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INTRODUCCIÓN A LA GUÍAAASHTO DE DISEÑO
EMPÍRICO-MECANÍSTICO DEPAVIMENTOS
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CONTENIDO
Generalidades
Módulo de información general
Módulo de tránsito
Módulo de clima
Módulo de materiales
Materiales asfálticos
Materiales para pavimentos rígidos y otras características
Materiales estabilizados químicamente
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CONTENIDO
Materiales no ligadosRoca madre
Resumen de datos de entrada
Módulo de análisis empírico – mecanísticoMódulo de salidas
Resumen del proceso de diseño
Análisis de sensibilidadSensibilidad en el diseño de pavimentos flexibles
Sensibilidad en el diseño de pavimentos rígidos
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GUÍA AASHTO
GENERALIDADES
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GENERALIDADES
Suministrar a la comunidad vial una herramienta conel estado de la práctica para el diseño de estructuras de
pavimentos nuevas y rehabilitadas
El objetivo fue cumplido mediante:
— El empleo de procedimientos de diseño que
emplean tecnologías empírico – mecanísticas — El desarrollo de software y documentaciónapropiados
OBJETIVO DE LA GUÍA
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GENERALIDADES
La nueva guía AASHTO presenta procedimientos parael análisis y el diseño de pavimentos flexibles y rígidos,
nuevos y rehabilitados
Los métodos de diseño incluidos en la guía se basanen un procedimiento empírico-mecanístico que integraen el diseño el comportamiento de los materiales, el
clima y las cargas del tránsito, durante el transcurso deltiempo
FILOSOFÍA DE LA GUÍA
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GENERALIDADES
Los métodos de diseño parten de la elaboración demodelos que simulan las estructuras de los pavimentos
Los modelos estructurales de pavimentos flexibles sonanalizados por un programa elástico multicapa paraanálisis lineal (JULEA) o por uno de elementos finitospara análisis no lineal (DSC2D)
Los modelos estructurales de pavimentos rígidos sonanalizados por un programa de elementos finitos bi-direccional (ISLAB2000)
FILOSOFÍA DE LA GUÍA
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GENERALIDADES
Los programas de cómputo entregan tensiones,deformaciones y desplazamientos en puntos críticos de la
estructura modelada y en la subrasanteEl método aplica modelos empíricos de deterioro quepermiten evaluar el tipo y la extensión de los dañosdurante cualquier instante de la vida del pavimento
Si alguno de los tipos de daño considerados por losmétodos excede el límite fijado como admisible, se debeelaborar un nuevo modelo estructural y repetir los análisis
FILOSOFÍA DE LA GUÍA
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GENERALIDADES
SOFTWARE MEPDG(Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide)
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GENERALIDADES
BOSQUEJO DEL PROCESO DE DISEÑO
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ESQUEMA CONCEPTUAL DEL PROCESO DE DISEÑO
GENERALIDADES
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NIVEL 1 — Es el más riguroso y de mayor precisión — Se aplica al diseño para vías con altos volúmenes de tránsito — Requiere datos de campo y ensayos de laboratorio rigurosos
NIVEL 2 — Corresponde a un nivel medio de exactitud — Los datos de entrada se obtienen de un programa limitado de
medidas o ensayos o son estimados mediante correlaciones
NIVEL 3 — Aporta el menor nivel de exactitud — Los datos de entrada suelen ser valores promedio según
experiencia local o regional — Se usa cuando las consecuencias de fallas prematuras son
mínimas
GENERALIDADES
NIVELES JERÁRQUICOS DE DATOS
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Módulos de datos — Módulo de información general
— Módulo de tránsito — Módulo de clima — Módulo de materiales
Módulo de análisis empírico-mecanístico
Módulo de salidas
MÓDULOS DE LA GUÍA EMPÍRICO - MECANÍSTICA
GENERALIDADES
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MÓDULOS DEL MÉTODO EMPÍRICO - MECANÍSTICO
GENERALIDADES
El estado de cualquier módulo (o sub-módulo) en uninstante determinado se indica en la pantalla de entradamediante colores: verde – amarillo - rojo
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GUÍA AASHTO
MÓDULO DEINFORMACIÓN
GENERAL
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PANTALLA INICIAL
MÓDULO DE INFORMACIÓN GENERAL
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IDENTIFICACIÓN DEL SITIO DEL PROYECTO
MÓDULO DE INFORMACIÓN GENERAL
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PARÁMETROS DE ANÁLISIS
MÓDULO DE INFORMACIÓN GENERAL
La pantalla permite incluir la condición anticipada delpavimento al ponerlo en servicio (IRI inicial), así como losvalores límites de comportamiento que acepta la agencia vial
CRITERIOS DE COMPORTAMIENTO PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES YRÍGIDOS
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PARÁMETROS DE ANÁLISIS PARA PAVIMENTO FLEXIBLE
MÓDULO DE INFORMACIÓN GENERAL
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MÓDULO DE INFORMACIÓN GENERAL
PARÁMETROS DE ANÁLISIS PARA PAVIMENTO RÍGIDO
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Probabilidad de que un determinado deterioro y el IRIno excedan un nivel crítico establecido por la agencia
MÓDULO DE INFORMACIÓN GENERAL
CONFIABILIDAD EN EL DISEÑO
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GUÍA AASHTO
MÓDULO DETRÁNSITO
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MÓDULO DE TRÁNSITO
INTRODUCCIÓN
El método exige considerar el espectro de los ejessimples, tándem, triples y cuádruples
Se elimina del proceso el concepto de los ejes simplesequivalentes
La calidad de los datos sobre tránsito difiere según el
nivel de diseño que se aplique
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NIVEL 1 — Requiere el uso de datos específicos de tránsito del sitio,incluyendo conteos vehiculares por clase, por dirección ypor carril
— Las distribuciones del espectro de cargas y las proyecciones
se realizan independientemente para cada clase de vehículoNIVEL 2 — Similar al Nivel 1, pero acepta distribuciones locales o
regionales del espectro de carga para cada clase devehículo , según la experiencia del organismo vial
NIVEL 3 — Adopta valores espectrales por defecto para cada categoríade vía según propuesta del organismo vial
MÓDULO DE TRÁNSITO
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El indicador de cálculo para el diseño del pavimento esel número mensual acumulado de vehículos comercialesen el carril de diseño
Para obtener este indicador, se requiere informaciónclasificada en cuatro grupos:
— Información básica — Factores de ajuste — Factores de distribución de cargas por eje — Datos generales
MÓDULO DE TRÁNSITO
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La pantalla de entrada solicita datos “tradicionales” ytiene “links” para entrar los otros 3 grupos de información
INFORMACIÓN BÁSICA
MÓDULO DE TRÁNSITO
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FACTORES DE AJUSTE (Ajuste mensual por clase de vehículo)
MÓDULO DE TRÁNSITO
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FACTORES DE AJUSTE (Distribución por clase de vehículo)
MÓDULO DE TRÁNSITO
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FACTORES DE AJUSTE (Distribución horaria)
MÓDULO DE TRÁNSITO
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FACTORES DE AJUSTE (Crecimiento anual)
MÓDULO DE TRÁNSITO
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FACTORES DE DISTRIBUCIÓN DE CARGAS POR EJE
La pantalla permite distribuir las cargas por eje por mes,por tipo de vehículo y por intervalo de carga
MÓDULO DE TRÁNSITO
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DATOS GENERALES
Comprenden información referente a:
— Deriva del tránsito (punto medio de pisada y desviaciónestándar)
— Configuración de ejes (ancho, separación entreneumáticos de un sistema de rueda doble, separación entreejes)
— Neumático (dimensiones, presión de inflado - 120 psi-)
MÓDULO DE TRÁNSITO
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DATOS GENERALES
MÓDULO DE TRÁNSITO
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DATOS GENERALES
MÓDULO DE TRÁNSITO
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DATOS GENERALES
MÓDULO DE TRÁNSITO
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DATOS GENERALES
MÓDULO DE TRÁNSITO
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GUÍA AASHTO
MÓDULO DECLIMA
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Los perfiles de temperatura y humedad a lo largo delperíodo de diseño del pavimento son estimados a travésdel “Modelo integrado y mejorado de clima” (EICM)
El software EICM forma parte integral de la guía dediseño, realiza internamente todos los cálculosrequeridos por ésta y alimenta las salidas procesadas alas 3 componentes principales de la estructura de la guía:
