MTODO RACIONALPrefacioEn estas conferencias seala el diseo de pavimentos flexibles mediante emprico mecanicistaSe discuten mtodos. Qu entendemos por mtodos empricos mecanicistas? Por que mecanicista significa que los mtodos de diseo se basan en el anlisis de tensiones y deformaciones en el pavimento estructura debido a las cargas de trfico o el medio ambiente utilizando la teora de mltiples capas. Con el fin de capaz de hacer este tipo de anlisis, los supuestos necesitan ser hecho sobre el comportamiento del material. Nosotros puede, por ejemplo, asumen que los materiales se comportan de pavimento elstico lineal, istropo y homogneo. Este sin embargo es una simplificacin grave de la realidad porque la mayora de los materiales del pavimento exhiben un estrs, comportamiento dependiente elasto-visco-plstico.En cualquier caso, las tensiones y las tensiones calculadas se usan entonces como entrada en una funcin de transferencia (por ejemplo, una relacin fatiga) que nos permite calcular cuntas veces se puede producir una tensin de traccin especial antes de la falla se produce. Esta parte del mtodo de diseo es la parte emprica. La razn de esto es que, aunque estas funciones de transferencia se basan generalmente en pruebas extensas material en el laboratorio, la mayora de estas pruebas dan muestra de una propiedad en lugar de una propiedad del material. En otro palabras: la caracterstica material derivado del resultado de la prueba es depende de la geometra de la prueba, as como la manera en que se realiz la prueba. Debido a esto y debido a que el diferencias significativas en condiciones de estrs tal como se utiliza en el laboratorio y los que ocurren en la prctica, as como las diferencias en la iniciacin y la progresin de dao entre laboratorio especmenes y aceras reales, las funciones de transferencia segn lo determinado en el laboratorio no puede ser aplicado directamente para calcular el nmero de repeticiones de carga al fracaso para un pavimento especfico. Este implica que los factores de cambio se deben aplicar con el fin de ser capaz de utilizar el laboratorio determinado transferir funciones para fines prcticos. Estos factores de desplazamiento a menudo son de una magnitud significativa y se basan generalmente en la coincidencia de comportamiento predicho con el comportamiento observado. Esto les hace depende de las condiciones locales y el tipo de estructura de pavimento involucrados y empricaSe requiere conocimientos para derivar y utilizar estos factores de cambio con xito.Todo esto explica por qu los mtodos de diseo actuales se clasifican como mecanicista emprica.En estas notas de la conferencia nos concentraremos en el uso de la teora de mltiples capas elstico lineal para el clculo de tensiones y deformaciones en estructuras de pavimento. Se supondr que los materiales son isotrpicas, homognea y lineal elstico. Amplio atencin sin embargo, tambin se pagar a la forma el estrs comportamiento lineal dependiente, no de los materiales no unidos se puede tener en cuenta.Adems, la coleccin de entrada necesaria para hacer una emprico mecanicista diseo basado ser debatido ampliamente.Gran cuidado se ha dado a la preparacin de estas notas; algunos errores sin embargo, nunca puede ser evitado. Es, por tanto, muy apreciado si usted informa a los autores sobre los errores de mecanografa que puede encontrar.IntroduccinEstas notas de la conferencia estn tratando con el diseo de pavimentos flexibles. Antes de empezar con el comienzo con un debate sobre el estrs y la tensin en los anlisis tales pavimentos, ser mejor que nos preguntamos "Qu es un pavimento flexible" o "qu es lo que definimos como un pavimento flexible". En estas notas de todos los pavimentos que no se consideran ser un pavimento de hormign de cemento o un bloque de hormign (pequeo elemento) pavimento son considerados como un pavimento flexible. Esto implica que tambin los pavimentos con un cemento tratada sub-base o base relativamente rgido se clasifican como un pavimento flexible. Algunos ejemplos de lo que se considera ser un pavimento flexible se dan en la figura 1.En las estructuras de Sudfrica, la capacidad de soporte del pavimento es proporcionada por la base no unido y subbase (estructura I) o por la base no unido y subbase tratada cemento (estructura II). La capa superior de asfalto proporciona una superficie de rodadura lisa y proporciona resistencia al deslizamiento. Estas estructuras han sido utilizados con xito en Sudfrica durante moderadamente (estructura I) y con mucha carga (II) Estructura carreteras. Los "secretos" del xito de estos pavimentos son de alta calidad materiales abundantemente disponibles, trituradas utilizados para la base y sub-base y los altos niveles de compactacin obtenidos. Adems, la CBR mnimo requerido para la sub-base es 15%. Cuando eso no se alcanza, el mejoramiento de la subrasante debe tener lugar. El cemento subbase tratada tal como se utiliza en la estructura II no slo proporciona una buena plataforma de trabajo para la construccin y la compactacin de la base sin consolidar, pero tambin influye en las condiciones de estrs en el pavimento de tal manera que relativamente altas tensiones de confinamiento horizontales se desarrollan en la base no unido. Como sabemos por las conferencias sobre materiales no consolidados (CT4850), los materiales no unidos se vuelven ms rgidos y ms fuerte cuando el grado de confinamiento aumenta.Estructura III es un ejemplo de una estructura de pavimento de carretera en los Pases Bajos. Se observar de inmediato la diferencia notable entre la estructura II que se utiliza para pavimentos con mucha carga en Sudfrica y la estructura III que se utiliza en los Pases Bajos para estos fines. Las razones de estas diferencias son ser bastante simple que las condiciones en los Pases Bajos son completamente diferentes. Hay, por ejemplo, no hay canteras en los Pases Bajos que pueden proporcionar calidad aplastado materiales de buena; estos