1. S. MINAYA & A. ORDOÑEZ
CAPITULO 5:
ESFUERZOS Y DEFORMACIONES
EN EL PAVIMENTO
5.1 Introducción
Actualmente, la mayoría de los métodos de diseño de pavimentos no consideran la contribución
de cada capa en la resistencia a la fatiga, asentamientos permanentes y el de agrietamiento
por temperatura, mas aún, cuando cada capa del pavimento tiene una función propia. Los
métodos denominados empíricos-mecanísticos pueden considerar la contribución estructural
de las diferentes capas de un pavimento flexible, lo que no ocurre por ejemplo, con el método
AASHTO 1993. Recientemente la incorporación de los conceptos de la mecánica estructural
denominados “conceptos mecanísticos” es utilizada en el análisis, diseño y refuerzo de la
estructura de los pavimentos. Las Agencias de Transportes de los Estados de Illinois,
Kentucky, Minnesota y Washington están adoptando procedimientos de diseño mecanísticos.
El presente capítulo se difunde la consideración de los conceptos mecanísticos en la resiliencia
de los materiales y la evaluación de la sub-rasante.
5.2 Módulo Elástico
El parámetro que se utiliza en la estimación de deformaciones bajo cargas estáticas es el
módulo de elasticidad. El módulo elástico relaciona los esfuerzos aplicados y las deformaciones
resultantes. El nivel de esfuerzos aplicado al suelo a través de la estructura del pavimento es
mínimo comparado con la deformación en falla, por ello se asume que existe una relación lineal
entre los esfuerzos y las deformaciones.
La teoría de la elasticidad permite utilizar ensayos de laboratorio y campo para la determinación
del módulo elástico. La Figura 5.1 muestra los ensayos disponibles en nuestro medio.
El ensayo de compresión confinada utilizando el consolidómetro simula el comportamiento
deformacional que tendrá el suelo debajo de una cimentación superficial. El esfuerzo de
confinamiento lateral es variable durante la prueba, dada por la pared metálica del equipo que
no permite la deformación horizontal de la muestra. El ensayo permite obtener el módulo
elástico en la condición natural y humedecida. En suelos arenosos el humedecimiento bajo
carga ocurre de manera inmediata y es posible medir el asentamiento adicional por este efecto.
El ensayo triaxial estudia el comportamiento deformacional del suelo bajo confinamiento y
permite obtener módulos elásticos para cualquier nivel de presión de confinamiento y
deformación. Los parámetros se utilizan cuando las presiones verticales transmitidas alcanzan
profundidades importantes. El equipo no permite medir el efecto del humedecimiento.
2. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 69
El ensayo C.B.R. y el ensayo de placa de carga permiten obtener los parámetros elásticos en la
evaluación de la sub-rasante. Sin embargo, en nuestro medio no se utiliza la práctica ingenieril
recomendada por Valle Rodas, 1967 de ensayar muestras inalteradas. La ventaja del ensayo
C.B.R. es la evaluación de la influencia de la densidad natural y el humedecimiento.
A ORDOÑEZ 2001
E.edo = p/ev
p
ev=∆h/ho
COMPRESION
EDOMETRICA
ASTM D 2435
σc σc
COMPRESION
TRIAXIAL
ASTM D 4767
σd
σd
E.t = σd./ev
p
E = π(1-ν2)pr/2ρ
ρ
Ecbr = 9.83CBR (kg/cm2)
C.B.R.
ASTM D 1883
p
PLACA DE CARGA
ASTM D 1194
ρ
A. ORDOÑEZ, 2001
Fig. 5.1 Ensayos para la Obtención del Módulo Elástico
En la Figura 5.2 se estudia el efecto de las cargas en el pavimento. Cada ciclo de carga
produce en el suelo una componente de deformación plástica, no recuperable y una
componente de deformación elástica, recuperable. Con los ciclos siguientes de cargas los
incrementos de deformación plástica producidos tienden a desaparecer, en cambio las
deformaciones elásticas tienden a ser constantes.