— Materiales — Respuestas estructurales — Predicción de comportamiento
GENERALIDADES
MÓDULO DE CLIMA
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DATOS REQUERIDOS POR EL MÓDULO DE CLIMA PARAMODELAR LAS CONDICIONES TÉRMICAS Y DE HUMEDAD
— Información general — Información relacionada con el clima — Información sobre el nivel freático — Información sobre propiedades superficiales y de drenaje — Información sobre la estructura del pavimento y susmateriales
Existe algún traslapo entre los datos requeridos para el análisisclimático y los requeridos por los otros módulos del método
MÓDULO DE CLIMA
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INFORMACIÓN GENERAL
Es la información que ya se introdujo en la pantallainicial del Módulo de Información General
MÓDULO DE CLIMA
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INFORMACIÓN RELACIONADA CON EL CLIMA(horaria durante el período de diseño)
— Temperatura del aire — Precipitación —
Velocidad del viento — Radiación solar — Humedad relativa
La configuración de esta información es la misma para lostres niveles jerárquicos de entrada de datos
El método dispone de una base de datos de estacionesmeteorológicas de EEUU donde se encuentra esta información
MÓDULO DE CLIMA
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INFORMACIÓN RELACIONADA CON EL CLIMA(horaria durante el período de diseño)
MÓDULO DE CLIMA
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INFORMACIÓN SOBRE EL NIVEL FREÁTICO
Se debe incluir el mejor estimativo entre la profundidadpromedio anual y la promedio estacional
MÓDULO DE CLIMA
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INFORMACIÓN SOBRE PROPIEDADES SUPERFICIALES Y DRENAJE
Esta información es pertinente a las capas de rodadura asfálticas yde hormigón
Depende de la composición, color y textura superficial de la capa
Las superficies claras y más reflectivas tienden a presentar menoresabsorciones
Nivel 1 Medir mediante ensayo de laboratorio
AASHTO no tiene normalizada la prueba
Nivel 2 No aplicaNivel 3 Capa asfáltica usada (gris) 0.80 – 0.90
Capa asfáltica nueva (negra) 0.90 – 0.98
Pavimento rígido 0.70 – 0.90
— Absorción superficial de onda corta
MÓDULO DE CLIMA
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INFORMACIÓN SOBRE PROPIEDADES SUPERFICIALES Y DRENAJE
Se establecen 4 valores, aplicables a todos los niveles jerárquicosde entrada de datos
No hay
Menor 10 % del agua lluvia se infiltraSe aplica cuando la calzada y la berma de unpavimento flexible están integradas o cuando unpavimento rígido tiene bermas de concretoancladas y las juntas bien selladas
Moderada 50 % del agua lluvia se infiltraSituaciones normales diferentes de las anteriores
Extensa 100 % del agua lluvia se infiltra
Generalmente inaplicable a pavimentos nuevos
— Infiltración
MÓDULO DE CLIMA
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INFORMACIÓN SOBRE PROPIEDADES SUPERFICIALES Y DRENAJE
Distancia máxima que recorre una gota de agua desde que tocala superficie del pavimento hasta el punto donde sale de la misma
Queda definida por una línea que depende de las pendientessuperficiales del pavimento
— Longitud de la trayectoria de flujo
— Pendiente transversal del pavimento (%)
Se requiere para determinar el tiempo que tarda en drenar unacapa de base o subbase que se encuentre saturada
MÓDULO DE CLIMA
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INFORMACIÓN SOBRE PROPIEDADES SUPERFICIALES Y DRENAJE
MÓDULO DE CLIMA
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INFORMACIÓN SOBRE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTOY SUS MATERIALES
En este instante, el diseñador comienza la elaboración
del diseño del pavimento, fijando los tipos de materiales ylos espesores de las diferentes capas para un primer tanteo
En relación con las características de los materiales de
las diferentes capas, ellas se definen en el módulosiguiente
MÓDULO DE CLIMA
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INFORMACIÓN SOBRE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
Y SUS MATERIALES (caso pavimento flexible)
MÓDULO DE CLIMA
ESTRUCTURAS TÍPICAS
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INFORMACIÓN SOBRE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
Y SUS MATERIALES (caso pavimento flexible)
MÓDULO DE CLIMA
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INFORMACIÓN SOBRE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
Y SUS MATERIALES (caso pavimento rígido)
MÓDULO DE CLIMA
ESTRUCTURA TÍPICA
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INFORMACIÓN SOBRE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
Y SUS MATERIALES (caso pavimento rígido)
MÓDULO DE CLIMA
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GUÍA AASHTO
MÓDULO DEMATERIALES
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MATERIALES CONSIDERADOS EN LA GUÍA
MÓDULO DE MATERIALES
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Las propiedades requeridas para caracterizar losdiferentes materiales clasifican en tres grupos:
— Propiedades requeridas para computar la respuestadel modelo de pavimento
— Propiedades requeridas para caracterizar el modode falla considerado (específicas para cada tipo depavimento y modo de falla)
— Propiedades requeridas para determinar los perfilesde humedad y temperatura en la sección transversaldel pavimento
MÓDULO DE MATERIALES
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MATERIALESASFÁLTICOS
MÓDULO DE MATERIALES
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MATERIALES ASFÁLTICOS
La pantalla de entrada da paso a tres tablas:
Á
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE MEZCLA ASFÁLTICA (Asphalt Mix)
Se refiere a la información necesaria para establecer lascurvas que indican la variación del módulo dinámico con lafrecuencia de ensayo y la temperatura de la mezcla
La calidad de la información depende del nivel jerárquico dedatos que se adopte
Á
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE MEZCLA ASFÁLTICA (Asphalt Mix)
Nivel 1
Á
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE MEZCLA ASFÁLTICA (Asphalt Mix)
Nivel 1
Los módulos se determinan sobre probetas elaboradascon mezclas envejecidas a corto plazo según la norma de
ensayo AASHTO R 30Con los valores obtenidos, se dibujan las curvas querelacionan la frecuencia con el módulo para cadatemperatura
Se elige una temperatura de referencia (70ºF) y elsoftware construye una curva maestra usando el principiode superposición tiempo-temperatura
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MATERIALES ASFÁLTICOS
CURVAS MÓDULO - TIEMPO PARA EL NIVEL 1
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MATERIALES ASFÁLTICOS
CURVA MAESTRA PARA EL NIVEL 1
Á
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MATERIALES ASFÁLTICOS
CURVA MAESTRA PARA EL NIVEL 1
Ecuación general de la curva maestra:
Á
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE MEZCLA ASFÁLTICA (Asphalt Mix)
Niveles 2 y 3
MATERIALES ASFÁLTICOS
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MATERIALES ASFÁLTICOS
MÓDULO DE LA MEZCLA PARA LOS NIVELES 2 Y 3
Se determina con la ecuación predictiva de Witczak, la cual sebasa en la frecuencia de aplicación de la carga, la composiciónvolumétrica de la mezcla compactada, la viscosidad del ligante y
la granulometría de los agregados
MATERIALES ASFÁLTICOS
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MATERIALES ASFÁLTICOS
Significado de los términos de la ecuación de Witczak:
MÓDULO DE LA MEZCLA PARA LOS NIVELES 2 Y 3
MATERIALES ASFÁLTICOS
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MATERIALES ASFÁLTICOS
La ecuación de Witczak también puede ser expresada en laforma de una curva maestra :
MÓDULO DE LA MEZCLA PARA LOS NIVELES 2 Y 3
MATERIALES ASFÁLTICOS
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE LIGANTE ASFÁLTICO (Asphalt Binder)
El método brinda 2 posibilidades (según el nivel jerárquicode datos) en relación con el suministro de información sobre elligante asfáltico, a partir de las cuales el programa puede
establecer viscosidades a diferentes temperaturas y edades
MATERIALES ASFÁLTICOS
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE LIGANTE ASFÁLTICO (Asphalt Binder)
Niveles 1 y 2 (alternativa 1)
MATERIALES ASFÁLTICOS
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE LIGANTE ASFÁLTICO (Asphalt Binder)
Las pruebas se deben realizar a diferentes temperaturas sobreel asfalto envejecido en la prueba RTFOT (AASHTO T 240) y,
a partir de sus resultados, se determina la viscosidad del liganteen cada caso:
Niveles 1 y 2 (alternativa 1)
MATERIALES ASFÁLTICOS
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE LIGANTE ASFÁLTICO (Asphalt Binder)
Además, con los valores obtenidos se establece una relaciónviscosidad – temperatura, con la expresión:
Niveles 1 y 2 (alternativa 1)
TR
= temperatura en grados Rankine a la cual se determinó la viscosidadA, VTS = parámetros de regresión
