Pavimentos Desarrollo Historico Copia
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ESTADO DEL ARTE DELDISEÑO DE PAVIMENTOS
P PQ Qa a
S
SENA: CONOCIMIENTO PARA TODOS LOS COLOMBIANOS
Desarrollo Histórico del diseñode pavimentos
1. Metodos previos a Ensayo deRoad Test
2. Métodos de diseño basados enensayos de Road Test
3.Métodos Mecanicistas4. Método AASHTO 2002
SENA: CONOCIMIENTO PARA TODOS LOS COLOMBIANOS
Métodos previos a Ensayo deRoad Test
1. Métodos basados en mecánica de suelosMétodo del índice de grupoMétodos edafológicos2. Métodos basados en la ResistenciaMétodos del CBR y Método del R de HveemMétodos con ensayos de carga/deformaciónMétodos basados en triaxiales
Metodos de diseño basados enensayos de Road Test.
1. ROAD TEST BATES 1922-19232. ROAD TEST MARILAND 19503. ROAD TEST WASHO (IDAHO)1953-19544. ROAD TEST AASHO (Illinois) 1958-1960
Bates Road Test (1920)
•1922-1923•División de
carreteras de Illinois• Longitud = 4 Kms• Secciones con dif.
Materiales(CA,CH,Lad)
• ROAD TEST MARYLAND 1950
• Pavimento rígido (hs 9”,7”,9”)• Juntas: Contr =12.2 ms Expan= 36.6 ms• Cargas: Simp. (80,100 KN), Tam.(142,200KN)
3. WASHO Road Test (IDAHO) 1953-1954
•Pistas= 2 Longitud = 580 m c/u•Secciones= 5 de 92 ms c/u•Transición= 30 m•Espesores totales de pavimento de 6” a 22”
Western Associationof State Highways
Officials• Cargas: Simp.
(80,100 KN),Tam.(142,178KN)
4. Ensayo Vial AASHTO
Metodos de diseño basados enensayos de Road Test.
4. ROAD TEST AASHO (Illinois) 1958-1960Asociación Americana de Carreteras de USASecciones=836 Flexib= 486 Rígidas=368Circuitos = 6 4 Grandes 2 PequeñosLong recta= 2073, 1341, 610 mCargas:Simp.(9 a 133KN), Tam. (107 a 214KN)
AASHO Road Test (ART) Basis of AASHTO Design Guide
Método AASHTOVariables de Diseño (Pav Flexible)
1. Tránsito (N) 2. Serviciabilidad (psi, P0, Pt) 3. Confiabilidad (R, Zr, S0) 4. Resistencia de la subrasante (Mr) 5. Propiedades de los Materiales (E, ai) 6. Drenaje (Cd) 7. Número Estructural (SN) 8. Efectos Ambientales
NCHRP 1-37A
Design GuideDesign Guide
2002 Guide Process2002 Guide Process
IntegratedClimaticModel
Axle Loadings
MaterialProperties
Analysis PavementStructure
DistressPrediction
An Itera tive Pro cess
Metodos Mecanicistas 1962.
1. Determinación de propiedades elásticas yviscoelásticas de materiales
2. Métodos de análisis de cálculo deesfuerzos y deformaciones
3. Establecimiento de criterios de falla(Fatiga, Ahuellamiento, fisuración térmica)
4. Métodos de diseño (Shell, Nottingham,LCPC, CRR, NITRR, INA, FHA, NCHRP,etc)
Caracterización Dinámica deMezclas Asfálticas
• MÓDULODINÁMICO
• RELACION DEPOISSON
• LEY DE FATIGA
Modulo Resiliente de Suelos
Asphalt Pavement StructuralAnalysis
Axle Load/Type
Circular Raduis of Contact
Tire Pressure
t ; t
AC LayerE1 u1
Base LayerE2 u2
h2
Subbase LayerE3 u3
h3
SubgradeE4 u4
h1
v ; v
Programas de CálculoPrograma
KENLAYERDEPAV, etc
DAMAEVERSTRES
ELSYM5WESLEA
CHEVRONALIZEBISAR
Ley de Fatiga
Log
N1
N2 N3
Log
Tº,F
NCHRP 1-37ADesign GuideDesign Guide
Mechanistic PrincipalsMechanistic Principals
t
c
Based on the assumption that pavementcan be modeled as a multi-layered elasticStructure or elastic slab system.
Modelización de la estructura
CALCULO DE y
COMPARACION DE ( Y ) vs ( y ) adm.
