MÓDULO RESILIENTE

La mayoría de los libros de texto de ingeniería mecánica de pavimento o de

ingeniería tendrán una definición similar de módulo resiliente. Generalmente, se

describe como la relación del esfuerzo desviador aplicada a recuperable o tensión

"resistente". Esta definición es correcta, pero ¿qué significa en fácil para

comprender términos? Para entender mejor, más práctico del estrés y la tensión

en cuenta el seguimiento.

Estres

Si una carga dada se aplica a un material se producirá una tensión de

contacto. Esta tensión es igual a la carga dividida por el área de contacto del

objeto de carga. El estrés proporciona esencialmente un método de normalización

carga y el área para fines de prueba y de diseño. Por ejemplo, un 12 x 12 x 12 in.

Bloque de pesaje 200 libras que descansan sobre un suelo rinde un esfuerzo de

contacto promedio de 200 libras / (12 x 12 pulg.) = 1,4 libras / en 2 o 1,4

psi. Mientras el bloque permanece en pleno contacto con el suelo, el estrés será

igual, independientemente del tipo de suelo.

Cuando se aplica una carga de la rueda de un pavimento, lugares bajo la

experiencia de cargas diferentes niveles de la tensión en función de su

profundidad desde la superficie y la distancia de la carga aplicada. Deviator el

estrés es la tensión vertical o axial en un punto en el sistema de pavimento debido

a la carga aplicada.

Deformación y Strain

Mientras que el estrés sigue siendo, la magnitud constante observada de la

deformación del suelo como resultado de cargado probablemente variará. Esta

deformación puede ser significativo (por ejemplo, el bloque de descanso en suelo

blando) o ligero (por ejemplo, el bloque de descanso en suelo rígido). En ambos

casos, la carga se ha mantenido constante; sin embargo, es las propiedades del

suelo que influyen en la deformación. Una parte de la deformación puede ser

recuperable o "resistente", mientras que el resto es irrecuperable o "plástico".

Deformación discusión conduce a la variable de diseño crítico de tensión. La cepa

se describe a menudo como la relación de la deformación de un objeto a su

dimensión original en la misma dirección. La cepa puede ser calculada para

cualquier dirección deseada (por ejemplo, vertical, horizontal, longitudinal, etc.)

Tenga en cuenta la bloque discutido previamente. Si el bloque se coloca sobre

una gruesa capa de 6 pulgadas del suelo y "se hunde" 0.25 pulgadas, la tensión

vertical total en el suelo sería (0,25 pulg. / 6 pulg.) = 0.042 pulg. / pulg. O 4.2 por

ciento.

Si al retirar el bloque, el suelo "rebota" a un espesor de 5,9 pulgadas, el recuperable o cepa resistente sería (5,9 in -. 5,75 in.) / 6 in = 0,025 in / in. O 2,5 por ciento. No cepa "plástico" o recuperable sería igual a (6 in -. 5,9 in.) / 6 in. = 0.017 en in. /in. O 1.7%. La Figura 1 ilustra una respuesta típica espécimen durante un ciclo de carga y descarga.

Confinamiento

Materiales de pavimento experimentan diferentes niveles de estrés de

confinamiento, en base a su posición con la estructura del pavimento. El

confinamiento es el resultado de los materiales del entorno y la profundidad del

material dentro de la estructura de pavimento. Esto es importante porque la

capacidad de un granular material para resistir la carga es, en parte, una función

de confinar magnitud estrés.

Rigidez, no Fuerza

Un punto importante a recordar es que el módulo resiliente es una medición de la

rigidez, no la fuerza, de un material. Resistencia al corte final para el material

granular se determina típicamente usando un procedimiento de cizallamiento

triaxial. Módulo resiliente se puede determinar en muchas combinaciones de carga

y reclusión aplicada. Resistencia a la rotura o el estrés es el punto donde se

produce el fracaso bajo carga. Un buen ejemplo de la diferencia entre la rigidez y

la resistencia se puede ver con hormigón. Hasta un esfuerzo de "fracaso" dado, un

hormigón puede soportar el estrés con muy leve deformación. Sin embargo, en

algún estrés, el hormigón "no" o "rompe" y la resistencia final está determinada.