tienen que ser importados de otros pases. Sin embargo, las limitaciones en el espacio y los requisitos ambientales estrictos requieren para reciclar materiales tanto como sea posible. Puesto que se ha demostrado que buenos cursos de base de calidad pueden ser construidos de mezclas de hormign triturado y mampostera triturado, se hace amplio uso de los cursos de base no unidos hechos de estos materiales reciclados. Un asfalto poroso capa superior de hormign se utiliza (contenido de vacos> 20%) para la reduccin de ruido propsitos. El espesor de la totalidad de la estructura del pavimento es bastante importante porque la capacidad de soporte de la sub-base es muy a menudo no ms de 10%. La razn principal de la gran espesor sin embargo es que las autoridades viales no quiere tener mantenimiento del pavimento debido a la falta de capacidad de carga. Tales actividades de mantenimiento implican una importante reconstruccin que causan, dadas las intensidades muy altas de trfico, gran obstaculizar al usuario de la va, que no se considera aceptable. Por esa razn las estructuras de pavimento estn construidos de tal manera que el mantenimiento se limita a la reparacin o sustitucin de la capa superior (porosa concreto asfltico). Con respecto a la compactacin de la base no unido debe sealarse que sera muy difcil de lograr los mismos resultados en los Pases Bajos como en frica del Sur. En Sudfrica la excelente compactacin se consigue remojando el material base y el uso de un alto esfuerzo de compactacin. La excesiva cantidad de agua utilizada fcilmente desaparece debido a las altas tasas de evaporacin. Los materiales reciclados utilizados para los cursos de base en los Pases Bajos contienen una cantidad significativa de material blando (albailera) que es probable que aplastar si el esfuerzo de compactacin es demasiado pesado. Adems, la cantidad excesiva de agua utilizada para la compactacin no va a desaparecer fcilmente debido a las tasas de evaporacin mucho ms bajos. Utilizando la manera sudafricana de compactar capas de base y sub-base granular en los Pases Bajos, por tanto, no dar lugar a buenos resultados similares.Estructura IV es la estructura utilizada para las pistas y calles de rodaje del aeropuerto Schiphol de Amsterdam. El aeropuerto est situado en un plder con condiciones subrasante pobres (CBR 2%). Combinado con la filosofa del aeropuerto para maximizar el uso del sistema de pistas y calles de rodaje y reducir al mnimo la necesidad de mantenimiento, esto se traduce en estructuras de pavimento en lugar de espesor. Un espesor total de polmero de 200 mm de hormign de asfalto modificado se usa para reducir el riesgo de agrietamiento reflectante. Por esa razn es tambin pre-agrietado la base de hormign magro.De la discusin dada anteriormente queda claro que el tipo de estructura de pavimento a seleccionar depende de los materiales disponibles, las condiciones climticas, la filosofa de mantenimiento etc. Desde los ejemplos dados anteriormente, tambin queda claro que uno tiene que tener cuidado en los diseos simplemente copiando el que parece ser efectiva y exitosa en otros pases. Uno siempre tiene que considerar las condiciones locales que influyen en la eleccin de un tipo de pavimento en particular.2. Los tipos de defectos importantes en pavimentos flexiblesPavimentos estn diseados de tal manera que proporcionan una superficie de conduccin segura y confortable para el pblico. Por supuesto que deben estar diseados y construidos de tal manera que proporcionan esta superficie durante un largo periodo de tiempo a los costos ms bajos posibles. Esto implica que el espesor diseo y la seleccin del material debe ser tal que algunos de los principales tipos de defectos estn bajo control lo que significa que no aparecen demasiado pronto y que pueden ser reparadas fcilmente si aparecen. Principales tipos de defectos que se pueden observar en los pavimentos flexibles son:- Agrietamiento, - Deformaciones,- La desintegracin y el desgaste.Una breve descripcin de estos tipos de defectos y sus causas se da aqu en adelante. Ms adelante en estas notas se describir cmo se toman este tipo de defectos cuidado en el diseo del pavimento.2.1 Las grietas Cracking en pavimentos se producen debido a diferentes razones. Puede ser que sean carga de trfico asociado o puede desarrollarse debido a movimientos trmicos o alguna otra razn. Figura 2, por ejemplo, muestra una combinacin de pista de la rueda agrietamiento cocodrilo y agrietamiento longitudinal. Estas grietas se asocian carga de la rueda.Figura 2: agrietamiento longitudinal y cocodrilo en el camino de la rueda.Tenga en cuenta que las grietas slo aparecen en la pista rueda derecha cerca del borde de la acera. Esto es una indicacin de que las grietas son ms probablemente debido a las condiciones de carga de borde que resulta en tensiones ms altas en la pista de la rueda cerca del borde del pavimento que los que se producen en la pista de la rueda cerca de la lnea central. Debido a esta condicin de carga especfica, grietas podran haber sido iniciado en la parte superior del pavimento.La Figura 3 es una imagen de una superficie agrietada de un pavimento ms bien estrecha. Si los vehculos tienen que pasar entre s, las ruedas exteriores tienen que viajar a travs del punto. Desde el dao del borde que se observa se puede concluir que se trata de regular el caso. El material de base que es visible en el punto parece ser un material rgido y duro. Esto es una indicacin de que algn tipo de escoria que muestra propiedades de auto cementacin se utiliz como material de base. Otras indicaciones de el hecho de que un material de base tal se ha utilizado se puede encontrar en el hecho de que la superficie del pavimento es suave; no se observa la formacin de surcos. El extenso agrietamiento de la superficie del pavimento podra ser una combinacin de grietas por contraccin que se han desarrollado en la base. Sin embargo, es tambin muy