kenpave

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES
CARRERA PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL
SOLANORAMOS JAVIER JHEFERSON (X-C1)
CE 475
Example on analysis of stress-strain state in a 5-layer elastic
system
Consider the pavement cross-section given:
Layer Thickness Elastic
modulus
Poisson’s
Ratio
Density
Surface Course (Asphalt
Concrete
Mixture)
4” 350,000 psi .2 155 pcf
Base Course (Asphalt Treated
Base, Emulsified Asphalt
Mixture)
6” 150,000 psi .3 150 pcf
Aggregate Subbase 6” 85,000 psi .4 100 pcf
Crushed Aggregate Subbase
(Rockcap)
12” 120,000 psi .4 90 pcf
Geotextile Fabric For layer separation. No structural support value
Subgrade (Soft clay material) N/A 5,000 psi .45 90 pcf
Determine the state of stress and strains under a standard 18-
kip (80-kN) single axle load, with 85 psi tire pressure and 13”
spacing between the dual tires. Examine the difference on the
stress state if the tire pressure was raised to 120 psi.
To see the effect of
tire pressure on the
state of stress, solve the
problem for 85 psi, and
find stresses and strains
under point 1 (center of

one tire) at all depths as
shown. Note that same
values will be obtained
at point 4 because of
similarity.
Plot results of
stresses and strains
under point 1 at all
depths, and see the
difference.
Note
KENPAVE shows
positive values for
“compressive” and
“negative values for
“tensile”, since the +z
axis is in the downward
direction.
SOLUCION
- DETERMINE EL ESTADO DE ESFUERZO DE LA ESTRUCTURA
MOSTRADA.
Además la estructura anterior está sometida a una carga
standard de un eje simple de 18-kips (18,000 lbs o 80-kN) con

presión en las llantas de 85 psi y separación entre las llantas de
13”. Examine la diferencia de estado de esfuerzo con presión en
las llantas de 120 psi.
Además de calcular los esfuerzos en el centro de una llanta,
calcular los mismos en las siguientes ubicaciones.
1. SOLUCION ELASTICA MULTICAPA:
1. INGRESO A PANTALLA PRINCIPAL.- Digitar el nombre del
archivo "ASFALTO" en el casillero Filename, seguidamente hacer
click en la opción LAYERINP para ingresar al menú principal del
KENPAVE.

2. Ingresaremos al menú principal del programa: Se tiene que ir de
izquierda a derecha llenando los datos según se indica. Si está
en rojo (ej. input) se tiene que hacer click en el icono respectivo
y llenar la información. Si está en azul (ej. default) son valores
predeterminados, se pueden dejar ahí o cambiarse si se desea.

3. DEFINICION DE NUEVO PROYECTO.- En el menú File hacer click
y seleccionar la opción New para insertar un nuevo proyecto.
4. DEFINICIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA.- Definir las
características del sistema a analizar abriendo el menú. General,
donde se abrirá la ventana General Information of LAYERINP for
Set No.1, como podemos apreciar en la figura. En la casilla TITLE
se escribirá el título del proyecto.

Para este caso ingresaremos en el casillero Number of layers
(número de capas), 5 y en el casillero Number of Z coordinates
for análisis (número de coordenadas en el eje Z a analizar), 5 ya
que analizaremos en 5 profundidades distintas, además sobre el
casillero System of unites colocamos el valor de 0 ya que
trabajaremos en unidades inglesas. Finalmente presionamos OK.
5. UBICACIÓN DE LAS PROFUNDIDAES A ANALIZAR.- Hacemos
click en el menú Zcood de donde aparecerá la ventana
Zcoordinates of Response for Data Set No. 1, en el cual
insertaremos la ubicación de las profundidades a analizar.
5

Para ello insertamos la profundidad de cada punto a analizar
tomando como inicio la superficie del pavimento, en este caso
se ha insertado la ubicación de las 5 profundidades dadas en el
ejemplo.
6. INGRESO COEFICIENTE DE POISSON DE LAS CAPAS.-
Ingresamos al menú Layer en el cual insertaremos los valores
de los módulos de Poisson para cada capa, en la ventana Layer
Thickness, Poisson of each period for Data Set No. 1

7. INGRESO DEL MODULO DE ELASTICIDAD DE LAS CAPAS.-
Ingresamos al menú Moduli en el cual insertaremos los valores
de los módulos de elasticidad para capa, automáticamente
aparece la ventana Layer Modulus of each period for Data Set
No. 1; para continuar hacemos clic en el botón Period1.

