8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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CARACTERIZACION
DINAMICA DEMATERIALES VIALES
P P
Q Qa a
S
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SELECCIÓNDE
MATERIALES
PROPONER MODELO
ESTRUCTURAL
CALCULO DE ESFUERZOS YDEFORMACIONES
COMPARACION DE SOLICITACIONESCRITICAS
Método Racional
TRANSITO
DISEÑO FINAL
CLIMA MODULORESILIENTESUBRASANTE
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Diseño RacionalDeterminación de variable tránsitoDeterminación de variable climaCaracterización dinámica de materialesDeterminación de modelo estructuralCálculo de esfuerzos y deformacionesDeterminación de s y e admisiblesComparación de solicitaciones críticasDeterminación de la estructura diseñada
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Caracterización Dinámica deMateriales
E, U
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Estudio de la Subrasante
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SUBRASANTE
1. Exploracion de la Subrasante
2. Ensayos de Laboratorio
ASPECTOS CONSIDERADOS POR LA GUIA AASHTO
3. Caracterización Dinámica (Modulo Rste, u)
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ENSAYO CBR
Velocidad de
deformación 0.5pulg / Minuto
CURVA ESFUERZO - PENETRACION CBR IN SITU
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5
PENETRACION (Pulg)
E S F U E R Z O (
P S I )
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3. EXPRESIÓN DE CBR
CBR (0.1” o 0.2”) = --------------------------------------------- * 100
Esfzo que produce una deformacion
de 0.1” o 0.2” en el suelo
Esfzo que produce una deformacionde 0.1” o 0.2” en la muestra patrón
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0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
E S F U E R Z O ( P
S I )
PENETRACION (PULGADAS)
CURVAS ESFUERZO-DEFORMACION DEL ENSAYO CBR
PARA DIFERENTES MATERIALES
CBR=10%CBR=5%
BASE
SUBBASE
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5. Modalidades del Ensayo CBR CBR DE LABORATORIO: Se recomienda su
ejecución cuando las condiciones en la subrasantese van a alterar durante la construcción
CBR CON MUESTRA INALTERADA: Serecomienda sobre suelos finos y arenosos cuandolas condiciones de la subrasante no se van aalterar.
CBR DE CAMPO: Se realiza directamente en elsitio sobre suelos finos y arenosos, cuando lascondiciones de la subrasante no se van a alterardurante la construcción.
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5.1
CBRIN
SITU
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CBR INALTERADO
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CURVA ESFUERZO - PENETRACION CBR IN SITU
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5
PENETRACION (Pulg)
E S F U E R Z O ( P S I )
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CBR
SU
ELO
FINO
COMPACTACION DE MOLDES
E1 E3
E2
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CBR
SU
ELO
FINO
CURADO Y MEDICION DE EXPANSION
E1
E2
E3
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CBR Suelo Granular.
Etapa 5. Procesamiento de datosREPRESENTACION GRAFICA DE LA INFORMACION
1
23
4
W Optima w
D GC=100 %
GC= X %
D
CBR
C B R = A %
C B
R = B %
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Wa
Wb
Wa Wb
W W
W CBR
CBR
D D
E
CBR Suelo fino. Etapa 5.Representación gráfica de la información
2%
B A
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Ensayo PDC y Curva de PenetraciónDinámica
Número de golpes
pr
of und
idad
0 60
80
20
40
60
20 40
D=5
D=15
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CBR vs INDICE DE PENETRACION (D)
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3 Modulo Resiliente de Suelos
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EFECTO DE LAS CARGAS EN LOSPAVIMENTOS
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ANALISIS DE ESFUERZOS STE
Distribución deEsfzos de carga
Subrasante
AC
Base
s c = Esfzo de confinamiento s s s d = Esfzo Desviador = v - c
v = Esfzo Vertical = c + d s s
s
s c
s c
s c
s c = v + s d
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CA
Base
Subrasante
s1 =s3+sd
s3s3
s3
Estado de Esfuerzos en subrasante por acción de la carga
P= Carga
Distribuciónde esfuerzos
sd = s1 - s3
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Módulo Resiliente
Es una relación que vincula lassolicitaciones aplicadas y las
deformaciones recuperables alsuprimirse el estado de tensionesimpuesto.
