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Facultad de Ingeniería
ISSN: 0121-1129
Universidad Pedagógica y Tecnológica
de Colombia
Colombia
Higuera Sandoval, Carlos Hernando
Leyes de comportamiento de la deformación radial admisible de tracción en pavimentos
flexibles
Facultad de Ingeniería, vol. 16, núm. 23, 2007, pp. 47-58
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia
Tunja, Colombia
Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=413940756005
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Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal
Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto
ISSNü121-1129
Leves de comportamiento de la deformación radialadmisible de tracción en pavimentos flexibles
Behoviorol Lows on the Troction Admissible Rodiol's Deformotionfor the Flexible Povements
Carlos Hernando Higuera Sandoval*
Resumen
Se muestran las diferentes leyes de comportamientode la deformación radial admisible de tracción en labase de la capa asfáltica de un modelo estructural depavimento flexible, las cuales se encuentran en elestado del arte de la mecánica de pavimentos. Ladeformación radial admisible de tracción en la basede la capa asfáltica se determina en función de lascaracterísticas y componentes de la mezcla asfálticay del tránsito de diseño o del número de repeticionesacumuladas de ejes equivalentes que circularán porel carril de diseño durante el periodo de diseño. Eltrabajo realizado permite analizar el comportamientode las diferel1tes expresiones para el cálculo de ladeformación radial admisible de tracción en la basede la capa asfáltica, que puede soportar una estructurade pavimento flexible y que es considerada como u'ncriterio de diseño, con el objeto de que las estructurasde pavinlento no presenten fatiga ni daños funcionalesy estructurales. Como resultado del análisis se obtuvola definición de las expresiones de cálculo que
Abstract
It shows the different laws of behavior on theadmissible radial deformation' traction on the base ofthe structural model's asphaltic layer ofthe flexiblepavement, based upon the pavements mechanics'state of arto The traction admissible radial'sdeformation on the base of the asphaltic cover isfuntional to the charcateristics and components ofthe asphaltic mixture and the traffic design or therepetitive accumulated number ofequivalent axis, thatwill circulate on the designed road line during a givingperiodoThe work done allows to analyze the behaviour ofthe difIerent distorsion expressions in order to calculatethe traction admissible radial's deformation in theasphalt layer's base, which can support a flexiblepavement structure, and which is considered a designcriterion, with the objective that pavement structuresdo not show fatigue neither funtional and structural'sdamages.As result of the analysis, it was obtained the
* Ingeniero en Transportes y Vías, Especialista en Vías Terrestres, Especialista en Carreteras, Especialista en Transportes Terrestres,Magíster en Ingeniería de Vías Terrestres, Profesor de la Escuela de Transporte y Vías de la Facultad de Ingeniería de la UniversidadPedagógica y Tecnológica de Colombia, Investigador del Grupo de Investigación y Desarrollo en Infraestructura Vial - GRINFRAVIALCategoría B. Correo e.: carlos.higuera(@uptc.edu.co.
Revisto Facultad de Ingenierío, UPTC, 16(23), 2007, pp. 47-57 [-47] Ti- CEDEC
presentan un comportamiento muy similar o unatendencia semejante. El aporte de este trabajo es degran utilidad para los ingenieros viales, porque permiteconocer el comportamiento estructural de unpavimento flexible, profundizar en los temas de lamecánica de pavimentos y obtener los parámetrospara el diseño de estructuras de pavimentos quecumplan satisfactoriamente el criterio de diseñoreferente a la deformación radial admisible de tracciónen la base de la capa asfáltica
Palabras clave: Deformación radial, Tracción, Fatiga,Pavimentos Flexibles, Mecánica de Pavimentos.
Revisto Facultad de Ingenierío, UPTC, 16(23), 2007
calculation expressions'definition, which present avery similar partem or an alike tendency. This workis quite useful for road civil engineers, due that it allowsto find the structural behaviour ofa flexible pavement,to deepen into the pavement mechanic's issues andto obtain parameters for the pavernente structures'design that can satisfactory comply with the designcriterion related to the traction admissible radial'sdeformation on the base of an asphaltic 1ayer.