E1E2E3
h1h2h3
N N
PISTA ESPAÑOLA
NCAT (Alabama, USA)Centro Nacional para la Tecnología del Asfalto
46 secciones, 2.7 km largo total4 camiones, permanente, 76 km/h
25 o 36cm PCC
10cm base asfalto
15cm subbase granular
Construcción
LVDTs al borde de la losa, frente a las grietas
Intrumentación
Ensayo Acelerado
Ensayos de laboratorio
Análisis en computador
Tiempo
Con
fiabi
lidad
delo
sre
sulta
dos
Evaluaciónde largo plazo
Cos
tos
Estudios de Pavimentos
METODO RACIONAL
CALCULO DE y
COMPARACION DE ( Y ) vs ( y ) adm.
E1E2E3
h1h2h3
N N
MODULORESILIENTE
SUBRASANTE
SELECCIÓNDE
MATERIALES
PROPONER MODELOESTRUCTURAL
CALCULO DE ESFUERZOS YDEFORMACIONES
COMPARACION DE SOLICITACIONESCRITICAS
Metodo Racional
TRANSITO
DISEÑO FINAL
Deformación Admisible z
• INA N = 1.365*10 -9 (ez) 4.477
• Shell N = 6.15*10 -7 (ez) 4.0 nc=50 %
• Shell N = 1.94*10 -7 (ez) 4.0 nc=85 %
• Shell N = 1.05*10 -7 (ez) 4.0 nc=95 %
• TRL N = 6.18*10 -8 (ez) 3.95 nc=85 %
• CRR N = 3.05*10 -9 (ez) 4.35
NCHRP 1-37A
Design GuideDesign Guide
2002 Guide Process2002 Guide Process
IntegratedClimaticModel
Axle Loadings
MaterialProperties
Analysis PavementStructure
DistressPrediction
An Itera tive Pro cess
Objetivo Método AASHTO 2002
Desarrollo de una una guía para eldiseño y rehabilitación de lasestructuras de pavimento
• Basado en principios mecánico -empíricos
• Acompañado por el softwarecomputacional necesario
Productos del Proyecto
• Texto de la Guía 2002• Software de Apoyo• Marketing and implementation
materials• Reportes tecnicos
Mechanistic - EmpiricalDesign
• Calcula esfuerzos, deformaciones, ydeflexiones debidas al transito y alclima
• Relaciona el numero de repeticionescon los deterioros tales comofisuramiento, ahuellamiento
• Calibrado con observaciones decomportamiento
EntradasEstructura Materiales Clima Tránsito
Se requiere la media y la desviacion estándar
Selección del diseño inicial
Respuestas Estructurales (, , )
Predicción del desempeñoFallas Regularidad
Verificación del desempeñoCriterios de falla
Confiabilidad
del Diseño
Requisitosde Diseño
¿Satisfecho? No
Si
Diseño Final
Dis
eño
inic
ialr
evis
ado
Pavement types considered in the newGuide.
• New flexible pavements• New semi-rigid pavements• New rigid pavements (JPCP,CRCP)• Rehabilitation, HMAC over flexible• Rehabilitation, HMAC over fractured PCC• Rehabilitation, HMAC over rigid• Restoration of existing rigid pavements• Rehabilitation, PCC over existing rigid• Rehabilitation, PCC over existing flexible
Procesos de Diseño
Predicción del desempeño
DAMAGE
Distress
Time/Traffic
OR
Distress/Smoothness forAsphalt Pavements
• Initial & Future IRI• Transverse Cracking• Fatigue Cracking• Rutting
New Designs/Overlays
Distress/Smoothness forConcrete Pavements
• Initial & Future IRI• Transverse (fatigue)
Cracking• Joint Faulting• Punchouts (CRCP)
New Designs/Overlays
Escalonamiento de Juntas
Comportamiento de Pavimento Rígidos
Agrietamiento Transversal
Desprendimientos de bloques Rugosidad
NCHRP 1-37A
Design GuideDesign Guide
2002 Guide Process2002 Guide Process
IntegratedClimaticModel
Axle Loadings
MaterialProperties
Analysis PavementStructure
DistressPrediction
An Itera tive Pro cess
AASHTO 2002Principal Investigator
John P. HallinJohn P. Hallin
Flexible PavementMatthew W. WitczakMatthew W. Witczak
CO-PIKenneth McGheeKenneth McGhee
Rigid PavementMichael I. DarterMichael I. Darter