Modelación del ahuellamiento en mezclas asfálticas de pavimentos
Modeling of rutting in asphalt pavement mixtures
Este artículo presenta los resultados de la modelación del ahuellamiento de materiales asfálticos, generado por el paso lento de vehículos de transporte masivo sobre las carpetas de rodadura de pavimentos en zonas de paraderos. Para la modelación se emplearon leyes de flujo de materiales bituminosos encontrados con base en ensayos triaxiales cíclicos y resultados de ensayos de resistencia a la deformación plástica de mezclas asfálticas. Los resultados muestran que las leyes dinámicas de flujo de estas mezclas sirven para simular adecuadamente el ahuellamiento; y que la temperatura, la frecuencia de aplicación de carga y la rigidez del material son los factores de mayor importancia en la ocurrencia de este fenómeno.
INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN
El ahuellamiento de los pavimentos asfálticos se define como el deterioro gradual de la superficie y se manifiesta como una ondulación bajo las bandas de circulación vehicular. Las causas de la aparición de huellas en un pavimento son: 1) la formación y acumulación de deformaciones plásticas en las capas de mate riales asfálticos; y 2) la disgregación de mate rial en las capas granulares ante la aplicación de grandes esfuerzos verticales. Los principales factores que determinan la formación de huellas en mezclas asfálticas son la magnitud y frecuencia de la aplicación de carga y las condiciones climatológicas (i.e. temperatura).
Adicionalmente, se ha comprobado que las características reológicas del ligante asfáltico de la mezcla también influyen significativamente en el comportamiento visco-plástico de estos materiales [1].
En el diseño mecanicista de pavimentos se controlan los esfuerzos verticales que soporta la capa de subrasante, con el fin de evitar la formación de huellas en superficie. Sin embargo, ninguna metodología de diseño controla las deformaciones permanentes producidas por el comportamiento visco-plástico de las mezclas asfálticas. Este aspecto es fundamental, porque una de las consecuencias más importantes del ahuellamiento es la disminución del nivel de servicio de la estructura.
La modelación del ahuellamiento en mezclas asfálticas de rodadura se realizó con dos programas de elementos finitos (SAP 2000®· ANSYS®). Los modelos permitieron analizar la ley de flujo dinámico de los materiales, estudiar la formación de huellas por efecto del tráfico de un sistema de transporte masivo, determinar los parámetros de mayor sensibilidad y comprender el efecto del frenado de los vehículos sobre la carpeta de rodadura. La modelación superó los inconvenientes detectados en [3], en donde no se establecía con claridad si la inconsistencia de algunos resultados era causada por la calidad del modelo o por limitaciones de la ley de flujo.
Este documento es un artículo elaborado por Silvia Caro Spinel (Profesor Instructor, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia.), Leonardo Coral Triviño (Ingeniero Civil- Ingeniero Mecánico. Universidad de Los Andes, Bogotá, Colombia), Bernardo Caicedo Hormaza (PhD. Profesor Asociado, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de Los Andes, Bogotá,) para la Revista de Ingeniería Núm. 18. Publicación de la Universidad de los Andes. Colombia. Contacto: [email protected]
Recursos
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Formatopdf
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Idioma:español
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Tamaño:500 kb