Key words: Radial Deformation, Traction, Fatigue,Flexible Pavements, Pavrnents mechanics.
n -CEDEC
1. Introducción
Los criterios de diseño racional de pavimentos flexiblesmás difundidos en nuestro medio permiten determinarlos valores admisibles referentes a la fatiga, ladeformación o ahuellamiento y la deflexión que puedesoportar una estructura de pavimento flexible, paraasegurar un buen comportamiento tanto funcional comoestructural durante su periodo de servicio. Dentro delos criterios de diseño se contempla la deformaciónradial admisible de tracción en la base de la capaasfáltica de un modelo estructural de pavimentoflexible; las expresiones de cálculo de la deformaciónradial admisible que existen en la literatura técnica dela mecánica de pavimentos son variadas y ajustadas alos sitios donde se generaron, por 10 tanto su utilizaciónrequiere de análisis y conocimiento de ellas.
PI
IIecha una revisión del estado del arte de lasexpresiones para determinar la deformación radialadmisible de tracción de un modelo estructural seencontraron alrededor de siete expresiones, que seanalizan en detalle en el presente artículo, parafinalmente hacer algunas recomendaciones sobre suutilización en nuestro medio.
2. Deformación radial admisible de tracción enla base de la capa asfáltica, E d
ra m
La deformación radial de tracción se presenta en labase de la capa asfáltica de una estructura depavimento flexible debido a la acción de las cargas,generalmente, impuestas por el tránsito (ver figura 1).
PI
a~S~ 2~! J~qKg/cm!
!¡
Th¡El
Concreto asfáltico
J.lI
Th2
E2
Base granular
J.l2
Th,
E3
Subbase granular
J.l3
E %4 E4
Subrasante
J.l4
Figura 1. Modelo estructural.
La capa asfáltica presenta en la parte inferiortracción de las fibras y en la parte superior de la capa,compresión de las fibras [3, 5].
La magnitud de la deformación de tracción (81) se
obtiene mediante la modelación de la estructura yanálisis de mecánica de pavimentos, para lo cual sedebe tener los espesores (h) y la caracterización delas diferentes capas del modelo estructural (Ei y J.l),así como las características del sistema de carga (1),a, q y s), y la determinación de su magnitud se realiza
Revisto Facultad de Ingeniería, UPTC, 16(23), 2007
utilizando fórmulas, ábacos o programas de cálculo,por ejemplo el programa DEPAV o BISAR; de estamanera se obtiene la deformación radial de tracciónde servicio o actuante de un modelo estructural.
c.:omo criterio de diseño se considera que la magnitudde la deformación radial de tracción en la base de lacapa asfáltica actuante o de servicio debe ser menorque la magnitud de la deformación radial admisiblede tracción en la base de la capa asfáltica, con el finde asegurar un buen comportamiento estructural yfuncional de la estructura de pavimento.
n - CEDEC
La forma general de la ley de comportamiento de ladeformación radial de tracción en la base de la capaasfáltica es la siguiente:
Log E zadm= A - B LogN (1)
E =A N-B (2)zadm
3.1 Criterio de la Shell
La fórmula de la Shell es la siguiente:
(
N )-0.20E radm =(0.856 Vb +1.08)E-
O.36 "-¡¿-
Donde:
(3)
Donde:
E . Deformación radial admisible de tracción enradm'
la base de la capa asfáltica.N: Tránsito de diseño expresado como el número
acumulado de ejes equivalentes en el carrilde diseño durante el periodo de diseño.
A, B: Constantes que se determinan a partir deensayos de laboratorio.