Mr = sder
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Uso del Modulo Resiliente
Provee la relación básica entre tensiones ydeformaciones de un material deconstrucción de pavimentos para su uso enel análisis estructural multicapa.
Provee un medio de evaluar materiales parala construcción de pavimentos, bajo unavariedad de condiciones ambientales yestados de tensiones, simulando lascondiciones de trabajo bajo acción de lascargas.
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Niveles para Determinar Modulo
Resiliente ASSHTO 2002
Nivel DESCRIPCION
1Determinado con ensayo de laboratorio
Usar K 1,K 2,K 3,
2
Determinado por correlaciones convalores de CBR, R, propiedades de
plasticidad o gradacion
3 Valores por defecto de acuerdo a laclasificación dl suelo
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MODULO RESILIENTE SRTE
NIVEL 1
NIVEL 2
NIVEL 3
D i ió l d l
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Descripción general del ensayoModulo Resiliente NIVEL 1
Consiste en someter a una probetacilíndrica del material, confeccionadaen condiciones representativas de
aquellas que se esperan en el sitio, auna presión de confinamiento (s3) y ala acción de un tensor desviador axialpulsante de magnitud, duración yfrecuencias fijados (sd); y registrar lamagnitud de la deformación axialresiliente recuperable de la probeta(er).
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Esfuerzos en un Modelo Triaxial
s3 = sc
Ds = sds1 = s3 + sd
sd = s1 - s3
sd = Esfuerzo Desviadoro incremento de esfuerzovertical
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Equ ipo Triax ial Dinám ico
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Deformaciones
d Total
d Plástica
d Resiliente
sd
Deformación
Mr = sd / er
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Modulo Resil iente
Secuencia del Ensayo de Modulo
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Secuencia del Ensayo de ModuloResiliente Suelo Fino
Secuencia del Ensayo de Modulo
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Secuencia del Ensayo de ModuloResiliente Suelo Fino
MODULO RESILIENTE DE SUELO FINO I.N.V.E 156-0.7
DIÁMETRO DE LA PROBETA 10.16 cm
ALTURA DE PROBETA 20.32 cmBASE DE LA MEDIDA= ALTURA DE LAPROBETA
TIPO SUELO: SUELO FINO LIMOSO
AREA 81.07 cm2
Secuencia del Ensayo de Modulo
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Secuencia del Ensayo de ModuloResiliente Suelo Fino
ESFUERZO DESVIADOR (σD) DEFORMACIÓN
UNITARIA MÓDULO RESILIENTEKg/cm2 Kg/cm2
0.09 0.0001304 688
0.18 0.0003017 595
0.27 0.0004779 563
0.36 0.0005472 656
0.45 0.0006033 743
0.09 0.0001850 485
0.18 0.0004611 389
0.27 0.0007461 361
0.36 0.0007982 450
0.45 0.0007426 604
0.09 0.0003164 283
0.18 0.0010837 166
0.27 0.0019365 139
0.36 0.0016407 219
0.45 0.0014774 304
PRESIÓN DE
CAMARA
PSI
666664444
422222
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Análisis de resultados Módulo resiliente
Suelo fino
Mr Mr
sd sd
Mr=K3*(sd) –K4s3=0.6
s3=0
s3=0.4s3=0.2
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Modulo Resiliente Suelo Fino
Mr = K3* (sd –K4
sd = s1 - s3
Los suelos finos desubrasante presentantendencia a“ Ablandamiento porEsfuerzos”.