Módulo Resiliente se utiliza para caracterizar materiales de pavimentos en

condiciones de carga que va a no dar lugar a "fracaso" del sistema de

pavimento. Pavimentos están diseñados para soportar diversas magnitudes de eje

de diseño (solo, tándem, tridem y Quadem) aplicaciones de carga. Variando

espesores de capa y la rigidez, el sistema de pavimento puede ser diseñado para

llevar el eje de diseño aplicaciones de carga durante su vida útil

MÓDULO RESILIENTE

Determinación del módulo resiliente se realiza generalmente a través de pruebas de

laboratorio. Uno procedimiento comúnmente utilizado para las pruebas de laboratorio de

materiales del suelo y agregados es AASHTOT307, Determinación del Módulo Resiliente

de Suelos y Materiales agregados (1). Durante las pruebas, un tensión axial se aplica

para 0,1 segundos seguido de un segundo período de descanso 0,9. Cargar y período de

descanso junto constituye 1 ciclo de carga. Nota: El procedimiento T307 requiere

partículas de agregado mayor que 25% del diámetro del molde (generalmente 6

pulgadas) scalped antes de la prueba.

Especulación de agregado "oversize" puede influir en los resultados de las pruebas

obtenidas.

Un importante aspecto de procedimiento de la prueba es las secuencias de prueba

especificados para subrasante y materiales de sub-base / base. Diferentes secuencias de

prueba, con mayor o aplicada y confinamiento estrés, se indique para subrasante y sub-

base / base de materiales debido a que los diferentes estados de estrés experimentado

bajo la rueda de campo de carga. Una ilustración de los elásticos estados de estrés

módulo es proporcionada en la figura 2. El material granular se conoce generalmente

como "estrés endurecimiento" de material, lo que significa un aumento del estrés aplicado

bajo las exposiciones material menos deformación y por lo tanto una mayor rigidez o

módulo resiliente. Suelos de grano fino o subrasante se conocen como "estrés

ablandamiento ", lo que significa que con el aumento de la tensión, aumenta la

deformación y la rigidez o módulo disminuye.

Antes de la secuencia de prueba módulo resiliente real, las muestras preparadas están

condicionadas como se muestra para la secuencia "0" en la Tabla 1. Por T307 esta etapa

de acondicionamiento es para "la eliminación de los efectos del intervalo entre la

compactación y la carga y la eliminación de la carga inicial frente recarga”.

Además, esta carga sirve para minimizar el impacto de contacto inapropiado entre los

extremos del espécimen y la tapa de la muestra y la placa base. Después del

acondicionamiento, indicado secuencias de pruebas de T307 de subrasante y sub-base /

base materiales se muestran en la Tabla 1.

Suelos de subrasante se ponen a prueba en tres niveles decrecientes de confinamiento

(6, 4 y 2 psi) a 5 aumento de los niveles de estrés axial (2, 4, 6, 8, y 10 psi) dentro de

cada nivel de estrés de confinamiento. Los materiales granulares se ensayan a cinco

niveles de confinamiento (3, 5, 10, 15, y 20 psi) con diferentes niveles de tensión axial

para cada nivel de confinamiento, como se muestra en la Tabla 1. Estrés granel se calcula

para cada secuencia de prueba y representa total estado de estrés muestra. Módulo

resiliente es entonces calculado en cada una de las 15 secuencias de prueba. Por lo

tanto, una pregunta que debe ser respondida es lo es el estado de estrés anticipado o

estrés mayor parte del material en el campo?; Además, ¿lo resiliente módulo es aplicable

para ese estado de tensión?

Tabla 1 AASHTO T30T Test Sequence for Subgrade and Subbase/Base Materials

ENSAYO

DE

PRUEBAS

SUB-BASE SUBBASE/BASE

Presión de

Confinamiento

(psi)

Desviador

(axial)

Estres

(psi)

Estres

Mayor

(psi)

Presión de

Confinamiento

(psi)

Desviador

(axial)

Estres

(psi)

Estres

Mayor

(psi)

0 6 4 22.0 15 15 60.0

1 6 2 20.0 3 3 12.0

2 6 4 22.0 3 6 15.0

3 6 6 24.0 3 9 18.0

4 6 8 26.0 5 5 20.0

5 6 10 28.0 5 10 25.0

6 4 2 14.0 5 15 30.0

7 4 4 16.0 10 10 40.0

8 4 6 18.0 10 20 50.0

9 4 8 20.0 10 30 60.0

10 4 10 22.0 15 10 55.0

11 2 2 8.0 15 15 60.0

12 2 4 10.0 15 30 75.0

13 2 6 12.0 20 15 75.0

14 2 8 14.0 20 20 80.0

15 2 10 16.0 20 40 100.0

Factores que influyen módulo resiliente

Compactación

Especímenes módulo resiliente deben estar preparados en la densidad de campo

de destino para obtener más estimación realista de rendimiento en el lugar. Las

muestras compactado a una densidad baja se normalmente tienen módulos

elásticos menor que aquellos compactado a una densidad más alta. La magnitud

de la diferencia será una función de muchos parámetros, incluyendo el tamaño

máximo de los agregados, partícula forma, la clasificación (sobre todo contenido

de finos), y el esfuerzo normal aplicado.