El Módulo Resiliente, MR relaciona el esfuerzo aplicado y la deformación elástica en la
condición estable o residual cuando el suelo presente un comportamiento elástico. El módulo
resiliente no representa el comportamiento total, desde el inicio del ciclo de cargas hasta el
final.
Sin embargo, el módulo resiliente relaciona las cargas móviles o rápidas y las deformaciones
instantáneas resultantes. El valor del Mr puede ser 10 veces el valor del Módulo Elástico.
Los suelos granulares que conforman las capas del pavimento, presentan una adecuada
gradación y compactación. El comportamiento de estas capas granulares, bajo los ciclos de
carga, no presentará deformaciones plásticas significativas. Se asume que durante el
adecuado proceso constructivo, las deformaciones plásticas se anularán. En este caso es
apropiado modelar el comportamiento de las capas con el Módulo Resiliente, MR. Al respecto la
Guía AASHTO, 93 presenta valores establecidos en el laboratorio, basados en el valor CBR.
3. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 70
carga, p
(kg/cm2)
asentamiento, s
(cm)
k = p/s
(kg/cm3)
σcσc
p
carga, p
(kg/cm2)
deformación
vertical, ev
εp εe
Mr = p/εe
k = 1.4E/D
TRIAXIAL CICLICO
ASTM D 5311
PLACA DE CARGA
ASTM D 1194
A. ORDOÑEZ, 2001
D
p
εtotal
Fig. 5.2 Ensayos para Modelar el efecto de las Cargas en el Pavimento
El caso crítico lo constituye cuando la sub-rasante contiene fracciones importantes de finos
limo-arcillosos. Es sabido que los suelos limo-arcillosos sometidos a cargas estáticas
permanentes presentan deformaciones diferidas (con el tiempo) asociado al fenómeno de
consolidación. Bajo cargas no permanentes, de corta duración y repetidas, como son las
cargas de tránsito, el tiempo que demorará en consolidarse será mayor, lo que traduce en el
mayor número de ciclos. Es decir, el adecuado proceso constructivo no será suficiente para
anular las deformaciones plásticas. El estado final resiliente solo se consigue con un número
grande de ciclos de carga y la deformación plástica acumulable será significativa. El módulo
resiliente, MR al representar solamente el comportamiento deformacional final, no será
representativo del comportamiento del suelo.
Las sub-rasante con componentes importantes limo-arcillosas sujetas a deformaciones
plásticas acumulables significativas (bajo valor de CBR), estarán sujetas a dos alternativas:
estabilizar primero el subsuelo para luego diseñar el pavimento o alejar el subsuelo de la
influencia de las cargas (considerando un espesor mayor de relleno granular) esto es, del bulbo
de presiones generadas por las cargas de tránsito.
5.3 Subrasante
La sub-rasante es “el nivel superior de la plataforma de una carretera”..”donde se coloca la
estructura del pavimento” (EG-2000, MTC). Sin embargo, el concepto de capacidad de soporte
a nivel de sub-rasante o simplemente “capacidad de soporte de la sub-rasante” implica la
evaluación estructural y por consiguiente la determinación de la respuesta mecánica del
subsuelo hasta la “profundidad donde pueden generarse deformaciones significativas”.
4. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 71
La rehabilitación de carreteras y pavimentos urbanos exige disponer anualmente de montos
importantes del Presupuesto de la Nación. En los EE.UU. también ocurrió esta misma situación
hace más de 10 años. La conclusión fue que los métodos de diseño de estructuras de
pavimentos eran básicamente empíricos y los conceptos de la mecánica estructural que se
habían incorporado en las últimas décadas a la ingeniería civil, aún no se habían incorporado
en la ingeniería de pavimentos. Actualmente la tendencia en los EE.UU. y países europeos es
considerar períodos de diseño de 40-50 años mediante estructuras denominadas “pavimentos
perpetuos”, que no requieren mantenimiento durante los primeros 20 años.