posible que la adherencia entre la capa de asfalto y la base es ms bien pobre. Si este es el caso, entonces las cepas de alta resistencia se desarrollan en la parte inferior de la capa de asfalto que causa esta capa se agriete.La Figura 4 es un ejemplo tpico de craqueo baja temperatura. En las zonas con inviernos fros, este tipo de agrietamiento es muy a menudo el tipo hablaba del agrietamiento. Debido al clima muy fro, el concreto asfltico quiere reducir. En principio, esto no es posible y tensiones de traccin se desarrollan como resultado de la cada de la temperatura. La magnitud de la tensin de traccin depende de la velocidad de enfriamiento y el tipo de mezcla de asfalto; especialmente las propiedades reolgicas del ligante bituminoso son de importancia. Si las tensiones de traccin se estn volviendo demasiado alta, el pavimento se agrieta en su punto ms dbil. Adems de enfriamiento de los resultados de pavimento en el craqueo adicional y grietas existentes se abrirn. Es obvio que el espaciamiento de crack y ancho de fisura se interrelacionan. A grandes resultados espaciamiento grieta en grietas anchas y viceversa. Agrietamiento a baja temperatura puede ser el resultado de un nico ciclo de enfriamiento, pero tambin puede ser el resultado de repetidas enfriamiento cyclces (fatiga baja temperatura).La Figura 5 es un ejemplo de bloque de temperatura relacionados con el craqueo. El pavimento, por supuesto, no slo se contrae en la direccin longitudinal, sino tambin en la direccin transversal. En ese caso, la friccin entre la capa de asfalto y la base es de importancia. Si ese es alta, altas tensiones de traccin podran ocurrir en la direccin transversal causando grietas longitudinales. Combinado con el patrn de la grieta se muestra en la figura 4, esto se traduce en el craqueo bloque.Como se mencion antes, el agrietamiento a baja temperatura puede ser la causa principal de mantenimiento y agrietamiento trfico asociado slo es de importancia secundaria en tales casos. Sin embargo, cuando cargas de las ruedas pesadas estn pasando una grieta como el mostrado en la figura 4, altas tensiones de traccin se desarrollarn en el borde grieta simplemente por el hecho de que no hay transferencia de carga. Este problema podra aumentar durante la primavera, cuando la humedad entra en la grieta y debilita las capas de soporte. Todo esto significa que aunque el agrietamiento trfico asociado no es el problema principal, el trfico puede causar daos desarrollo acelerado cerca de grietas.Un tipo de agrietamiento que tiene muchas similitudes con el agrietamiento a baja temperatura es la reflexin de grietas. En este caso particular, una grieta o junta en la capa debajo de la capa de asfalto tiende a propagarse a travs de la capa de asfalto. El problema ocurre a menudo en las aceras con una base de cemento o tratada pavimentos de hormign articuladas superpuestos (figura 6). Agrietamiento reflectante puede incluso ocurrir en nuevas aceras cuando la base cementada se contrae debido al endurecimiento. Encogimientos grietas que se desarrollan en la base pueden reflejar fcilmente a travs de la capa superior de asfalto especialmente si esta capa es delgada. Sin embargo, si la base de cemento tratada es pre-agrietado o si se han hecho juntas de contraccin, el problema de la reflexin de grietas puede ser minimizado.En estas notas de la conferencia nos concentraremos en el trfico inducido por el agrietamiento, as como la reflexin de grietas. Baja temperatura no se considera porque no es realmente un problema en los Pases Bajos con su clima moderado.Por supuesto grietas pueden desarrollar por muchas otras razones, entonces el trfico y los efectos ambientales. Un ejemplo de esa "otra razn" se da en la figura 7, que muestra graves grietas en el carril de emergencia debido a la ampliacin del terrapln al lado de ese carril. Debido a la ampliacin, esfuerzos cortantes excesivos desarrollados en el terrapln existente resulta en el desarrollo de un plano de corte que lleva a graves longitudinal grietas no slo en el carril de emergencia, sino tambin en el carril lento (este carril ya est reparada como muestra la imagen). El problema se agrava por el hecho de que una diferencia de altura significativa se produjo a travs de la grieta longitudinal resultante en condiciones de conduccin muy peligrosas para los motociclistas. Este tipo de agrietamiento es claramente debido a un problema de mecnica de suelos y por lo tanto est ms all del alcance de estas notas de la conferencia.

2.2 DEFORMACIONES Deformaciones en los pavimentos pueden dividirse en deformaciones longitudinales y transversales. Deformaciones longitudinales pueden an ms dividida en deformaciones de onda corta, media y larga. Deformaciones de onda cortas son del orden de unos pocos centmetros y son causados principalmente por irregularidades de la superficie tales como deshilachado (esto se discutir ms adelante). Deformaciones onda media estn en el orden de unos pocos decmetros y por lo general son causadas por imperfecciones en la estructura de pavimento en s. Deformaciones de onda largas son del orden de metros y son causadas por los asentamientos, hinchazn suelos, levantamiento por helada, etc. A pesar de que causan gran molestia, deformaciones de onda larga son, debido a su origen, fuera del alcance de estas notas de la conferencia. Por lo tanto nos limitaremos a deformaciones longitudinales a corto y medio de longitud de onda, tambin llamada irregularidad o aspereza. La figura 8 muestra una granja severamente agrietada a la carretera de mercado en Ohio. Debido a la gran cantidad de grietas, el pavimento se ha convertido en muy refinado. Est bastante claro de la imagen que el agrietamiento no slo ha dado lugar a deformaciones longitudinales sino tambin transversales. Es un ejemplo tpico de la rugosidad de longitud de onda media. La Figura 9 muestra un pavimento en Zimbabwe. La falta de mantenimiento ha resultado en baches que