8. INGRESO DE LAS CARGAS Y LOS PUNTOS DE ANALISIS.-
Ingresamos al menú Load, seguidamente aparecerá la ventana

Load Information for Data Set No. 1. Para rellenar este cuadro
mostramos la figura que facilitara la comprensión de los valores:
9.
En el casillero LOAD se colocara el valor de 0; 1 o 2 depende del
tipo de sistema de carga sea, en este caso ingresaremos el valor
de 1 ya que este es un sistema dual simple.

A CONTINUACION INGRESAMOS LOS PUNTOS DE ANALISIS
Hacemos doble clic en el valor del casillero LOAD, de inmediato
aparecerá la ventana mostrada en la cual ingresamos los puntos
de análisis en la dirección YPT.

10. Finalmente hacemos clic en OK hasta llegar al menú principal.
Guardamos el archivo haciendo clic en Save As y luego para salir
del menú presionamos Exit.
2. ANALISIS Y VISUALIZACION DE RESULTADOS:
Guardado el archivo, volvemos a la ventana principal del
KENPAVE donde presionamos el botón KENLAYER para procesar
los datos.

De inmediato aparecerá el siguiente mensaje, el cual nos
muestra en que la ubicación en donde se guardaron los
resultados en formato TXT (subrayado).
VISUALIZACION DE RESULTADOS.- Para visualizar los resultados
hacemos clic en LGRAPH, el programa arrojara la representación
gráfica del sistema analizado. De igual manera podemos
imprimir esta hoja, de lo contrario solamente abrimos el archivo
C: /ASFALTO.TXT
ASFALTO
ASFALTO.DAT

3. KENPAVE OUTPUT AS TEXT (RENDIMIENTO)
INPUT FILE NAME -C:ASFALTO.DAT
NUMBER OF PROBLEMS TO BE SOLVED = 1
TITLE -Class Example for 5-layer Analysis under 85 psi tire pressure
MATL = 1 FOR LINEAR ELASTIC LAYERED SYSTEM
NDAMA = 0, SO DAMAGE ANALYSIS WILL NOT BE PERFORMED
NUMBER OF PERIODS PER YEAR (NPY) = 1
NUMBER OF LOAD GROUPS (NLG) = 1
TOLERANCE FOR INTEGRATION (DEL) -- = 0.001
NUMBER OF LAYERS (NL)------------- = 5

NUMBER OF Z COORDINATES (NZ)------ = 14
LIMIT OF INTEGRATION CYCLES (ICL)- = 80
COMPUTING CODE (NSTD)------------- = 9
SYSTEM OF UNITS (NUNIT)------------= 0
Length and displacement in in., stress and modulus in psi
unit weight in pcf, and temperature in F
THICKNESSES OF LAYERS (TH) ARE : 4 6 6 12
POISSON'S RATIOS OF LAYERS (PR) ARE : 0.2 0.3 0.4 0.4 0.45
VERTICAL COORDINATES OF POINTS (ZC) ARE: 0 4 10 16 28
ALL INTERFACES ARE FULLY BONDED
FOR PERIOD NO. 1 LAYER NO. AND MODULUS ARE : 1
3.500E+05 2 1.500E+05
3 8.500E+04 4 1.200E+05 5 5.000E+03
LOAD GROUP NO. 1 HAS 2 CONTACT AREAS
CONTACT RADIUS (CR)--------------- = 4.11
CONTACT PRESSURE (CP)------------- = 85
NO. OF POINTS AT WHICH RESULTS ARE DESIRED (NPT)-- = 5
WHEEL SPACING ALONG X-AXIS (XW)------------------- = 0
WHEEL SPACING ALONG Y-AXIS (YW)------------------- = 13
RESPONSE PT. NO. AND (XPT, YPT) ARE: 1 0.000 0.000 2 0.000
6.500