En la estructura de pavimento, las capas (elementos estructurales) que componen el pavimento
no presentan asentamientos significativos, siendo la sub-rasante o cimentación del pavimento
propenso a deformarse. Entonces, la primera conclusión es que las fallas estructurales que aún
se presentan en nuestro medio, se deben a una limitada, incorrecta y no actualizada
metodología de evaluación de la sub-rasante. La ingeniería geotécnica nos describe un país
donde se presentan suelos con respuesta mecánica variadas, utilizando términos como: suelos
colapsables, expansivos, densificables, licuables, compresibles, suelos inestables no
consolidados o de formación reciente (módulos elásticos menores a 100 kg/cm2), cuyo común
denominador es presentar deformaciones significativas que afectarán estructuras de concreto y
más aún a estructuras que admiten mucho menor valor de asentamiento admisible (menor a
1mm), como son las estructuras de pavimento. Definitivamente, un asentamiento mayor
ocasiona la fatiga prematura de la carpeta asfáltica, elemento que es muy rígido (módulo
elástico superior a 30,000kg/cm2).
En nuestro país, muchas generaciones de ingenieros utilizan el ensayo CBR, ASTM D 1883
para determinar la capacidad de soporte de la sub-rasante, sin embargo, no se considera la
humedad ni la densidad “in situ”. Se asume generalmente que la capacidad de soporte de la
sub-rasante es el resultado del ensayo asociado a la Máxima Densidad Seca del ensayo
Proctor Modificado. Si bien es cierto que el ensayo CBR de campo es costoso y no sería
recomendable realizarlo, existe otra alternativa propuesta basado en utilizar el mismo molde
CBR, llevarlo al campo y con ello extraer una muestra inalterada. En suelos finos, areno-
limosos, los suelos más susceptibles a presentar alta deformabilidad se prestan para esta
práctica. En el laboratorio, se realiza la prueba de penetración sobre la muestra en condiciones
naturales obtenida con el molde CBR, obteniéndose un valor representativo del
comportamiento de la sub-rasante.
En depósitos de suelos granulares con presencia de boleos y bloques no consolidados de
formación reciente, generalmente como resultado de fenómenos geodinámicos presentarán
deformaciones permanentes acumulables debido a la densificación producida por el impacto de
las cargas dinámicas de tránsito. En este aspecto, es preciso indicar que la deformación de
estos suelos suelen ser de magnitudes similares a los suelos limo-arcillosos compresibles.
Ensayos para medir las deformaciones producidas en suelos granulares sueltos utilizando la
mesa vibradora arrojaron resultados ilustrativos.
5. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 72
5.4 Teoría elástica de medios semi-infinitos
El cálculo de los esfuerzos transmitidos al terreno debido a la aplicación de las cargas de
tránsito se basa en las siguientes consideraciones:
a) Se asume que el terreno se comporta elásticamente; es decir, que las deformaciones que
se generan serán proporcionales a las cargas aplicadas.
a
r
ε
ε
=ν
Donde:
ν relación de poisson
rε deformación radial
aε deformación axial
b) La aplicación de una carga circular uniforme genera esfuerzos (normales y
tangenciales) en el terreno.
εaxial
σaxial
E
εradial εaxial
σaxial
τzr
τrz
σr σt
q
2a
σz
r
z
E, ν
Figura 5.3:
Componente de esfuerzos,
carga circular y coordenadas
cilíndricas
6. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 73
Se utiliza un sistema de coordenadas cilíndricas donde σz, σr y σt, son esfuerzos normales
y τzr es el esfuerzo tangencial. Los cuatro componentes definen el estado de esfuerzos en
el punto inferior (r,z).
c) La aplicación de la Teoría Elástica, basado en la integración numérica de la solución de
Boussinesq (1885). Considerando un medio homogéneo, elástico, isotrópico y semi-infinito,
se tiene:
( ) 2/522
3
z
zr
z
2
P3
+
π
=σ ........ (5.1)
Figura 5.4: Solución de Boussinesq
para el cálculo de esfuerzos verticales
σz
5.5 Aplicación de la solución de Boussinesq y la Teoría Elástica
Considerando una carga circular uniformemente repartida de magnitud q, y un plano horizontal
cualquiera a una profundidad z1, se tendrán los máximos esfuerzos verticales transmitidos,
σzmáx, cuando r=0 (punto ubicado en el eje vertical).