obviamente resultan en una gran disminucin de confort de conduccin. Incluso las situaciones peligrosas pueden producirse al conducir de noche. La razn de los baches es que el pavimento se ha agrietado severamente, comparable a una condicin mostrada en la figura 8, y en un momento dado pequeos trozos de la capa superficial ha sido expulsado. La erosin de los baches debido a la lluvia y el viento los resultados en depresiones del tamao y la profundidad significativa.Figura 10 fue tomada en una carretera provincial cerca de la Universidad de Delft en los Pases Bajos. El desnivel longitudinal de onda larga que se puede observar es claramente el resultado de asentamientos. Tenga en cuenta que los asentamientos tambin tienen deformaciones causadas en la direccin transversal.Junto a deformaciones longitudinales, pueden producirse deformaciones transversales. Estos pueden ser el resultado del movimiento del subsuelo (asentamientos, se hinchan, levantamiento por helada), pero tambin podra ser el resultado de trfico. El tipo de deformacin transversal ms conocida debido al trfico est en celo o deformacin permanente que se produce en los caminos de rueda. Un ejemplo tpico de celo se muestra en la figura 11. En celo puede desarrollarse en la capa (s) de asfalto o en la base no unido, sub-base o sub-base. En celo puede ser el resultado de un proceso de densificacin o como resultado de un fallo de cizallamiento. La formacin de surcos se muestra en la figura 11 est claramente causada por la insuficiencia de cizalladura en la capa de asfalto. Falla de corte puede ser reconocido por las crestas que se han desarrollado junto a la depresin. Adems se puede afirmar que cuanto ms estrecho es el depresssion mayor ser la capa se encuentra en la estructura donde la falla de corte se ha desarrollado. Lo mismo es cierto para la formacin de ondulaciones o tabla de lavar que se observan con frecuencia cerca de los semforos o en los caminos sin asfaltar.La Figura 12 muestra un tipo de desnivel longitudinal que se observa con bastante frecuencia en los pavimentos con un curso de base hecha de escorias de alto horno. Debido a las reacciones qumicas que tienen lugar, el material quiere ampliar resultante en tensiones de compresin que en un momento dado se convierten en ms alta que la resistencia a la compresin del material. Pandeo de la capa de base es entonces el resultado que conduce a las crestas que influyen negativamente en el confort de conduccin y que podra tener un efecto negativo en la seguridad del trfico debido a la prdida de la carga de los camiones.2.3 Desintegracin y el desgasteRaveling, el sangrado y la formacin de baches pueden ser valorados como signos de la desintegracin y el desgaste. La formacin de baches ya se ha discutido en la seccin anterior as que vamos a concentrarnos en esta seccin sobre deshilachado y sangrado.El sangrado es un tipo de defecto que puede ser reconocido como "grasos" puntos negros que buscan en la superficie del pavimento. Es una indicacin de llenado excesivo de los huecos en el esqueleto agregado con mortero bituminoso. Es una indicacin de que la mezcla no est bien diseado. Debido al alto contenido de bitumen, la mezcla sufre probablemente de falta de estabilidad a altas temperaturas y altas cargas de trfico puede exprimir el mortero bituminoso. Otra razn podra ser que debido al bajo contenido de huecos, no hay espacio suficiente para que el mortero bituminoso cuando se expande con el aumento de las temperaturas. En cualquier caso, el resultado es el mismo ser una superficie de color negro, brillante con casi cualquier textura macro o micro y por lo tanto una baja resistencia al deslizamiento.Raveling es la prdida de agregado de la capa de superficie. Puede ocurrir en cualquier tipo de mezcla de asfalto pero mezclas graduadas especialmente abiertos como el hormign de asfalto poroso (void contenido> 20%) son sensibles a este tipo de daos (figura 13). Raveling desarrolla debido a la falta de cohesin en el mortero bituminoso o fallo adhesivo en la interfaz entre el mortero y ridos bituminoso.Raveling proporciona una superficie de pavimento en mal estado lo que resulta en un aumento del nivel de ruido. Adems las partculas de agregado sueltos podran producirse daos parabrisas. Si se produce deshilachado en las aceras con una superficie de asfalto delgada, como la que se muestra en la figura 9, que podra ser el primer indicio de la formacin de baches3. Los sistemas de diseo temprano, el mtodo CBRHasta ahora hemos hablado de los tipos de daos que pueden ocurrir en los pavimentos flexibles. Antes de empezar a hablar de los sistemas de diseo emprico mecanicista que se desarrollan, se le da un poco de informacin sobre los sistemas de diseo de primeras. Algunos conocimientos sobre estos sistemas es necesario debido a que todava se utilizan en varias partes del mundo y porque da una comprensin de cmo y por qu los sistemas de diseo desarrollados para los sistemas mecanicistas empricos utilizados hoy en da. La Figura 14 es un ejemplo de los problemas uno encontrado en los primeros aos de la motorizacin. En esos das la mayora de los caminos eran de tierra o grava carreteras y la resistencia del pavimento nicamente dependa de la resistencia al corte de los materiales utilizados.Uno tiene que darse cuenta de que en la actualidad alrededor del 65% de la red vial en el mundo todava consiste en caminos de tierra y grava. Problemas como se muestra en la figura 14, por tanto, sigue siendo bastante a menudo se producen como se muestra en la figura 1.En ambos casos es evidente que las tensiones inducidas en el pavimento son ms altos que los permitidos dando lugar a fallo de cizallamiento de la superficie del pavimento y que resulta en el hecho de que en ambos casos el vehculo tiene "atascado en el barro". La pregunta ahora es por qu un vehculo ligero, tal como se muestra en la figura 14, sufri los mismos problemas que el vehculo pesado que se muestran en