Mr
sd
Mr= K 3 *(sd) – K 4
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Módulos Resilientes
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Modulo Resiliente de Material
ASSHTO 2002
3K
2K
aa
a1RP
P
*PKM oct
1*
MR = Modulo ResilientePa = Presión Atmosférica para normalizar Esfzos
K1,K2,K3 =Constantes de regresión que son función
de las propiedades del materialӨ= Primer Invariante de Tensiones
oct = Esfuerzo cortante Octaedral
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Modulo Resiliente de Material
AASHTO 2002
321
) ) )3
222
313221
oct
---
3K
2K
aa
a1RP
P
*PKM oct
1*
E M d l R ili t S l Fi
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Ensayo Modulo Resiliente Suelo Fino
SECUENCIA Esfzo Confi
Esf
Desviador MODULO TETA
Esf
Octaedral Log Log Log
DE s3 sd RESILIENTE (Mr/Patm) /Patm /Patm +1)
ENSAYO PSI PSI PSI PSI PSI
1 6 2.05 29084 20.05 0.9663793 3.2963368 0.134797 0.027651301
2 6 4.15 26745 22.15 1.9563288 3.25992527 0.1780564 0.05426195
3 6 6.05 25302 24.05 2.8519974 3.23583752 0.2137977 0.07700921
4 6 8.03 26555 26.03 3.7853783 3.25682897 0.2481568 0.099511008
5 6 10.04 24209 28.04 4.7329014 3.21665952 0.2804607 0.121220312
6 4 2.03 23896 14.03 0.9569512 3.21100787 -0.0202597 0.027389863
7 4 4.1 26454 16.10 1.9327585 3.25517401 0.0395085 0.053646948
8 4 5.98 24257 17.98 2.818999 3.21751975 0.0874724 0.076191954
9 4 8.01 24721 20.01 3.7759502 3.2257487 0.1339298 0.099289449
10 4 9.99 23634 21.99 4.7093312 3.2062199 0.1749079 0.120693235
11 2 2.02 19016 8.02 0.9522371 3.11180183 -0.263143 0.027259084
12 2 4.14 20268 10.14 1.9516147 3.13949356 -0.1612794 0.054139019
13 2 6.09 21155 12.09 2.8708535 3.15809569 -0.084891 0.077475524
14 2 8.18 20827 14.18 3.856089 3.15130938 -0.0156411 0.101169112
15 2 10.18 20442 16.18 4.798898 3.14320605 0.0416612 0.122692733
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Ensayo Modulo Resiliente Suelo Fino
Resumen
Estadísticas de la regresiónCoeficiente de correlaciónmúltiple 0.94963635
Coeficiente de determinaciónR^2 0.90180921
R^2 ajustado 0.88544407
Error típico 0.01812447
Observaciones 15
ANÁLISIS DE VARIANZA
Grados de
libertad
Suma de
cuadrados
Promedio de los
cuadrados F
Valor crítico de
F
Regresión 2 0.03620394 0.01810197 55.1055243 8.9624E-07
Residuos 12 0.00394196 0.0003285
Total 14 0.04014589
Coeficientes Error típico Estadístico t Probabilidad Inferior 95% Superior 95% Inferior 95.0% Superior 95.0%
Intercepción 3.25962575 0.01231473 264.693219 5.6895E-24 3.23279426 3.28645725 3.23279426 3.28645725
Variable X 1 0.37803224 0.03629112 10.4166607 2.3E-07 0.29896069 0.45710378 0.29896069 0.45710378Variable X 2 -1.03768036 0.16322879 -6.3572139 3.6253E-05 -1.39332535 -0.68203537 -1.39332535 -0.68203537
-1.037
oct
0.378
1Pa
τ
Pa
θPa*Mr
1.1818
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Modulo Resiliente Subraste Nivel 1
3K
2K
aa
a1RP
P
*PKM oct
1*
valor representativode las constantes ypermitir que elmodelo climático
(EICM) haga losajustes por efectodel clima estacional
V l d K1 K2 K3
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Valores de K1, K2, K3
Valores
para cadauno de los12 mesesdel año
MODULO RESILIENTE NIVEL 2
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MODULO RESILIENTE NIVEL 2
PARAMETRO
MODELO
ENSAYO
CBR Mr=2555(CBR)0.64 (PSI) AASHTO T 493
R - valor Mr=1155+555R (PSI) AASHTO T 190Coeficiente a