σz
P (tn)
r
z E, ν
σzmáx
r=0
crítico
eje
q
a
plano z1
z1
E, ν
7. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 74
Según Foster y Ahlvin (1954) tenemos los valores de σzmáx, εz y la deflexión (asentamiento
máximo en el centro del área circular para z=0= es:
a) Esfuerzo máximo vertical (en el eje vertical)
( ) ⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
+
−=σ
5.122
3
z
za
z
1q ......... (5.2)
note que el σz es independiente de E y ν.
b) Deformación máxima vertical (en el eje vertical)
( )
( ) ( ) ⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
+
−
+
ν
+ν−
ν+
=ε
5.122
3
5.022
z
za
z
za
z2
21q
E
1
......... (5.3)
c) Deflexión vertical máxima en la superficie y en el centro de la carga circular.
( )qa
E
12 2
0
ν−
=ω Para z=0 y r=0 ......... (5.4)
Ejemplo 1:
Determinar los esfuerzos y deformaciones en una carretera que no será pavimentadas
(trochas). La subrasante está conformada por conglomerado (gravoso muy compacta) de alta
capacidad de soporte, CBR de 100%. El módulo elástico, E, de 1000 kg/cm2 y relación de
poisson, ν, 0.40. la carga aplicada es de 7 kg/cm2 y el radio de contacto entre la llanta y la
superficie de rodadura es 15 cm.
Solución:
Aplicando la ecuación 5.2 se obtiene σz y con la ecuación 5.3 se determina la εz, para
expresarla en porcentaje se multiplica por 100.
q=7 kg/cm2
a=15 cm
E=1000 kg/cm2
ν=0.40
8. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 75
Prof. (cm) σz (kg/cm2) εz (%)
0
5
10
15
30
45
60
75
90
7
6.8
5.8
4.5
2.0
1.0
0.6
0.4
0.3
0.20
0.41
0.46
0.40
0.20
0.10
0.06
0.04
0.03
La deflexión vertical máxima en la superficie (asentamiento en la superficie) y en el centro del
área cargada se calcula con la ecuación 5.4.
( )
( )
mm8.1
cm157kg/cm
kg/cm1000
40.012
qa
E
12
0
2
2
2
0
2
0
=ω
×
−
=ω
ν−
=ω
la distribución de esfuerzos y deformaciones en función de la profundidad es:
Deformaciones, εz, %
0
15
30
45
60
75
90
0.00.10.20.30.40.5
Esfuerzos, σz, kg/cm2
0
15
30
45
60
75
90
0 1 2 3 4 5 6 7 8
9. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 76
De las figuras se puede concluir que los primeros 30 cm de la subrasante asumen el 70% de
los esfuerzos transmitidos por el tránsito.
Ejemplo 2:
Determinar los esfuerzos y deformaciones en una carretera que no será pavimentadas
(trochas). La subrasante está conformada por arena fina uniforme, semi-compacta, de baja
capacidad de soporte, CBR de 10%. El módulo elástico, E, de 100 kg/cm2 y relación de
poisson, ν, 0.30. la carga aplicada es de 7 kg/cm2 y el radio de contacto entre la llanta y la
superficie de rodadura es 15 cm.
Solución:
Aplicando la ecuación 5.2 se obtiene σz y con la ecuación 5.3 se determina la εz, para
expresarla en porcentaje se multiplica por 100.