MATERIALES ASFÁLTICOS
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE LIGANTE ASFÁLTICO (Asphalt Binder)
Niveles 1 y 2 (alternativa 2)
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE LIGANTE ASFÁLTICO (Asphalt Binder)
Niveles 1 y 2 (alternativa 2)
Con los resultados de ensayos convencionales, el programaestima la viscosidad del ligante a la temperatura de prueba y
después se establece la relación viscosidad - temperatura
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE LIGANTE ASFÁLTICO (Asphalt Binder)Nivel 3
En el tercer nivel jerárquico de datos, el método sólo exige laidentificación del asfalto por alguno de los siguientes sistemas:
— Grados de comportamiento (PG), norma AASHTO M320 — Grados de viscosidad (AC), norma AASHTO M226 — Grados de penetración, norma AASHTO M20
Identificado el asfalto, el programa indica los parámetros A yVTS, con los cuales se estima la viscosidad:
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE LIGANTE ASFÁLTICO (Asphalt Binder)
Nivel 3 (alternativa 1)
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE LIGANTE ASFÁLTICO (Asphalt Binder)
Nivel 3 (alternativa 2)
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE LIGANTE ASFÁLTICO (Asphalt Binder)
Nivel 3 (alternativa 3)
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MATERIALES ASFÁLTICOS
EFECTO DEL ENVEJECIMIENTO DEL LIGANTE ASFÁLTICO
El efecto del envejecimiento en servicio es incorporado en ladeterminación del módulo dinámico, mediante el “Sistema deEnvejecimiento Global” (GAS)
El sistema proporciona modelos que describen el cambio deviscosidad del ligante durante las operaciones de mezcla ycompactación y luego durante el período de servicio
Además, incluye modelos que permiten hacer ajustes de
acuerdo con el volumen de vacíos con aire de la mezcla enservicio y con la profundidad
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MATERIALES ASFÁLTICOS
EFECTO DEL ENVEJECIMIENTO DEL LIGANTE ASFÁLTICO
Conocida la viscosidad del ligante en cualquier instante (η),el sistema determina el módulo dinámico de la mezcla para
cualquier tiempo de aplicación de carga, tanto en la ecuación dela curva maestra (Nivel 1), como en la ecuación de Witczak(Niveles 2 y 3), utilizando un valor “tr” apropiado
Para ello, emplea una expresión obtenida en el “Sistema de
Envejecimiento Global”
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MATERIALES ASFÁLTICOS
EFECTO DEL ENVEJECIMIENTO DEL LIGANTE ASFÁLTICO
Donde:
tr = tiempo reducido (el que se debe introducir en la ecuaciónde la curva maestra)t = tiempo de aplicación de carga de interésc = valor obtenido experimentalmente al desarrollar la curva
maestra (Nivel 1) o 1.25588 (niveles 2 y 3)η = viscosidad a la edad y temperatura de interés, cPoisesηTr = viscosidad sobre muestra envejecida RTFOT a latemperatura de referencia (70ºF), cPoises
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MATERIALES ASFÁLTICOS
TABLA DE INFORMACIÓN GENERAL (Asphalt General)
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MATERIALES ASFÁLTICOS
La temperatura de referencia (70ºF) no requiere sermodificada
Las propiedades volumétricas se refieren a la mezcla “as
built” y no a la condición del diseño
La relación de Poisson y las propiedades térmicas sedeterminan de diferentes maneras, según el nivel jerárquico
de datos adoptado
TABLA DE INFORMACIÓN GENERAL (Asphalt General)
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MATERIALES ASFÁLTICOS
Nivel 1: mediante ensayos de laboratorio
Nivel 2:
TABLA DE INFORMACIÓN GENERAL (Asphalt General)
Relación de Poisson (mezclas densas en caliente)
Nivel 3:
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MATERIALES ASFÁLTICOS
Nivel 1: la conductividad térmica (K) y la capacidadcalórica (Q) se estiman con base en los resultados de los
ensayos ASTM E1952 y ASTM D2766, respectivamente
Niveles 2 y 3: se adoptan valores típicos para el concretoasfáltico
— K = 0.44 – 0.81 BTU/pie-hora-ºF — Q = 0.22 – 0.40 BTU/lb-ºF
TABLA DE INFORMACIÓN GENERAL (Asphalt General)
Propiedades térmicas
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MATERIALES ASFÁLTICOS
FATIGA TÉRMICA
Los datos requeridos para su análisis aparecen en unapantalla independiente, en la cual se deben anotar aquellaspropiedades de tensión de las mezclas que son críticas parala estimación del agrietamiento térmico (transversal)
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MATERIALES ASFÁLTICOS
FATIGA TÉRMICA
Las propiedades que usa el método para predecir elagrietamiento térmico son:
— Resistencia a la tensión
— Complianza de creep (Creep compliance)
— Coeficiente de contracción térmica
— Absorción superficial de onda corta
— Conductividad térmica — Capacidad calórica
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FATIGA TÉRMICA
Resistencia a la tensión
Niveles 1 y 2: se requiere determinarla a 14ºF, de acuerdocon la norma AASHTO T 322
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FATIGA TÉRMICA
Resistencia a la tensión
Nivel 3: el valor aparece por defecto en la pantalla y sebasa en la regresión obtenida en el NCHRP 1-37 A
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FATIGA TÉRMICA
Complianza de creep (creep compliance)
Nivel 1: se determina a -4, 14 y 32 ºF y tiempos de cargaentre 1 y 100 segundos, en acuerdo con la norma AASHTOT 322
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FATIGA TÉRMICA
Complianza de creep (creep compliance)
Nivel 2: se determina a 14ºF y tiempos de carga entre 1 y100 segundos, en acuerdo con la norma AASHTO T 322
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FATIGA TÉRMICAComplianza de creep (creep compliance)
Nivel 3: se obtiene a partir de la ecuación de regresiónobtenida en NCHRP 1-37 A
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FATIGA TÉRMICA
Complianza de creep (creep compliance)
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FATIGA TÉRMICA
Coeficiente de contracción térmica
No hay pruebas normalizadas AASHTO o ASTM para sudeterminación
La guía de diseño lo computa internamente a partir de laspropiedades volumétricas de la mezcla y del coeficiente decontracción térmica de los agregados
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FATIGA TÉRMICA
Coeficiente de contracción térmica
Para cualquier nivel de jerarquía, se obtiene con la expresión:
Donde:
LMIX = coeficiente lineal de contracción térmica del concreto asfálticoVMA = vacíos en el agregado mineral en la mezcla (%)
Bac = coeficiente volumétrico de contracción térmica del cementoasfáltico en estado sólidoVAGG = volumen de agregados en la mezcla (%)BAGG = coeficiente volumétrico de contracción térmica de los agregadosVTOTAL = 100%
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FATIGA TÉRMICA
Absorción superficial de onda cortaDato ya incluido en la pantalla con información sobrepropiedades superficiales y drenaje
Conductividad térmica
Capacidad calórica
Dato ya incluido en la tabla de información general de lapantalla sobre propiedades de los materiales asfálticos
Dato ya incluido en la tabla de información general de lapantalla sobre propiedades de los materiales asfálticos
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RESUMEN GENERAL
MATERIALES ASFÁLTICOS
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DAÑO POTENCIAL
Esta pantalla permite al usuario hacer entradas para indicarla posibilidad de que ocurran daños adicionales a losconsiderados por los modelos de deterioro, información que
requieren los modelos de predicción del IRILas propiedades requeridas de daño potencial son:
— Agrietamientos en bloque — Grietas longitudinales selladas, por fuera de la huella
de circulación — Parches (sólo se requiere en rehabilitación) — Ojos de pescado (sólo se requiere en rehabilitación)
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DAÑO POTENCIAL
MÓDULO DE MATERIALES
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MATERIALES
PARA PAVIMENTOSRÍGIDOS Y OTRAS
CARACTERÍSTICAS
PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
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CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
El método las clasifica en cuatro grupos:
— Diferencia efectiva de temperatura
— Diseño de juntas
— Soporte lateral
— Propiedades de la base
PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
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CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
1
2
3
4
PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
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CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO1 - Diferencia efectiva de temperatura
Es la diferencia de temperatura entre la superficie y elfondo de las losas
Esta diferencia incide en los esfuerzos de flexión poralabeo que afectan a los pavimentos de concreto simple
El programa trae por defecto -10ºF, que es el valordeterminado en la calibración nacional efectuada en U.S.A.
PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
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CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
2 – Diseño de juntas
El programa requiere la siguiente información:
— Separación entre juntas transversales
— Tipo de sellante (ninguno, líquido, silicona,preformado)
— Opciones de separación de juntas al azar
— Diámetro y separación de las varillas de transferenciade carga (pasadores)
PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
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CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
3 – Soporte lateralEl programa brinda las siguientes opciones:
— Berma de concreto anclada — Eficiencia en la transferencia de carga a largo plazo:
→Relación entre la deflexión en el lado no cargado de la junta y la deflexión en el lado cargado de ella
— Uso de losas ensanchadas
PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
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CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
4 – Propiedades de la base
El programa requiere la siguiente información:
— Tipo de base
— Condición de la interfaz losa-base (ligada o no)
— Posibilidad de pérdida de liga con la edad, en el caso deinterfaz ligada
— Índice de erodabilidad de la base (el Nivel 1 declasificación del índice aún no se encuentra implementado,por lo que se debe escoger entre los Niveles 2 y 3)
PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
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CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
ÍNDICE DE ERODABILIDAD – NIVEL 2
PAVIMENTOS DE CONCRETO SIMPLE
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CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
ÍNDICE DE ERODABILIDAD – NIVEL 3
CONCRETO HIDRÁULICO
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
La pantalla de entrada está compuesta por tres tablas:
— Térmica
— Mezcla — Resistencia
CONCRETO HIDRÁULICO
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
La tabla se divide en dos partes:
— Propiedades generales
Material (concreto simple – concreto reforzado)Espesor de la capa (el adoptado para el tanteo)Peso unitarioRelación de Poisson
— Propiedades térmicasCoeficiente de expansión térmicaConductividad térmicaCapacidad calórica
1 – Propiedades térmicas
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
1 – Propiedades generales
CONCRETO HIDRÁULICO
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
1 – Propiedades generales
PESO UNITARIO
RELACIÓN DE POISSON
CONCRETO HIDRÁULICO
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
1 – Propiedades térmicas
Coeficiente de expansión térmica (αPCC): es el cambiounitario de longitud por cada grado que cambie latemperatura
CONCRETO HIDRÁULICO
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
1 – Propiedades térmicas
CONCRETO HIDRÁULICO
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
1 – Propiedades térmicas
Conductividad térmica: es una medida de la capacidad delmaterial para conducir uniformemente el calor a través de sumasa cuando las dos caras del material están bajo una
temperatura diferencial. Se define como la relación entre elflujo de calor y el gradiente térmico
Capacidad calórica: es la cantidad de calor requerida paraelevar en un grado la temperatura de una unidad de masa delmaterial
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
1 – Propiedades térmicas
CONCRETO HIDRÁULICO
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
2 – Propiedades de la mezcla
de diseño
de retracción
CONCRETO HIDRÁULICO
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
2 – Propiedades de diseño de la mezcla
Tipo de cemento: el usuario debe escoger uno de los 3tipos que considera el método. El tipo de cemento influye
sobre la contracción última que calcula el programaContenido de material cementante: cantidad de cementopor unidad de volumen de mezcla según el diseño
Relación agua/cemento: se anota la empleada en el diseño
de la mezcla. Es un dato de entrada en el modelo decontracción
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
2 – Propiedades de diseño de la mezcla
Tipo de agregado: el programa tiene nueve opciones paraescoger el tipo de agregado grueso del concreto. La
contracción última del concreto depende del tipo de agregadoTemperatura de esfuerzo cero: durante el proceso de curadode la mezcla, es la temperatura a la cual el concreto se liberade los esfuerzos a que está sometido durante la construcción.Generalmente se adopta por defecto el valor que aparece en latabla, el cual depende del contenido de cemento en la mezclay de la temperatura ambiente promedio durante el mes de laconstrucción
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
2 – Propiedades de retracción de la mezclaLas variaciones de humedad en la losa durante el secadogeneran una contracción diferencial que genera alabeo ysusceptibilidad al agrietamiento
La contracción por secado es parcialmente reversible si elconcreto se re-humedece
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
2 – Propiedades de retracción de la mezcla
Retracción última al 40 % de humedad relativa: aunque elprograma da la opción de que el usuario incluya el datoconforme a los resultados del ensayo AASHTO T160, se
suele aceptar el valor que suministra por defecto a partir dela fórmula:
C1 = 1.0 (cemento tipo I); 0.85 (tipo II); 1.1 (tipo III)C2 =1.2 (curado con antisol); 1.0 (curado húmedo)w = contenido de agua en la mezcla (lb/pie3)f’c = resistencia a compresión a 28 días, según AASHTO T22 (lb/pg2)
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)2 – Propiedades de retracción de la mezcla
Retracción reversible: porcentaje de la retracción últimaque es reversible. Típicamente se usa 50 %
Tiempo para desarrollar el 50 % de la retracción última: elComité 209 del ACI recomienda un término de 35 días
Método de curado: incide en el cálculo de la retracciónúltima. Se presentan dos alternativas: húmedo o concompuesto de curado
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)3 – Propiedades de resistencia de la mezcla
La pantalla permite acceder a tres tablas de resistencia delconcreto, según el nivel jerárquico de los datos
Los dos parámetros de resistencia del concreto queconsidera la guía para el diseño estructural del pavimentoson:
— Módulo de elasticidad
— Resistencia a la flexión
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
3 – Propiedades de resistencia de la mezcla (Nivel 1)
CONCRETO HIDRÁULICO
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
3 – Propiedades de resistencia de la mezcla (Nivel 1)
Módulo de elasticidad: determinarlo a 7, 14, 28 y 90 díasde curado, según norma de ensayo ASTM C 469
Resistencia a la flexión: determinarla a 7, 14, 28 y 90 díasde curado, según norma de ensayo ASTM C 78
Se deben indicar el módulo elástico y la resistencia aflexión a largo plazo, como la relación entre sus valores a20 años y a 28 días. El método recomienda emplear unvalor igual a 1.2
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
3 – Propiedades de resistencia de la mezcla (Nivel 2)
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
3 – Propiedades de resistencia de la mezcla (Nivel 2)
Resistencia a compresión inconfinada: determinarla a 7,14, 28 y 90 días de curado, según norma de ensayo ASTMC 39
Se deben indicar la resistencia a compresión a largoplazo, como la relación entre sus valores a 20 años y a 28días. El método recomienda emplear un valor igual a 1.44
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
3 – Propiedades de resistencia de la mezcla (Nivel 2)
El software de la guía estima los valores de móduloelástico y resistencia a flexión del concreto a partir de la
resistencia a compresión, con las fórmulas:
Ec = módulo elástico del concreto, psiρ = peso unitario del concreto, lb/pie3
f’c = resistencia a compresión del concreto, psiMR = resistencia a flexión del concreto, psi
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
3 – Propiedades de resistencia de la mezcla (Nivel 3)
CONCRETO HIDRÁULICO
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INFORMACIÓN DE LA CAPA 1 (losas de concreto)
3 – Propiedades de resistencia de la mezcla (Nivel 3)
El nivel 3 exige conocer solamente alguno de lossiguientes datos a 28 días:
— Módulo de rotura (resistencia a flexión) — Resistencia a compresión
— Módulo de elasticidad
Con el dato conocido, las ecuaciones internas delprograma determinan los otros, así como su evolución en eltranscurso del tiempo
MÓDULO DE MATERIALES
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MATERIALES
ESTABILIZADOSQUÍMICAMENTE
MATERIALES ESTABILIZADOS QUÍMICAMENTE
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El método incluye en esta categoría los siguientes materiales
de base estabilizada: — Concreto pobre
— Grava cemento
— Suelo cemento