i
AASHTO 93 Mr=30000 (ai /0.14) (PSI) Guia AASHTO 2002
Gradación y IP CBR=75/(1+0.728 x wIP) AASHTO T 27 y T 90
PDC CBR=292/PDC1.12 ASTM D 6951
MODULO RESILIENTE NIVEL 3
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MODULO RESILIENTE NIVEL 3
MATERIAL
RANGO (Mr)(PSI)
VALOR TIPICO Mr(PSI)
A-1a 38.500 – 42.000 40.000
A-6 13.500 – 24.000 17.000
A-7-5 8.000 – 17.500 12.000A-7-6 5.000 – 13.500 8.000
CH 5.000 – 13.500 8.000
MH 8.000 – 17.500 11.500
CL 13.500 –
24.000 17.000SW 28.000 – 37.500 32.000
SP 24.000 – 33.000 28.000
GW 39.500 – 42.000 41.000
GM 33.000 –
42.000 38.500
MATERIALES NO
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MATERIALES NOCONGLOMERADOS
MATERIALES NO CONGLOMERADOS
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MATERIALES NO CONGLOMERADOS
ENTRADAS NECESARIAS
RESPUESTA DELA
ESTRUCTURA
DATOSADICIONALES
DATOS NECESARIOSPARA EL MODELO
CLIMA
MóduloResiliente (Mr) Granulometría Índice de Plasticidad
Relación dePoisson (μ)
Gravedad Específica
Peso Unitario ConductividadHidráulica Saturada
Coeficiente dePresión Lateral
Contenido óptimo deHumedad
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Normas de SUBBASE GRANULAR
ENSAYO INV 2007Desgaste
50 %
Solidez
12 %
Indice Plástico 6%
Equiv de Arena 25%
CBR20,30,40 %
Grado Compact
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Normas de BASE GRANULAR
ENSAYO INV 2007Desgaste
40 %
Solidez 12 %
Indice Plástico 3 %
Equivalte de Arena 30%
Partíc Fracturadas 50%
I Aplana y Alarga
35%
CBR 80%
Grado Compactac
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52/114
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
53/114
Modulo Resiliente de Material
Granular AASHTO 2012
321
) ) )3
222
313221
oct
---
3K
2K
aa
a1RP
P
*PKM oct
1*
Modulo Resiliente Granular
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Modulo Resiliente Granular
Secuencia del Ensayo de Modulo
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Secuencia del Ensayo de ModuloResiliente Suelo Granular
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Análisis de resultados Módulo ResilienteSuelo Granular
Mr Log Mr
sd Log
s3=20
s3=5
s3=15s3=10
s3=1
K 1
K 2
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Modulo Resiliente de MaterialGranular
321
) 2K1R KM *Log Mr
Log
K 1
K 2
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58/114
10
100
10 100 M O
D U L O R E S I L I E N T E
( 1 0 3
p s i )
Invariante de tensiones psi
20 40 50 60 7030
20
3040
50
Módulo Resiliente de suelo
granular
Valores Típicos En Suelos Granulares
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Valores Típicos En Suelos Granulares
BASECondición de
HumedadK1 K2
Seca 6000 a 10000 0.5 a 0.7
Húmeda 4000 a 6000 0.5 a 0.7
Saturada 2000 a 4000 0.5 a 0.7
SUBBASE
Seca 6000 a 8000 0.4 a 0.6
Húmeda 4000 a 6000 0.4 a 0.6
Saturada 1500 a 4000 0.4 a 0.6
Modulo Resiliente Suelo Granular
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Modulo Resiliente Suelo Granular
MODULO RESILIENTE DE SUELO GRUESO -SUBBASE GRANULAR
DIÁMETRO DE LAPROBETA 8 cm
ALTURA DE LAPROBETA 16 cm
ÁREA 50.27 cm2
Ensayo de Modulo Resiliente Suelo
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yGranular
PRESIÓN DE CAMARA(σ3)
FUERZAESFUERZO
DESVIADOR (σD )DEFORMACIÓN
Kg/cm2 Kg Kg/cm2 Cm
0.21 10.55 0.002086960.21 21.11 0.004403670.21 31.66 0.006315790.35 17.59 0.00242424
