miércoles, 23 de abril de 2014

Metodología general - III

En el caso de pavimentos rígidos, los métodos para diseño estructural incluyen ahora conceptos mecanísticos de diseño. El método de Pórtland Cement Association, para grietas por fatiga, es un ejemplo representativo. (ver capítulo 7 ). 
La metodología de diseño incorporada en 1972 en AASHTO para pavimentos flexibles, no incluía procedimientos mecanísticos; aunque el trabajo de soporte introduce estos conceptos para el posible uso futuro, se han utilizado indirectamente procedimientos mecanísticos para evaluar el daño estacional y para establecer coeficientes de drenaje y transferencia de carga. También el uso del módulo de resiliencia para representar las propiedades del material introduce el concepto de que los materiales del pavimento pueden ser representados por un módulo cuasi elástico.

martes, 22 de abril de 2014

Metodología general - II

Para los pavimentos rígidos, los procedimientos se han aplicado para la determinación de dovelas, requerimientos de esfuerzo y espaciamiento de juntas. Para pavimentos flexibles los procedimientos mecanísticos también se han aplicado para las predicciones de rugosidad. 
Los procedimientos mecanísticos, están basados, considerando que los pavimentos pueden ser modelados como múltiples capas elásticas ó como estructuras visco-elásticas; asumiendo que los pavimentos se pueden modelar de esta manera, es posible sobre una fundación elástica ó visco-elástica, calcular los esfuerzos, tensiones ó deflexiones (debido a las cargas y/o tránsito) en cualquier punto adentro ó debajo de la estructura de pavimento. Sin embargo, los investigadores reconocen que el comportamiento de un pavimento está influenciado probablemente por un número de factores que no son precisamente modelados para métodos mecanísticos; por lo tanto, es necesario calibrar los modelos haciendo observaciones sobre su rendimiento como por ejemplo: haciendo correlaciones empíricas. 
Los investigadores en este campo, tienen hipótesis sobre los modelos de pavimento, como se describió anteriormente, para mejorar la confiabilidad de las ecuaciones de diseño, que son en efecto predicciones de modelos. 
Por ejemplo, los nomogramas de diseño estiman el espesor de la estructura de pavimento requerido, para mantener un aceptable nivel de servicio para un número específico de cargas de tránsito. De manera similar, los procedimientos mecanísticos, pronostican el deterioro del pavimento en función del tránsito y/o del ambiente. La mayoría de métodos para diseño de pavimentos flexibles hacen un uso no directo de procedimientos de diseño mecanístico; con pequeñas excepciones, el Departamento de transportes de Kentucky, el Instituto de Asfalto y Shell internacional, tienen un completo desarrollo de procedimientos para aplicaciones generales.

lunes, 21 de abril de 2014

Metodología general - I

La metodología seguida en los distintos métodos empíricos de dimensionamiento de pavimentos es sensiblemente similar, pudiendo distinguirse las siguientes etapas: 
a) Establecimiento del período de proyecto o de servicio del pavimento (10 a 40 años), al final del cual se llegaría a un grado de deterioro predeterminado. 
b) Determinación de los datos de entrada Características del suelo de la explanada (CBR, E, v, etc.) Tránsito del proyecto. Condiciones locales y estacionales. 
c) Determinación de la solución o soluciones, mediante una sistemática propia de cada método: ábacos, nomogramas, tablas o catálogos de secciones estructurales. Cuando como solución se determinan espesores de capas del pavimento, estos pueden venir expresados de dos formas: 
♦ Espesor total ficticio del pavimento, usando un solo material tipo (material granular o mezcla bituminosa) Estos espesores ficticios se transforman mediante unos coeficientes de equivalencia, en espesores de capas reales formadas por los materiales disponibles. 
♦ Combinaciones ya estudiadas de diversos materiales con espesores diferentes. Muchos métodos empíricos independizan el cálculo del espesor de la capa inferior del pavimento (normalmente subbase granular) del resto, fijando este y las características de la subbase en función de la capacidad soporte de la explanada. Los espesores de las capas de base y pavimento se definen en función del tránsito. 
d) En los métodos que parten de espesores ficticios usando un solo material, se suele necesitar un ajuste final de las secciones proyectadas, mediante la aplicación de una serie de limitaciones o recomendaciones propias de cada método. Actualmente, es habitual que el proyectista realice, con la ayuda de métodos analíticos, alguna comprobación complementaria de los estados tensionales y deformacionales de la estructura proyectada.
Los procedimientos mecanísticos se referirán a la capacidad de traducir los cálculos analíticos como respuesta del pavimento a su funcionamiento. El funcionamiento para la mayoría de los procedimientos usados, se refiere a las señales físicas como el agrietarse ó rajarse.

