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Análisis de Métodos de Diseño Estructural para Pavimentos Reciclados con Asfalto Espumado

Seminario 2 de Abril de 2013
by

Alvaro Gonzalez

on 29 September 2014

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Transcript of Análisis de Métodos de Diseño Estructural para Pavimentos Reciclados con Asfalto Espumado

ANÁLISIS DE MÉTODOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL PARA PAVIMENTOS RECICLADOS CON ASFALTO ESPUMADO Alvaro González, Universidad del Desarrollo, Chile

Equipo:

Geoff Jameson, ARRB Group Australia
Felipe Halles, Universidad Católica de Chile
Guillermo Thenoux, Universidad Católica de Chile E ME ME E ME ME ME E California AASHTO 93 Reino Unido Sudáfrica Canning (AUS) Nueva Zelanda Chile Queensland (AUS) Asfalto a 160-180 °C Reduce el consumo de agregados y por lo tanto disminuye la creación de nuevos pozos Disminuye el transporte de materiales y por lo tanto el consumo de combustibles Disminuye el espesor de las capas de asfalto tradicionales que requieren de gran energía para su construcción Permite trabajar con tránsito y en forma rápida, minimizando el impacto a la comunidad Ventajas "Desventajas" Es un material relativamente nuevo y por lo tanto los de datos sobre su comportamiento no son tan robustos en comparación a pavimentos tradicionales.
Al ser un material reciclado, existe una gran diversidad de tipos de mezclas posibles de fabricar.
No hay método único y aceptado para el diseño estructural y de mezclas. Objetivo de la Investigación Realizar un análisis de los métodos de diseño estructural para pavimentos reciclados con asfalto espumado y comparar los resultados de los diseños. Desarrollaron método empírico que reemplazó al ME del año 2002, el primero en ser aplicado en Chile.

Desarrollaron un 'Número de Pavimento', un concepto similar al número estructural de la AASHTO 93 obtenido a partir de mediciones en LTPPs y HVS.

El modo de falla es la condición general del pavimento.

El Número de Pavimento requerido se compara con el Número de Pavimento de diseño, similar a los coeficientes estructurales del método AASHTO 93.

Sí recomienda espesores máximos y mínimos para la capa de AE, tipo y espesor de superficie asfáltica. Sudáfrica Método empírico de California, aplicado en forma interina o provisora hasta contar con más datos.

El método utiliza un 'Factor Equivalente de Grava' (FEG), similar al Número Estructural de la AASHTO 93.

Modo de falla es la condición general del pavimento.

La resistencia del pavimento se calcula utilizando un Factor de Grava (FG), el cual se multiplica por el espesor.

El FG para la capa de espumado se obtuvo mediante un análisis mecanicista en base a resultados de laboratorio.

Recomiendan siempre una capa de asfalto en caliente de espesor mínimo 50 mm. California Es el método utilizado actualmente en Chile e incorporado al manual de carreteras.

Se define un Número Estructural (NE), el cuál depende de varios factores como seriviciabilidad, confiabilidad, subrasante, tránsito, etc.

Para la capa de asfalto espumado se define un coeficiente estructural, el cual se encuentra en el rango 0.18-0.20. Obtenido de pruebas de carga acelerada.

No limita espesores, calidad de subrasante, etc. AASHTO 93 Se basa en el método de diseño de Austroads. Se aplica en mezclas con un contenido de asfalto del orden de 3.5%.

Adaptaron la ecuación de fatiga de asfalto, que depende del volumen de asfalto y módulo de la mezcla. Modo de falla observado es fatiga de la capa de asfalto espumado (prematuras).

No recomienda espesores para la capa de asfalto espumado.

Recomienda tratamiento superficial para EE<10 millones de EE. Sobre 10 millones mezcla asfáltica de espesor > 40 mm.

Se estableció un valor mínimo de subrasante de 50 MPa. Método Austroads Nueva Zelanda Se basa en el método de diseño de Austroads. Se aplica en mezclas con un contenido de asfalto del orden de 2.5-3.0% (más bajo que en Australia)

Ignora la fatiga de la capa de asfalto espumado, sólo diseñan por deformación de subrasante.

Criterio de falla es deformación permanente de la subrasante, no observada.

Asignan un módulo de 800 MPa a la capa de AE, asumiendo comportamiento anisotrópico.

No recomiendan calidad de subrasante ni tipo o espesor de capa asfáltica superficial. Se basa en el método de diseño de Austroads. Se aplica en mezclas con un contenido de asfalto del orden de 3.5%.

Desarrollaron una ecuación de fatiga en base a ensayos flexurales con carga repetitiva.

Asignan un módulo a la capa de AE entre 4300 MPa y 2600 MPa, dependiendo de la profundidad.

No especifica espesor mínimo ni máximo de la capa de asfalto espumado.

Recomienda una superficie asfáltica de 30 mm de concreto asfáltico como mínimo.

No hace recomendaciones sobre calidad de subrasante. Método Austroads Utiliza el método de diseño mecanicista del TRL.

Utiliza ecuaciones de fatiga adaptadas a mezclas recicladas con asfalto espumado.

Criterio de falla es la fatiga de la capa con asfalto espumado.

Recomienda un espesor mínimo para la capa de asfalto espumado de 150 mm. No especifica espesor máximo.

Recomienda 40-100mm de mezcla asfáltica para la capa superficial.

Recomienda subrasante módulo > 50 MPa. Reino Unido Transportation Research Laboratory Utiliza ecuaciones de fatiga desarrolladas con datos de laboratorio sobre mezclas Chilenas.

El criterio de falla es la disminución del módulo de la capa de asfalto espumado.

Recomienda un espesor mínimo de 120 mm para la capa de asfalto espumado. No limita espesor máximo.

Recomienda tratamiento superficial para EE menor a 1 millón y 70 mm espesor mínimo de carpeta asfáltica para tránsitos mayores a 5 millones de EE.

Recomienda subrasante CBR>10% Chile Método de Módulo de Equilibrio Introducción Análisis Métodos Diseño Asfalto a 160-180 °C Agua Estudio de Casos Conclusiones Se presentaron 3 métodos empíricos y 5 mecanicistas-empíricos para el diseño estructural de pavimentos reciclados con asfalto espumado.

El análisis muestra que los criterios y fundamentos de los métodos son muy disímiles entre sí.

El método de NZ es el menos conservador, mientras que los métodos del TRL, AASHTO 93 e Interino de California son los más conservadores.

A pesar de los valiosos esfuerzos que se han realizado para el diseño de pavimentos reciclados con AE, es evidente la necesidad de realizar más investigación en esta tecnología en Chile. ANÁLISIS DE MÉTODOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL PARA PAVIMENTOS RECICLADOS CON ASFALTO ESPUMADO Alvaro González, Universidad del Desarrollo, Chile
Geoff Jameson, ARRB Group Australia
Felipe Halles, Pontificia Universidad Católica de Chile
Guillermo Thenoux, Pontificia Universidad Católica de Chile GRACIAS Método Caltrans Canning Queensland (AUS) New Zealand Transport Agency Subrasante 100 MPa Subrasante 150 MPa Ventajas Sudáfrica Reino Unido Subrasante 100 MPa Subrasante 150 MPa
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