la figura 15. Esto tiene que ver con el hecho de que las presiones de contacto causadas por el vehculo de luz muestran en la figura 14 son del mismo orden de magnitud que las presiones de contacto causadas por el vehculo pesado muestran en la figura 15. La leccin que aprendemos de esto es que en realidad no es el peso del vehculo que es de importancia o el nmero de ejes, pero el contacto distribucin de la presin bajo los neumticos. Esta distribucin no slo depende de la carga de la rueda, sino tambin en el rea sobre la cual se distribuye la carga de la rueda. Esto depende en gran medida de la presin de los neumticos. En los viejos tiempos, neumticos slidos fueron utilizados inicialmente y cuando se introdujeron neumticos, altas presiones de neumticos tuvo que ser utilizado por el tamao del neumtico (vase el grfico 14). Esto dio lugar a pequeas reas de contacto y altas presiones de contacto (como comparacin: la presin de contacto bajo el neumtico de una bicicleta carrera es muy alto debido a que estos neumticos estn inflados a 700 kPa de presin, el rea de contacto tambin es pequeo). Todo esto significa que la presin de contacto debido a que el vehculo se muestra en la figura 14 podra muy bien ser la misma que la presin de contacto debido a que el vehculo se muestra en la figura se puede esperar 15. Por lo tanto tipos similares de defectos superficiales.La otra razn por la que ambos vehculos tienen problemas es la falta de capacidad de carga del material de pavimento. En ambas imgenes notamos una cantidad excesiva de agua y de nuestros conferencias en mecnica de suelos sabemos que una cantidad excesiva de agua da como resultado una baja resistencia al cizallamiento especialmente en el caso de los suelos que contienen una gran cantidad de materiales de grano fino. Todos sabemos que la resistencia al corte sin drenaje de una arcilla saturada o limo es muy baja. En ese caso, la cohesin es baja y el ngulo de friccin interna es aproximadamente cero. De este ejemplo es evidente que el conocimiento preciso de las presiones aplicadas a la acera y la resistencia de los materiales utilizados es esencial con el fin de ser capaz de disear pavimentos que puedan sostener millones de repeticiones de carga. Los sistemas de diseo primeros fueron, como es lgico, basado en la determinacin del espesor requerido de capas de buena calidad en la parte superior de la subrasante para evitar el fracaso de cizallamiento que se producen en la subrasante. Por supuesto, el espesor requerido depende de la resistencia al cizallamiento de la sub-base y la cantidad de trfico. Adems, la calidad de las capas de cobertura tena que ser tal que la falta de cizallamiento no se produjo en estas capas. Esta fue la base para el mtodo de diseo espesor CBR que se muestra esquemticamente en la figura 16. En los grficos de diseo de RBC, la carga de trfico se caracteriz por medio de un nmero de vehculos comerciales por da y la resistencia al corte de los materiales se caracteriz por medio de su valor de CBR. Las tablas se utilizaron de la siguiente manera. En primer lugar el nmero de vehculos comerciales tuvieron que ser determinado. Cuando se conoce este nmero, la curva apropiada tuvo que ser seleccionado. A continuacin, el valor de CBR de la subrasante es necesario que se determine y el espesor de la capa requerida en la parte superior de la subrasante podra ser estimado por medio de la figura 16; este ser ilustrada por medio de un ejemplo. Si por ejemplo, la subrasante CBR es igual a %, entonces el espesor total en la parte superior de la subrasante de un material de mejor calidad debe ser H1. Si el CBR del material de base (por razones de simplicidad no subbase se aplica en este caso) es igual a , entonces el espesor de un material de calidad mejor (mejor que el material base) en la parte superior de la base debe ser H2. En la mayora de los casos un material tal sera hormign asfltico as H2 sera igual al espesor de asfalto requerido. El espesor de la base es entonces H1 - H2.El espesor mnimo de asfalto para ser aplicada fue de 50 mm. Los valores de CBR de los materiales no unidos utilizados en la estructura de pavimento se determina por medio de la prueba de CBR que se muestra esquemticamente en la figura 17. Aunque la prueba ha sido descrito en detalle en la parte I de la Lecture Notes CT4850, un resumen de la fundamentos de la prueba se dan aqu. En la prueba de CBR un mbolo es empujado dentro de la muestra de suelo con una velocidad de desplazamiento y la carga especfica que se necesita para obtener que la tasa de desplazamiento se controla. La curva carga - desplazamiento que se obtiene de esta manera se compara con la curva carga - desplazamiento de un material de referencia y la CBR se calcula como se muestra en la figura 18. El mtodo de diseo resultados de CBR en capas finas de asfalto que se necesitan principalmente para proporcionar una superficie de conduccin suave y suficiente resistencia al deslizamiento,5. Desarrollo de mtodos mecanicistas diseo empricos5.1 IntroduccinAunque el mtodo de diseo AASHTO fue un gran paso adelante que todava tena el inconveniente de ser muy emprica. El mtodo, de hecho, no es ms que un conjunto de ecuaciones de regresin que son vlidos para las condiciones especficas (clima, trfico, materiales, etc.) de la prueba de carretera. Esto implica que es un poco arriesgado utilizar el mtodo en los pases tropicales, donde las condiciones son completamente diferentes. Afortunadamente, la construccin de carreteras son estructuras perdonar lo que implica que el mtodo al menos los resultados en un diseo inicial que puede ser refinado para cumplir con las condiciones locales. El hecho de que el mtodo AASHTO no se puede utilizar directamente para las condiciones para las que no se ha desarrollado se hizo muy evidente cuando se hicieron intentos para utilizar en los pases en desarrollo. El principal problema era el concepto de la ISP; apareci por ejemplo, que un