7/26/2019 4.3_AnalisisPavimentosFlexibles

1/9

1

Anlisis de

Pavimentos Flexibles

Rodrigo Delgadillo Sturla, PhD

1

Universidad Tcnica

Federico Santa Mara

Sistema de Capas Elsticas

2

(Huang, 2004)

7/26/2019 4.3_AnalisisPavimentosFlexibles

2/9

3

Introduccin

Los pavimentos flexibles songeneralmente modelados como sistemasde capas elsticas

Dimensiones laterales infinitas

Espesores finitos

Estas capas se apoyan sobre lasubrasante, modelada generalmentecomo una capa de profundidad infinita

Suposiciones ms comunes

Materiales isotrpicos y homogneos

Todas las capas elsticas (E y )

Teora de Capas Elasticas

4

Sus orgenes se atribuyen a un trabajo

publicado V.J. Boussinesq en 1885

El problema est gobernado por una

ecuacin diferencial de cuarto orden:

Para cada capa del pavimento se

asume una funcin de esfuerzos quesatisface la ecuacin diferencial

7/26/2019 4.3_AnalisisPavimentosFlexibles

3/9

Teora de Capas Elasticas

5

Para sistemas con unadistribucin de esfuerzos desimetra axial:

Donde r y z son las coordenadascilndricas para las direcciones

radial y vertical, respectivamente

Teora de Capas Elsticas

6

Sustituyendo se puede comprobar que i satisface la ecuacin que

gobierna el problema para la capa i:

Donde:

H = distancia de la superficie al borde superior de la ltima capa

= r/H

= z/H

J0 = funcin de Bessel del primer tipo y orden 0

m = parmetro

A, B, C y D = constantes de integracin a ser determinadas

utilizando las condiciones de borde y de continuidad entre capas

7/26/2019 4.3_AnalisisPavimentosFlexibles

4/9

Teora de Capas Elasticas

7

A partir de , los esfuerzos y deformaciones puedendeterminase como:

Donde z, ry t son los esfuerzos vertical, radial y tangencial,respectivamente

, u son los desplazamientos en las direcciones vertical yradial, respectivamente.

Teora de Capas Elsticas

8

El anlisis es aplicable solo a pavimentos flexibles,

sin juntas y sin placas rgidas

Para pavimentos con capas rgidas como el

hormign, o pavimentos compuestos (asfalto y

hormign), se recomienda programas basados en

mtodo de elementos finitos

Algunos software de anlisis multicapas:

KENLAYER

ELSYM5 DAMA

EVERSTRESS

7/26/2019 4.3_AnalisisPavimentosFlexibles

5/9

Sistema Elstico de n capas con

simetra axial

9 (Huang, 2004)

Cargas Mltiples

10 (Masad , 2008)

Superposicinde cargas

simples

7/26/2019 4.3_AnalisisPavimentosFlexibles

6/9

Superposicin de Cargas

11

(Huang, 2004)

Superposicin de Cargas

12

Los esfuerzos y deformaciones verticalesson fcilmente obtenidos sumando losdesplazamientos debido a cada una delas cargas (todos estn en la mismadireccin z)

Los esfuerzos radiales r, tangenciales ty de corte rz debidos a cada carga nopueden ser sumados directamente, puesno tienen las mismas direcciones

Se debe determinar las componentes decada uno de los r, ty rz en lasdirecciones xe y

7/26/2019 4.3_AnalisisPavimentosFlexibles

7/9

Superposicin de Cargas

13

Esfuerzos Principales

14

Al sumar las componentes debidas a

cada una de las cargas, se debe poner

especial atencin a los signos de los

esfuerzos debidos a cada carga

Los esfuerzos principales pueden ser

calculados como:

7/26/2019 4.3_AnalisisPavimentosFlexibles

8/9

Esfuerzos Principales

15

Y las deformaciones principales

Informacin Requerida para

Modelacin

16

Mdulo de la

capa asfltica

Mdulos de

las capas

granulares y

subrasante

Ecuaciones de

transferencia(deterioros)

7/26/2019 4.3_AnalisisPavimentosFlexibles

9/9

17

Clculo de Deformaciones Relevantes

Clculo de Deformaciones Relevantes

18

En el anlisis de fatiga de abajo hacia arriba, se

utiliza la deformacin horizontal principal menor ten el fondo de la capa asfltica.

Es el menor porque es el esfuerzo de tensin tiene

signo negativo

El esfuerzo horizontal de traccin es el que

general la aparicin de la grieta de fatiga al fondode la capa asfltica