3. Expresiones para el cálculo de ladeformación radial admisible de tracciónen la base de la capa asfáltica
El estado del arte sobre mecánica de pavimentospermite encontrar varias expresiones de cálculo dela deformación radial admisible de tracción en la basede la capa asfáltica de un modelo estructural depavimento flexible [3]. Dichas expresiones y criteriosse muestran a continuación:
E i: Deformación radial admisible de tracción enrmm
la base de la capa asfálticaV
b: Porcentaje en volumen de asfalto de la
mezcla.E: Módulo dinámico de la mezcla asfáltica en
N/m2•
N: 1'1r ánsito de diseño expresado en ejesequivalentes acumulados de 8.2 toneladas enel carril de diseño durante el periodo dediseño.
K: Coeficiente de Calage (k¡ x k2
x k3).
El modelo propuesto por la Shell incorpora elcoeficiente de Calage (K), que relaciona el númerode aplicaciones de carga de diseño y el número deaplicaciones de carga en un ensayo dinámico delaboratorio. El factor considera principalmentevariaciones laterales de las cargas de tránsito,condiciones de temperatura de trabajo de la mezclay diferentes estados de tensiones.
Cuadro 1. Coeficiente de Calage.
Autorreparación de K1
Mezclas abiertas con bajos Mezclas densas con altosfisuras pequeñas porcentajes de asfalto porcentajes de asfalto
2.0 10.0Distribución lateral de cargas K
22.5
J)iferentestennperaturas de ~ Espesores pequeños Espesores altostrabajo de la nnezcla por Tennperaturas bajas Temperaturas altas
día por año 1.00 () 11
Fuente:Universidad del Cauea. Curso de maestríaen vías terrestres. Popáyán, 1990.
Revisto Facultad de Ingenierío, UPTC, 16(23), 2007
Mezclas densas
Tf- CEDEC
3.2 Criterio del Instituto del Asfalto [1, 5] El parámetro C se determina de la siguiente manera:
La fórmula del Instituto del Asfalto es: e = lO!'v1 (5)
(6)Donde:
E d: Deformación radial admisible de tracción enr a m
la base de la capa asfáltica.E: Módulo dinámico de la mezcla asfáltica en MPa.N: Tránsito de diseño expresado en ejes
equivalentes acumulados de 8.2 toneladas enel carril de diseño durante el periodo de diseño.
C.o Función que depende del porcentaje delvolumen de vacíos (Va%) y del porcentajedel volumen de asfalto (V
b%) de la mezcla
asfáltica compactada.
El parámetro M se determina de la siguiente manera:
M = 4.84 [- Vh__ - 0.69]
Va+Vb
3.3 Otros criterios para determinar ladefornlaciáll radial admisible de tracción en labase de la capa asfáltica
En el cuadro 2 se presentan otras expresionesutilizadas por diversas instituciones para calcular ladeformación radial admisible de tracción en la fibrainferior de la capa asfáltica.
Cuadro 1. Leyes de comportamiento de la deformación vertical
admisible de compresión sobre la subrasante.
Autor Ley de comportamientoFórmula de la Universidad de Nottingham E = 3.48 x 10-3 N-O.204
r adro
Fórmula de la CRR de Bélgica E = 1.60 X 10-3 N-O.21r adro
Fórmula del Illinois DOT E = 1.71 X 10-2 N-O.333radro
Fórmula de la TRRL E = 5.45 X 10-3 N-O.231r adro
Fórmula del CEDEX de España E = 6.44 x 10-3 N-O.2724r adro
E r adm: Deformación radial admisible de tracción en la base de la capa asfáltica.N: Número de ejes equivalentes acumulados en el carril de diseño durante el periodo de diseño.Fuente: LILLI, Félix J. Curso sobre diseño racional de pavimentos. Universidad del Cauca. Popayán. 1987, y otros autores.Elaboración propia. 2007.
4. Análisis comparativo de las expresiones de cálculo
4.1 Valores de la deformación radial admisible de tracción en la base de la capa asfáltica en funcióndel tránsito equivalente de diseño
I"a deformación radial admisible de tracción en la base de la capa asfáltica de un pavimento flexible sedeterminó con base en las expresiones de cálculo que se indican en el numeral dos, y sus valores se presentanen el cuadro 3.
