La presente investigación muestra el análisis de sensibilidad y la correlación entre el ahuellamiento o deformación y la deflexión en una estructura de pavimento flexible con el fin de verificar los criterios de diseño de deformación o ahuellamiento y deflexión del modelo estructural. La metodología aplicada para el análisis del ahuellamiento fue la establecida en la guía para el diseño mecánico – empírico de pavimentos flexibles "Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide – MEPDG" desarrollada por la AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) y la teoría elástica para el cálculo de la deflexión. Las variables analizadas fueron: la presión de contacto, la carga por llanta, los módulos de elasticidad y los espesores de las diferentes capas del modelo estructural de pavimento flexible. Como conclusión de la investigación realizada se obtiene las variables más sensibles al ahuellamiento de estructuras de pavimento flexible son: el módulo dinámico de la mezcla asfáltica, la carga por llanta, el espesor de la capa asfáltica, la presión de contacto y las variables más sensibles a la deflexión son: la carga por llanta, el módulo resiliente de la subrasante, el espesor de la capa asfáltica y el módulo dinámico de la capa asfáltica; también, se presentan las correlaciones entre la deflexión, las variables de diseño y el ahuellamiento de estructuras de pavimento flexible, esta información es de gran utilidad para los ingenieros diseñadores de estructuras de pavimento.
En Colombia, uno de los daños más frecuentes de las estructuras de pavimento flexible es la deformación plástica conocida comúnmente como el ahuellamiento, el cual consiste en una depresión canalizada en la huella de circulación de los vehículos producida por el efecto de las cargas del tránsito, las variaciones de temperatura de servicio del pavimento, deficiencias en el diseño y construcción de las mezclas asfálticas o por la presencia de subrasantes débiles. El ahuellamiento dificulta la maniobrabilidad de los vehículos, disminuye la seguridad de la vía y afecta el nivel de confort para el usuario.
De acuerdo a lo anterior, el objetivo de la presente investigación es evaluar el comportamiento de la deformación plástica o ahuellamiento en estructuras de pavimento flexible mediante el análisis mecanicista. El estudio del comportamiento del ahuellamiento se realizó aplicando la metodología presentada en la guía para el diseño mecánico – empírico de pavimentos flexibles "Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide – MEPDG" desarrollada por la AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) versiones 2008 y 2015, la cual es una de las metodologías de mayor implementación para el diseño de estructuras de pavimento nuevas, así como para el mantenimiento y rehabilitación de las mismas.
Como resultados de la investigación realizada se presenta el análisis de cada una de las variables que afectan el ahuellamiento de los pavimentos flexible y su estudio de sensibilidad, determinando el grado de variabilidad de cada una de las variables y concluye en la definición de las variables más sensibles o más significativas que intervienen en la cuantificación del ahuellamiento en las estructuras de pavimento flexible, información que es de gran utilidad para los ingenieros diseñadores de estructuras de pavimento. El alcance del estudio es a nivel de modelación teórica con el fin de comprender el fenómeno del ahuellamiento o deformación permanente de las estructuras de pavimento flexible.