— Cemento – cal- ceniza volante
— Suelos estabilizados con cal
Los datos de entrada requeridos para todas las
estabilizaciones son los mismosSe requiere información sobre tres tipos de propiedades:generales, de resistencia y térmicas
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1
2
3
MATERIALES ESTABILIZADOS QUÍMICAMENTE
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1 – PROPIEDADES GENERALES
Tipo de material: se identifica el material por emplear
Espesor de capa: espesor de capa estabilizada elegidopara el tanteo de diseño
Peso unitario: peso por unidad de volumen segúnpruebas de laboratorio
Relación de Poisson:
Concreto pobre y grava cemento 0.10 – 0.20
Suelo cemento 0.15 – 0.35
Materiales con cal y ceniza volante 0.15 – 0.15
Suelo estabilizado con cal 0.15 – 0.20
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Requieren el módulo elástico:
— Concreto pobre
— Grava cemento — Base abierta estabilizada con cemento — Suelo cemento — Cal – cemento – ceniza volante
Requieren el módulo resiliente: — Suelos estabilizados con cal
2 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Módulo elástico o módulo resiliente
Los valores de módulo corresponden a 28 días de curado
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2 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Módulo elástico o módulo resiliente (Nivel 1)
Las pruebas se deben efectuar sobre mezclas con elcontenido óptimo de estabilizante según diseño, a ladensidad máxima y con la humedad óptima
El estado de esfuerzos de las muestras se estima a partirdel análisis estructural o el tanteo de diseño
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2 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Módulo elástico o módulo resiliente (Nivel 2)
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2 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Módulo elástico o módulo resiliente (Nivel 3)
En el Nivel 3 los valores se estiman por experiencia oregistros históricos
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2 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Mínimo módulo elástico o módulo resiliente
Esta información sólo se precisa en el diseño depavimentos asfálticos, debido al deterioro de losmateriales semi rígidos bajo las aplicaciones repetidas delas cargas del tránsito
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2 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Resistencia a la flexión para diseño
Esta información sólo se precisa en el diseño depavimentos asfálticos
La vida a fatiga de un material estabilizado cementadoestá ligada a los esfuerzos críticos de flexión inducidos enla capa
El valor requerido de resistencia a flexión es el
correspondiente a 28 días de curadoLa calidad de la información por suministrar dependedel nivel jerárquico de datos
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2 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Resistencia a la flexión para diseño (Nivel 1)
MATERIALES ESTABILIZADOS QUÍMICAMENTE
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2 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Resistencia a la flexión para diseño (Nivel 2)
En este nivel se recomienda obtenerla por correlacióncon la resistencia a compresión inconfinada
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2 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Resistencia a la flexión para diseño (Nivel 3)
En el Nivel 3 los valores se estiman por experiencia oregistros históricos
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3 – PROPIEDADES TÉRMICAS
Conductividad térmica: es una medida de la capacidad delmaterial para conducir uniformemente el calor a través de sumasa cuando las dos caras del material están bajo una
temperatura diferencial. Se define como la relación entre elflujo de calor y el gradiente térmico
Capacidad calórica: es la cantidad de calor requerida paraelevar en un grado la temperatura de una unidad de masa del
material
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3 – PROPIEDADES TÉRMICAS
VALORES RECOMENDADOS DE K y Q
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MATERIALESNO LIGADOS
MATERIALES NO LIGADOS
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La pantalla de entrada es común para todos losmateriales no ligados, independientemente de si actúancomo base, subbase o subrasante
En todos los casos, el usuario deberá identificar el tipo de
material y el espesor de la capa que se está considerandoLas propiedades requeridas de estos materiales para eldiseño del pavimento son:
— Propiedades de resistencia
— Propiedades para el modelo climático (ICM)
MATERIALES NO LIGADOS
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MATERIALES NO LIGADOS
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Se debe obtener de pruebas triaxiales cíclicas sobremuestras representativas (Protocolo NCHRP 1-28 onorma AASHTO T307)
El estado de esfuerzos por reproducir en el laboratoriodebe representar el rango de esfuerzos dentro del cual seespera que se encuentre sometido el material en elpavimento, bajo las cargas móviles del tránsito
1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Módulo resiliente (Nivel 1)
MATERIALES NO LIGADOS
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El modelo generalizado para expresar el módulo en elprocedimiento de diseño es el siguiente:
1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIAMódulo resiliente (Nivel 1)
Mr = módulo resiliente, psi
θ = estado total de esfuerzos = σ1 + σ2 + σ3
Pa = presión atmosférica
k1, k2, k3 = constantes de regresiónτoct = esfuerzo octaédrico de corte
MATERIALES NO LIGADOS
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIAMódulo resiliente (Nivel 1)
MATERIALES NO LIGADOS
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIAMódulo resiliente (Nivel 1)
Respecto de las constantes de regresión k1, k2 y k3 laguía brinda al usuario 2 opciones para efectuar el ajusteestacional del módulo:
Opción 1: Colocar un valor representativo de lasconstantes y permitir que el modelo climático (EICM)haga los ajustes por efecto del clima estacional
Opción 2: Introducir cada una de las constantes para cada
uno de los 12 meses del año
MATERIALES NO LIGADOS
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIAMódulo resiliente (Nivel 1)
OPCIÓN 1 OPCIÓN 2
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIAMódulo resiliente (Nivel 2)
La guía usa correlaciones entre el módulo e índices delsuelo y otra propiedades de resistencia
MATERIALES NO LIGADOS
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIAMódulo resiliente (Nivel 2)
MATERIALES NO LIGADOS
1 PROPIEDADES DE RESISTENCIA
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIAMódulo resiliente (Nivel 2)
Respecto de la consideración sobre la variación delmódulo durante el año, la guía brinda al usuario 2opciones:
Opción 1: Colocar un valor representativo del módulo ode algún otro índice del suelo y permitir que el modeloclimático (EICM) haga los ajustes por efecto del climaestacional
Opción 2: Introducir el valor del módulo o de otrosíndices de resistencia del suelo para cada uno de los 12meses del año
MATERIALES NO LIGADOS
1 PROPIEDADES DE RESISTENCIA
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIAMódulo resiliente (Nivel 2)
OPCIÓN 1 OPCIÓN 2
MATERIALES NO LIGADOS
1 PROPIEDADES DE RESISTENCIA
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIAMódulo resiliente (Nivel 3)
En el Nivel 3 el introduce un valor por defecto a partirde la clasificación del suelo
Este valor asignado es representativo para la humedad
óptima del materialEl EICM realiza todas las modificaciones requeridaspor efecto del clima
El usuario tiene la opción de especificar que el Mr
representativo es el valor de diseño y no que desea quesea afectado por el modelo de clima
MATERIALES NO LIGADOS
1 PROPIEDADES DE RESISTENCIA
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIAMódulo resiliente (Nivel 3)
VALORES TÍPICOS DE Mr EN FUNCIÓN DE LACLASIFICACIÓN AASHTO
MATERIALES NO LIGADOS
1 PROPIEDADES DE RESISTENCIA
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIAMódulo resiliente (Nivel 3)
MATERIALES NO LIGADOS
1 PROPIEDADES DE RESISTENCIA
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Relación de Poisson (Nivel 1)Se puede calcular a partir de los datos que se obtienenen el ensayo triaxial cíclico para hallar Mr
Relación de Poisson (Nivel 2)
Relación de Poisson (Nivel 3)
Aplicar correlaciones determinadas localmente. La guíano recomienda ninguna
Utilizar valores típicos de tablas de la bibliografía
MATERIALES NO LIGADOS
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Relación de Poisson (Nivel 3)
MATERIALES NO LIGADOS
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Coeficiente de presión lateral (K0)
Expresa la relación entre la presión lateral de tierras y lapresión vertical