Revisto Facultad eJe Ingenierío, UPTC, 16(23), 2007 Ti - CEDEe
Cuadro 3. Deformación radial admisible de tracciónen la base de la capa asfáltica en función del tránsito, Er adm X 10-4 strain
Tránsito de diseñoCriterio Ejes equivalentes acumulados de 8.2 toneladas en el carril de diseño
durante el periodo de diseño x 106
02 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 7.0 9.0 10.0 15.0 20.0ShelLE
=196111Pa 5.78 4.81 4.19 3.65 336 3.17 3.04 2.84 2.70 2.64 2.44 230SheIlE
==2941,MPa 4.99 4.16 3.62 3.15 2.91 2.74 2.62 2.45 233 228 2.11 1.99Instituto del
Asfalto,E=1961 tv1Pa 4.74 3.59 2.91 236 2.08 1.91 1.78 1.61 1.49 1.44 128 1.17
Instituto delAsfalto,E=2941MPa 417 313 2.61 2.12 1.87 1.72 1.(j) 1.45 134 130 1.15 1.05
Nottingham 2.89 239 2.08 1.80 1.66 1.57 1.50 1.40 133 130 110 1.13CRRBélgica 1.23 1.02 0.88 0.76 0.70 0.66 0.63 0.58 0.55 0.54 0.50 0.47lllinois 2.94 2.16 1.72 136 1.19 1.08 1.01 O.SXl 0.83 0.80 0.70 0.631RRL 315 2.63 224 1.91 1.74 1.63 1.55 1.43 135 132 120 1.12CEDEX 232 1.81 1.49 114 1.11 1.02 0.96 0.88 0.82 0.80 0.71 0.66
E = Módulo dinámico de la mezcla asfáltica.
En el cuadro 3 se presenta la deformación radialadmisible de tracción en la base de la capa asfálticapara los criterios de la Shell y del Instituto del Asfalto,teniendo en cuenta los siguientes parámetros de unamezcla asfáltica típica:
Para el criterio Shell se tiene:
Porcentaje en volumen de asfalto de la mezcla,V == 10%
b
• Porcentaje en volumen de vacíos de la mezclaasfáltica, V == 4%
a
Factor de Calage, K = 8.25• Módulo dinámico de la mezcla asfáltica, E == 20000
Kg/cm2 == 1961 MPa y E == 30000 Kg/cm2 = 2941MPa
Con los parámetros anteriores, típicos de mezclasasfálticas y utilizando la Ecuación 3, se obtiene enmodelo de la defonnación radial admisible de tracciónen la base de la capa asfáltica en función del tránsitode diseño. Dicho modelo para la Shell es el siguiente:
Revista Focultad de Ingenierío, UPTC, 16(23), 2007
Para un módulo dinámico de la mezcla asfálticade 20 000 kg/cm2:
E = 0.006637 N-o.20 (7)radm
Para un módulo dinámico de la mezcla asfálticade 30 000 kg/cm2:
E == 0.00573592 N-o.20 (8)radm
Donde:
El: Deformación radial admisible de tracción enr al m
la base de la capa asfáltica.N: 'Tránsito de diseño expresado en ejes
equivalentes de 8.2 toneladas en el carril dediseño durante el'periodo de diseño.
Para el criterio del Instituto del Asfalto se tiene:
I)orcentaje en volumen de asfalto de la mezcla,V
b= 10%
g - CEDEC(j
Para un módulo dinámico de la mezcla asfálticade 2941 MPa:
Porcentaje en volumen de vacíos de la mezclaasfáltica, Va = 4%Parámetro M == 0.117543Parámetro e = 1.31082Módulo dinámico de la mezcla asfaltica, E == 20000kg/cm2 = 1961 MPa y E = 30 000 kg/cm2 == 2941MPa
Donde:
¡-..LOg( ().oo~o 162)j-3.291
E radm = 10
(10)
C~on los parálnetros anteriores, típicos de mezclasasfálticas, y utilizando (4) se obtiene un modelo de ladeformación radial admisible de tracción en la basede la capa asfáltica en función del tránsito de diseño.Dicho modelo para el criterio del Instituto del Asfaltoes el siguiente:
E . Deformación radial admisible de tracción enr adm·
la base de la capa asfáltica.N: Tránsito de diseño expresado en ejes
equivalentes acumulados de 8.2 toneladas enel carril de diseño durante el periodo dediseño.
