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7/25/2019 pavimentosss-imprimir

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ESCUELA PROFESIONAL DEINGEERIA CIVIL Y ARQUITECTURA

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

TEMA: ESFUERZO Y DEFORMACION EN PAVIMENTOS


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Le dedico primeramente mi traa!o a

Dio" #$e e% creador de toda" %a" co"a"&e% '$e me (a dado #orta%e)a paracontin$ar c$ando a p$nto de caer (ee"tado* por e%%o& con toda %a ($mi%dad'$e de mi cora)+n p$ede emanar,

DEDICATORIA


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ESFUERZOS Y DEFORMACIONES

EN EL PAVIMENTO

1 Introduccin

Actualmente, la mayora de los mtodos de diseo de pavimentos no consideran la contribucinde cada capa en la resistencia a la fatiga, asentamientos permanentes y el de agrietamiento portemperatura, mas an, cuando cada capa del pavimento tiene una funcin propia. Los mtodosdenominados empricos-mecansticos pueden considerar la contribucin estructural de lasdiferentes capas de un pavimento flexible, lo ue no ocurre por e!emplo, con el mtodoAA"#$% &''(. )ecientemente la incorporacin de los conceptos de la mec*nica estructural

denominados +conceptos mecansticos es utiliada en el an*lisis, diseo y refuero de laestructura de los pavimentos. Las Agencias de $ransportes de los stados de /llinois, 0entuc1y,2innesota y 3as4ington est*n adoptando procedimientos de diseo mecansticos.

l presente captulo se difunde la consideracin de los conceptos mecansticos en la resiliencia

de los materiales y la evaluacin de la sub-rasante.

2 Md lo Elstico


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l ensayo 6.7.). y el ensayo de placa de carga permiten obtener los par*metros el*sticos en la

evaluacin de la sub-rasante. "in embargo, en nuestro medio no se utilia la pr*ctica ingenierilrecomendada por 8alle )odas, &'9: de ensayar muestras inalteradas. La venta!a del ensayo

6.7.). es la evaluacin de la influencia de la densidad natural y el 4umedecimiento.

COMPRESIONC.B.R.

TRIAXIALCOMPRESION ASTM D 1883

ASTM D 4767EDOMETRICA

p

PLACA DE CARGA

ASTM D 43! "# ASTM D 11$4

pp

"%

& &

"%

'()*+,+-E %/) $.83CBR 02,%

"# E ) 501p/,&E.'#-) p,'(

E.8) "#.,'(

Fig. 5.1 Ensayos para la Ot!ncin d!l Mdulo Elstico


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TRIAXIAL CICLICO

PLACA DE CARGA

ASTM D 11$4 pASTM D !311%9/29 pp

D%9/29 p 02,%

02,%

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02,%3

9;' >#'?-/9%=@< ) 1.4E,D

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>8-89A

Fig. 2 Ensayos para Mod!lar !l !"!cto d! las Cargas !n !l #a$i%!nto

l caso crtico lo constituye cuando la sub-rasante contiene fracciones importantes de finoslimo-arcillosos. s sabido ue los suelos limo-arcillosos sometidos a cargas est*ticas

t t d f i dif id > l ti ? i d l f d


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La re4abilitacin de carreteras y pavimentos urbanos exige disponer anualmente de montosimportantes del resupuesto de la Bacin. n los .CC. tambin ocurri esta misma situacin

4ace m*s de &< aos. La conclusin fue ue los mtodos de diseo de estructuras depavimentos eran b*sicamente empricos y los conceptos de la mec*nica estructural ue se4aban incorporado en las ltimas dcadas a la ingeniera civil, an no se 4aban incorporadoen la ingeniera de pavimentos. Actualmente la tendencia en los .CC. y pases europeos esconsiderar perodos de diseo de Delementos estructurales? ue componen el pavimentono presentan asentamientos significativos, siendo la sub-rasante o cimentacin del pavimentopropenso a deformarse. ntonces, la primera conclusin es ue las fallas estructurales ue anse presentan en nuestro medio, se deben a una limitada, incorrecta y no actualiadametodologa de evaluacin de la sub-rasante. La ingeniera geotcnica nos describe un pasdonde se presentan suelos con respuesta mec*nica variadas, utiliando trminos como@ sueloscolapsables, expansivos, densificables, licuables, compresibles, suelos inestables no

consolidados o de formacin reciente >mdulos el*sticos menores a &menor a&mm?, como son las estructuras de pavimento. Gefinitivamente, un asentamiento mayorocasiona la fatiga prematura de la carpeta asf*ltica, elemento ue es muy rgida >mduloel*stico superior a (