0.35 35.18 0.004705880.35 52.77 0.006857140.7 35.18 0.003265310.7 70.36 0.006274510.7 105.55 0.00905660
1.05 35.18 0.003018871.05 52.77 0.004444441.05 105.55 0.008571431.4 52.77 0.004285711.4 70.36 0.005614041.4 140.73 0.01084746
Modulo Resiliente Suelo Granular
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Modulo Resiliente Suelo Granular
PRESIÓN DE
CAMARA (σ3)
FUERZAESFUERZODESVIADOR
(σD )DEFORMACIÓN
DEFORMACIÓN
UNITARIA
MODULO
RESILIENTEPRIMER
INVARIANTE (θ) Kg/cm2 Kg Kg/cm2 Cm Kg/cm2 Kg/cm2
0.21 10.55 0.21 0.00208696 0.000130435 1,609 0.84
0.21 21.11 0.42 0.00440367 0.000275229 1,526 1.05
0.21 31.66 0.63 0.00631579 0.000394737 1,596 1.26
0.35 17.59 0.35 0.00242424 0.000151515 2,310 1.40
0.35 35.18 0.70 0.00470588 0.000294118 2,380 1.75
0.35 52.77 1.05 0.00685714 0.000428571 2,450 2.10
0.7 35.18 0.70 0.00326531 0.000204082 3,429 2.80
0.7 70.36 1.40 0.00627451 0.000392157 3,569 3.50
0.7 105.55 2.10 0.00905660 0.000566038 3,710 4.20
1.05 35.18 0.70 0.00301887 0.000188679 3,709 3.85
1.05 52.77 1.05 0.00444444 0.000277778 3,779 4.20
1.05 105.55 2.10 0.00857143 0.000535714 3,920 5.25
1.4 52.77 1.05 0.00428571 0.000267857 3,919 5.25
1.4 70.36 1.40 0.00561404 0.000350878 3,989 5.60
1.4 140.73 2.80 0.01084746 0.000677966 4,130 7.00
Modulo Resiliente Suelo Granular
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Modulo Resiliente Suelo Granular
Modulo Resiliente de Material
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Modulo Resiliente de Material
Granular AASHTO 2012
3K2K
aa
a1RP
P
*PKM oct
1*
MR = Modulo ResilientePa = Presión Atmosférica para normalizar Esfzos
K1,K 2,K 3 =Constantes de regresión que son función de las
propiedades del materialӨ= Invariante de Tensiones
oct = Esfuerzo cortante Octaedral
Modulo Resiliente Suelo Granular
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Modulo Resiliente Suelo Granular
MODULO RESILIENTE SUELO GRANULAR
SECUENCIA Esfzo ConfiEsf
Desviador MODULO TETA Esf Octaedral Log Log Log
DE s3 sd RESILIENTE (Mr/Patm) /Patm /Patm +1)
ENSAYO PSI PSI PSI PSI PSI
1 3.02 3.13 22758 12.19 1.48 3.189816758 -0.08131363 0.0415402762 3.01 6 22085 15.03 2.83 3.176780069 0.009641646 0.0764256133 3.01 9.1 23318 18.13 4.29 3.200373963 0.091080469 0.1112026254 5.01 5.24 28464 20.27 2.47 3.286978596 0.139536414 0.0674575 5 10.2 30383 25.20 4.81 3.315313319 0.234083206 0.1229026726 5 15.22 32507 30.22 7.17 3.344659557 0.312977125 0.1726262967 10.02 10.27 44394 40.33 4.84 3.480006943 0.438310887 0.123636668 10.01 20.29 47361 50.32 9.56 3.508103529 0.534423298 0.217659341
9 10.01 30.42 47258 60.45 14.34 3.507158003 0.61407897 0.29568115410 15.03 10.47 51209 55.56 4.94 3.54202896 0.577444902 0.1257269611 15.03 15.48 52123 60.57 7.30 3.549712069 0.614940239 0.17505287212 15.03 30.64 57798 75.73 14.44 3.594595476 0.711950622 0.29722935813 20 15.76 61609 75.76 7.43 3.622326825 0.712122631 0.17765103314 20 20.77 64428 80.77 9.79 3.641757315 0.739932748 0.22169045815 20 40.21 70512 100.21 18.96 3.680945698 0.833593727 0.359734528
Modulo Resiliente Suelo Granular
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Modulo Resiliente Suelo Granular
-0.2980.665
1P
P
*P*1608Maa
aR oct
MODULO RESILIENTE NIVEL 2
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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MODULO RESILIENTE NIVEL 2
PARAMETRO
MODELO
ENSAYO
CBR Mr=2555(CBR)0.64 (PSI) AASHTO T 493