3 0.000 4.110 4 0.000 13.000 5 0.000 8.890
PERIOD NO. 1 LOAD GROUP NO. 1
4. EXAMPLE ON 5 LAYER SYSTEM SUBJECTED TO 18-KIP
ESAL, WITH 85 & 120 PSI TIRE PRESSURE FOR POINT 1
UNDER CENTER OF ONE TIRE (X=0, Y=0)
Vertical
Deflection
Vertical
Stress
Major P.
Stress
Minor P.
Stress
Intermediat
e P. Stress
Vertical
Strain
Major P.
Strain
Minor P.
Strain
Horizont
al P.
Strain
q z Dz sz s1 s3 s2 ez e1 e3 et
0 0.01518 85 118.491 114.998 116.144 1.94E-04 2.07E-04 1.95E-04 1.99E-04
4 0.01422 46.181 46.282 -17.949 -13.606 1.50E-04 1.50E-04 -7.00E-05 -7.00E-05
10 0.01316 14.516 14.847 -7.704 -4.482 1.21E-04 1.23E-04 -7.21E-05 -7.21E-05
16 0.01249 6.886 7.623 0.012 0.044 7.73E-05 8.94E-05 -3.59E-05 -3.54E-05
28 0.01172 0.856 0.857 -11.863 -11.051 8.35E-05 8.35E-05 -6.49E-05 -6.49E-05
0 0.0165 120 160.684 152.869 155.309 2.83E-04 2.83E-04 2.56E-04 2.56E-04
4 0.01524 56.4 56.484 -26.12 -21.543 1.88E-04 1.89E-04 -9.46E-05 -9.46E-05
10 0.014 15.864 16.201 -8.619 -5.121 1.33E-04 1.36E-04 -7.96E-05 -7.96E-05
16 0.01327 7.396 8.18 0.034 0.055 8.29E-05 9.58E-05 -3.84E-05 -3.80E-05
28 0.01245 0.905 0.906 -12.561 -11.69 8.84E-05 8.84E-05 -6.87E-05 -6.87E-05
Point 1 at x=0, y=0
85psi120psi