• Para un módulo dinámico de la lnezcla asfálticade 1962 MPa:
[LOg( O'O()~)()23)]
-3.291
E radm = 10(9)
Para analizar el cOlnportamiento de la deformaciónradial admisible de tracción en la base de la capaasfáltica de un modelo estructural de pavimentoflexible, con base en las diferentes expresiones decálculo, se presenta su comportamiento grafico, talcomo se aprecia en las figuras 1 a la 11.
FIGURA 2. LEY DE DEFORMACION RADIAL ADMISIBLE DE TRACCION EN LA
BASE DE LA CAPA ASFALTICA, SHELL, ~r adm = 0.006637No.20
Vb =10%, Va =4%, E =20000 Kg/cm2, K =8.25
FIGURA 3. LEY DE DEFORMACION RADIAL ADMISIBLE DE TRACCION EN LABASE DE LA CAPA ASFALTlCA, INSTITUTO DEL ASFALTOVb =10%, Va =4%, M =0.117543, C =1.31082, E =1961 MPa
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Tránsito de diseño (N 8.2 Ton)X10·Fuente: Elaboración propia - 2007
Tránsito de diseño (N 8.2 Ton )x104
Fuente: Elaboración propia - 2007
FIGURA 4. LEY DE DEFORMACION RADIAL ADMISIBLE DE TRACCION EN LABASE DE LA CAPA ASFALTICAS, SHELL - INSTITUTO DEL ASFALTO
Vb =10%, Va =4%, M =0.117543, C =1.31082, E =1961 MPa, K =8.25
FIGURA 5. LEY DE DEFORMACION RADIAL ADMISIBLE DE TRACCION EN LABASE DE LA CAPA ASFALTICAS, SHELL -INSTITUTO DEL ASFALTO
Vb = 10%, Va = 4%, M =0.117543, C = 1.31082, K = 8.25
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Tránsito de diseño (N 8.2 Ton)X10·
-b- SHELL-E=1961MPa
~ SHELL-E=2941MPa
~~~ iJ'o-.¡)o". -.- INSTlTUTOASFALTOD......~ ....., )..".....,
~- E=1961MPa
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~~-e- INSTlTUTO-E=2941MPa
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o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Fuente: Elaboración propia -Tránsito de diseño (N 8.2 Ton )x1O·
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o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Fuente: Elaboración propia - 2007
r~evisto Facultad de Ing6nierío, UPTC, 16(23), 2007•n - CEDEC
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o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
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~.\.. -...........--~i--1--'-
FIGURA 6. LEY DE DEFORMACION RADIAL ADMISIBLE DE TRACCION EN LABASE DE LA CAPA ASFALTICA, NOTTlNGHAM, gr adm = 0.00348N·o.204
.5 3.00
~~
><~~ 2.00.!!!
~oc:(
~~ 1.00
:~EtE~ 0.00
o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Tránsito de diseño (N 8.27'on)x10G
Fuente: Elaboración propia - 2007
FIGURA 8. LEY DE DEFORMACION RADIAL ADMISIBLE DE TRACCION EN LA
BASE DE LA CAPA ASFALTICA, ILUNOIS, <:radm = 0.0171 N-O.333
.5 4.00
~~
>< 3.00.i:El.!!!
