Metodo shell

MÉTODO SHELL PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES.

DATOS DE ENTRADA

Diseñar un pavimento flexible por el método Shell, para los siguientes parámetros de diseño:

Temperatura w-MAAT = 20°CMR = 5 x 10^7 N/m² o un CBR= 5%N = 1.557.680

MÉTODO MARSHALL

SOLUCIÓN

1- Determinación de tipo de mezcla

Datos de laboratorio

Índice de penetración = 0,7Temperatura T800 = 58°CPenetración obtenida= 60 (1/10mm) para 25°C

Determinación del stiffness del asfalto a la temperatura de trabajo en obra

Se emplea la grafica de Van Deer Poel, de esta grafica se obtuvo un stiffness del asfalto de 6 x 10^6 N/m²2.

Determinación del stiffness de la mezcla asfáltica

Se emplea la grafica de Heukelom figura No 6 y para hallar estevalor es necesario conocer, además del stiffness del asfalto, lacomposición volumétrica de la mezcla asfáltica de acuerdo con elmétodo Marshall.

Vv= porcentaje de vacios de aire con respecto al volumen total de la probeta

Vv=(1−GbGmt )∗100

Gb= peso especifico Bulk de una probeta compacta

Gb=Waa

Wss−Ww

Gagr= peso especifico promedio del agregado total

Gagr=100

P1G1+

P2G2+

P3G3

Gmt= peso especifico máximo teórico para cada porcentaje de asfalto

Gmt= 100%agregado

Gagr +%asfalto

Gasf

Vagr= volumen que ocupa el agregado con respecto al volumen total de la probeta

Vagr=%agregados∗Gb

GagrVas= volumen de asfalto efectivo

Vae=100−(Vagr+Vv )Resultados

Gb 2,21Gagr 2,58Gmt 2,36

DOSIFICACIONVv 6,58 AIRE

Vagr 79,54 AGREGADOSVae 13,88 ASFALTO

Se entra en la figura No 6 partiendo del stiffness del asfalto de 6 x 10^6 N/m², volumen del asfalto del 14%, volumen del agregado de 80% y se obtiene un stiffness de la mezcla de 8 x 10^8 N/m².

FIGURA No 6

Identificación del código de rigidez de la mezcla TIPO S1 O S2

Se emplea la figura No 7 en el cual se ubica el punto deconfluencia del stiffness del asfalto y de la mezcla, con elstiffness del asfalto de 6 x 10^6 N/m² y el stiffness de la mezclade 8 x 10^8, se puede observar que el punto de confluencia sehalla más cerca de la curva S2, por tal motivo este es el tipo demezcla que hay que adoptar.

FIGURA No 7

Determinación de la deformación máxima admisible especificade tracción en la fibra inferior de las capas asfálticas.

Para determinar se usa la figura No 8, asumiendo un stiffness dela mezcla = 8 x 10^8 N/m², volumen de asfalto de 14% y un numeroacumulado de ejes de 8.2 toneladas en el carril de diseño de1.557.680, se obtiene un Et = 4 x 10^-4.

FIGURA No 8

Identificación del código de fatiga de la mezcla

Se emplea las figuras No 9 y No 10, en ambas graficas se busca elpunto de confluencia entre el stiffness de la mezcla = 8 x 10^8N/m² y la deformación por tracción Et = 4 x 10^-4. De la figura No9 corresponde al tipo F1, el punto de confluencia pertenece a unN= 1,2 x 10^6 y en la figura 10 corresponde al tipo F2 seencuentra un N= 1,3 x 10^5, se adopta F1 ya que queda más cercadel dato de numero de ejes de diseño.

FIGURA No 9 Y FIGURA No 10

Identificación del código total de la mezcla

Teniendo en cuenta los resultados obtenidos se concluye que lamezcla es del tipo S2-F1 y como en los respectivos ensayo se

obtuvo una penetración de 60 (1/10mm) a 25°C se adopta el valor de50 ya que es el más próximo al ensayo.

Código de la mezcla= S2-F1-50

2- Diseño estructural del pavimento

Temperatura w-MAAT = 20°CMR = 5 x 10^7 N/m² o un CBR= 5%N = 1.557.680Código = S2-F1-50

Se escoge para los parámetros presentados la carta HN 51 o figura No 11, de la figura se puede obtener 4 alternativas de diseño:

FIGURA No 11

ALTERNATIVAS DE DISEÑO SHELL

ALTERNATIVANo

ESPESOR DE LAS CAPASGRANULARES mm H2 ESPESOR DE

LA CAPAASFALTICA mm

H1SUBBASECBR >=20

SUBBASECBR >=40

BASECBR >=

801 0 0 0 3002 190 0 0 2203 180 80 0 1904 160 90 170 110

La alternativa 4 es la más económica para el diseño del pavimento proyectado.

3- RESULTADO FINAL

CAPA TIPOESPESOR

CMASFALTICA S2-F1-50 11

BASE GRANULAR CBR 80% 17SUBBASEGRANULAR CBR 40% 9SUBBASEGRANULAR CBR 10% 16