Tire
Pressure Depth
Vertical
Deflection
Vertical
Stress
Major P.
Stress
Minor P.
Stress
Intermediate
P. Stress
Vertical
Strain
Major P.
Strain
Minor P.
Strain
Horizontal
P. Strain
z
Dz sz s1 s3 s2 ez e1 e3 et
85 PSI 0 Surface 0.01511 -85.0 -118.5 -115.0 -116.1 -1.9E-04 -2.1E-04 -1.9E-04 -2.0E-04
85 4 Bottom of AC Surface 0.01415 -46.2 -46.3 17.9 13.6 -1.5E-04 -1.5E-04 7.0E-05 7.0E-05
85 10 Bottom of ATB layer 0.0131 -14.5 -14.8 7.7 4.5 -1.2E-04 -1.2E-04 7.2E-05 7.2E-05
85 16 Top of Subgrade 0.01243 -6.9 -7.6 0.0 0.0 -7.7E-05 -8.9E-05 3.6E-05 3.5E-05
85 28
Below subgrade surface by
1/2 pavement depth 0.01166 -0.9 -0.9 11.9 11.1 -8.4E-05 -8.4E-05 6.5E-05 6.5E-05
120 PSI 0 Surface 0.0165 -120.0 -160.7 -152.9 -155.3 -2.8E-04 -2.8E-04 -2.6E-04 -2.6E-04
120 4 Bottom of AC Surface 0.01524 -56.4 -56.5 26.1 21.5 -1.9E-04 -1.9E-04 9.5E-05 9.5E-05
120 10 Bottom of ATB layer 0.014 -15.9 -16.2 8.6 5.1 -1.3E-04 -1.4E-04 8.0E-05 8.0E-05
120 16 Top of Subgrade 0.01327 -7.4 -8.2 0.0 -0.1 -8.3E-05 -9.6E-05 3.8E-05 3.8E-05
120 28
1/2 pavement depth 0.01245 -0.9 -0.9 12.6 11.7 -8.8E-05 -8.8E-05 6.9E-05 6.9E-05
Depth
Vertical
Deflection
Vertical
Stress
Major P.
Stress
Minor P.
Stress
Intermediate
P. Stress
Vertical
Strain
Major P.
Strain
Minor P.
Strain
Horizontal
P. Strain
q z
Note: Stresses and strains
are reversed to show - for
compresssion and + for
tenstion
here are as obtained from
Kenpave (+ for compression
and - for tenstion)
Depth
Vertical
Deflection
Vertical
Stress
Major P.
Stress
Minor P.
Stress
Intermediate
P. Stress
Vertical
Strain
Major P.
Strain
Minor P.
Strain
Horizontal
P. Strain
q z
0 Surface 0.01511 85.0 118.5 115.0 116.1 1.9E-04 2.1E-04 1.9E-04 2.0E-04
4 Bottom of AC Surface 0.01415 46.2 46.3 -17.9 -13.6 1.5E-04 1.5E-04 -7.0E-05 -7.0E-05
10 Bottom of ATB layer 0.0131 14.5 14.8 -7.7 -4.5 1.2E-04 1.2E-04 -7.2E-05 -7.2E-05
16 Top third of CAB 0.01243 6.9 7.6 0.0 0.0 7.7E-05 8.9E-05 -3.6E-05 -3.5E-05
28
1/2 pavement depth 0.01166 0.9 0.9 -11.9 -11.1 8.4E-05 8.4E-05 -6.5E-05 -6.5E-05
0 Surface 0.0165 120.0 160.7 152.9 155.3 2.8E-04 2.8E-04 2.6E-04 2.6E-04
4 Bottom of AC Surface 0.01524 56.4 56.5 -26.1 -21.5 1.9E-04 1.9E-04 -9.5E-05 -9.5E-05
10 Bottom of ATB layer 0.014 15.9 16.2 -8.6 -5.1 1.3E-04 1.4E-04 -8.0E-05 -8.0E-05
16 Top third of CAB 0.01327 7.4 8.2 0.0 0.1 8.3E-05 9.6E-05 -3.8E-05 -3.8E-05
28
1/2 pavement depth 0.01245 0.9 0.9 -12.6 -11.7 8.8E-05 8.8E-05 -6.9E-05 -6.9E-05
here are as obtained from
Kenpave (+ for compression
and - for tenstion)
85psi

0
5
10
15
20
25
30
0.01 0.011 0.012 0.013 0.014 0.015 0.016
Depthz,in
Deflection Value
Deflection Variation with Depth at Point 1
85 PSI
120 PSI
0
5
10
15
20
25
30
-180.0 -150.0 -120.0 -90.0 -60.0 -30.0 0.0
Depth,z,in
Vertical Stress,Sigma z, psi
Vertical Stress Variation with Depth at Point 1
85 PSI
120 PSI

0
5
10
15
20
25
30
-3.0E-04 -2.0E-04 -1.0E-04 0.0E+00
Depthz,in
Vertical strain, strain z
Vertical Strain Variation with Depth at Point 1
85 PSI
120 PSI
0
5
10
15
20
25
30
-3.0E-04 -2.0E-04 -1.0E-04 0.0E+00 1.0E-04
Depthz,in
Horizontal strain, strain H
Horizontal Strain Variation with Depth at Point 1
85 PSI
120 PSI

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