pavimento en el mundo desarrollado con un PSI baja lo que implica que se necesitaba mantenimiento inmediato, era todava un pavimento con una calidad aceptable en los pases en desarrollo. Esto indica claramente la necesidad de disponer de criterios de rendimiento y mtodos de diseo que se adapten a las necesidades y circunstancias de los pases en desarrollo. Todo esto result en el desarrollo de la Diseo Modelo carretera [3], un sistema de diseo que est totalmente adecuado para esas condiciones. Sin embargo, es ms all del alcance de estas conferencias seala para discutir este modelo en detalle. Otro problema con la Gua es que no da ninguna informacin qu materiales y estructuras se comportan como lo hacen. Adems, la Gua no proporciona ninguna informacin con respecto al mantenimiento que se necesita desde el punto de vista de la preservacin. El valor de la ISP, por ejemplo es fuertemente dependiente de los tipos de rugosidad del pavimento y de daos como el agrietamiento y la formacin de surcos no parecen tener una gran influencia en la PSI. Sin embargo el control de agrietamiento y de celo es importante desde un punto de vista preservacin y con el fin de ser capaz de hacer estimaciones sobre tales necesidades de mantenimiento, el conocimiento sobre tensiones y deformaciones y resistencia de los materiales es esencial. Adems, si esa informacin no est disponible, entonces es casi imposible evaluar los beneficios potenciales de los nuevos tipos de materiales y estructuras con las que ninguna experiencia se ha obtenido todava.Teniendo en cuenta estos inconvenientes, uno se dio cuenta inmediatamente despus de la prueba de carretera que se necesitaban herramientas de diseo basadas mecanicistas para apoyar la Gua AASHTO disea. Por esa razn, mucho trabajo se ha hecho en la dcada de 1960 en el anlisis de estrs y las tensiones en los sistemas de capas de pavimento [6, 7, 8, 9] y en la caracterizacin de las caractersticas de rigidez, fatiga y deformacin permanente de pavimento unido y no unido materiales. El trabajo realizado en el anlisis de tensiones y deformaciones en pavimentos est todo basado en la evolucin temprana de Boussinesq [4] y Burmister [5]. Referencias [10, 11 y 12] son excelentes fuentes con respecto a la investigacin sobre la modelizacin pavimento y caracterizacin de materiales hecho en esos das y debe estar en la lista de lectura de cualquier estudiante en ingeniera de pavimentos. Es notable ver que gran parte del material que se presenta a continuacin, sigue siendo de gran valor en la actualidad. Desde entonces, se ha avanzado mucho y el lector se hace referencia, por ejemplo a las deliberaciones de las conferencias organizadas por la Sociedad Internacional de Pavimentos de Asfalto, las actuaciones de la Asociacin de Pavimento Asfltico tecnlogos, los expedientes de investigacin de la Junta de Investigacin del Transporte, las actas de las conferencias RILEM sobre materiales de asfalto, las actas de las Conferencias Internacionales sobre la capacidad de carga de Carreteras y Aerdromos y los de muchas otras conferencias internacionales para informarse sobre estos acontecimientos. Teniendo en cuenta las posibilidades que tenemos hoy en da con respecto al material de prueba, caracterizacin y modelado, es posible modelar pavimentos estructuras tan precisa como sea posible usando modelos no lineal elasto-visco-plstico y el uso de tcnicas de elementos finitos avanzados que permiten la iniciacin y la progresin de dao para ser tener en cuenta, as como los efectos del estrs redistribucin como resultado de eso. Tambin estos mtodos permiten los efectos de las juntas, grietas y otros problemas de geometra relacionados que deben tenerse en cuenta. Adems, estos mtodos tambin permiten analizar los efectos de las cargas que implica que la inercia y los efectos de amortiguacin pueden ser tenidos en cuenta en movimiento.La pregunta sin embargo es hasta qu punto tales mtodos avanzados deben utilizarse para resolver problemas del da a da. Esta es una pregunta relevante porque los mtodos de diseo de pavimentos avanzada implican pruebas avanzadas y anlisis de tcnicas que requieren de hardware y habilidades especficas. Adems el diseo del pavimento es en cierta medida todava un esfuerzo emprico porque muchos parmetros de entrada no se pueden predecir con exactitud suficiente a la mano antes. Ejemplos de tales parmetros de entrada son el clima, el trfico y la calidad de los materiales prevista y la variacin en el mismo. Todo esto significa que aunque los mtodos avanzados proporcionan una mejor comprensin de por qu los pavimentos se comportan como lo hacen, uno debe darse cuenta de que, incluso con los mtodos ms avanzados slo se puede lograr una buena estimacin de ejemplo comportamiento del pavimento. La obtencin de una prediccin exacta es todava imposible. Debido a esto, la prctica est muy interesado en mtodos de diseo que son, por un lado, sobre la base de los principios tericos de sonido pero, por otro lado, son muy fciles de usar y requiere slo una cantidad limitada de pruebas con el fin de ahorrar dinero y tiempo . Uno debe darse cuenta de que la necesidad de utilizar el modelado exacto es influenciada en gran medida por el tipo de contratos utilizados para proyectos de construccin de carreteras. En los contratos de tipo de recetas, el contratista slo es responsable de la produccin y por la que se mezcla en la forma prescrita por el cliente. En este caso el contratista no es ni responsable del diseo mezcla ni el diseo de la estructura del pavimento; stas son las responsabilidades del cliente. Esto implica inmediatamente que los clientes en este caso elegirn diseos y materiales "probadas", en otras palabras, que se basar en la experiencia, y el contratista no tiene ningn incentivo para gastar mucho esfuerzo y recursos en los mtodos de investigacin de materiales y de diseo de pavimentos avanzados. Sin embargo, si los contratistas se hacen ms responsables de lo que