Objetivo: El presente artículo muestra de manera detallada el efecto de la temperatura en la determinación del módulo dinámico del cemento asfáltico y el módulo dinámico de la mezcla asfáltica. Metodología: Para la investigación se consideraron las temperaturas medias anuales ponderadas más representativas de las regiones del departamento de Boyacá de 13°C a 20°C, también la velocidad de operación de sus carreteras de 30, 50, 70 y 100 Km/hora y se analizaron dos cementos asfálticos del tipo AC 60 – 70 y AC 80 – 100, estipulados en el artículo INV 400-13 de las especificaciones generales de construcción de carreteras del Instituto Nacional de Vías – INVIAS - 2013 y que son de uso frecuente en la construcción de pavimentos en el departamento de Boyacá. Para la determinación de los módulos dinámicos del asfalto y de la mezcla asfáltica se siguió la metodología de la SHELL y se analizaron las variables como la temperatura media anual ponderada del aire – TMAP, la temperatura de trabajo de la mezclas – tmix, la velocidad de operación de las carreteras – Vop, el tiempo de aplicación de la carga – t, la frecuencia de la aplicación de la carga – F y el índice de penetración del asfalto – IP. Resultados: Se presentan los módulos dinámicos del asfalto y de la mezcla asfáltica para diferentes temperaturas medias anuales ponderadas y diferentes velocidades de operación de las carreteras del Departamento de Boyacá, para los asfaltos tipo AC 60-70 y AC 80-100. Conclusión: El aporte de este trabajo de investigación es de gran utilidad para los ingenieros de diseño de estructuras de pavimentos, porque permite conocer el módulo dinámico de una mezcla asfáltica densa en caliente tipo INVIAS MDC-19 para rodadura, teniendo en cuenta la temperatura media anual ponderada de la zona del proyecto y las características de operación de la carretera, variables fundamentales para el diseño de las estructuras de pavimento flexible.Palabras clave: Diseño de pavimentos lexibles, mecánica de pavimentos, mezclas asfálticas, módulos dinámicos. AbstractObjective: This article shows in detail the effect of temperature on the determination of the dynamic module of asphaltic cement and the dynamic module of the asphalt mix. Method: Average pondered annual temperatures of the most representative Regions of the department of Boyaca ranging 13 ° C to 20 ° C were considered, as well as the speed of operation of its highways 30, 50, 70 and 100 km / hour and were considered, and two asphalt cements the type AC 60 - 70 and AC 80 – 100 which are stipulated in the article INV 400-13 of the general speciications for road construction of the National roads Institute - INVIAS - 2013 of frequent use in the pavement construction in the department of Boyaca. For the determination of the dynamic modules of asphalt and asphalt mixture the methodology SHELL was followed and variables as the weighted average annual air temperature TMAP, temperature Working Mixtures - TMIX, Speed Operation of roads - VOP, the application time load - t, the frequency of application of the load - F and the rate of penetration asphalt - IP were analyzed. Results: Dynamic modules asphalt and asphalt mixture paragraph for different annual pondered average temperatures and different speeds of operation of the roads on the Department of Boyaca are presented, for asphalts type AC 60-70 and AC 80-100. Conclusion: The contribution of this research work is very useful for Design Engineers of pavement structures as it allows to know the dynamic module of a hot-dense asphalt mixture of the type INVIAS MDC-19 for rolling, taking into account the annual pondered average temperature of the project area and the operating characteristics of the road, fundamental variables for the design of lexible pavement structures.Keywords: Flexible Pavement Design, Mechanics of Pavement, Asphalt Mixtures, dynamic modules. ResumoObjetivo: O presente artigo mostra de maneira detalhada o efeito da temperatura na determinação do módulo dinâmico do cimento asfáltico e o módulo dinâmico da mistura asfáltica. Método: Nesta pesquisa foram consideradas as temperaturas médias anuais ponderadas mais representativas das regiões do Estado de Boyacá, que variam entre 13°C e 20°C, também a velocidade de operação de suas estradas de 30, 50, 70 y 100 km/hora e se analisaram dois cimentos asfálticos do tipo AC 60 – 70 e AC 80 – 100, estipulados no artigo INV 400-13 das especiicações gerais de construção de estradas do Instituto Nacional de Vias – INVIAS - 2013 e que são de uso frequente na construção de pavimentos no Estado de Boyacá. Para a determinação dos módulos dinâmicos do asfalto e da mistura asfáltica se seguiu a metodologia da SHELL e se analisaram as variáveis como a temperatura média anual ponderada do ar – TMAP, a temperatura de trabalho da mistura – tmix, a velocidade de operação das estradas – Vop, o tempo de aplicação da carga – t, a frequência da aplicação da carga – F e o índice de penetração do asfalto – IP. Resultados: Apresentam-se os módulos dinâmicos do asfalto e da mistura asfáltica para diferentes temperaturas médias anuais ponderadas e diferentes velocidades de operação das estradas do Estado de Boyacá, para os asfaltos tipo AC 60-70 e AC 80-100. Conclusão: O aporte deste trabalho de pesquisa é de grande utilidade para os engenheiros de design de estruturas de pavimentos, devido a que permite conhecer o módulo dinâmico de uma mistura asfáltica densa em quente tipo INVIAS MDC-19, para laminação, tendo em conta a temperatura média anual ponderada da área do projeto e as características de operação da estrada, variáveis fundamentais para o design das estruturas de pavimento lexível.Palavras-chave: Design de pavimentos lexíveis, mecânica de pavimentos, mistura asfáltica, módulos dinâmicos.