Espécimen densidad inicial también puede afectar la respuesta material a varios

de confinamiento y las cargas aplicadas.

Por ejemplo, una muestra con baja densidad inicial densificar más de uno a la alta

densidad.

Esta densificación conducirá a resultados de pruebas erróneas.

Contenido de humedad o grado de saturación

La humedad juega un papel clave en el rendimiento del material. Especímenes

móduli resilientes son típicamente preparado y probado en su contenido de

humedad óptimo determinado ya sea por Próctor o modificado

Prueba Próctor. Al igual que con la compactación, las muestras deben ser

probados en condiciones de humedad lo más cerca como posibles condiciones de

campo, por lo general en o muy cerca de contenido de humedad óptimo. Como

muestra aumenta el contenido de humedad y grado de saturación se acerca al 100

por ciento del módulo resiliente disminuirá.

Estado de estrés

Estado de tensión adecuada debe calcularse de modo que el módulo resiliente

correcta se puede determinar.

Estado de tensión o estrés a granel, como se discutió anteriormente, es una

función de confinamiento y se aplica estrés. Estrés a granel se puede calcular

como se muestra en la Ecuación 3

El uso de los datos proporcionados en la Tabla 1, el esfuerzo mayor de

30 psi muestra para la sub-base / material de base para la secuencia de

prueba se calcularía 6 como 15 + (3 x 5) = 30 psi. Dentro de una

estructura de pavimento, estrés mayor varía como una función de la

carga de tráfico aplicada, in-situ (es decir, en el lugar) pavimento la

densidad de la capa, y el tipo de material.Para una carga dada, mayor

estrés disminuye a medida que la distancia desde los aumentos de

superficie del pavimento.Si se coloca una capa base de agregado por

debajo de una capa de HMA delgada, la estrés mayor en la capa

agregada sería mayor en comparación con lo que se coloca por debajo

de una gruesa

Capa de HMA.En consecuencia, un módulo resiliente diferente se debe

utilizar para la base de agregado en la dos casos.Una tensión mayor

precisión se debe calcular la hora de seleccionar el módulo resiliente. Un

ejemplo que ilustra cómo calcular el estado de tensión in situ para una

estructura de pavimento típico y carga de tráfico se proporciona a

continuación

IN-SITU EJEMPLO DE CÁLCULO DEL ESTRÉS

Para ilustrar el procedimiento para el cálculo del estado de esfuerzos in situ, y el

estrés por lo tanto, a granel, considerar la sección de ejemplos pavimento se

muestra en la Figura 4. En la Figura 4, los materiales de capa de pavimento de un

espesor dado (t) se caracterizan por un módulo de elasticidad (E), el coeficiente de

Poisson (μ), y la unidad peso (γ).El módulo elástico es una medida de rigidez del

material y se define como la pendiente de la curva tensión-deformación de un

material dado dentro de su región elástica lineal. El coeficiente de Poisson es la

relación entre el lateral (horizontal) y la cepa axial (vertical) bajo la carga aplicada

y rangos de 0 a 0,5. Módulo resiliente es una estimación del módulo elástico

basado en deformación recuperable bajo cargas repetidas

Los pasos implicados en el cálculo del estado de estrés in-situ se describen son los siguientes (3). 1. Calcular la al coeficiente de empuje resto, ko. Para el agregado de grano grueso, k o, La proporción de la horizontal (lateral) a (axial) esfuerzo vertical, se puede calcular en función del ángulo de la fricción interna del agregado, como se muestra en la Ecuación 4

En este ejemplo, el esfuerzo vertical será referido como σ1, Con la tensión vertical

total (σ1La) siendo la suma de los esfuerzos verticales de la estructura del

pavimento (σ1pave) Y de la aplicada carga (σ 1Carga). De una manera similar, la

tensión horizontal se conoce como σ 3, Con el total estrés lateral (σ3total) Siendo

la suma de los esfuerzos laterales de la estructura del pavimento (σ3pave) Y de la

carga aplicada (σ3Cargue) 2. Determine el esfuerzo horizontal descanso en-

debido a la estructura del pavimento en el punto de interés (por ejemplo, 6

pulgadas en la capa base de agregado triturado en este caso). Este esfuerzo

horizontal descanso en-es resultado de la unidad de peso de las capas del

pavimento (γ p) Por encima del punto de interés. Se calcula como una función de

los diferentes pesos espesor de la capa y de la unidad, como se muestra en la

Ecuación 5. En-situ esfuerzo horizontal (σ3pave) Se calcula entonces como se

muestra en la Ecuación 6.