Prof. (cm) σz (kg/cm2) εz (%)
0
5
10
15
30
45
60
75
90
7
6.8
5.8
4.5
2.0
1.0
0.6
0.4
0.3
3.64
5.08
5.12
4.28
2.01
1.05
0.63
0.41
0.29
La deflexión vertical máxima en la superficie (asentamiento en la superficie) y en el centro del
área cargada se calcula con la ecuación 5.4.
( )
( )
mm19
cm157kg/cm
kg/cm100
30.012
qa
E
12
0
2
2
2
0
2
0
=ω
×
−
=ω
ν−
=ω
q=7 kg/cm2
a=15 cm
E=100 kg/cm2
ν=0.30
10. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 77
la distribución de esfuerzos y deformaciones en función de la profundidad es:
Como se observa la distribución de esfuerzos en el problema 1 y 2 es el mismo, esto se debe a
que los esfuerzos transmitidos no dependen de los parámetros de suelo, sino de la carga
aplicada.
La distribución de las deformaciones varía en uno y otro problema porque depende de las
características de la subrasante.
Sistema de 2 capas
Para un sistema de dos capas como:
z
q
a
E1
E2
subrasante
h1: espesor de lastrado
Esfuerzos, σz, kg/cm
2
0
15
30
45
60
75
90
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Deformaciones, εz, %
0
15
30
45
60
75
90
0246
11. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 78
a) Esfuerzos verticales
Los esfuerzos verticales en un sistema de dos capas dependen de la relación de los módulos
E1/E2 y la relación h1/a. La figura 5.5 muestra el efecto de la capa de pavimento en la
distribución de esfuerzos verticales bajo el centro del área circular cargada.
Figura 5.5: Esfuerzos Verticales en Medios de 02 Capas
Para la carta mostrada la ν=0.5 asumida para todas las capas. Se puede observar que los
esfuerzos verticales decrecen significativamente con el incremento de la relación de módulos.
En la interface pavimento-subrasante, el esfuerzos vertical es aproximadamente el 68% de la
presión aplicada si E1/E2=1, y se reduce alrededor del 8% de la presión aplicada si E1/E2=100.
Ejemplo 1:
Si la presión aplicada proveniente del tráfico es 80 psi (5.52 kg/cm2) y el radio del área de
contacto entre la llanta y la superficie de rodadura es 6” (152 mm). La subrasante tiene módulo
elástico E2=350 kg/cm2. La carpeta tiene E1=35000 kg/cm2 y h1=a=6”. Determinar el esfuerzo
vertical en la interface.
Solución:
100
350
35000
E
E
2
1 ==
de la figura 5.1 08.0
q
z =
σ
; 2
z cm/kg44.052.508.0 =×=σ ; esto significa que la subrasante
debe distribuir 0.44 kg/cm2 y la carpeta absorbió 5.08 kg/cm2.
12. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 79
b) Deflexiones verticales (asentamientos)
La deflexión vertical superficial se usa como criterio en el diseño de pavimentos. La figura 5.6
se puede usar para definir las deflexiones verticales de sistemas de 2 capas.
Figura 5.6: Deflexiones Verticales en la Superficie para
Sistemas de 02 Capas (Burmister 1943)
La deflexión se expresa en función del factor de deflexión F2 por:
2
2
o F
E
qa5.1
=ω
El factor de deflexión está en función de E1/E2 y h1/a.
Ejemplo 2:
Determine la deflexión vertical en los siguientes casos:
a)
ωo
q=7kg/cm2
E1=35000 kg/cm2
E2=1000 kg/cm2
conglomerado
h1=4”=10 cm
13. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 80
Solución:
67.0
cm15
cm10
a
h
35
1000
35000
E
E
1
2
1
==
==
de la figura 5.6 se obtiene F2=0.46.
mm72.046.0
1000
1575.1
F
E
qa5.1
o
2
2
o
=×
××
=ω
=ω
b)
Solución:
67.0
cm15
cm10
a
h
350
100
35000
E
E
1
2
1
==
==
de la figura 5.6 se obtiene F2=0.26.
mm1.426.0
100
1575.1
F
E
qa5.1
o
2
2
o
=×
××
=ω
=ω
Sistema Elástico de Múltiples Capas
El sistema elástico de múltiples capas está compuesto por el sistema de n-capas en
coordenadas cilíndricas, la capa n-ésima es de espesor infinito. Para cada capa se debe
conocer su módulo de elasticidad E y su relación de Poisson ν. Figura 5.7.