~ 2.00
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~tE~ 0.00
O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Tránsito de diseño (N 8.2 Ton)X10G
Fuente: Elaboración propia - 2007
FIGURA 10. LEY DE DEFORMACION RADIAL ADMISIBLE DE TRACCION EN LABASE DE LA CAPA ASFALTICA, CEDEX, cradm = 0.00644N-o.2724
FIGURA 7. LEY DE DEFORMACION RADIAL ADMISIBLE DE TRACCION EN LA
BASE DE LA CAPA ASFALTlCA, CRR DE BELGICA, (:r adm = 0.0016N -0.21
~ 2.00
~>< 1.50~~
~oc:( 1.00
~Q::
:g 0.50
~tE~ 0.00
Tránsito de diseño (N 8.2 Ton)x106
Fuente: Elaboración propia - 2007
FIGURA 9. LEY DE DEFORMACION RADIAL ADMISIBLE DE TRACCION EN LABESE DE LA CAPA ASFALTICA, TRRL, Hadm = 0.00545N·o.231
~ 4.00
~>< 3.00.i:S.lQ
~ 2.00
~&l:§ 1.00
~tE~ 0.00
Tránsito de diseño (N 8.2 Ton )x106
Fuente: Elaboración propia - 2007
FIGURA 11. LEYES DE DEFORMACION RADIAL ADMISIBLE DE TRACCION ENLA BASE DE LA CAPA ASFALTlCA
o 1 2 :1 4 5 6 7 8 !} 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Fuente: ElabomGÍón propia - 2007
.~ 3.00 T""'""'"'-r--=r---r-----r----r----r---,-,--...---.---.-----r--.----r----r---,-r--...--..,...-..,.--
~
~ 2.50 +--+--+--+--4--+--+---1-+--+--+--+--+---1--+--+---1-+--+--+--+-
i 2.00 +-\~\--+-I--+--+-...t'-"-+--+--4--+--t-I--i--+-+--+---+--4--+--+---1.!!!~oc:( 1.50 +--.3k---+--+--+--+--+-+--t---t-_..__o -.--+-+--+---1--4--+--+--11--+----1
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o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Tránsito de diseño (N 8.2 7'on)X10°Fuente: Elaboración propia - 2007
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Tránsito de diseño (N 8.2 Ton)X106
~.•- SHELL-E=1962MPa
INSTlTUTOASFALTOE=1962MPa
ILLlNOIS
CEDEX
Un análisis detallado de las fIguras permite destacarlo siguiente:
La tendencia general de las diferentes expresionesde cálculo de la deformación radial admisible detracción en la base de la capa asfáltica es decreciente,es decir, a mayor magnitud del tránsito de diseñomenor es la magnitud de la deforlnación radial
adlnisible que se permite en una estructura depavimento flexible.
En el caso de las expresiones de la Shell y del Institutodel Asfalto se presenta en las fIguras 2, 3, 4 Y 5 elcOlnportanliento de la deformación radial admisiblede tracción en la base de la capa asfáltica para lasdos mezclas típicas con módulos dinálnicos de 20 000
UPTC16(23), 20(J7•Ti CEDEC
kg/cm2 (1961 MPa) y 30000 kg/cm2 (2941 MPa), ysu comportamiento perlnite deducir los siguiente:
Los valores obtenidos de la deformación radialadmisible de tracción en la base de la capaasfáltica por las expresiones de la Shell sonmayores que los obtenidos con las expresionesdel Instituto del Asfalto (ver figura 4).
La figura 5 muestra el efecto del lnódulo dinámicode la mezcla asfáltica en la deformación radialadmisible de tracción, y se deduce que ante unlnayor módulo dinámico de la mezcla asfálticamenor es la lnagnitud de la deformación radialadlnisible, siendo el criterio de la Shell más sensibleque el del Instituto del Asfalto.
4.2 Análisis comparativo de los criterios de cálculode la deformación radial admisible de tracciónen la base de la capa a.\jlíltica
Realizando la cOlnparación de los diferentes criteriosutilizados para deterlninar la deformación radialadmisible de tracción en la base de la carpeta asfáltica(ver figura 11) se destaca lo siguiente.