hacen, lo que significa que los contratistas se hacen cargo de las autoridades de la responsabilidad por el desempeo de la carretera durante un cierto perodo de tiempo, entonces son mucho ms dispuestos a utilizar formas ms avanzadas de ensayo de materiales y diseo de pavimentos.El propsito de estas notas de la conferencia no es proporcionar una visin general de los mtodos de diseo emprico mecanicista existentes. El objetivo de estas notas es proporcionar una introduccin en el diseo del pavimento utilizando los mtodos analticos y procedimientos de caracterizacin de materiales, ya que son una prctica comn hoy en da en los Pases Bajos. Esto implica que nos concentraremos en estas notas sobre el uso de sistemas elsticos capa lineales mltiples y la caracterizacin material necesario para utilizar estos sistemas. Tambin se prestar atencin a cmo lidiar con el diseo del pavimento en el caso de que el cuerpo principal de la estructura se compone de materiales no consolidados que exhiben un comportamiento dependiente de la tensin. Tambin se discutir la caracterizacin de capas de cal y cemento tratada. 5.2 Esfuerzos en un medio espacio homogneoAunque las estructuras de pavimento son estructuras en capas, comenzamos con una discusin de las tensiones en un espacio medio homogneo. Soluciones para esta primera fueron proporcionados por Boussinesq a finales de la dcada de 1800. Originalmente Boussinesq desarroll sus ecuaciones para una carga puntual, pero ms tarde se extendieron las ecuaciones para las cargas de las ruedas circulares. Las tensiones en el marco del centro de la carga de la rueda se pueden calcular usando: z = p [ -1 + z3 / (a2 + z2)3/2 ] r = t = [ -(1 + 2) + 2.z.(1 + ) / (a2 + z2) { z / (a2 + z2) }3 ] . p / 2 w = 2.p.a.(1 - 2) / EDnde:z = tensin vertical, r = tensin radial, t = esfuerzo tangencial, = coeficiente de Poisson,E = mdulo de elasticidad,a = radio de la zona de carga, p = presin de contacto,z = profundidad por debajo de la superficie.Tenga en cuenta que el sistema de coordenadas cilndricas se utiliza para la formulacin de las tensiones (ver figura 26). Este no es el lugar para dar las derivaciones que dieron lugar a las ecuaciones dadas anteriormente. El lector interesado puede consultar [4, 6]. En la figura 27 se proporcionan algunas soluciones grficas de las ecuaciones de Boussinesq.Las ecuaciones de Boussinesq son tiles para estimar las tensiones en por ejemplo, caminos de tierra, donde la estructura de la carretera se construye utilizando el material natural disponible. Uno puede, por ejemplo, derivar los crculos de Mohr de las tensiones calculadas y entonces uno puede determinar si las tensiones que se producen estn cerca del Mohr - Coulomb lnea de falla, lo que implica el fracaso temprano, o no.Muchos de estos caminos de tierra sin embargo, son los sistemas de capas, simplemente porque el top 200 mm o menos tienen caractersticas diferentes a los materiales originales simplemente debido a la compactacin que se aplica etc. La mayor rigidez de estos primeros resultados de capa en una mejor difusin de la carga. Esto se muestra esquemticamente en la figura 28. 5.3 Esfuerzos en dos sistemas de capasSi las tensiones en el subsuelo, el espacio de media, debido a la carga de la rueda son demasiado altos, se necesita una tapa rgida para reducir estas tensiones. Un sistema de este tipo, una capa ms rgida en la parte superior de un espacio de media ms suave, se llama un sistema de dos capas. Podra representar, por ejemplo, una profundidad de asfalto pavimento lleno en la parte superior de un subsuelo de arena. Burmister [5] fue el primero que proporciona soluciones para las tensiones en un sistema de dos capas. Una vez ms, est ms all del alcance de estas conferencias seala para proporcionar un discusiones detalladas sobre la base matemtica. Aqu slo se pagar la atencin sobre los resultados de esos anlisis matemticos y cmo se puede utilizar en la prctica. La Figura 31 muestra el efecto de una capa superior rgida sobre la distribucin de las tensiones verticales en un sistema de dos capas. En primer lugar nos damos cuenta de que la distribucin de la tensin vertical es en forma de campana. Adems nos damos cuenta de que la magnitud de la tensin vertical est muy influenciada por la rigidez de la capa superior. La anchura de la campana de estrs sin embargo es mucho menos influenciada por la rigidez de la capa superior.Una capa superior rgido no slo proporciona proteccin a la segunda capa, tambin tensiones de traccin en la parte inferior de la capa superior desarrollar. Estas tensiones son debido a la flexin de la capa superior. Esto implica que para dos sistemas de capas que se trata de dos parmetros de diseo es la traccin horizontal 33estrs en la parte inferior de la capa superior y el esfuerzo de compresin vertical en la parte superior de la segunda capa (figura 32).Si la tensin de traccin horizontal en la parte inferior de la capa superior es demasiado alta, ser la causa de agrietamiento de la capa superior. Si el esfuerzo de compresin vertical en la parte superior de la capa inferior es demasiado alta, la deformacin excesiva va a desarrollar en esa capa.La Figura 33 muestra la distribucin de los esfuerzos horizontales y verticales en un sistema de dos capas bajo el centro de la carga en relacin con la relacin de E1 / E2 y para h = a. Tenga en cuenta que el coeficiente de Poisson es 0,25 para ambas capas.5.4 Destaca en tres sistemas de capasEl clculo de las tensiones y deformaciones en tres sistemas de capas se basa en los mismos principios que los utilizados para dos sistemas de capas. Es por mucho complicado para derivar tablas [7] y grficos [8] que permiten que las tensiones en varios puntos de la acera a estimar y como vamos a ver en los ejemplos dados, los grficos no son muy fcil de usar. La figura 39 muestra las tensiones y las ubicaciones en un sistema de tres capas para el que se han desarrollado tablas y grficos. Tenga en cuenta que la