/m2—Espesor capa superior(h1)=0.30metros—Módulo capa superior(E1)=3*108N/m2—Módulo capa inferior(E2)=6*107N/m2

CURSO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSRESULTADOS