Material Apoyo Semana 2 Lista

DISEÑO RACIONAL DE PVIMENTOS FLEXIBLES

P P

Q Qa a

S

MATERIALES NO

CONGLOMERADOS

MATERIALES NO CONGLOMERADOS

ENTRADAS NECESARIAS

RESPUESTA DE

LA

ESTRUCTURA

DATOS

ADICIONALES

DATOS NECESARIOS

PARA EL MODELO

CLIMA

Módulo

Resiliente (Mr)Granulometría Índice de Plasticidad

Relación de

Poisson (μ)Gravedad Específica

Peso UnitarioConductividad

Hidráulica Saturada

Coeficiente de

Presión Lateral

Contenido óptimo de

Humedad

Normas de SUBBASE GRANULAR

ENSAYO INV 2007

Desgaste 50 %

Solidez 12 %

Indice Plástico 6%

Equiv de Arena 25%

CBR 20,30,40 %

Grado Compact

Normas de BASE GRANULAR

ENSAYO INV 2007

Desgaste 40 %

Solidez 12 %

Indice Plástico 3 %

Equivalte de Arena 30%

Partíc Fracturadas 50%

I Aplana y Alarga 35%

CBR 80%

Grado Compactac

Parámetros de control para garantizar

calidad de materiales granulares

• Granulometría

• Plasticidad (LL, IP)

• Resistencia a la abrasión (Desgaste)

• Durabilidad (Solidez)

• Forma de las partículas (I. Lajeo, I. Alargamiento)

• Grado de trituración

• Equivalente de arena y materia orgánica

• Grado de compactación

• Resistencia (CBR, K, Mr)

Ensayos de Laboratorio en Materiales

Granulares Usados en Pavimentos

1.Ensayos para garantizar calidad de

Partículas Minerales

• Resistencia a la abrasión (Desgaste)

• Durabilidad (Solidez)

Contribuyen a una capa resistente y durable



2.Ensayos para garantizar un

adecuada Estructura del agregado

• Granulometría.

Gran. Ideal P= 100 (d/D)m

Garantiza Resistencia, Permeabilidad y

Trabajabilidad



3.Ensayos para garantizar la forma

adecuada de las partículas

• Porcentaje de Trituración

• Indice de aplanamiento

• Indice de Alargamiento

Contribuyen a la resistencia

Ensayos de Laboratorio en Materiales Granulares Usados en Pavimentos

4.Ensayos para garantizar poca o nula actividad de los finos

• Equivalente de Arena

• Materia Orgánica

• Indice de Plasticidad (LL, IP)

Contribuyen a la estabilidad y resistencia



5. Ensayos para garantizar la

Resistencia global de la capa

• Grado de compactación

• Resistencia CBR

• Módulo Resiliente (Mr)

• Módulo de Reacción (K)

MODULO RESILIENTE NIVEL 2

PARAMETRO MODELO ENSAYO

CBR Mr=2555(CBR)0.61 (PSI) AASHTO T 493

R - valor Mr=1155+555R (PSI) AASHTO T 190

Coeficiente ai

AASHTO 93 Mr=30000 (ai/0.14) (PSI) Guia AASHTO 2002

Gradación y IP CBR=75/(1+0.728 x wIP) AASHTO T 27 y T 90

PDC CBR=292/PDC1.12 ASTM D 6951

Módulo Resiliente de Capas Granulares

SHELL Mr2= 0.206 * H2 0.45 * Mr3

H en mm Mr2 en Kg/cm2

BARKER:

MR22= MR3* (1+ 7.18 log H22- 1.56 log(Mr3)*log H22)

MR21= MR22*(1+10.52 log H21-2.10 log(Mr22)*log H21)

H en pulgadas Mr en psi

ey

ex

ex

eym =

Relación de Poisson

MATERIAL mBase granular 0.40

Sub Base granular 0.45

Subrasante 0.45-0.50

MEZCLA ASFALTICA

Agregados de Mezcla Asfáltica INV 2007

Tamiz MDC-1 MDC-2 MDC-3

1” 100 -- --

¾” 80 – 95 100 --

½” 67 – 85 80 – 95 --

3/8” 60 – 77 70 – 88 100

# 4· 43 – 59 49 – 65 65 – 87

# 10 29 – 45 29 – 45 43 – 61

# 40 14 – 25 14 – 25 16 – 29

# 80 8 – 17 8 – 17 9 – 19

#200 4 – 8 4 – 8 5 - 10

Características del Cemento Asfaltico

CARACTERISTICA Unidad APIAY Barrancabermeja

PENETRACION mm/10 60 - 70 80 -100

PTO ABLANDMTO ºC 45 - 55 42 - 53

PTO INFLAMACION ºC 232 232

DUCTILIDAD cm ≥100 ≥100

SOLUBILIDAD % ≥ 99 ≥ 99

DUCTILIDAD cm ≥100 ≥100

Perdida Pentracio % 75 75

Indice Penetracion -1 a 1 -1 a 1

PERDIDA DE MASA % masa <1 <1

Ensayo Ensayo MarshallMarshall

6.0 % C.A5.0 % C.A4.5 % C.A

6.5 % C.A 7.0 % C.A 7.5 % C.A 8.0 % C.A

5.5 % C.A

2.5 “

4.0 “

7.1 Diseño de la Mezcla Asfáltica

%CA

%CA

%CA

%CA

%CA

%CA

Db

Est

abil

idad

Flu

jo

%Vv

%VAM

Selección

de %C.A

Óptimo4

%Vfa

7.2 DATOS DE MATERIALES ASFALTICOS

MATERIAL

ENTRADAS NECESARIAS

RESPUESTA DE

LA

ESTRUCTURA

DATOS ADICIONALES

Materiales

asfálticos

(Rodadura,

Bases, y

ligantes)

Módulo

Dinámico (E)

Resistencia a

Tracción, Creep y

Coeficiente de

expansión térmico

Relación de

Poisson (µ)

7.3 MODULO DINAMICO

Características de la mezcla

Cantidad del ligante

Rigidez del ligante

Granulometría de los agregados

Composición volumétrica dela mezcla

Temperatura de la mezcla

Frecuencia de aplicación de las cargas

Edad de la mezcla

7.3 Utilización del Módulo Dinámico

Análisis y evaluación de los

pavimentos flexibles mediante la

aplicación de la teoría elástica.

Evaluar el comportamiento de las

mezclas asfálticas tanto en el régimen

elástico y viscoelástico

Caracterización de Mezclas Asfálticas

Módulo Dinámico1. Ensayos dinámicos2. Método Witczak3. Metodología SHELL , Método INA4. Curvas maestras 5. Referencias

Relación de Poisson1. Ensayos dinámicos2. Referencias (u=0.35)

Ley de Fatiga1. Ensayos dinámicos2. Referencias extranjeras

E,u

E,u

Ensayo de

Tracción

Indirecta

Maquinas Dinámicas

Ensayo de Tracción Indirecta

TEMPERATURA DE ENSAYO

FRECUENCIA DE ENSAYO

(Fe)

CARGA APLICADA

DEFORMACIÓN HORIZONTAL

°C Hz Kg cm

5

2.5 222 1.42E-04

2 204 1.56E-04

1 180 1.74E-04

0.5 170 2.07E-04

25

2.5 77 3.74E-04

2 72 4.18E-04

1 68 5.83E-04

0.5 63 5.64E-04

40

2.5 31 7.02E-04

2 29 7.17E-04

1 29 9.48E-04

0.5 28 1.05E-03

Diámetro=

10.16 cm

Altura =6.4 cm

Ensayo de Tracción Indirecta

TEMPERATURA DE ENSAYO

FRECUENCIA DE ENSAYO (Fe)

CARGA APLICADA

DEFORMACIÓN HORIZONTAL

RELACIÓN DE POISSON (µ)

MÓDULO RESILIENTE ( E )

°C Hz Kg cm Kg/cm2

5

2.5 222 1.42E-04

0.28

133,975

2 204 1.56E-04 112,063

1 180 1.74E-04 88,650

0.5 170 2.07E-04 70,378

25

2.5 77 3.74E-04

0.42

22,197

2 72 4.18E-04 18,571

1 68 5.83E-04 12,575

0.5 63 5.64E-04 12,043

40

2.5 31 7.02E-04

0.47

5,131

2 29 7.17E-04 4,699

1 29 9.48E-04 3,554

0.5 28 1.05E-03 3,098

Módulo Dinámico . Ensayo de

Tracción Indirecta

)523.0*168.0(FT, * E =

hF

Diámetro=

10.16 cmA

ltu

ra =

6.4

cm

E = Módulo Dinámico (Kg/cm2)

F = Fuerza Aplicada en Kg

h = Altura de la probeta en cm

= Deformación en cm obtenida

=Relación de Poisson

Curva Maestra

Gráfica que permiterepresentar lavariación del MóduloDinámico enFunción de laTemperatura parauna Frecuencia dereferencia dada.

Edin

Temperatura

Frecuencia

Hertz

Tiempo y Frecuencia (F) de Tiempo y Frecuencia (F) de

aplicaciaplicacióón de cargasn de cargas

t =Tiempo de aplicación de carga en sgs.

H = espesor de la capa en cms

V = Velocidad del vehículo en KPH.

Log t = 0.005 h – 0.2 – 0.94 Log V

F = 1 / (2** t)

Curva Maestra

Frecuencia=11.37 Hz

Ensayo de

Compresión

Preparación de la Mezcla Asfáltica

Practica Estandar Para Acondicionar La Mezcla Asfáltica .

(AASHTO - R30)

Tiempo 2 Horas Temperatura 135 ºC

Probetas Para Ensayo

Temperaturas y Frecuencias Para

Determinar E Mezcla (NCHRP 128-A)

TEMPERA

TURA

(OF)

E y d (mezcla)

0.1

Hz

1

Hz

10

Hz

25

Hz

10 X X X X

40 X X X X

70 X X X X

100 X X X X

130 X X X X

Módulo Dinàmico . Ensayo de

Compresion

Area

Fuerza=

(cm) probeta Altura

(cm) nDeformacio=e Diámetro=10.16 cm

Alt

ura

=2

0.3

2 c

m

Área=81.07 cm2

e

= EFT,

TEMPERATURA

°C / ºF

FRECUENCIA

Hz

TIEMPO

TOTAL DE

CARGA seg

FUERZA KgDEFORMACIÓN

mm

MÓDULO

Kg/cm2

MÓDULO

PSI

0.1 10 50 0.0007 179,034 2,557,629

0.5 2 100 0.00127 197,360 2,819,429

(- 12.2 ºC) 1 1 150 0.00186 202,135 2,887,643

10 ºF 5 0.2 200 0.00239 209,747 2,996,386

10 0.1 250 0.00266 235,571 3,365,300

25 0.04 300 0.00284 264,769 3,782,414

0.1 10 50 0.00143 87,639 1,251,986

0.5 2 100 0.00221 113,415 1,620,214

4.4 ºC 1 1 150 0.00297 126,590 1,808,429

40 ºF 5 0.2 200 0.00324 154,721 2,210,300

10 0.1 250 0.00386 162,337 2,319,100

25 0.04 300 0.00426 176,512 2,521,600

0.1 10 50 0.00565 22,181 316,871

0.5 2 100 0.00735 34,102 487,171

21.1 ºC 1 1 150 0.00944 39,827 568,957

70 ºF 5 0.2 200 0.00872 57,488 821,257

10 0.1 250 0.00959 65,341 933,443

25 0.04 300 0.00942 79,824 1,140,343

0.1 10 50 0.02802 4,473 63,900

0.5 2 100 0.03255 7,700 110,000

37.8 ºC 1 1 150 0.03756 10,010 143,000

100 ºF 5 0.2 200 0.02842 17,639 251,986

10 0.1 250 0.02721 23,029 328,986

25 0.04 300 0.02361 31,848 454,971

0.1 10 50 0.10984 1,141 16,300

0.5 2 100 0.15223 1,647 23,529

54.4 ºC 1 1 150 0.17726 2,121 30,300

130 ºF 5 0.2 200 0.13852 3,619 51,700

10 0.1 250 0.13281 4,718 67,400

25 0.04 300 0.1539 4,886 69,800

RESULTADOS

ENSAYO

DINAMICO

MODULO DINAMICO NIVEL 1

Alt

ura

=20.3

2 c

m

Area=81.07 cm2

Diámetro=10.16 cm

Curvas Isotérmicas

Presentación De Información

Curva Maestra. Nivel 1

SHIFT FACTOR

MODULO DINAMICO MEZCLA ASFALTICA

Witczak

))(.)(..(

.)(....

...)(..)(

η393532log0f31335log06033130

34

2

38384

abeff

beffa4

2

200200

e1

005470p0p0000170003958p00021p08719773

VV

V8022080058097V0002841p0p00176700.02932p 7500633ELog

=

NIVEL 2 y 3.

E = Módulo Dinámico (PSI)

= Viscosidad del ligante (106 Poises)

f = Frecuencia de carga (Hz)

Va = Contenido de aire (%)

Vbeff = Contenido efectivo de ligante (%)

p34 = % retenido en ¾”

p38 = % retenido en 3/8”

p4 = % retenido en # 4

p200 = % pasa en # 200

Estimación de la Viscosidad

Log () = 10.5012 – 2.2601 Log (Pen) + 0.00389 Log (Pen)2

= Viscosidad (Poises)

Pen = Penetración para 100 g

y 5 seg en (1/10 mm)

CURVAS

MAESTRAS

METODO

SHELL

•Tipo de Mezcla

•Temperatura Mezcla

•Frecuencia 10 Hz

M

O

D

U

L

O

D

E

L

A

M

E

Z

C

L

A

Temperatura mezcla

109

1010

1011

107

N/m2

5010 70300

Rigidez de Asfalto y Mezclas Rigidez de Asfalto y Mezclas

AsfAsfáálticas (SHELL)lticas (SHELL) Envejecer Cemento Asfáltico

Determinación de T800 e Índice de Penetración de Cemento Asfáltico.

Temperatura de trabajo de la mezcla

Determinación de Frecuencia

Determinación de Módulo del Asfalto

Realización de Ensayo Marshall

Determinación de Módulo de la Mezcla.

TEMPERATURA

DE

TRABAJO DE

LA MEZCLA

• Temperatura Ambiente

• Espesor de Capa Asfáltica

Temperatura

T

E

M

P

E

R

A

T

U

R

A

D

E

M

E

Z

C

L

A

Programa BANDS

CURVAS

MAESTRAS

METODO

SHELL

•Tipo de Mezcla

•Temperatura Mezcla

•Frecuencia 10 Hz

M

O

D

U

L

O

D

E

L

A

M

E

Z

C

L

A

Temperatura mezcla

109

1010

1011

107

N/m2

5010 70300

ey

ex

ex

eym =



MATERIAL mConcreto asfáltico 0.35

Base o subbse granular 0.40

Base granular con cemento 0.35

Suelo cal /cemento 0.35

Concreto simple 0.12

Subrasante 0.45-0.50

Modelo Estructural

10 cm

15 cm

30 cm

E1=18000

E2 = 1490

E3 = 780

E4 = 300

u1= 0.35

u2= 0.40

u3= 0.45

u4= 0.50

P P =2050 Kg

Q Q=5.6a a=10.8

3a

Base

Subbase

Carpeta

Cálculo de Esf. y Deformaciones

10 cm

15 cm

30 cm

E1=18000

E2 = 1490

E3 = 780

E4 = 300

u1= 0.35

u2= 0.40

u3= 0.45

u4= 0.50

P P =2050 Kg

Q Q=5.6a a=10.8

3a

5.58E-04

9.55E- 04

=0.32

Modelo Multicapa

r1

P

ez4

P

Concreto

Asfáltico

a

E1,U1

a

E3,U3

E2,U2

Base

Granular

Subbase

H1

H2z2

z1

r2

er1

r3

Q Q

Subrasante E4,U4

H3 z3

DEFORMACIONES

z

yx

xzyy

zyxx

yxzz

uE

uE

uE

e

e

e

=

=

=

1

1

1(X,Y)