relacin de 0,5 de Poisson se utiliz para todas las capas. El uso de las listas se ilustra por medio de un ejemplo. Supongamos que tenemos un sistema de tres capas que consta de 100 mm de asfalto (E = 6000 MPa) que se coloca en un 300 mm de espesor de base (E = 300 MPa) sobre una subrasante con una rigidez con E = 150 MPa. La magnitud de la carga es 50 kN y el radio de la zona cargado es de 150 mm. Esto implica que la presin de contacto es de 700 kPa. Esto significa que la entrada K1 = 20, K2 = 2, A = 2 y H = 0,33. Queremos saber la tensin horizontal en la parte inferior de la capa de asfalto. El uso de la figura 42 en la forma como se ilustra en la figura 43, se deriva de que el factor de estrs horizontal es de aproximadamente 7 que se traduce en rr1 = 7 * 700 = 4900 kPa.5.5 Esfuerzos debido a cargas horizontalesEs obvio que en realidad no slo esfuerzos verticales se aplican sobre la superficie del pavimento. Tambin esfuerzos cortantes horizontales estn presentes, actuando en la direccin longitudinal y transversal. Estos esfuerzos de corte se deben a fuerzas de traccin, frenado, curvas, etc. Se producen bajo la rodadura libre, as como neumticos accionados. Como veremos en el prximo captulo, las condiciones de estrs reales en el rea de contacto son de hecho muy compleja. Varios investigadores han estudiado el efecto de tales fuerzas cortantes y los primeros trabajos sobre este tema se realiza por Verstraeten [15] y Wardle y Gerrard [16]. Dada la potencia de clculo limitada en aquellos das, tenan que aplicar simplificaciones rigurosos de las condiciones de estrs reales. Sin embargo, una buena idea del efecto de estos esfuerzos de corte se puede obtener de su trabajo. Las figuras 44, 45 y 46 se han tomado de los trabajos presentados por Verstraeten.Las cifras muestran que dependiendo de la fuerza de cizallamiento aplicada, radial significativa y tensiones tangenciales se puede desarrollar a la superficie del pavimento. Adems, las cifras muestran que la relacin de rigidez de la capa superior sobre la rigidez de la segunda capa tiene un gran efecto en la magnitud de estas tensiones. Ser obvio que las relaciones h1 / a y h2 / h1 tendrn un efecto significativo sobre las tensiones en la interfase.5.6 Esfuerzos en sistemas multicapa, programas de ordenador disponiblesComo se ha mencionado en el apartado anterior, se recomienda encarecidamente utilizar un programa informtico de varias capas para el anlisis de tensiones y deformaciones en tres sistemas de capas. Esto se convierte en una necesidad en caso de que el nmero de capas es 4 o ms. Aunque no existen Grficas para la evaluacin de tensiones en un cuatro sistemas de capas. Muchos programas de ordenador se han desarrollado en el tiempo y es casi imposible dar una imagen completa de los programas disponibles. Programas bien conocidos son bisar, KENLAYER, CIRCLY y WESLEA. Bisar y WESLEA slo permiten materiales elsticos lineales que deben tenerse en cuenta. CIRCLY por otro lado permite tener en cuenta el comportamiento anisotrpico de materiales. Muchos de estos programas se han incorporado en los sistemas de diseo, tales como el Sistema de Shell Diseo de Pavimentos, CARE (desarrollado en los Pases Bajos), mePADS (desarrollado en Sudfrica). KENLAYER es un sistema interesante porque permite tener en cuenta el comportamiento dependiente de la tensin de los materiales y suelos granulares no consolidados. RUBICON, un programa desarrollado en Sudfrica, es un programa de elementos finitos basado que tambin permite tener en cuenta el comportamiento dependiente de la tensin de los materiales granulares. Adems, este programa permite a los anlisis probabilsticos a realizar. Muchos de estos programas se puede encontrar en el Internet y pueden ser recuperados de forma gratuita, mientras que otros paquetes de software (principalmente los sistemas de diseo) tienen que ser comprados. Est ms all del alcance de estas conferencias seala para discutir todos los programas disponibles en detalle. En esta parte de los apuntes de clase, slo discutimos la salida que se genera por los programas de ordenador que acaba de calcular las tensiones y las tensiones en el sistema de pavimento debido a las cargas de trfico. Para ello vamos a utilizar la salida a lo dispuesto por bisar desarrollado por Shell. En primer lugar, sin embargo toda la atencin se paga a la "calidad" de este tipo de programas.Es generalmente aceptado que el programa bisar puede ser tomado como la referencia a que todos los dems programas se pueden comparar. Esto es debido a la alta estabilidad matemtico del programa bisar. Bastantes algunos programas tienen pequeos defectos de los que el usuario debe tener en cuenta antes de usarlos. Para comprobar si estas fallas existen las tensiones, deformaciones y desplazamientos que ser calculada en varios puntos de la estructura del pavimento.Algunos programas no cumplen los requisitos establecidos para la interfaz entre las capas 1 y 2 o las interfaces entre las capas 2 y 3. Estos programas a menudo tambin no cumplen el requisito de equilibrio en la superficie del pavimento bajo el centro de la carga. Ms programas generan resultados poco realistas en el borde de la carga. Los problemas en las interfaces y bajo el centro de la carga en la superficie del pavimento pueden ser fcilmente superados por no requerir de salida en esas interfaces pero en lugares que son por ejemplo, 1 mm por encima o por debajo de la interfaz. Casi todos los programas generan resultados comparables si se requieren esfuerzos y tensiones en otros lugares en el pavimento. Aunque la mayora de los problemas mencionados anteriormente se pueden superar con bastante facilidad, hay que ser conscientes del hecho de que algunos programas tienen dificultades para generar resultados realistas para pavimentos con una capa de asfalto delgada que tiene un mdulo de baja en la parte superior en un rgido de espesor (alto mdulo ) capa de base (por lo que si h1 / h2