Se puede estimar mediante los siguientes modelos: — Materiales no cohesivos
— Materiales cohesivos
MATERIALES NO LIGADOS
1 O A S S S C A
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Coeficiente de presión lateral (K0)
VALORES TÍPICOS DEL ÁNGULO DE FRICCIÓN INTERNA (Φ)Y DEL COEFICIENTE DE PRESIÓN LATERAL (K0)
MATERIALES NO LIGADOS
1 PROPIEDADES DE RESISTENCIA
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1 – PROPIEDADES DE RESISTENCIA
Coeficiente de presión lateral (K0)
MATERIALES NO LIGADOS
2 PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
Los datos que se introducen en la tabla ICM son usadospor el modelo de clima para la predicción de los perfilesde temperatura y humedad a través de la estructura delpavimento
Los datos requeridos son los mismos para los 3 niveles jerárquicos de “inputs”
Si en la pantalla de “Propiedades de Resistencia” elusuario aplicó la opción de no utilizar los datos de entrada
ICM, todos los datos que se incluyan en la tabla delmodelo climático (ICM) serán ignorados por el programa
MATERIALES NO LIGADOS
2 PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
Parámetros básicos
Parámetros calculados o derivados
Índice plástico
Granulometría (% pasa tamices # 4 y 200; D60)
Densidad seca máxima
Gravedad específica de sólidos
Conductividad hidráulica saturadaHumedad óptima
MATERIALES NO LIGADOS
2 PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
2.1
2.2
2.3
2.4
MATERIALES NO LIGADOS
2 PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
2.1 Parámetros básicos
Para la determinación de estos parámetros no existenniveles jerárquicos, por lo cual su determinación se deberealizar siempre mediante el Nivel 1:
— Índice plástico: normas de ensayo AASHTO T89 y T90
— Granulometría: norma de ensayo AASHTO T27
MATERIALES NO LIGADOS
2 PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
Densidad seca máxima y humedad óptima (Nivel 1):
— Norma de ensayo AASHTO T180 para capas de base
— Norma de ensayo AASHTO T99 para otras capas
2.2 Parámetros calculados o derivados
MATERIALES NO LIGADOS
2 PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
Densidad seca máxima y humedad óptima (Nivel 2):
— Humedad óptima
2.2 Parámetros calculados o derivados
MATERIALES NO LIGADOS
2 PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
Densidad seca máxima y humedad óptima (Nivel 2):
— Densidad seca máxima
2.2 Parámetros calculados o derivados
MATERIALES NO LIGADOS
2 PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
Gravedad específica de sólidos
Nivel 1 — Norma de ensayo AASHTO T100
2.2 Parámetros calculados o derivados
Nivel 2
Nivel 3 — No aplica
MATERIALES NO LIGADOS
2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2 PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
Conductividad hidráulica saturada
Nivel 1 — Norma de ensayo AASHTO T215
2.2 Parámetros calculados o derivados
Nivel 2
MATERIALES NO LIGADOS
2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2 PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
El usuario debe indicar la compactación que se brindaráa la capa durante la fase de construcción
La guía de diseño realiza internamente los ajustes alcoeficiente de presión lateral a causa de la compactación,
la cual afecta las características de deformabilidadexperimentadas por la capa, para un determinado nivel decargas aplicadas
2.3 Compactado o no compactado
MATERIALES NO LIGADOS
2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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La curva característica del agua en el suelo (SWCC)define la relación entre el contenido de agua y la succiónpara un suelo
El trabajo consiste en determinar los 4 parámetros de laecuación de Fredlung y Xing (af , bf , cf y hr), a partir de loscuales el software del programa genera la función paradeterminar la succión con cualquier contenido de agua del
suelo
2.4 Parámetros de la curva característica del agua en el suelo
MATERIALES NO LIGADOS
2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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ECUACIÓN DE FREDLUNG Y XING
2.4 Parámetros de la curva característica del agua en el suelo
θw = contenido volumétrico de aguaθsat = contenido volumétrico de agua, suelo saturadoh = succión, psi
MATERIALES NO LIGADOS
2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2.4 Parámetros de la curva característica del agua en el suelo(Nivel 1)
Para diferentes contenidos volumétricos de agua (θw),medir la succión (h). AASHTO no recomienda protocolo
de ensayoDeterminar la densidad máxima y la humedad óptimadel suelo mediante el ensayo Proctor (AASHTO T99 oT180, según el caso)
Determinar la gravedad específica de sólidos, Gs(AASHTO T100)
MATERIALES NO LIGADOS
2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2.4 Parámetros de la curva característica del agua en el suelo(Nivel 1)
Mediante fórmulas internas, el programa calcula losparámetros del modelo: af , bf , cf y hr, usando la fórmula
de Fredlund y King y los pares de valores de succión ycontenido volumétrico de agua (h, θw)
El modelo EICM generará la función SWCC paracualquier contenido de agua
MATERIALES NO LIGADOS
2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2.4 Parámetros de la curva característica del agua en el suelo(Nivel 2)
Determinar la densidad máxima y la humedad óptimadel suelo mediante el ensayo Proctor (AASHTO T99 o
T180, según el caso)Determinar la gravedad específica de sólidos, Gs(AASHTO T100)
Determinar el índice plástico (AASHTO T89 y T90)
Determinar el D60 y el % que pasa tamiz 200 (P200) delsuelo (AASHTO T27)
MATERIALES NO LIGADOS
2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2.4 Parámetros de la curva característica del agua en el suelo(Nivel 2)
A partir de los datos anteriores y empleandocorrelaciones, el programa calcula los parámetros del
modelo: af , bf , cf y hr
El modelo EICM generará la función SWCC paracualquier contenido de agua, como en el caso del Nivel 1
MATERIALES NO LIGADOS
2 – PROPIEDADES PARA EL MODELO CLIMÁTICO
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2.4 Parámetros de la curva característica del agua en el suelo(Nivel 3)
En este nivel se procede como en el Nivel 2, salvo queel valor Gs no se determina mediante ensayo de
laboratorio, sino con la expresión:
MATERIALES NO LIGADOS
RESUMEN GENERAL
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RESUMEN GENERAL
MÓDULO DE MATERIALES
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ROCA MADRE
ROCA MADRE
L t ll it l i i di l i d l
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La pantalla permite al usuario indicar la presencia de la
roca madre y suministrar los datos de entrada para teneren cuenta su efecto en el análisis del tanteo de diseño
ROCA MADRE
PROPIEDADES GENERALES
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Existen dos opciones: — Roca masiva y continua — Roca intemperizada y fracturada
Tipo de material
Espesor de capa
Se debe indicar su espesor si está a poca profundidad omarcar la casilla correspondiente a “última capa”
Peso unitarioIndicar el valor correspondiente
ROCA MADRE
PROPIEDADES GENERALES
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Nivel 1: no es aplicable
Niveles 2 y 3:
Relación de Poisson
ROCA MADRE
PROPIEDADES GENERALES
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Niveles 1y 2: no son aplicables
Nivel 3:
Módulo resiliente
GUÍA AASHTO
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RESUMEN DE
DATOS DEENTRADA
RESUMEN DE DATOS DE ENTRADA
PAVIMENTO FLEXIBLE
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RESUMEN DE DATOS DE ENTRADA
PAVIMENTO RÍGIDO
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GUÍA AASHTO
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MÓDULO DE
ANÁLISISEMPÍRICO -
MECANÍSTICO
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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CÓMPUTO ANALÍTICO
En las pantallas iniciales se ha requerido informaciónsobre los meses de construcción y de apertura al tránsito
Ello permite al EICM coordinar los datos ambientales alas condiciones estacionales de temperatura y humedad
esperadasDe esta manera, el programa calcula los perfiles detemperatura y humedad a través de la profundidad delpavimento y aplica el tránsito anticipado en cada período
al modelo estructural afectado por el efecto del clima, demanera de ir evaluando el deterioro del pavimento en unproceso de progresión en el tiempo
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
PERFIL HORARIO DE TEMPERATURA
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PARA CAPAS ASFÁLTICAS
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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En un instante t = t0
1. Se generan los perfiles de temperatura y humedad
2. Se define el espectro de cargas para el siguienteincremento de tiempo (Δt)