sábado, 19 de abril de 2014

Métodos empíricos

En la mayoría de los países se utilizan programas de ordenadores para el estudio analítico de secciones estructurales de pavimentos de nueva construcción; no obstante, en muchos de ellos la normativa vigente para su dimensionamiento se apoya en catálogos de secciones tipificadas o ábacos, que se basan no solo en criterios experimentales obtenidos en ensayos sobre secciones reales de carreteras o en laboratorio, sino que también se apoyan en hipótesis analíticas y han sido comprobados con programas de cálculo analítico. 
El motivo de que se sigan utilizando los métodos empíricos a pesar del creciente uso de los analíticos, es la conveniencia de que el proyectista pueda concentrar sus esfuerzos en la selección adecuada de los materiales existentes en las proximidades de la obra a realizar, sin tenerse que dedicar al cálculo, tarea que a veces tiende a alejar de la realidad. A los métodos empíricos de dimensionamiento se les puede criticar que no se adaptan con facilidad a la amplia casuística con la que se puede encontrar un proyectista. 
Sin embargo, conviene tener en cuenta que los métodos empíricos están basados en amplias experiencias. Dado que estas experiencias son fundamentalmente locales, no es recomendable aplicarlos indiscriminadamente en ámbitos distintos de aquel en que se concibieron, ya que las adaptaciones del tránsito, características y especificaciones de materiales, factores climáticos, etc. pueden ser muy difíciles de realizar.

viernes, 18 de abril de 2014

Comprobaciones finales

Dada la dificultad para evaluar los deterioros y establecer valores críticos, el principal problema que presentan los métodos analíticos de dimensionamiento es la comprobación de en que medida las conclusiones que de ellos se puede extraer concuerda con la realidad.

jueves, 17 de abril de 2014

Criterios de falla - II

Otro criterio de fallo que puede utilizarse es uno análogo al indicado para las explanadas. El criterio de fallo más usual en las capas tratadas con conglomerantes hidráulicos es fijar que la tensión de tracción en la cara inferior de la capa no supere el 50 o 60% de la resistencia a flexotracción del material. En los materiales estabilizados con ligantes bituminosos y mezclas bituminosas una de las causas más frecuentes de fallo está motivada por la existencia de tracciones elevadas en la cara inferior de las capas. Existen numerosas leyes para cuantificar la fatiga elástica de las mezclas bituminosas, la mayoría de ellas con expresiones del tipo:

martes, 15 de abril de 2014

Criterios de falla - I

A lo largo del proceso de dimensionamiento de los pavimentos por métodos analíticos, es preciso comprobar que: 
♦ La tensión o deformación crítica es inferior a la máxima admisible y que, por tanto, el material es capaz de soportar la aplicación de la carga tipo. 
♦ El número máximo admisible de aplicaciones de carga (N), deducido de la correspondiente ley de deterioro, es superior al esperado según los estudios de tránsito realizados. (Estaciones de peaje) Una vez hecho el anterior análisis para todas las capas, se puede considerar que un dimensionamiento será tanto más ajustado cuanto más próximos sean los valores de N para cada una de ellas.
El fallo de las capas granulares puede producirse por descompactaciones locales, originadas por las tracciones que aparecen en la cara inferior de las capas. Se puede suponer que no se produce este fallo cuando se cumple;
K            Un coeficiente que varia entre 0,5 y 1, en función de las características del material granular.