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MÓDULO RESILIENTE
La mayoría de los libros de texto de ingeniería mecánica de pavimento o de
ingeniería tendrán una definición similar de módulo resiliente. Generalmente, se
describe como la relación del esfuerzo desviador aplicada a recuperable o tensión
"resistente". Esta definición es correcta, pero ¿qué significa en fácil para
comprender términos? Para entender mejor, más práctico del estrés y la tensión
en cuenta el seguimiento.
Estres
Si una carga dada se aplica a un material se producirá una tensión de
contacto. Esta tensión es igual a la carga dividida por el área de contacto del
objeto de carga. El estrés proporciona esencialmente un método de normalización
carga y el área para fines de prueba y de diseño. Por ejemplo, un 12 x 12 x 12 in.
Bloque de pesaje 200 libras que descansan sobre un suelo rinde un esfuerzo de
contacto promedio de 200 libras / (12 x 12 pulg.) = 1,4 libras / en 2 o 1,4
psi. Mientras el bloque permanece en pleno contacto con el suelo, el estrés será
igual, independientemente del tipo de suelo.
Cuando se aplica una carga de la rueda de un pavimento, lugares bajo la
experiencia de cargas diferentes niveles de la tensión en función de su
profundidad desde la superficie y la distancia de la carga aplicada. Deviator el
estrés es la tensión vertical o axial en un punto en el sistema de pavimento debido
a la carga aplicada.
Deformación y Strain
Mientras que el estrés sigue siendo, la magnitud constante observada de la
deformación del suelo como resultado de cargado probablemente variará. Esta
deformación puede ser significativo (por ejemplo, el bloque de descanso en suelo
blando) o ligero (por ejemplo, el bloque de descanso en suelo rígido). En ambos
casos, la carga se ha mantenido constante; sin embargo, es las propiedades del
suelo que influyen en la deformación. Una parte de la deformación puede ser
recuperable o "resistente", mientras que el resto es irrecuperable o "plástico".
Deformación discusión conduce a la variable de diseño crítico de tensión. La cepa
se describe a menudo como la relación de la deformación de un objeto a su
dimensión original en la misma dirección. La cepa puede ser calculada para
cualquier dirección deseada (por ejemplo, vertical, horizontal, longitudinal, etc.)
Tenga en cuenta la bloque discutido previamente. Si el bloque se coloca sobre
una gruesa capa de 6 pulgadas del suelo y "se hunde" 0.25 pulgadas, la tensión
vertical total en el suelo sería (0,25 pulg. / 6 pulg.) = 0.042 pulg. / pulg. O 4.2 por
ciento.
Si al retirar el bloque, el suelo "rebota" a un espesor de 5,9 pulgadas, el recuperable o cepa resistente sería (5,9 in -. 5,75 in.) / 6 in = 0,025 in / in. O 2,5 por ciento. No cepa "plástico" o recuperable sería igual a (6 in -. 5,9 in.) / 6 in. = 0.017 en in. /in. O 1.7%. La Figura 1 ilustra una respuesta típica espécimen durante un ciclo de carga y descarga.
Confinamiento
Materiales de pavimento experimentan diferentes niveles de estrés de
confinamiento, en base a su posición con la estructura del pavimento. El
confinamiento es el resultado de los materiales del entorno y la profundidad del
material dentro de la estructura de pavimento. Esto es importante porque la
capacidad de un granular material para resistir la carga es, en parte, una función
de confinar magnitud estrés.
Rigidez, no Fuerza
Un punto importante a recordar es que el módulo resiliente es una medición de la
rigidez, no la fuerza, de un material. Resistencia al corte final para el material
granular se determina típicamente usando un procedimiento de cizallamiento
triaxial. Módulo resiliente se puede determinar en muchas combinaciones de carga
y reclusión aplicada. Resistencia a la rotura o el estrés es el punto donde se
produce el fracaso bajo carga. Un buen ejemplo de la diferencia entre la rigidez y
la resistencia se puede ver con hormigón. Hasta un esfuerzo de "fracaso" dado, un
hormigón puede soportar el estrés con muy leve deformación. Sin embargo, en
algún estrés, el hormigón "no" o "rompe" y la resistencia final está determinada.