Para restablecer la condición entre las interfaces de este sistema de múltiples capas, se debe
evaluar la condición “ligada” o “no ligada”. El término "ligado" es un requerimiento necesario
para establecer la condición de frontera o interfase entre las capas de una estructura de
pavimentos, de tal manera que se facilite la solución numérica de la ecuación diferencial del
ωo
q=7kg/cm2
E1=35000 kg/cm2
E2=100 kg/cm2
Arena uniforme
semicompacta
h1=4”=10 cm
14. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 81
problema elástico, vía elementos finitos o diferencias finitas. Esto quiere decir que el término
tiene una connotación matemática y física, equivalente a un modelo de interfase entre capas.
En una interfase tenemos que modelar la "transición" que existe entre los desplazamientos,
deformaciones y esfuerzos de los materiales vecinos. Si asumimos que estas variables serán
iguales, estaremos en la condición "ligada", si alguna de estas variables fuera diferente la
condición sería "ligado intermedio" y si las variables del estado de esfuerzo tensional fueran
diferentes seria "no ligado".
En cualquier caso estaremos ante la necesidad de modelar la interfase. Este problema es
común en un problema geotécnico donde se involucran materiales diferentes, sobre todo si uno
de ellos está sometido a esfuerzos mayores o concentrados, por ejemplo un anclaje o una capa
de refuerzo, en el pavimento por ejemplo sería el modelar la presencia de una geomalla. Este
problema puede ser de difícil solución, salvo se implementen modelos de transferencia,
basados en investigaciones experimentales.
En un problema convencional de pavimentos, la cosa se simplifica, dado que los materiales
granulares con especificaciones rigurosas, friccionantes y compactados siempre obedecerán a
una interfase "ligada". Por ello los textos de pavimentos cuando se refieren a este aspecto
indican que el problema se debe considerar casi siempre como "ligado". Sin embargo, siempre
hay excepciones y se puede dar el caso de ligado intermedio.
Es muy difícil encontrar una interfase no ligada, salvo corresponda a un diseño particular
deficiente, y por lo tanto no tendría importancia en la práctica ingenieril. Se me ocurre por
ejemplo, de una carpeta asfáltica en caliente rígida sobre una subrasante arcillosa húmeda
(aunque sea de consistencia dura, pero con interfase de baja resistencia tangencial o cortante).
Las arcillas húmedas presentan un comportamiento del tipo no drenado (fricción nula) y en la
carpeta existiría una concentración de esfuerzos donde los esfuerzos tangenciales horizontales
generarían desplazamientos relativos en la interfase. En conclusión, se recomienda utilizar la
condición ligada, en los programas de análisis deformacional que existen en nuestro medio.
Darle solución a sistemas elásticos de múltiples capas es tarea difícil, para ello se usan
herramientas como los programas de cómputo. En el medio hay diferentes programas entre
ellos el Programa Kenlayer de la Universidad de Kentucky, este programa puede ser aplicado
sólo en problemas de pavimentos asfálticos.
15. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 82
Figura 5.7: Sistema elástico de múltiples capas en coordenadas cilíndricas
El programa Kenlayer es de fácil uso, para correr el programa se deben seguir los siguientes
pasos:
1.- Copiar el archivo con extensión DAT. Ejemplo copiar el archivo Rioja.
2.- Cambiar de nombre al archivo cambiado. Ejemplo Rioja 1.
3.- Abrir el archivo Rioja 1 con el Bloc de notas.
4.- Modificar la información correspondiente al proyecto en estudio. Grabar y cerrar.
