Diseño Shell

RESUMEN

El método Shell considera la estructura de pavimento como un sistema multicapa con un comportamiento linealmente elástico, bajo la acción de cargas de tránsito, teniendo en cuenta la característica de los materiales por medio del Módulo de Elasticidad de Young y la relación de Poisson, considerando que la estructura es homogénea y asumiendo que las capas no tienen limite en su extensión, se tiene en cuenta la vida útil del pavimento expresada en ejes acumulados.

PARAMETROS DE DISEÑO

• Ejes equivalentes

• Temperatura

• Stiffness de la mezcla

• Resistencia a la fatiga

• Penetración del cemento asfaltico

• Condiciones de exposición durante la vida útil

El método Shell considera de gran importancia el factor de la temperatura, pues respecto a la misma el comportamiento está condicionado, y de igual modo el desempeño del pavimento.

METODO Y CALCULOS

1. Determinar la temperatura media anual ponderada del aire.

Estación: 2120656º INEM kenned

Mes Temperatura Factor de Ponderación

Enero 15,4 0,56

Febrero 15,4 0,56

Marzo 15,5 0,57

Abril 15,4 0,56

Mayo 15,7 0,58

Junio 15,5 0,57

Julio 15,3 0,55

Agosto 15,2 0,54

Septiembre 15,2 0,54

Octubre 15,1 0,53

Noviembre 15 0,52

Diciembre 15,4 0,56

Promedio 15,3 0,55

Tabla 1 Información de Temperatura, estación ubicada en Bogotá

La determinación de factor de ponderación y la temperatura media para la zona occidente de Bogotá.

Factor de Ponderación Promedio 0,55

Ponderación de Temperatura MMAT 15,3

Tabla 2 Factor de ponderación y temperatura media zona occidente de Bogotá

Gráfica 1 Factor de Ponderación

2. Se determina el Índice de Penetración para el asfalto.

Temperatura ˚C Penetración 1/10 mm

25 74

14 7,33

Tabla 3 Ensayo de Penetracion

3. Determinar la Temperatura T800 y el IP (Graficas 2 y 3)

El índice de penetración es una medida de la susceptibilidad térmica del asfalto y la temperatura T800 es a la cual la penetración en el asfalto es de 800 décimas de milímetro.

T800 ˚C 37,25

Índice de Penetración -3

Temperatura de la Mezcla ˚C 22

Tabla 4 T800 E IP

Gráfica 2 Temperatura T800 Gráfica 3 Temperatura de la mezcla

4. Determinación del módulo dinámico del asfalto.

Para encontrar el módulo dinámico se requiere, el tiempo de carga, la diferencia de temperaturas y el índice de penetración.

△T(°C) 15,25

Módulo dinámico asfalto (N/m2) 2,00E+07

Gráfica 4 Nomograma de Van Der Poel para la determinación del módulo dinámico del asfalto.

5. Determinación del módulo dinámico de la mezcla asfáltica.

Volumen de asfalto % 5,00%

Volumen de agregado % 90,00%

Módulo de la mezcla asfáltica (N/m2) 7,50E+09

Tabla 5 Composición volumétrica de la mezcla

Gráfica 5 Nomograma para la determinación del módulo dinámico de la mezcla asfáltica.

6. Determinación del código de rigidez de la mezcla

(Tipo S1 o S2)

Para la identificación de código de relaciona el módulo de la mezcla y el módulo del asfalto

Código de rigidez S2

7. Determinación de la deformación máxima admisible (fibra inferior de la capa asfáltica) ver gráfica 7.

Módulo de la mezcla asfáltica (N/m2) 7,50E+09

Volumen de asfalto % 5,00%

N 1,71E+07

εfat (mm) 5,90E-05

8. Determinación del código de fatiga de la mezcla

Módulo de la mezcla asfáltica (N/m2) 7,50E+09

εfat (mm) 5,90E-05

Código F2

Gráfica 6 Fatiga de la mezcla

9. Clasificación por el clima

El método se emplea para clima frio penetración 50.

Clima frio 100

10. Determinación del Código total de la mezcla

Identificación S2 - F2 - 100

11. Identificación de la Carta de Diseño

CBR % 3,5

Módulo de la subrasante (N/m2) 1,70E+07

Alternativas de diseño, método Shell, para la carta HN 24

Código de la mezcla S2 - F2 - 100

Módulo de la subrrasante (N/m2) 2,50E+07

w - MAAT, ⁰C 20

N 1,71E+07

Alternativa ESPESORES CAPAS

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