Módulo Resiliente se utiliza para caracterizar materiales de pavimentos en
condiciones de carga que va a no dar lugar a "fracaso" del sistema de
pavimento. Pavimentos están diseñados para soportar diversas magnitudes de eje
de diseño (solo, tándem, tridem y Quadem) aplicaciones de carga. Variando
espesores de capa y la rigidez, el sistema de pavimento puede ser diseñado para
llevar el eje de diseño aplicaciones de carga durante su vida útil
MÓDULO RESILIENTE
Determinación del módulo resiliente se realiza generalmente a través de pruebas de
laboratorio. Uno procedimiento comúnmente utilizado para las pruebas de laboratorio de
materiales del suelo y agregados es AASHTOT307, Determinación del Módulo Resiliente
de Suelos y Materiales agregados (1). Durante las pruebas, un tensión axial se aplica
para 0,1 segundos seguido de un segundo período de descanso 0,9. Cargar y período de
descanso junto constituye 1 ciclo de carga. Nota: El procedimiento T307 requiere
partículas de agregado mayor que 25% del diámetro del molde (generalmente 6
pulgadas) scalped antes de la prueba.
Especulación de agregado "oversize" puede influir en los resultados de las pruebas
obtenidas.
Un importante aspecto de procedimiento de la prueba es las secuencias de prueba
especificados para subrasante y materiales de sub-base / base. Diferentes secuencias de
prueba, con mayor o aplicada y confinamiento estrés, se indique para subrasante y sub-
base / base de materiales debido a que los diferentes estados de estrés experimentado
bajo la rueda de campo de carga. Una ilustración de los elásticos estados de estrés
módulo es proporcionada en la figura 2. El material granular se conoce generalmente
como "estrés endurecimiento" de material, lo que significa un aumento del estrés aplicado
bajo las exposiciones material menos deformación y por lo tanto una mayor rigidez o
módulo resiliente. Suelos de grano fino o subrasante se conocen como "estrés
ablandamiento ", lo que significa que con el aumento de la tensión, aumenta la
deformación y la rigidez o módulo disminuye.
Antes de la secuencia de prueba módulo resiliente real, las muestras preparadas están
condicionadas como se muestra para la secuencia "0" en la Tabla 1. Por T307 esta etapa
de acondicionamiento es para "la eliminación de los efectos del intervalo entre la
compactación y la carga y la eliminación de la carga inicial frente recarga”.
Además, esta carga sirve para minimizar el impacto de contacto inapropiado entre los
extremos del espécimen y la tapa de la muestra y la placa base. Después del
acondicionamiento, indicado secuencias de pruebas de T307 de subrasante y sub-base /
base materiales se muestran en la Tabla 1.
Suelos de subrasante se ponen a prueba en tres niveles decrecientes de confinamiento
(6, 4 y 2 psi) a 5 aumento de los niveles de estrés axial (2, 4, 6, 8, y 10 psi) dentro de
cada nivel de estrés de confinamiento. Los materiales granulares se ensayan a cinco
niveles de confinamiento (3, 5, 10, 15, y 20 psi) con diferentes niveles de tensión axial
para cada nivel de confinamiento, como se muestra en la Tabla 1. Estrés granel se calcula
para cada secuencia de prueba y representa total estado de estrés muestra. Módulo
resiliente es entonces calculado en cada una de las 15 secuencias de prueba. Por lo
tanto, una pregunta que debe ser respondida es lo es el estado de estrés anticipado o
estrés mayor parte del material en el campo?; Además, ¿lo resiliente módulo es aplicable
para ese estado de tensión?
Tabla 1 AASHTO T30T Test Sequence for Subgrade and Subbase/Base Materials
ENSAYO
DE
PRUEBAS
SUB-BASE SUBBASE/BASE
Presión de
Confinamiento
(psi)
Desviador
(axial)
Estres
(psi)
Estres
Mayor
(psi)
Presión de
Confinamiento
(psi)
Desviador
(axial)
Estres
(psi)
Estres
Mayor
(psi)
0 6 4 22.0 15 15 60.0
1 6 2 20.0 3 3 12.0
2 6 4 22.0 3 6 15.0
3 6 6 24.0 3 9 18.0
4 6 8 26.0 5 5 20.0
5 6 10 28.0 5 10 25.0
6 4 2 14.0 5 15 30.0
7 4 4 16.0 10 10 40.0
8 4 6 18.0 10 20 50.0
9 4 8 20.0 10 30 60.0
10 4 10 22.0 15 10 55.0
11 2 2 8.0 15 15 60.0
12 2 4 10.0 15 30 75.0
13 2 6 12.0 20 15 75.0
14 2 8 14.0 20 20 80.0
15 2 10 16.0 20 40 100.0
Factores que influyen módulo resiliente
Compactación
Especímenes módulo resiliente deben estar preparados en la densidad de campo
de destino para obtener más estimación realista de rendimiento en el lugar. Las
muestras compactado a una densidad baja se normalmente tienen módulos
elásticos menor que aquellos compactado a una densidad más alta. La magnitud
de la diferencia será una función de muchos parámetros, incluyendo el tamaño
máximo de los agregados, partícula forma, la clasificación (sobre todo contenido
de finos), y el esfuerzo normal aplicado.