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) T!or*a !lstica d! %!dios s!%i(in"initos

l c*lculo de los esfueros transmitidos al terreno debido a la aplicacin de las cargas de

tr*nsito se basa en las siguientes consideraciones@

a+ "e asume ue el terreno se comporta elsticamenteI es decir, ue las deformaciones ue

se generan ser*n proporcionales a las cargas aplicadas.

axialaxial axial

radial axial

=

r

aGonde@ relacin de poisson

r deformacin radial


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"e utilia un sistema de coordenadas cilndricas donde , ry t, son esfueros normalesy res el esfuero tangencial. Los cuatro componentes definen el estado de esfueros en

el punto inferior >r,?.

c+ La aplicacin de la $eora l*stica, basado en la integracin numrica de la solucin de

7oussines >&HHE?. 6onsiderando un medio 4omogneo, el*stico, isotrpico y semi-infinito,

se tiene@

>tn?

=(A

(

........ >E.&?

;(r; +-; )E F ; ,

r

Figura ), 'olucin d! /oussin!s0 para

!l clculo d! !s"u!r-os $!rtical!s

"-

.5 Aplicacin d! la solucin d! /oussin!s0 y la T!or*a Elstica


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"egn 5oster y A4lvin >&'ED? tenemos los valores de m*x, y la deflexin >asentamiento

m*ximo en el centro del *rea circular para Jen el e!e vertical?

(

= & ......... >E.;?

(a; +-;

)

&.E

note ue el es independiente de y .

+ Geformacin m*xima vertical >en el e!e vertical?

(&+ ) ; (

= ; + ......... >E.(?

&

(a;


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rof. >cm? >1gFcm;? ->K?

< :


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Ge las figuras se puede concluir ue los primeros (< cm de la subrasante asumen el :troc4as?. La subrasante est* conformada por arena fina uniforme, semi-compacta, de ba!a

capacidad de soporte, 67) de &


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la distribucin de esfueros y deformaciones en funcin de la profundidad es@

1 " 0

0

#5

!0

D$%&'*&,$- /

5

10

25

30

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E-%$'/&- / 678*"

5

10

25

30


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a+ sfueros verticales

Los esfueros verticales en un sistema de dos capas dependen de la relacin de los mdulos

&F; y la relacin 4&Fa. La figura E.E muestra el efecto de la capa de pavimento en la

distribucin de esfueros verticales ba!o el centro del *rea circular cargada.

Figura 5.5, Es"u!r-os !rtical!s !n M!dios d! 32 Capas

ara la carta mostrada la J


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+ Geflexiones verticales >asentamientos?

La deflexin vertical superficial se usa como criterio en el diseo de pavimentos. La figura E.9

se puede usar para definir las deflexiones verticales de sistemas de ; capas.

Figura 5.4, D!"l!ion!s !rtical!s !n la 'up!r"ici! para

'ist!%as d! 32 Capas 6/ur%ist!r 17)&+


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'olucin,

.& = (E


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problema el*stico, va elementos finitos o diferencias finitas. sto uiere decir ue el trmino

tiene una connotacin matem*tica y fsica, euivalente a un modelo de interfase entre capas.

n una interfase tenemos ue modelar la transicin ue existe entre los desplaamientos,

deformaciones y esfueros de los materiales vecinos. "i asumimos ue estas variables ser*niguales, estaremos en la condicin ligada, si alguna de estas variables fuera diferente la

condicin sera ligado intermedio y si las variables del estado de esfuero tensional fueran

diferentes seria no ligado.

n cualuier caso estaremos ante la necesidad de modelar la interfase. ste problema escomn en un problema geotcnico donde se involucran materiales diferentes, sobre todo si uno

de ellos est* sometido a esfueros mayores o concentrados, por e!emplo un ancla!e o una capade refuero, en el pavimento por e!emplo sera el modelar la presencia de una geomalla. steproblema puede ser de difcil solucin, salvo se implementen modelos de transferencia,basados en investigaciones experimentales.

n un problema convencional de pavimentos, la cosa se simplifica, dado ue los materiales

granulares con especificaciones rigurosas, friccionantes y compactados siempre obedecer*n a

una interfase ligada. or ello los textos de pavimentos cuando se refieren a este aspectoindican ue el problema se debe considerar casi siempre como ligado. "in embargo, siempre

4ay excepciones y se puede dar el caso de ligado intermedio.

s muy difcil encontrar una interfase no ligada, salvo corresponda a un diseo particulardeficiente, y por lo tanto no tendra importancia en la pr*ctica ingenieril. "e me ocurre pore!emplo, de una carpeta asf*ltica en caliente rgida sobre una subrasante arcillosa 4meda

> d i i d i f d b ! i i i l ?


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