METODOLOGÍA DE DISEÑO SHELL

TEMPERATURA PROMEDIO ÚLTIMO AÑO (2008)1

MES IDEAM (MMAT, ºC)

lectura tabla ponderación

enero 16,7 0,67febrero 16,7 0,67marzo 16,7 0,67abril 16,5 0,65mayo 16,6 0,66junio 16,9 0,69julio 16,5 0,65agosto 16,4 0,64septiembre 17 0,7octubre 16,7 0,67noviembre 16,3 0,63diciembre * factor de ponderación promedio

suma 7,3

suma/11 0,663636364

TEMPERATURA MAAT=16.5ºC TEMPERATURA w-MATT= 16.5ºC

“N” según AASHTO

Tipo de vehículo TPD r C Fc A B N

n 10A 100

Livianos 362 0,00% 10,000000 0,000748 1 1 988,5912581B (1carril) 1 

C-2p 262 0,22% 10,110689 1,493846 1 1 1444377,599  

C-2G 385 0,22% 10,110689 3,921300 1 1 5571401,29  

C-3-4 51 0,22% 10,110689 5,596941 1 1 1053402,861  

C-5 22 0,22% 10,110689 9,937571 1 1 806819,7893  

> C-5 206 0,22% 10,110689 6,495880 1 1 4938315,232  

SUMATORIA N 1,38E+07

1 ? Ver anexos datos de la estación 2401525, estación en la cercanías de la vía de estudio.

CBR de diseño:

ordenar valores de mayor a menor

valores mayores e iguales

valores de resistencia respecto al valor

máximo

1 6 1001,5 4 66,72 3 503 1 16,7

CBR=1.2

MR DEL SUELO

CBR=1.2%

MR=107*CBR= 107*1.2= 1.2*107 N/m2

1. DETERMINACIÓN DEL STIFFNESS DEL ASFALTO A LA

TEMPERATURA DE TRABAJO EN OBRA

Datos sobre penetración del asfalto (laboratorio)

Temperatura ºC

Penetración (1/10mm)

20 5030 6035 75

DEL FIGURA 7.40 nomograma para calcular el índice de penetración y la temperatura T800:

T800 = 92 ºC

ÍNDICE DE PENETRACIÓN= 6.0

TEMPERATURA MAAT=16.5ºC TEMPERATURA w-MATT=16.5ºC

Con la grafica de relación entre la temperatura efectiva de las capas asfáltica y la MMAT figura 5.42:

Espesor de capa asfáltica: 20 cm.

Temperatura de la mezcla=24°C

D=T800 -TmezclaD=92°C – 24°CD= 68 °C

Con este valor entramos al Nomograma de Van Der Poel para determinar el modulo dinámico del asfalto Stiffness (grafica 5.41)

Tiempo de aplicación de carga en el ensayo, la Shell recomienda 0.02 seg para una velocidad el vehiculo de 50 a 60 Km/h

Stiffness del asfalto=4’000.000 N/m2

Stiffness del asfalto =4*106 N/m2

2. DETERMINACIÓN DEL STIFFNESS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA

15% de vacios2

6% asfalto79% material

granular

Entramos con el Stiffnes del asfalto: 4x106N/m2

El volumen de asfalto: 6%Volumen de agregado: 79%

stiffness de la mezcla= 1x109 N/m2

3. IDENTIFICACIÓN DEL CÓDIGO DE RIGIDEZ DE LA MEZCLA ASFÁLTICA

En la grafica anexa que muestra la relación entre la rigidez de la mezcla y la rigidez del asfalto cruzamos los valores:

Stiffnes del asfalto: 4x106N/m2

stiffness de la mezcla: 1x109 N/m2

En la gráfica de “relaciones entre la rigidez de la mezcla y la rigidez del asfalto” observamos que se encuentra en S1

Por lo tanto escogemos: S1

4. DETERMINACIÓN DE LA DEFORMACIÓN MÁXIMA ADMISIBLE ESPECÍFICA DE TRACCIÓN EN LA FIBRA INFERIOR DE LAS CAPAS ASFÁLTICAS:

En este caso se emplea el nomograma de fatiga, anexo para la determinación de la deformación FAT de la mezcla en función del stiffness de la mezcla y el volumen del asfalto en %.

Stiffness de la mezcla SM= 1x109N/m2

Volumen del asfalto Vb= 6% Tránsito N= 1.38x107

A partir de estos datos obtenemos la deformación horizontal por tracción admisible de la mezcla asfáltica:

5. IDENTIFICACIÓN DEL CÓDIGO DE FATIGA DE LA MEZCLA

Buscamos en las graficas F1 y F2 anexas, a partir del stiffness de la mezcla SM= 1x109 N/m2 y la deformación horizontal por tracción ɛ=1.3 x 10-4. en la curva de F2 se encuentra mas cerca a la línea de vida por fatiga de N=1X108

2 Según ARTÍCULO 450 – 07 MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE para MDC-1 el porcentaje debe >=14

ɛ= 1.3 x 10-4

Nuestra mezcla es:

6. IDENTIFICACIÓN DEL CÓDIGO TOTAL DE LA MEZCLA

Tenemos dos alternativa: S1-F2-50 o S1-F2-100

Como consideramos que la zona de nuestra vía presenta un clima cálido escogemos S1-F2-50

CÓDIGO DE LA MEZCLA ESCOGIDA:

DISEÑO ESTRUCTURALTemperatura w-MATT=16.5°C Módulo Resiliente de la subrasante (MR)= 107*CBR= 1.45%*1.07N/m2 = 1.45*107N/m2

Módulo Resiliente del granular 1 (MR)= 107*CBR= 20%*1.07N/m2= 2.0*108N/m2

Módulo Resiliente del granular 2 (MR)= 107*CBR= 40%*1.07N/m2= 4.0*108N/m2

Módulo Resiliente del granular 2 (MR)= 107*CBR= 80%*1.07N/m2= 8.0*108N/m2

Código de la mezcla escogida=S1-F2-50

En el diagrama HN 18, correspondiente a la mezcla de código S2-F2-50 y w-MATT de 20°C, y modulo de subrasante 2.5 x 107 N/m2 buscamos la curva de N=1.38 x 107.

PRESENTACIÓN DE ALTERNATIVAS

alternativa Nº

espesor de capas granulares (mm) espesor de la capa asfaltica

(mm)CBR 20 CBR 40 CBR 80

1 360

2 185 315

3 185 290-185= 105 310

4 180 290-180=110 410-290=120 290

ALTERNATIVA 1

S1-F2

S1-F2-50

36 cm

ALTERNATIVA 2

ALTERNATIVA 3

ALTERNATIVA 4

CONCLUSIONES

En Colombia debido a la situación económica del país, es mejor utilizar el menor espesor de capa asfáltica posible, en ese caso la mejor alternativa es la número cuatro.

31.5 cm

CBR 2018.5 cm

31cm

CBR 4010.5 cm

CBR 2018.5 cm

29cm

CBR 8012 cm

CBR 4011 cm

CBR 2018 cm

El método Shell es un método poco confiable porque está sujeto a la interpretación de graficas, lo que lo hace muy subjetivo es decir depende de la interpretación de cada persona al momento de implementar el método, debido a esto cada persona puede obtener espesores diferentes.

Como nuestra mezcla es S1-F2-50 presenta las siguientes características:Al ser S1 es una mezcla de alta rigidez, F2 tiene baja resistencia y una cantidad de vacios altos, debido a esto es una mezcla diseñada para altas temperaturas.