Espécimen densidad inicial también puede afectar la respuesta material a varios
de confinamiento y las cargas aplicadas.
Por ejemplo, una muestra con baja densidad inicial densificar más de uno a la alta
densidad.
Esta densificación conducirá a resultados de pruebas erróneas.
Contenido de humedad o grado de saturación
La humedad juega un papel clave en el rendimiento del material. Especímenes
móduli resilientes son típicamente preparado y probado en su contenido de
humedad óptimo determinado ya sea por Próctor o modificado
Prueba Próctor. Al igual que con la compactación, las muestras deben ser
probados en condiciones de humedad lo más cerca como posibles condiciones de
campo, por lo general en o muy cerca de contenido de humedad óptimo. Como
muestra aumenta el contenido de humedad y grado de saturación se acerca al 100
por ciento del módulo resiliente disminuirá.
Estado de estrés
Estado de tensión adecuada debe calcularse de modo que el módulo resiliente
correcta se puede determinar.
Estado de tensión o estrés a granel, como se discutió anteriormente, es una
función de confinamiento y se aplica estrés. Estrés a granel se puede calcular
como se muestra en la Ecuación 3
El uso de los datos proporcionados en la Tabla 1, el esfuerzo mayor de
30 psi muestra para la sub-base / material de base para la secuencia de
prueba se calcularía 6 como 15 + (3 x 5) = 30 psi. Dentro de una
estructura de pavimento, estrés mayor varía como una función de la
carga de tráfico aplicada, in-situ (es decir, en el lugar) pavimento la
densidad de la capa, y el tipo de material.Para una carga dada, mayor
estrés disminuye a medida que la distancia desde los aumentos de
superficie del pavimento.Si se coloca una capa base de agregado por
debajo de una capa de HMA delgada, la estrés mayor en la capa
agregada sería mayor en comparación con lo que se coloca por debajo
de una gruesa
Capa de HMA.En consecuencia, un módulo resiliente diferente se debe
utilizar para la base de agregado en la dos casos.Una tensión mayor
precisión se debe calcular la hora de seleccionar el módulo resiliente. Un
ejemplo que ilustra cómo calcular el estado de tensión in situ para una
estructura de pavimento típico y carga de tráfico se proporciona a
continuación
IN-SITU EJEMPLO DE CÁLCULO DEL ESTRÉS
Para ilustrar el procedimiento para el cálculo del estado de esfuerzos in situ, y el
estrés por lo tanto, a granel, considerar la sección de ejemplos pavimento se
muestra en la Figura 4. En la Figura 4, los materiales de capa de pavimento de un
espesor dado (t) se caracterizan por un módulo de elasticidad (E), el coeficiente de
Poisson (μ), y la unidad peso (γ).El módulo elástico es una medida de rigidez del
material y se define como la pendiente de la curva tensión-deformación de un
material dado dentro de su región elástica lineal. El coeficiente de Poisson es la
relación entre el lateral (horizontal) y la cepa axial (vertical) bajo la carga aplicada
y rangos de 0 a 0,5. Módulo resiliente es una estimación del módulo elástico
basado en deformación recuperable bajo cargas repetidas
Los pasos implicados en el cálculo del estado de estrés in-situ se describen son los siguientes (3). 1. Calcular la al coeficiente de empuje resto, ko. Para el agregado de grano grueso, k o, La proporción de la horizontal (lateral) a (axial) esfuerzo vertical, se puede calcular en función del ángulo de la fricción interna del agregado, como se muestra en la Ecuación 4
En este ejemplo, el esfuerzo vertical será referido como σ1, Con la tensión vertical
total (σ1La) siendo la suma de los esfuerzos verticales de la estructura del
pavimento (σ1pave) Y de la aplicada carga (σ 1Carga). De una manera similar, la
tensión horizontal se conoce como σ 3, Con el total estrés lateral (σ3total) Siendo
la suma de los esfuerzos laterales de la estructura del pavimento (σ3pave) Y de la
carga aplicada (σ3Cargue) 2. Determine el esfuerzo horizontal descanso en-
debido a la estructura del pavimento en el punto de interés (por ejemplo, 6
pulgadas en la capa base de agregado triturado en este caso). Este esfuerzo
horizontal descanso en-es resultado de la unidad de peso de las capas del
pavimento (γ p) Por encima del punto de interés. Se calcula como una función de
los diferentes pesos espesor de la capa y de la unidad, como se muestra en la
Ecuación 5. En-situ esfuerzo horizontal (σ3pave) Se calcula entonces como se
muestra en la Ecuación 6.
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