5.- Abrir el programa Kenlayer, aparecerá una pantalla negra, con la siguiente inscripción:
INPUT THE DATA FILE NAME :
6.- Escribir Rioja 1.DAT, hacer enter e inmediatamente la pantalla se cerrará.
7.- En la carpeta de destino aparecerá un documento de texto denominado LAYER.
8.- Sin abrir el documento cambiarle de nombre. Ejemplo Rioja 1.OUT
9.- Abrir el nuevo documento y ver los resultados.
En el paso 4 se debe modificar la información existente por la información del proyecto, para
esto el lector se puede guiar de la ayuda memoria presentada en las siguientes hojas.
z3
z2
z1
q
a
E1 , ν1
E2 , ν2
En , νn
r
z
16. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 84
1 (1)
CARRETERA RIOJA TARAPOTO: PAVIMENTO DE 5 CAPAS EJE STANDARD 8.2 TON LLANTA DUAL (2)
1 0 1 1 (3)
0.00100 (4)
5 5 80 9 (5)
2.00000 3.00000 8.00000 8.00000 (6)
0.40000 0.35000 0.35000 0.30000 0.30000 (7)
0.00000 2.00000 5.00000 13.00000 21.00000 (8)
1 (9)
4.500E+05 3.700E+05 3.200E+04 1.700E+04 4.500E+03 (11)
1 (13)
4.52000 70.00000 (14)
3 (19)
0.00000 13.50000 0.00000 0.00000 0.00000 3.37500 0.00000 6.75000 (20)
Carpeta asfáltica: E*=450,000 psi; µ=0.40
Base estabilizada: E*=370,000 psi; µ=0.35
Base granular: Mr=32,000 psi; µ=0.35
Sub base granular: Mr=17,000 psi; µ=0.30
z
Fundación: Mr=4,500 psi; µ=0.30
2”
3”
8”
8”
17. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 85
NUMBER OF PROBLEMS TO BE SOLVED = 1 (1)
********************************************************************************************
* *
* CARRETERA RIOJA TARAPOTO: PAVIMENTO DE 5 CAPAS EJE STANDARD 8.2 TON LLANTA DUAL * (2)
* *
********************************************************************************************
MATL = 1 FOR LINEAR ELASTIC LAYERED SYSTEM
NDAMA = 0, SO DAMAGE ANALYSIS WILL NOT BE PERFORMED
(3)
NUMBER OF PERIODS PER YEAR (NPY) = 1
NUMBER OF LOAD GROUPS (NLG) = 1
TOLERANCE FOR INTEGRATION (DEL) -- = .00100 (4)
NUMBER OF LAYERS (NL)------------- = 5
NUMBER OF Z COORDINATES (NZ)------ = 5
(5)
LIMIT OF INTEGRATION CYCLES (ICL)- = 80
COMPUTING CODE (NSTD)------------- = 9
THICKNESSES OF LAYERS (TH) ARE : 2.00000 3.00000 8.00000 8.00000 (6)
POISSON'S RATIOS OF LAYERS (PR) ARE : .40000 .35000 .35000 .30000 .30000 (7)
VERTICAL COORDINATES OF POINTS (ZC) ARE: .00000 2.00000 5.00000 13.00000 21.00000 (8)
ALL INTERFACES ARE FULLY BONDED
(9)
FOR PERIOD NO. 1 ELASTIC MODULI OF LAYERS ARE: .450000E+06 .370000E+06 .320000E+05 .170000E+05 .450000E+04 (11)
18. Diseño Moderno de Pavimentos Esfuerzos y Deformaciones en el Pavimento
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 86
(13)
LOAD GROUP NO. 1 HAS 2 CONTACT AREAS