3. Se realiza un análisis estructural para estimar losesfuerzos y deformaciones críticas en la estructura
4. Se realiza un análisis complementario para determinarlos esfuerzos y deformaciones por causas diferentes a lascargas (por ejplo, por gradientes térmicos y de humedad)
Proceso de progresión en el tiempo
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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En un instante t = t0
5. Se combinan los esfuerzos y deformaciones críticos porlas cargas y por los otros factores
6. Se computan los incrementos de deterioro delpavimento con base en los esfuerzos y deformacionescríticas (o en sus incrementos). Ello se realiza a partirde modelos determinísticos o empíricos e incluyen
agrietamiento, ahuellamiento, escalonamiento, IRI, etc
Proceso de progresión en el tiempo
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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En un instante t = t0
7. Se estiman los cambios en los parámetros iniciales de
los materiales a causa del daño incremental de laestructura. Por ejemplo, si una capa estabilizada concemento que originalmente tenía un módulo de2,400,000 psi y ha sido sobreesforzada y agrietada eneste intervalo de tiempo, el valor de éste se reduce
8. Se incrementa la escala de tiempo a t = t0 + Δt y serepite el ciclo
Proceso de progresión en el tiempo
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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CÓMPUTO ANALÍTICO
Se analiza si la acumulación de deterioros durante elperíodo de diseño del pavimento satisface los criterios
de comportamiento: — En caso afirmativo, la estrategia tentativa de
diseño es viable
— En caso negativo, se deberá modificar la estrategia
y repetir el procedimiento
Acumulación de deterioros
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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Evolución de algunos parámetros de diseño
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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Localización de los puntos de análisis para cálculo de deterioros
PAVIMENTO FLEXIBLE
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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Localización de los puntos de análisis para cálculo de deterioros
PAVIMENTO FLEXIBLE
El modelo de respuesta del pavimento debe buscar lalocalización que produce el mayor deterioro para cada
respuesta del pavimento, de acuerdo con la configuracióndel sistema de carga actuante (simple o múltiple)
El software define unos puntos donde es probable queocurra el mayor deterioro bajo el tránsito mezclado y
realiza los cálculos correspondientes en ellos, basandoluego la predicción de comportamiento en las condicionesde ubicación que producen el máximo deterioro
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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Localización de los puntos de análisis para cálculo de deteriorosPAVIMENTO FLEXIBLE
PLANTA PROFUNDIDAD
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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Localización de los puntos de análisis para cálculo de deterioros
PAVIMENTO RÍGIDO
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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Localización de los puntos de análisis para cálculo de deteriorosPAVIMENTO DE CONCRETO SIMPLE – AGRIETAMIENTO
TRANSVERSAL DE ABAJO HACIA ARRIBA
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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Localización de los puntos de análisis para cálculo de deteriorosPAVIMENTO DE CONCRETO SIMPLE – AGRIETAMIENTO
TRANSVERSAL DE ABAJO HACIA ARRIBA
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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Localización de los puntos de análisis para cálculo de deteriorosPAVIMENTO DE CONCRETO SIMPLE – AGRIETAMIENTO
TRANSVERSAL DE ARRIBA HACIA ABAJO
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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Localización de los puntos de análisis para cálculo de deteriorosPAVIMENTO DE CONCRETO SIMPLE – AGRIETAMIENTO
TRANSVERSAL DE ARRIBA HACIA ABAJO
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
CÓMPUTO ANALÍTICO
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Localización de los puntos de análisis para cálculo de deterioros
PAVIMENTO DE CONCRETO SIMPLE – ESCALONAMIENTO
INCREMENTOS DE LOS DETERIOROS
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
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INCREMENTOS DE LOS DETERIOROS
En el instante t = 0 todos los deterioros son iguales acero, excepto el IRI, el cual se ajusta al valor incluido enla pantalla sobre parámetros de análisis del pavimento
A medida que el tiempo se incrementa, el estado deesfuerzos en el pavimento va siendo aplicado a unasrelaciones semi empíricas (funciones de transferencia)que estiman el desarrollo de los deterioros:
Deterioros (instante t+Δt) = Deterioro (instante t) + Δ deterioro
DETERIOROS DE UN PAVIMENTO ASFÁLTICO
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
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http://slidepdf.com/reader/full/diapositivas-55a0cf239a345 209/271DETERIOROS DE UN PAVIMENTO RÍGIDO
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FUNCIONES DE TRANSFERENCIAAhuellamiento de pavimentos asfálticos
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Ahuellamiento de pavimentos asfálticos
FUNCIONES DE TRANSFERENCIA
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
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Agrietamiento por fatiga de capas asfálticas
FUNCIONES DE TRANSFERENCIAAgrietamiento térmico (transversal) de capas asfálticas
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Agrietamiento térmico (transversal) de capas asfálticas
FUNCIONES DE TRANSFERENCIA
Agrietamiento transversal de un pavimento rígido
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Agrietamiento transversal de un pavimento rígido
El número de aplicaciones de carga (ni,j,k,l,m,n) es elnúmero real de ejes de tipo k de determinado nivel l quepasan a través de la huella de tránsito n bajo cada
condición de edad i, estación j y diferencia detemperatura m
El número admisible de repeticiones de carga (Ni,j,k,l,m,n)es el número de ciclos de carga al cual se espera la falla
por fatiga (50% de la losa agrietada) y es función delesfuerzo aplicado y del módulo de rotura del concreto
FUNCIONES DE TRANSFERENCIA
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
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Agrietamiento transversal de un pavimento rígido
FUNCIONES DE TRANSFERENCIA
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
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Escalonamiento de un pavimento rígido (Faulting)
El escalonamiento se predice mediante unaaproximación por incrementos
Se determina un incremento mensual y el nivel delescalonamiento real afecta la magnitud del incremento
El escalonamiento en cada mes (Fault m) se determinacomo la suma de todos los incrementos deescalonamiento desde que el pavimento se puso al
servicio
FUNCIONES DE TRANSFERENCIA
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Escalonamiento de un pavimento rígido (Faulting)
FUNCIONES DE TRANSFERENCIA
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
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Escalonamiento de un pavimento rígido (Faulting)
FUNCIONES DE TRANSFERENCIA
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
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Escalonamiento de un pavimento rígido (Faulting)
FUNCIONES DE TRANSFERENCIA
Rugosidad (IRI)
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
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Rugosidad (IRI)
El IRI se computa para cada tipo de pavimento ycombinación de materiales, con base en una regresiónlineal usando la calibración nacional del LTPP
Las relaciones generales son de la forma:IRI = IRI0 + Δ IRIΔ IRI = f (D j , Sf )
IRI0 = rugosidad del pavimento nuevo
D j = efecto de los deterioros superficialesSf = efecto de variables no relacionadas con deterioros
superficiales o Factor de Sitio
FUNCIONES DE TRANSFERENCIA
Rugosidad en pavimentos flexibles (IRI)
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
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Rugosidad en pavimentos flexibles (IRI)
IRI = IRI0 + 0.03670(SF)[eage/20 -1] + 0.00325(FC) + 0.4092(COVRD /100)+ 0.00106(TC) + 0.00704(BC) + 0.00156(SLCNWPMH)
SF = factor de sitioeage/20-1 = factor de edadFC = agrietamiento por fatigaRD = ahuellamientoSDRD = desviación estándar del ahuellamiento
TC = longitud de las grietas transversalesBC = área de agrietamiento en bloqueSLCNWPMH = longitud de grietas longitudinales selladas, por fuera de la huella
de tránsito
RD
RD . .