Los criterios que arrojan los mayores valores dela deformación radial admisible de tracción en la basede la capa asfáltica en función del tránsito de diseñoson en su orden: Shell, Instituto del Asfalto, TRRL,lJniversidad de Nottingham, Illinois, C~EDEX deEspaña y la C:RR de Bélgica.
Ellnayor valor de la defonnación radial admisiblede tracción en la base de la capa asfáltica lo arroja elcriterio de la Shel1, y el menor valor se obtiene pormedio del criterio de la C~RR de Bélgica.
l~l cOlnportalniento de la deforlnación radialadmisible de tracción obtenido por Inedia de loscriterios del Instituto del Asfalto, TRRL y laUniversidad de Nottingham son muy sitnilares, siendoel criterio del Instituto del Asfalto un poco lnayor paratránsitos de diseño menores de 5x 106 ejesequivalentes en el carril de diseño durante el periodode diseño.
El comportamiento de la deforlnación radialadmisible de tracción obtenido por medio de loscriterios de Illinois y del C~EDf~X de España son lnuy
r~~3visto Focult:od e)c>" Ingenierío, UPTC, '16(23), 20[) /
silnilares.El criterio de la C:RR de Bélgica es el más
exigente o el que produce los menores valores de ladefornlación radial adlnisible de tracción que puedeadmitirse en una estructura de pavimento flexible.
5. Conclusiones
lJna vez realizado el análisis comparativo sobre elcOlnpol1alniento y la magnitud de la deformación radialadmisible de tracción en la base de la capa asfáltica,que se obtiene por las diferentes expresiones decálculo, se concluye 10 siguiente:
Los criterios de la Shell y del Instituto del asfaltotienen en cuenta en sus expresiones de cálculo dela deforlnación radial adlnisible de tracción en labase de la capa asfáltica las características de lasmezclas y del tránsito de diseño.Los criterios de la lJniversidad de Nottingham,C:RR de Bélgica, Illinois, TRRL y CEDEX deEspaña solamente tienen en cuenta, en ladeterminación de la deformación radial adlnisiblede tracción en la base de la capa asfáltica, eltránsito de diseño.Para valores del tránsito de diseño menores a2x 106 ejes en el carril de diseño durante el periodode diseño, las diferentes expresiones de cálculoson lnás sensibles en la determinación de ladeformación radial admisible de tracción.Para valores del tránsito de diseño mayores a2x 106 ejes en el carril de diseño durante el periodode diseño, las diferentes expresiones de cálculoson lnenos sensibles en la determinación de ladeformación radial adlnisible de tracción.fJe acuerdo con las expresiones de cálculoconsideradas en el estudio y analizando sutendencia según la figura 11, se concluye que haytres tendencias, a saber: la primera, de valoresaltos de la defonnación radial admisible de tracción,delnarcada por el método Shell; la segunda, de unvalor intem1edio de la deformación radial adlnisiblede tracción, definida por los criterios del Institutodel Asfalto, TRRL y la lJniversidad deNottinghaln, y la tercera, de un valor inferior,definida por los criterios de I1linois, CEDEX deEspaña y la c:r{R de Bélgica.
CEDEC
• Un análisis minucioso de los métodos, y enespecial de los criterios de la Shell y del Institutodel Asfalto, permite contemplar dentro de susparámetros las características de la mezclaasfáltica, como su resistencia y composición,además del tránsito de diseño; lo anterior seconsidera muy importante ante los otros criteriosde cálculo, puesto que las características de lamezcla definen el comportamiento a la tracciónde una capa asfáltica y su fatiga.
• Los criterios de la Shell y del Instituto del Asfaltoson los más utilizados en C:olombia paradeterminar el valor admisible de la deformaciónradial de tracción de las capas asfálticas, y setiene gran experiencia en su utilización.Como producto del análisis anterior, se recomiendapara Colombia utilizar los criterios de la Shell ydel Instituto del Asfalto, debido a la experienciaque se tiene sobre ellos en el país y por considerarlos parámetros de las mezclas asfálticas en ladeterminación de la deformación radial admisiblede tracción en la base de las capas asfálticas.Las expresiones de cálculo son:
Criterio de la Shell:
(
N J-0020E radm =(0.856 Vb +1.08)WO.36 K
Donde:
E r adm: Deforlnación radial admisible de tracción dela capa asfáltica.