El mundo de los pavimentos, ha cobrado fuerza desde que el ser humano tubo la necesidad de movilizarse de un lugar a otro de una manera fácil, rápida y confiable para el transporte de personas y/o mercancías. El pavimento rígido; en los últimos años, ha tenido mayor participación en la construcción vial ya que proporciona una alta resistencia en el soporte de cargas, una mayor durabilidad y poco mantenimiento después de construido. Es por ello, que este tipo de pavimento, está siendo objeto de mayor investigación siendo el avance tecnológico, una herramienta que incluye el uso de los elementos finitos para el estudio y diseño de pavimentos rígidos. EverFe 2.26, es el software objeto y método de estudio con el cual; se pretende analizar una estructura de pavimento rígido compuesta por subrasante, subbase granular y losas de concreto hidráulico con el fin de determinar esfuerzos y deflexiones ocasionados por factores de fricción, alabeo y cargas de transito usando dos tipos de escenario: 1. Análisis de Parámetros de diseño para solo una losa y 2. Análisis de parámetros de diseño para un conjunto de losas haciendo uso de las dovelas y barras de amarre. Los resultados dados, serán punto de comparación para determinar esfuerzos y deflexiones máximas en ambos escenarios; obteniendo directamente, la justificación del importante uso de los elementos de transmisión de cargas y lo esencial de la aplicación de elementos finitos a la hora de estudiar el comportamiento de los pavimentos rígidos en la obtención de resultados más precisos y reales.
The weather factor plays an important role in the behavior and performance of asphalt mixtures as a surface layer in a flexible pavement structure, not just from the moisture, but also from the environmental temperature. Asphalt layers of the flexible pavements in Tunja city exposes daily to environmental temperature variations, which usually occur when the highest temperatures are reached during the daytime, and the lowest temperatures appear at night and early morning time. Firstly, this research is based , on the definition of the environmental temperature cycles that occur daily in Tunja City, from the analysis of the temperature series. Subsequently, the analysis was done through laboratory tests on an asphalt mix MDC-19 INVIAS type, made and compacted in the laboratory, to determine the influence of the cycles of environmental temperature on its density, stability and flow properties, during 120 daily and continuous temperature cycles, which consist of 12 hours of maximum temperature and 12 hours of minimum temperature to simulate the environmental conditions. As a result of this investigation, the presentation density is presented, presenting a tendency to increase the measurement that increases the temperature cycles and then a decrease in the briquettes of the mixture that have sometimes been until the last cycles. Variations in the resistance to deformation of the analysis mixture were obtained as the ambient temperature cycles were sometimes made, which concludes that the ambient temperature cycles have an influence on the behavior of the asphalt mixture.
La elaboración de un cuenco de deflexión para aeronaves es una alternativa para el análisis y observación de sus cargas sobre una estructura de pavimento flexible y de esta forma dar un seguimiento al desplazamiento que se genera en el paquete estructural ante el paso de las aeronaves que transiten en un aeropuerto, pues los cuencos inciden en el funcionamiento estructural y funcional de una estructura de pavimento flexible y por lo tanto en su vida útil de esta forma se realiza el análisis del efecto del daño del avión de diseño (B-707-320-B) de una flota, al que previamente se le calculó una estructura de pavimento flexible con ayuda del programa FAARFILED y siguiendo la metodología de la FAA, para lograr la construcción de cuencos de deflexión longitudinales, transversales y en 3D a través de la formación de una matriz de 5000 puntos en el software Excel y el software WinJULEA para la modelación, dando como resultado deflexiones significativas mayores a 3 mm en el tren principal y mayores a 2 mm en el tren de nariz en el eje de aplicación de las cargas en cada caso, se determinó de la misma forma, un área de influencia significativa de las ruedas del avión en el pavimento y el tren principal es el que genera el mayor daño en el pavimento por la magnitud de la carga aplicada.