RD
SDCOV
RD
RD
212606650
FUNCIONES DE TRANSFERENCIA
Rugosidad en pavimentos rígidos (IRI)
ANÁLISIS EMPÍRICO - MECANÍSTICO
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Rugosidad en pavimentos rígidos (IRI)
IRI = IRI0 + 0.0823(CRK)+ 0.442(SPALL) +1.4929(TFAULT) + 25.24(SF)
CRK = porcentaje de losas con grietas transversales y deesquina
SPALL = porcentaje de juntas con descascaramientos deseveridad media y alta
TFAULT = total de escalonamiento en las juntas, pulgadas/millaAGE = edad del pavimento, añosFI = índice de congelamiento, ºF díasP0.075 = pasante del tamiz # 200 del suelo de subrasante
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MÓDULO DE
SALIDAS
MÓDULO DE SALIDAS
Las salidas se dan en formatos de Excel e incluyen:
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— Un resumen de los datos de entrada, incluyendovariables secundarias e índices basados en los “inputs”
— Una tabla resumen que muestra la evolución de losdiferentes índices de deterioro
— Una tabla resumen que compara los valores finales delos deterioros con los criterios de comportamiento
— Una tabla resumen de la evolución de los parámetrosque varían con el tiempo o con la temperatura
— Para cada tipo de deterioro:† Una tabla resumen de su evolución en el tiempo† Una gráfica de su evolución en el tiempo
MÓDULO DE SALIDAS
RESUMEN DE DETERIOROS EN PAVIMENTO FLEXIBLE
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MÓDULO DE SALIDAS
EVOLUCIÓN DEL AGRIETAMIENTO PIEL DE COCODRILO
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MÓDULO DE SALIDAS
EVOLUCIÓN DEL AGRIETAMIENTO LONGITUDINAL(ARRIBA – ABAJO)
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( J )
MÓDULO DE SALIDAS
EVOLUCIÓN DEL AGRIETAMIENTO TÉRMICO
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MÓDULO DE SALIDAS
EVOLUCIÓN DEL AHUELLAMIENTO
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MÓDULO DE SALIDAS
EVOLUCIÓN DEL IRI
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MÓDULO DE SALIDAS
RESUMEN DE CONFIABILIDAD – PAVIMENTO FLEXIBLE
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MÓDULO DE SALIDAS
RESUMEN DE DETERIOROS EN PAVIMENTO RÍGIDO
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MÓDULO DE SALIDAS
EVOLUCIÓN DEL ESCALONAMIENTO
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MÓDULO DE SALIDAS
EVOLUCIÓN DEL AGRIETAMIENTO DE LOSAS
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MÓDULO DE SALIDAS
EVOLUCIÓN DEL IRI
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MÓDULO DE SALIDAS
RESUMEN DE CONFIABILIDAD – PAVIMENTO RÍGIDO
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GUÍA AASHTO
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RESUMEN DEL
PROCESO DEDISEÑO
RSEUMEN DEL PROCESO DE DISEÑO
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GUÍA AASHTO
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ANÁLISIS DE
SENSIBILIDAD
ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD
El análisis de sensibilidad permite al ingeniero identificar elnivel de importancia que tiene cada uno de los datos de
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entrada (inputs) sobre el resultado del diseño del pavimento
Centenares de corridas de los programas de diseño depavimentos flexibles y de concreto simple, permitieron alDepartamento de Transporte de Iowa conocer los efectos delas diversas variables sobre:
— Agrietamiento longitudinal, piel de cocodrilo ytérmico, ahuellamiento y lisura (IRI) de los pavimentosflexibles
— Escalonamiento, agrietamiento y lisura (IRI) de lospavimentos de concreto simple
ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD
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SENSIBILIDAD EN EL
DISEÑO DE PAVIMENTOSFLEXIBLES
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
SENSIBILIDAD DEL AGRIETAMIENTO LONGITUDINAL(ARRIBA-ABAJO) A LOS DATOS DE ENTRADA
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EFECTO DEL GRADO DEL ASFALTO SOBRE ELAGRIETAMIENTO LONGITUDINAL (ARRIBA-ABAJO)
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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EFECTO DEL TIPO DE SUBRASANTE SOBRE ELAGRIETAMIENTO LONGITUDINAL (ARRIBA-ABAJO) DE UN
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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PAVIMENTO FLEXIBLE
SENSIBILIDAD DEL AGRIETAMIENTO PIEL DE COCODRILO(ABAJO-ARRIBA) A LOS DATOS DE ENTRADA
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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EFECTO DEL TIPO Y MÓDULO DE LA BASE SOBRE ELAGRIETAMIENTO PIEL DE COCODRILO
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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EFECTO DEL ESPESOR DE LA SUBBASE SOBRE ELAGRIETAMIENTO PIEL DE COCODRILO
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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SENSIBILIDAD DEL AGRIETAMIENTO TRANSVERSAL(TÉRMICO) A LOS DATOS DE ENTRADA
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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EFECTO DE LAS PROPIEDADES VOLUMÉTRICAS DE LAMEZCLA SOBRE EL AGRIETAMIENTO TRANSVERSAL
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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SENSIBILIDAD DEL AHUELLAMIENTO DEL CONCRETOASFÁLTICO A LOS DATOS DE ENTRADA
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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EFECTO DEL VOLUMEN DE TRÁNSITO SOBRE ELAHUELLAMIENTO DEL CONCRETO ASFÁLTICO
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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EFECTO DEL GRADO DEL ASFALTO SOBRE ELAHUELLAMIENTO DEL CONCRETO ASFÁLTICO
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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SENSIBILIDAD DEL AHUELLAMIENTO DE LA BASE Y LASUBBASE A LOS DATOS DE ENTRADA
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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EFECTO DEL TRÁNSITO SOBRE EL AHUELLAMIENTO DEUNA CAPA DE BASE
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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SENSIBILIDAD DEL AHUELLAMIENTO DE LASUBRASANTE A LOS DATOS DE ENTRADA
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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EFECTO DEL TRÁNSITO SOBRE EL AHUELLAMIENTO DEUNA SUBRASANTE
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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SENSIBILIDAD DEL AHUELLAMIENTO TOTAL A LOSDATOS DE ENTRADA
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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EFECTO DEL TRÁNSITO SOBRE EL AHUELLAMIENTOTOTAL DE UN PAVIMENTO ASFÁLTICO
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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EFECTO DEL ESPESOR DE LA SUBBASE SOBRE ELAHUELLAMIENTO TOTAL DE UN PAVIMENTO ASFÁLTICO
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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SENSIBILIDAD DE LA LISURA A LOS DATOS DE ENTRADA
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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EFECTO DEL TIPO Y MÓDULO DE LA BASE SOBRE LALISURA (IRI) DE UN PAVIMENTO ASFÁLTICO
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
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ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD
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SENSIBILIDAD EN ELDISEÑO DE
PAVIMENTOS RÍGIDOS
SENSIBILIDAD DEL ESCALONAMIENTO A LOS DATOS DE ENTRADA
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
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EFECTO DE LA PRESENCIA DE VARILLAS DETRANSFERENCIA SOBRE EL ESCALONAMIENTO
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
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EFECTO DE LA DIFERENCIA EFECTIVA DETEMPERATURA SOBRE EL ESCALONAMIENTO
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
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EFECTO DE LA LOCALIZACIÓN DE LA HUELLA DECIRCULACIÓN SOBRE EL ESCALONAMIENTO
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
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SENSIBILIDAD DEL AGRIETAMIENTO A LOS DATOS DE ENTRADA
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
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EFECTO DE LA SEPARACIÓN ENTRE JUNTASTRANSVERSALES SOBRE EL AGRIETAMIENTO
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
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SENSIBILIDAD DE LA LISURA A LOS DATOS DE ENTRADA
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
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EFECTO DE LA DIFERENCIA EFECTIVA DETEMPERATURA SOBRE EL IRI
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
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EFECTO DE LA SEPARACIÓN ENTRE JUNTASTRANSVERSALES SOBRE EL IRI
SENSIBILIDAD EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
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