R - valor Mr=1155+555R (PSI) AASHTO T 190Coeficiente a
i
AASHTO 93 Mr=30000 (ai /0.14) (PSI) Guia AASHTO 2002
Gradación y IP CBR=75/(1+0.728 x wIP) AASHTO T 27 y T 90
PDC CBR=292/PDC1.12 ASTM D 6951
MODULO RESILIENTE NIVEL 3
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MODULO RESILIENTE NIVEL 3
MATERIAL
RANGO (Mr)(PSI)
VALOR TIPICO Mr(PSI)
A-1a 38.500 – 42.000 40.000
A-6 13.500 – 24.000 17.000
A-7-5 8.000 –
17.500 12.000A-7-6 5.000 – 13.500 8.000
CH 5.000 – 13.500 8.000
MH 8.000 – 17.500 11.500
CL 13.500 – 24.000 17.000
SW 28.000 – 37.500 32.000
SP 24.000 – 33.000 28.000
GW 39.500 – 42.000 41.000
GM 33.000 – 42.000 38.500
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8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Módu lo Resi l ien te de Capas Granu lares
SHELL Mr2= 0.206 * H2 0.45 * Mr3H en mm Mr2 en Kg/cm2
BARKER :MR 22= MR 3* (1+ 7.18 log H22- 1.56 log(Mr3)*log H22)
MR 21= MR 22*(1+10.52 log H21-2.10 log(Mr22)*log H21)
H en pulgadas Mr en psi
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Modelo Mult icapa
P P
Concreto
Asfáltico
a
E1,U1
a
E22,U22
E21,U21
BaseGranular
Subbase
H1
H21
Q Q
Subrasante E3,U3
H22
Relación de Poisson
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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ey
ex
exeym
e ac ó de o sso
MATERIALm
Base granular 0.40Sub Base granular 0.45
Subrasante 0.45-0.50
MEZCLAS ASFALTICAS
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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MEZCLAS ASFALTICAS
MEZCLA ASFALTICA
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MEZCLA ASFALTICA
Agregados de Mezcla Asfáltica INV 2007
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Agregados de Mezcla Asfáltica INV 2007
Tamiz MDC-1 MDC-2 MDC-31” 100 -- --
¾” 80 – 95 100 --
½” 67 – 85 80 – 95 --
3/8” 60 – 77 70 – 88 100
# 4· 43 – 59 49 – 65 65 – 87
# 10 29 – 45 29 – 45 43 – 61
# 40 14 – 25 14 – 25 16 – 29# 80 8 – 17 8 – 17 9 – 19
#200 4 – 8 4 – 8 5 - 10
Características del Cemento Asfaltico
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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CARACTERISTICA Unidad APIAY Barrancabermeja
PENETRACION mm/10 60 - 70 80 -100PTO ABLANDMTO ºC 45 - 55 42 - 53PTO INFLAMACION ºC 232 232DUCTILIDAD cm ≥100 ≥100 SOLUBILIDAD % ≥ 99 ≥ 99 DUCTILIDAD cm ≥100 ≥100 Perdida Pentracio % 75 75Indice Penetracion -1 a 1 -1 a 1PERDIDA DE MASA % masa
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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EnsayoEnsayo MarshallMarshall
6.0 % C.A5.0 % C.A4.5 % C.A
6.5 % C.A 7.0 % C.A 7.5 % C.A 8.0 % C.A
5.5 % C.A
2.5 “
4.0 “
Diseño de la Mezcla Asfáltica
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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%CA
%CA
%CA
%CA
%CA
%CA
Db
E s t a b i l i d a d
F l u j o
%Vv
%VAM
Selecciónde %C.A
Óptimo4
%Vfa
MODULO DINAMICO
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Características de la mezclaCantidad del ligante
Rigidez del ligante
Granulometría de los agregadosComposición volumétrica dela mezcla
Temperatura de la mezcla
Frecuencia de aplicación de las cargas
Edad de la mezcla
Utili ió d l Mód l
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Utilización del Módulo
DinámicoAnálisis y evaluación de los
pavimentos flexibles mediante laaplicación de la teoría elástica.