In Colombia, different investigations of hot dense asphalt mixtures with recycled rubber grain mixtures have been carried out, however, it is the first time that the mechanical behavior of a micro agglomerate with GCR additions is analyzed due to the unusual application of this type of Mix in road works. The main objective of the research is to analyze the mechanical behavior of a hot micro agglomerate type MF-10, through the transformation of recycled rubber grain, characterize the materials used as the GCR and the modified asphalt type III, design micro agglomerates with and without connection of hot recycled rubber grain type MF-10 using the Marshall methodology with IDU 2011 specifications and determine the optimal percentage of recycled rubber grain for a micro agglomerate that has a better mechanical performance. For the investigation the Marshall methodology was used to design the different mixtures of micro agglomerates with and without additions of GCR, the verification tests thereof which are: Adhesion, plastic deformation, fatigue laws, resilient module, dynamic module and coefficient of slip resistance. With the addition of recycled rubber-GCR grain, the mechanical behavior of the asphalt mixture is improved by improving its useful life as well as contributing to the environment by recycling disused tires. An improvement of the mechanical behavior of the micro agglomerate is obtained in terms of increased adhesion, decreased hollowness, greater fatigue resistance, better resilient modulus and increased coefficient of slip resistance. The results of the research affected the design and construction of Colombia's roads, being its main use the rehabilitation of layers of rolling, having as an agent improving the mixture, the recycled rubber grain.
Currently in Colombia, a lot of used tires are generated which have not been provided with proper handling,for this reason, environmental problems are significant, therefore, there is a need to look for alternatives that encourage the reuse of waste from various recyclable materials and thus incorporate them into the production cycle, obtaining as a major benefit a reduction in the environmental impact caused by this type of waste. According to the above, the investigation analyzed the effect of the recycled rubber grain added by dry process, in the rutting of an asphaltic mixture type MD-12, through the plastic deformation resistance test standardized by the Instituto Nacional de Vías INVIAS 2013. The analysis was carried out using the Marshall methodology with the design of an asphalt mixture conventional MD-12 and three MD-12 asphalt mixtures with variations in the addition of GCR, the preliminary designs and verification of each of the asphalt mixes as established in the general construction specifications of the Instituto de Desarrollo Urbano IDU 2011, obtaining the respective working formula of each asphalt mixture. Obtaining favorable behaviors in asphalt mixtures with addition of 0.5% of GCR in which there are decreases of up to 5.3% in the rutting, with respect to the asphaltic mixture of reference, also it highlights the improvements that the asphalt mixture presented in terms of resistance to plastic deformation or rutting, before the addition of rubber grain recycled by dry process, for this reason it is recommended to use it in asphalt mixtures type MD-12 as part of the fine aggregate and thus obtain a greater efficiency from the mechanical point of view, as well as the improvements in the useful life of the pavement and the mitigation of the environmental impacts generated by the mishandling of tires out of use in the country.
La investigación presenta la factibilidad técnica de utilizar las asfaltitas de la cantera Santa Teresa del Municipio de Pesca Boyacá-Colombia, previo ajuste granulométrico y del ligante bituminoso, para diseñar mezclas densas en caliente (MDC-2) con las metodología Marshall y Ramcodes, acorde a la normatividad del Instituto Nacional de Vías – INVIAS, para la construcción de capas de rodadura en vías de bajos volúmenes de tránsito. La elaboración de mezclas densas en caliente utilizando las asfaltitas o conglomerados asfálticos es factible desde el punto de vista técnico y económico y permite utilizar un recurso natural que abunda en el municipio de Pesca Boyacá-Colombia para mejorar la capa de rodadura de la red vial local y regional donde la intensidad del tránsito y las cargas son bajas, lo cual trae como consecuencia un mejoramiento de la calidad de vida de los habitantes de las regiones.Palabras clave: Asfaltitas, conglomerados asfálticos, mezclas asfálticas, módulo dinámico.