Vb
: Porcentaje en volumen de asfalto de lamezcla.
E: Módulo dinámico de la mezcla asfáltica enN/m2
•
N: Tránsito de diseño expresado en ejesequivalentes acumulados de 8.2 toneladas enel carril de diseño durante el periodo dediseño.
K: C:oeficiente de Calage (k¡ x k2
x k3).
Criterio del Instituto del Asfalto:
N =18.4C~.167xl0-5 Er:d~l E 0854)
Revist~o Focult~aeJ eje In~jenierío, UPTC, 16(23) / 2U07
Donde:
E r adm: Deformación radial admisible de tracción enla base de la capa asfáltica.
E: Módulo dinámico de la mezcla asfáltica enMPa.
N: Tránsito de diseño expresado en ejesequivalentes acumulados de 8.2 toneladas enel carril de diseño durante el periodo dediseño.
C: Función que depende del porcentaje delvolumen de vacíos (V
a%) y del porcentaje
del volumen de asfalto (Vb%) de la lnezcla
asfáltica compactada.
El parámetro e se determina de la siguiente manera:
e == lO M
El parámetro Mse detennina de la siguiente manera:
Finalmente, como una recomendación producto delpresente artículo, se pretende que las diferentesuniversidades, grelnios, entidades y la ingenieríacolombiana adelanten las investigacionesrespectivas con el fin de contar con expresiones decálculo ajustadas y derivadas para las condicionespropias del país; por su puesto, es un reto queimplica tiempo y recursos, pero que es urgenteiniciar en bien de nuestra infraestructura vial.
Agradecimientos
El autor agradece al Ingeniero Juan Carlos PovedaD'()tero; Director de la Escuela de Transporte y Víasde la F~acultad de Ingeniería de la UniversidadPedagógica y Tecnológica de Colombia, por su apoyoy colaboración en la elaboración del presente artículo,y a los integrantes del Grupo de Investigación yDesarrollo en Infraestructura Vial-DRINFRAVIAL-,Categoría B, de la Escuela de Transporte y Vías dela Facultad de Ingeniería de la UniversidadPedagógica y Tecnológica de Cololnbia, por su apoyo
Tf-_· CEDEC
y asesoría en la elaboración del presente artículo frutode los proyectos de investigación.
Referencias
[1] Huang, Yang H., PavementAnalysis andDesign, NewJersey: Editorial Pearson Prentice Hall. Segundaedición, 2004.
[2] Lilli, Félix J., Curso sobre diseño racional depavimentos. Popayán: Universidad del Cauca, 1987.
[3] Higuera Sandoval, Carlos Hemando, Mecánica depavimentos, Guías de clase, Tunja: Escuela de
Revisto Facultad de Ingeniería, UPTC, 16(23), 2007
Transporte y Vías, Facultad de Ingeniería, UniversidadPedagógica y Tecnológica de Colombia, 2007.
[4] Higuera Sandoval, Carlos Hernando, Comportamientode la deflexión enfunción de losparámetros de diseñode una estructura de pavimento. Trabajo deinvestigación. Tunja: Escuela de Transporte y Vías,Facultad de Ingeniería, Universidad Pedagógica yTecnológica de Colombia, 2006. '
[5] Higuera Sandoval, Carlos Remando, Nociones sobremétodos de diseño de estructuras de pavimento paracarreteras, Guías de clase, Tunja: Escuela deTransporte y Vías, Facultad de Ingeniería, UniversidadPedagógica y Tecnológica de Colombia, 2006.
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Fecha de recepción: 24 de febrero de 2007Fecha de aprobación: 10 de agosto de 2007
Revista Facultad de Ingeniería, UPTC, 16(2~3), 2007 Tf- CEDEC