Z

Datos de entrada de un programa

Multicapa

Solicitaciones

Características de las cargas por

llanta

Estructura del Pavimento

Puntos de Análisis de Esfuerzos y

Deformaciones

1.Datos de Entrada de Solicitaciones

Tipo de Eje

Número de Llantas

Tipo de Semieje

Sistema Simple

Sistema Dual

2. Datos de Entrada de Características

de las cargas por llanta

Magnitud de las

cargas por llanta

Presión de contacto

Radio de Carga

Coordenadas

longitudinal y transversal

de la ubicación

superficial de las

diferentes llantas

YX

P

P

Q

P

a Q

X

SRS Y

X

TANDEM 1,20

0,60 Y

X

X

TRIDEM 1,20

1,20

0,60 Y

LOCALIZACIÓN DE LAS LLANTAS

LOCALIZACIÓN DE LOS PUNTOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS Y DEFORMACIÓNES

3R

3R

3. Datos de Entrada de Estructura

del Pavimento

Numero de Capas

Espesor de cada capa

CaracterísticasMecánicas de cada capa

* Módulos de Elasticidad

* Relación de Poisson

Condiciones deAdherencia entre capas

CA

E1,U1

E3,U3

E2,U2

C G

Srte

H1

H2

4. Datos de Entrada de Puntos de

análisis de Esfuerzos y deformaciones

Coordenadas tridimensionales de

los sitios de la estructura donde se

determinan las magnitudes de

esfuerzos, deformaciones y desplazamientos

er1

CA

E1,U1

E3,U3

E2,U2

C G

Srte ez3

H1

H2

Y

Z

X

X

SRS Y

X

TANDEM 1,20

0,60 Y

X

X

TRIDEM 1,20

1,20

0,60 Y

LOCALIZACIÓN DE LAS LLANTAS

LOCALIZACIÓN DE LOS PUNTOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS Y DEFORMACIÓNES

3R

3R

PUNTOS DE ANALISIS

Z=0

Z=0+0.5"

H

H/2

Z

Z+6"

ANALISIS DE AHUELLAMIENTO

PROFUNDIDAD MEDIA DE CADA CAPA

SUPERFICIE DE LA SUBRASANTE

ABAJO DE LA SUBRASANTE

SUPERFICIE DEL PAVIMENTO

ABAJO DE LA SUPERFICIE DEL PAVIMENTO

FONDO DE LAS CAPAS LIGADAS Y ESTABILIZADAS

ANALISIS DE FATIGA

Fatiga Ahto

H1/2

H1

H2H2/2

H3/2

ZZ+6¨

0.5¨Concreto

Asfáltico

Base

Estabilizada

Capa

Granular

H1

H2

Subrasante

H3

Concreto

Asfáltico

Base

Estabilizada

Capa

Granular

H1

H2

Subrasante

H3

Datos de Salida de un programa

Multicapa

Magnitudes de Esfuerzos verticales,

Longitudinales y Horizontales

Magnitudes de Deformaciones unitarias

verticales, Longitudinales y Horizontales

Desplazamientos verticales, Longitudinales

y Horizontales

Esfuerzo y Deformaciones principales

Datos de salida de Modelo Multicapa

r1

P

ez4

P

Concreto

Asfáltico

a

E1,U1

a

E3,U3

E2,U2

Base

Granular

Subbase

H1

H2z2

z1

r2

er1

r3

Q Q

Subrasante E4,U4

H3 z3

DEFORMACIONES

z

yx

xzyy

zyxx

yxzz

uE

uE

uE

e

e

e

=

=

=

1

1

1(X,Y)

Z

PROGRAMA DEPAV

Programa DEPAV

Programa Weslea

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