Ingeniería Civil · 2011
Implementación de un ensayo para medir el módulo de rigidez complejo en mezclas asfálticas
En Colombia, el incremento de los volúmenes de tránsito y las diferentes condiciones climáticas, hacen necesaria la construcción de carreteras con mayor capacidad, durabilidad y confort para los usuarios. En los pavimentos flexibles, uno de los principales factores que se deben garantizar es la rigidez de la capa de rodadura, puesto que es un indicador determinante de la durabilidad de las vías. Caracterizar un material mediante ensayos y pruebas de laboratorio es importante para determinar sus propiedades y conocer su comportamiento bajo las diferentes condiciones a las que se solicita. En el caso de los concretos asfálticos, la naturaleza visco-elástica del bitumen es determinante en la respuesta del material para diferentes solicitaciones de carga y temperatura. En este sentido, el módulo de rigidez complejo surge como una solución que permite caracterizar las mezclas asfálticas de acuerdo a sus componentes de rigidez elástica y viscosa. En el presente estudio se ha llevado a cabo la implementación del ensayo no destructivo de flexión en cuatro puntos, para el laboratorio de la UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER; con el fin de determinar el módulo de rigidez complejo en mezclas asfálticas y su variación con respecto de la frecuencia de carga y la temperatura. De esta manera, la metodología planteada constituye una nueva herramienta en la caracterización de los materiales bituminosos, que permitirá optimizar las metodologías de diseño y control de los pavimentos flexibles en nuestro país.
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Contenido
- INTRODUCCIÓNp. 15
- OBJETIVOSp. 17
- OBJETIVOS GENERALESp. 17
- OBJETIVOS ESPECÍFICOSp. 17
- 1. MEZCLAS ASFÁLTICASp. 18
- COMPORTAMIENTO DE LA MEZCLA EN LA CARPETA ASFÁLTICAp. 19
- Efecto del tráficop. 20
- Efecto de la temperaturap. 21
- MATERIALES VISCO-ELÁSTICOSp. 22
- Características de los materiales visco-elásticosp. 23
- Rigidez en materiales visco-elásticosp. 23
- Linealidad de de los materiales visco-elásticosp. 24
- MÓDULO COMPLEJO EN MATERIALES VISCO-ELÁSTICOSp. 25
- Determinación del Módulo Complejop. 26
- Representación grafica de módulo complejo en el plan Cole-Colep. 29
- EN MEZCLAS ASFÁLTICASp. 30
- ASFÁLTICOp. 33
- METODOLOGÍA DE ENSAYOp. 33
- Descripción del ensayo de flexión en cuatro puntosp. 33
- Diseño y montaje del dispositivo estructuralp. 36
- FABRICACIÓN DE PROBETASp. 41
- ASFÁLTICOp. 33
- PRUEBAS DE ADAPTACIÓNp. 45
- Preparación de vigas y realización del ensayop. 47
- 4. ANALISIS DE RESULTADOSp. 50
- IDENTIFICACIÓN DE LOS DATOSp. 50
- TRATAMIENTO DE LOS DATOS OBTENIDOSp. 51
- DISEÑO DEL SOFTWARE PARA EL ANÁLISIS DE RESULTADOSp. 54
- INTERPRETACIÓN DE RESULTADOSp. 57
- Comportamiento visco-elástico de las mezclasp. 58
- Evolución esperada del módulop. 58
- Incidencia de la Temperatura en la Rigidez Complejap. 60
- Incidencia de la Frecuencia en la Rigidez Complejap. 61
- 5. CONCLUSIONESp. 16
- 6. RECOMENDACIONESp. 66
- 7. BIBLIOGRAFÍAp. 67
- ANEXOSp. 69
- Figura 1-1: Estructura del pavimento flexiblep. 18
- y temperaturap. 20
- Figura 1-3: Deformación permanente y ahuellamiento en pavimentos flexiblesp. 21
- Tiempo de Aplicación de Cargap. 24
- número de ciclos aplicadosp. 25
- Figura 1-6: Señales de Carga y Deformaciónp. 27
- Figura 1-7: Representación general del Módulo Complejop. 28
- Figura 1-8: Módulo Complejo en el plano Cole-Cole para una mezcla asfálticap. 29
- Figura 2-1: Deflexión en la vigap. 34
- Figura 2-2: Apoyo en 4 puntos y aplicación de cargap. 35
- Figura 2-3: Material Test System MTS-810 (Partes del Equipo- frente)p. 36
- Figura 2-4: Material Test System MTS-810 (Partes del Equipo- atrás)p. 37
- Figura 2-5: Dispositivo estructuralp. 38
- Figura 2-6: Dimensiones de la Viga o Probetap. 39
- Figura 2-7: Diseño Elemento Estructuralp. 40
- Figura 2-8: Montaje en la MTS-810p. 40
- Figura 2-9: Corte del Pavimento (Extracción de Especímenes en Campo)p. 41
- Figura 2-10: Molde para la Realización de Vigasp. 42
- Figura 2-11: Placas Compactadasp. 42
- Figura 2-12: Maquina Compactadora de placap. 43
- Figura 2-13: Cortadora de Placasp. 44
- Figura 3-1: Ensayos preliminaresp. 45
- Figura 3-2: Modelo en SAP 2000p. 46
- Figura 3-3: Identificación de las muestrasp. 47
- Figura 3-4: Ensayo de Flexión en 4 Puntos (Módulo Complejo)p. 49
- Figura 4-1: Ejemplo de Identificación de las pruebasp. 50
- Figura 4-2: Datos de salida tras un ensayop. 51
- Figura 4-3: Ajuste de curvas en EXCELp. 52
- Figura 4-4: Cálculo del módulo complejop. 54
- Figura 4-5: Interfaz inicialp. 55
- Figura 4-6: Datos generales del programap. 55
- Figura 4-7: Datos de la pruebap. 56
- Figura 4-8: Resultados en el programap. 57
- Figura 4-9: Curva CARGA y DESPLAZAMIENTO vs TIEMPOp. 58
- Figura 4-10: Plano Cole-Cole para el material UNOp. 59
- Figura 4-11: Plano Cole-Cole para el material DOSp. 59
- Ecuación 1-1: Esfuerzo sinusoidalp. 26
- Ecuación 1-2: Deformación sinusoidal desfasadap. 26
- Ecuación 1-3: Módulo complejop. 27
- deformación y (c) Módulo complejo en forma exponencialp. 27
- Ecuación 1-5: Módulo complejo en forma generalp. 28
- Ecuación 1-6: (a) Módulo elástico y (b) Módulo viscosop. 30
- Ecuación 4-1: Ecuación de ajuste de la cargap. 51
- Ecuación 4-2: Ecuación de ajuste del desplazamientop. 51
- Ecuación 4-3: Ecuación del esfuerzop. 52
- Ecuación 4-4: Ecuación de la deformación unitariap. 53
- Ecuación 4-5: Factor de forma para vigasp. 53
- Tabla 1-1: Control de los efectos de la temperatura en mezclas asfálticasp. 22
- asfálticasp. 31
- Tabla 3-1: Especificaciones de las Muestrasp. 48
- Tabla 3-2: Protocolo de Ensayop. 49
- ESTRUCTURALp. 69
- MUESTRA UNOp. 73
- Anexo C y Anexo D (Formato Digital)p. 77