Evaluar el comportamiento de las
mezclas asfálticas tanto en elrégimen elástico y viscoelástico.
Caracterización de Mezclas Asfálticas
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Caracterización de Mezclas Asfálticas
Módulo Dinámico
1. Ensayos dinámicos2. Método Witczak3. Metodología SHELL , Método INA4. Curvas maestras
5. ReferenciasRelación de Poisson
1. Ensayos dinámicos2. Referencias (u=0.35)
Ley de Fatiga1. Ensayos dinámicos2. Referencias extranjeras
E,uE,u
Preparación de la Mezcla Asfáltica
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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p
Practica Estandar Para Acondicionar La Mezcla Asfáltica .(AASHTO - R30)
Tiempo 2 Horas Temperatura 135 ºC
Probetas Para Ensayo
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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y
Temperaturas y Frecuencias ParaDeterminar E Mezcla
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Determinar E Mezcla
TEMPERATURA (OC)
E y d (mezcla)
0.5Hz
1.0Hz
2.0Hz
2.5Hz
5 X X X X 20 X X X X
40 X X X X
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Ensayo Dinamico
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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y
TEMPERATURA
DE ENSAYO
FRECUENCIADE ENSAYO
(Fe)
CARGA
APLICADA
DEFORMACIÓN
HORIZONTAL°C Hz Kg cm
52.5 222 1.42E-042 204 1.56E-04
1 180 1.74E-040.5 170 2.07E-04
252.5 77 3.74E-042 72 4.18E-041 68 5.83E-04
0.5 63 5.64E-04
402.5 31 7.02E-042 29 7.17E-041 29 9.48E-04
0.5 28 1.05E-03
Diámetro=10.16 cm
Altura =6.4 cm
ENSAYO DE TRACCION INDIRECTA
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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ENSAYO DE TRACCION INDIRECTA
TEMPERATURA DEENSAYO
FRECUENCIA DEENSAYO (Fe)
CARGAAPLICADA
DEFORMACIÓNHORIZONTAL
RELACIÓN DEPOISSON (µ)
MÓDULORESILIENTE ( E )
TEMPERATURA(Tp)
°C Hz Kg cm Kg/cm2 °C
5
2.5 222 1.42E-04
0.28
133,975 9.76
2 204 1.56E-04 112,063 10.48
1 180 1.74E-04 88,650 12.72
0.5 170 2.07E-04 70,378 15.01
25
2.5 77 3.74E-04
0.42
22,197 30.48
2 72 4.18E-04 18,571 31.3
1 68 5.83E-04 12,575 33.89
0.5 63 5.64E-04 12,043 36.53
40
2.5 31 7.02E-04
0.47
5,131 46.05
2 29 7.17E-04 4,699 46.96
1 29 9.48E-04 3,554 49.83
0.5 28 1.05E-03 3,098 52.74
ALTURA DE LAPROBETA 6.4 cm FRECUENCIA DEL
PROYECTO 11.37 Hz
Expresión de Modulo E 749-07
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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9974.0*2692.0*
υD
H F E
E= Modulo Dinámico Kg/cm2F= Fuerza aplicada en Kg
H= Altura de la Probeta en cmD= Deformación obtenida en cm
u= Relación de Poisson
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8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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CURVA MAESTRA
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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7/24/2014
Estimación de La Temperatura del Pavimento
(INA)
• Mp: Temperatura media de la mezcla (°F).
• Ma: Temperatura media ponderada del aire (°F).
• z: Profundidad a la cual se estima la temperat. de la mezcla (pg).
6
4z
34
4z
11MaMp
-
El Instituto del Asfalto recomienda que la profundidad “z” setome al tercio superior de la capa
Curva Maestra de Módulo Dinámico
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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1.0E+04
1.0E+05
1.0E+06
1.0E+07
1.E-07 1.E-05 1.E-03 1.E-01 1.E+01 1.E+03 1.E+05
Reduced Time
D
y n a m i c M o d u l u s , p s i
Sigmoidal Function:
)(log1*)log( r t e E
d
12 F
40 F
70 F
100 F
130 F
CURVA MAESTRA MEPDG
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Visita Dr Witczak
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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MODULO DINAMICO MEZCLA ASFALTICAWitczak
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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Witczak
))(.)(..(
.)(....