CONTACT RADIUS (CR)--------------- = 4.52000 (14)
CONTACT PRESSURE (CP)------------- = 70.00000
NO. OF POINTS AT WHICH RESULTS ARE DESIRED (NPT)-- = 3 (19)
WHEEL SPACING ALONG X-AXIS (XW)------------------- = .00000
WHEEL SPACING ALONG Y-AXIS (YW)------------------- = 13.50000 (20)
POINT NO. AND X AND Y COORDINATES ARE :
1 .00000 .00000 2 .00000 3.37500 3 .00000 6.75000
PERIOD NO. 1 LOAD GROUP NO. 1
POINT VERTICAL VERTICAL VERTICAL MAJOR INTERM. MINOR VERTICAL MAJOR MINOR HORIZONTAL
PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL
NO. COORDINATE DISP. STRESS STRESS STRESS STRESS STRAIN STRAIN STRAIN STRAIN
1 .00000 .2780E-01 .7478E+02 .1986E+03 .1895E+03 .7478E+02 -.1788E-03 .2064E-03 -.1788E-03 .1782E-03
1 2.00000 .2768E-01 .5407E+02 .5578E+02 .4523E+02 .4111E+02 .4189E-04 .4721E-04 .1575E-05 .6888E-05
1 5.00000 .2725E-01 .1690E+02 .1698E+02 -.8627E+02 -.1060E+03 .2275E-03 .2278E-03 -.2211E-03 -.2211E-03
1 13.00000 .2436E-01 .5161E+01 .5373E+01 -.5429E+01 -.6580E+01 .2903E-03 .2993E-03 -.2050E-03 -.2050E-03
1 21.00000 .2194E-01 .2319E+01 .2345E+01 -.3720E+01 -.4286E+01 .2772E-03 .2792E-03 -.2278E-03 -.2278E-03
POINT VERTICAL VERTICAL VERTICAL MAJOR INTERM. MINOR VERTICAL MAJOR MINOR HORIZONTAL
PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL
NO. COORDINATE DISP. STRESS STRESS STRESS STRESS STRAIN STRAIN STRAIN STRAIN
2 .00000 .2809E-01 .4869E+02 .1721E+03 .1546E+03 .4869E+02 -.1822E-03 .2018E-03 -.1822E-03 .1472E-03
2 2.00000 .2814E-01 .4432E+02 .6063E+02 .3981E+02 .2360E+02 .2765E-04 .7837E-04 -.3684E-04 .1360E-04
2 5.00000 .2779E-01 .1552E+02 .1553E+02 -.6301E+02 -.9931E+02 .1955E-03 .1955E-03 -.2235E-03 -.2235E-03
2 13.00000 .2491E-01 .5485E+01 .5532E+01 -.5650E+01 -.6936E+01 .3086E-03 .3105E-03 -.2155E-03 -.2155E-03
2 21.00000 .2234E-01 .2438E+01 .2445E+01 -.4035E+01 -.4498E+01 .2939E-03 .2944E-03 -.2365E-03 -.2365E-03
POINT VERTICAL VERTICAL VERTICAL MAJOR INTERM. MINOR VERTICAL MAJOR MINOR HORIZONTAL
PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL
NO. COORDINATE DISP. STRESS STRESS STRESS STRESS STRAIN STRAIN STRAIN STRAIN
3 .00000 .2798E-01 .3243E+02 .1474E+03 .1290E+03 .3243E+02 -.1736E-03 .1841E-03 -.1736E-03 .1267E-03
3 2.00000 .2799E-01 .6060E+01 .4653E+02 .3228E+02 .6060E+01 -.5659E-04 .6932E-04 -.5659E-04 .2499E-04
3 5.00000 .2781E-01 .1314E+02 .1314E+02 -.3299E+02 -.8611E+02 .1482E-03 .1482E-03 -.2140E-03 -.2140E-03
3 13.00000 .2510E-01 .5551E+01 .5551E+01 -.5659E+01 -.7035E+01 .3123E-03 .3123E-03 -.2187E-03 -.2187E-03
3 21.00000 .2248E-01 .2478E+01 .2478E+01 -.4139E+01 -.4569E+01 .2994E-03 .2994E-03 -.2394E-03 -.2394E-03
εtεzσz ≈σt