Una buena forma de caracterizar el comportamiento de un pavimento flexible
Enviado por geotecnia20 • 25 de Febrero de 2013 • 1.134 Palabras (5 Páginas) • 635 Visitas
Una buena forma de caracterizar el comportamiento de un
pavimento flexible bajo la acción de cargas de ruedas, es
considerarlo como un semiespacio homogéneo; este tiene una
área infinita y una profundidad infinita con una carpeta
delgada encima donde son aplicadas las cargas.
Como un primer análisis para determinar la distribución de
esfuerzos en un pavimento se aplicó el modelo propuesto por el
matemático francés Boussinesq en 1885, estado de esfuerzos en
una masa de suelo a cualquier profundidad; el estudio del
matemático se basó en una carga concentrada aplicada en un
semiespacio lineal, elástico, isótropo y homogéneo; los
esfuerzos, deformaciones y deflexiones debidos a la carga
concentrada pueden ser extrapolados para obtener aquellas
debidas a una área circular cargada.
Pavimento rígido Pavimento flexible
Carga Carga
Subrasante
Base
Superficie
3
Esta solución fue por mucho tiempo la única disponible, hasta
que en 1945 Donald M. Burmister propuso una teoría que se podía
aplicar a estructuras de pavimentos, basada en la de Boussinesq
pero que tenia en cuenta estratos y las propiedades mecánicas
de los materiales que conforman la masa de suelo, para calcular
el estado de esfuerzos de ésta a cualquier profundidad. Desde
el punto de vista del estudio de pavimentos, el modelo de
Burmister puede ser usado para determinar los esfuerzos,
deformaciones y deflexiones en la subrasante si la relación de
módulos del pavimento y la subrasante es cercana a la unidad,
si no es así, la modelación es más compleja. Analíticamente es
un procedimiento más complejo que los basados en el primer
modelo, que se podía solucionar con ecuaciones relativamente
fáciles; el modelo de Burmister introduce transformadas de
Fourier que requieren funciones de Basel para su solución y que
sin la ayuda de un programa de computador no se pueden modelar
estructuras de más de dos capas.
La generalización del modelo a estructuras multicapa con
diferentes condiciones de frontera fue propuesta por
Westergaard, Palmer y Barber, Odemark y otros; estos modelos
describen el funcionamiento del sistema en el cual, la presión
ejercida por una rueda q puede ser muy alta para ser soportada
por el suelo natural; la estructura del pavimento reparte la
carga para llevarla lo más reducida posible a la subrasante que
es la fundación del pavimento; entonces la solución al problema
consiste en determinar a una profundidad z que cantidad de
esfuerzo se ha disipado.
Figura 2. Modelo de Boussinesq1
La modelación de la solución inicial basada en la teoría de
Boussinesq se muestra en la figura 2. La ecuación general para
determinar la distribución de esfuerzos de es la siguiente:
1 REYES, Fredy L. “Diseño de pavimentos por métodos racionales”. Tomo I.
Universidad de Los Andes. Bogotá 1999.
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sz = q
Donde,
sz: es el esfuerzo vertical a cualquier profundidad.
q: es la presión de la carga.
a: es el radio de la carga de huella circular.
Se supone un comportamiento lineal entre los esfuerzos y
deformaciones, lo que indica que se acepta que los materiales
trabajan dentro de su rango elástico; sin embargo, la reología
de los materiales asfálticos demuestra que su comportamiento es
viscoelástico, función del estado de esfuerzos, del tiempo de
aplicación de las cargas y de la temperatura; de la misma
manera los materiales granulares responden a las cargas, de
acuerdo al nivel de esfuerzos aplicados, a su densidad y
humedad, en general su comportamiento no es lineal y depende en
gran medida de las características del material de la capa
subyacente; en este sentido existen modelos teóricos elásticos
no lineales (Boyce 1980).
III. FATIGA EN LOS MATERIALES DEL PAVIMENTO
En todos los métodos de diseño de pavimentos se acepta que
durante la vida útil de la estructura se pueden producir dos
tipos de fallas, la funcional y la estructural. La falla
funcional se deja ver cuando el pavimento no brinda un paso
seguro sobre él, de tal forma que no transporta cómoda y
seguramente a los vehículos. La falla estructural esta asociada
con
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