...)(..)(
η393532log0f 31335log0603313034
238384
abeff
beff a4
2
200200
e1
005470p0p0000170003958p00021p08719773
VV
V8022080058097V0002841p0p00176700.02932p7500633ELog
---
--
----
NIVEL 2 y 3.
E = Módulo Dinámico (PSI)
= Viscosidad del ligante (106 Poises)
f = Frecuencia de carga (Hz)
Va = Contenido de aire (%)
Vbeff
= Contenido efectivo de ligante (%)
p34 = % retenido en ¾”
p38 = % retenido en 3/8”
p4 = % retenido en # 4
p200 = % pasa en # 200
Estimación de la Viscosidad
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
100/114
Log () = 10.5012 – 2.2601 Log (Pen) + 0.00389 Log (Pen)2
= Viscosidad (Poises)Pen = Penetración para 100 gy 5 seg en (1/10 mm)
CURVASMAESTRAS 10
11
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
101/114
METODOSHELL
•Tipo de Mezcla•Temperatura Mezcla•Frecuencia 10 Hz
MODULO
DE
LA
MEZCLA
Temperatura mezcla
10
9
10
10
10
7
N m
2
500
70
0
Rigidez de Asfalto y MezclasRigidez de Asfalto y Mezclas
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
102/114
Rigidez de Asfalto y MezclasRigidez de Asfalto y Mezclas
Asf Asf áálticas (SHELL)lticas (SHELL) Envejecer Cemento Asfáltico Determinación de T800 e Índice de
Penetración de Cemento Asfáltico. Temperatura de trabajo de la mezcla Determinación de Frecuencia Determinación de Módulo del Asfalto Realización de Ensayo Marshall Determinación de Módulo de la Mezcla.
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
103/114
Horno de Pelícu la Delgada
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
104/114
Horno
Base de rotación
RecipienteTermómetro
8/17/2019 Caracterizcion Dinamica de Materiales Apoyo Uninorte 2015 Segunda Jornada
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SUSCEPTIB IL IDAD TERMICA DEL CEMENTO
ASFALTICO
INDICE DE PENETRACION (Pfeiffer y Van Doormal)Parámetro utilizado para medir el efecto de latemperatura sobre la consistencia de los asfaltos.
A501
A500-20IP
L o
g P t r a c i o n
T ºC
P1
P2
T1 T2
A
21
21
T- T
TaPenLog- TaPenLogA
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SUSCEPTIB IL IDAD TERMICA DEL CEMENTO
ASFALTICO
INDICE DE PENETRACION (Pfeiffer y Van Doormal)Parámetro utilizado para medir el efecto de latemperatura sobre la consistencia de los asfaltos.
A501
A500-20IP
L o
g P t r a c i o n
T ºC
P25
800
25 PA
A
21
21
T- T
TaPenLog- TaPenLogA
TEMPERATURADE
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TRABAJO DELA MEZCLA
• Temperatura Ambiente• Espesor de Capa Asfáltica
Temperatura
TEMPERATURA
DE
MEZCL
A
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Tiempo y Frecuencia (F) deTiempo y Frecuencia (F) de
aplicaciaplicacióón de cargasn de cargas
t =Tiempo de aplicación de carga en sgs.
H = espesor de la capa en cms
V = Velocidad del vehículo en KPH.
Log t = 0.005 h – 0.2 – 0.94 Log V
F = 1 / (2* * t)
Prog rama BANDS
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Prog rama BANDS
CURVASMAESTRAS 10
11
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METODOSHELL
•Tipo de Mezcla•Temperatura Mezcla•Frecuencia 10 Hz
MODULO
DE
LA
MEZCLA
Temperatura mezcla
10
9
10
10
10
7
N m
2
500
70
0
Relación de Poisson
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ey
ex
exeym
Relación de Poisson
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Relación de Poisson
MATERIALm
Concreto asfáltico 0.35
Base o subbse granular 0.40Base granular con cemento 0.35
Suelo cal /cemento 0.35
Concreto simple 0.12Subrasante 0.45-0.50