Obtención de la curva Tráfico vs. Deformación Vertical Unitaria Máxima Admisible para la NC 334:2004

XII SIMPOSIO INTERNACIONALDE ESTRUCTURAS, GEOTECNIA Y MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Obtención de la curva Tráfico vs. Deformación Vertical Unitaria Máxima Admisible para la NC 334:2004

Obtaining the Traffic curve vs. Maximum Unitary Vertical Strain for NC 334: 2004

Ing. Angel G. González Pérez1. Empresa de Proyectos de Arquitectura e ingeniería de Villa Clara, Cuba. E-mail: agonzalez@emproyvc.co.cu.

Resumen:

En la actualidad a nivel internacional existen numerosas metodologías empírico-mecanicistas para el diseño de estructuras de pavimentos flexibles. Estas metodologías están basadas en el empleo de modelos de fallos que relacionan la respuesta estructural con los distintos tipos de deterioros o fallas constituyendo un elemento fundamental en el método de diseño.

La NC 334: 2004 es la norma vigente en Cuba que rige el diseño de estructuras de pavimentos flexibles. Esta norma considera las leyes de fallo para las condiciones de Cuba tomado de “Introducción para el diseño de firmes de la red de carreteras de Andalucía” de 1999. Estas leyes consideradas en la norma se presentan de una manera tal que no reflejan la relación entre la respuesta estructural ante las cargas de diseño y los deterioros, lo anterior da lugar a interpretaciones erróneas sobre el procedimiento y los resultados derivados del mismo.

En el presente trabajo se emplea un software de multicapas elásticas para modelar los espesores obtenidos empleando la expresión de “Espesor Total Equivalente” para el espectro de diseño de la NC 334: 2004 y obtener la respuesta de la estructura en forma de “Deformación Vertical Unitaria Máxima” a nivel de la subrasante. Finalmente se grafican estos resultados obteniéndose la curva representativa de la ley de fallo por ahuellamiento que relaciona directamente la respuesta de la estructura ante los parámetros de diseño. Posteriormente se realiza una comparación con las leyes de fallos de los métodos más reconocidos a nivel internacional.

Abstract:

At the international level, there are numerous empirical-mechanic methodologies for the design of flexible pavement structures. These methodologies are based on the use of failure models that relate the structural response to the different types of impairments or failures constituting a fundamental element in the design method.

NC 334: 2004 is the current policy in Cuba that governs the design of flexible pavement structures. This policy considers the laws of failure for the conditions of Cuba taken from "Introduction to the design of road surfaces of Andalusia" of 1999. These laws considered in the policy are presented in a way that does not reflect the relationship between the structural response to design loads and deterioration, this leads to erroneous interpretations of the procedure and the results derived from it.

In the present work, it uses a multilayer elastic software to model the obtained thickness using the expression "Total Equivalent Thickness" for the design spectrum of NC 334: 2004 and obtain the structure response in the form of "Maximum Vertical Unitary Deformation" "At the top of the subgrade. Finally, these results are plotted obtaining the representative curve of the failure law by rutting that directly relates the response of the structure to the design parameters. Subsequently, a comparison is made with the failure laws of the most internationally recognized design standards.

Palabras Clave:

Modelación; Funciones de Transferencia.

Keywords:

Modeling; Transfer Functions.

 Introducción

Las metodologías de diseño de pavimentos flexibles son generalmente de carácter empírico o empírico-mecanicistas. En el caso de los métodos empírico-mecanicistas se correlaciona el comportamiento de los pavimentos in situ, a través de observaciones y mediciones de campo, con los factores que causan los mecanismos de degradación en estos. Los factores de diseño más importantes son las cargas impuestas por el tránsito, las condiciones ambientales (principalmente temperatura y precipitación) a las cuales se encuentra sometida la estructura, el tipo de suelo o terreno de fundación (subrasante), la calidad de los materiales empleados y deficiencias durante el proceso constructivo. Todos estos factores son controlados y medidos durante las fases de estudio para correlacionarlos con los mecanismos de degradación y crear así el método de diseño (Rondón Quintana & Reyes Lizcano, 2007).

 Estos procedimientos de diseño estructural de capas de pavimento se basan en el análisis mecanicista para escoger una combinación de espesores y materiales con el fin de suministrar el nivel de servicio deseado de acuerdo con el tránsito predicho. El modelo mecánico se basa en la física elemental (teoría multicapa) y determina las reacciones del pavimento a la carga de las ruedas en términos de esfuerzos, deformaciones unitarias y deflexiones (σ, ε, ∆). La parte empírica del diseño utiliza las reacciones del pavimento para predecir la vida del mismo basada en observaciones hechas en campo. Así, el término “empírico” se debe a la definición de las leyes de fallo a partir de datos reales.

Varias ecuaciones de regresión han sido desarrolladas para predecir el comportamiento de las estructuras de pavimento. Estas ecuaciones ilustran el efecto de varios factores que afectan el desempeño de la estructura, pero su utilidad en la práctica puede verse limitada por el alcance de la base de datos que fue usada para su desarrollo.

Estas ecuaciones de regresión son  las conocidas como leyes de fallo, y se usan principalmente para estimar o predecir la vida útil del pavimento mediante la aplicación de la metodología de diseño estructural empírico-mecanicista. De esta forma se define una ley de fallo como el vínculo entre la respuesta de la estructura de pavimento, predicha por el modelo estructural, y el comportamiento (desempeño) o nivel de servicio esperado que es lo que interesa al diseñador. La selección de las leyes de fallo apropiadas requiere el conocimiento de los tipos de falla que comúnmente ocurren asociadas a las cargas y el entendimiento de la relación entre estos daños y la respuesta estructural del pavimento (Leiva Villacorta, 2004). Estos modelos son el talón de Aquiles de los métodos de diseño mecanicistas, ya que requieren una extensiva calibración y verificación en campo para ser confiables (Garnica, Alfonso Rico, & Rodolfo, 1998).

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