Metodo De Shell

DISEÑO DEL PAVIMENTO - MÉTODO SHELL

Este método considera la estructura del pavimento como un sistema multicapa

linealmente elástico, bajo la acción de las cargas de tránsito, en el cual los

materiales se encuentran caracterizados por su módulo de elasticidad de Young

(E) y su relación de Poisson (μ). Los materiales de la estructura se consideran

homogéneos y se asume que las capas tienen una extensión infinita en sentido

horizontal.

El procedimiento básico supone al pavimento como una estructura tricapa (Figura

18), en la que la capa superior corresponde a las carpetas asfálticas, la intermedia

a las capas granulares y la inferior, que es infinita en sentido vertical, corresponde

a la subrasante:

El diseño consiste en elegir espesores de las capas asfálticas y granulares, y

características de sus materiales (E, μ), de manera que se cumpla un determinado

criterio de deformaciones. El método utiliza un programa BISAR de cómputo, el

cual permite calcular los esfuerzos y deformaciones que se producen en cualquier

punto de la estructura y localiza las magnitudes máximas de ellos. Los criterios

básicos para el diseño estructural son las siguientes:

a. Si la deformación horizontal por tracción εt en la fibra inferior de las capas

asfálticas supera la admisible, se producirá el agrietamiento de ellas.

b. Si la deformación vertical por compresión en la subrasante εz es excesiva,

se producirá una deformación permanente de la subrasante y por consiguiente del pavimento.

Partiendo de estos conceptos, la SHELL ha logrado determinar las combinaciones

de espesores de las diferentes capas del pavimento que garantizan el

cumplimiento de los valores εt y εz durante el periodo de diseño. Para facilitar la

aplicación del método por parte del diseñador, la SHELL ha elaborado una serie

de gráficas de diseño a partir de los resultados de la aplicación de su programa de

cómputo.

En una primera serie (Figura 19) se presenta una combinación de espesores de

las capas asfálticas (H1) y de las capas granulares (H2) para que se satisfagan los

criterios de deformación horizontal por tracción εt. Los espesores a1 de capas asfálticas y a2 de capas granulares, combinados, cumplen con ese requisito.

En una segunda serie (Figura 20) se presenta una combinación de espesores de

las capas asfálticas (H1) y de las capas granulares (H2) para que se satisfagan los

criterios de deformación vertical por compresión εz. Los espesores a3 y a4,

combinados, cumplen con este requisito.

Como se requiere cumplir simultáneamente los dos criterios (que ni se agrieten ni

se deformen) es necesario fusionar las dos curvas en una (Figura 21). Y es así

como la presenta la SHELL.

Con a5 de espesor de capas asfálticas y a6 de capas granulares se satisfacen los

dos criterios. El de εz apenas cumple y por εt está sobrado. Con a7 de capas

asfálticas y a8 de capas granulares hasta a9 para cumplir también el criterio de εz

pero no se cumple el de Et. Cuando esto sucede, se debe aumentar el espesor de las capas granulares hasta a9 para cumplir también el criterio de deformación por tracción.

Es de anotar que no se aconseja considerar puntos a la derecha de donde se

cruzan las curvas ya que por una pequeña reducción en el espesor de las capas

asfálticas hay que aumentar bastante las capas granulares.

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