presentacion del trabajo final de pavimentos2

1

Asignatura: Diseño de PavimentosTrabajo Práctico Nº 1 BISAR 3.0

2


3


PRESENTACION

El presente trabajo da a conocer alcances prácticos del manejo y uso del programa de computo BISAR 3.0 DE LA SHELL, el cual realiza el cálculo de los esfuerzos y deformaciones que se producirá en una estructura de pavimento asfaltico esto debido a cargas generadas generalmente por los vehículos, también daremos a conocer lo aplicado con los ejemplos realizados en muestras sesiones de clase para la comprobación de los resultados. Debemos mencionar también que el programa BISAR 3.0 DE LA SHELL está contenido en lo que respecta a métodos de diseño analíticos-mecanicistas que a su vez dichos métodos pertenecen a la metodología de diseño de pavimentos flexibles.

4


CALCULO DE ESFUERZOS, DEFORMACIONES Y DEFLEXIONES CON BISAR 3.0 DE LA SHELL

CALCULATION OF STRESS, STRAIN AND bisar 3.0 DEFLECTIONS WITH THE SHELL

Castillo Chino Maik Franco

Facultad de ingeniería civil, estudiante grupo de diseño de pavimentos de ingeniería

Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez de Perú, Juliana, [email protected]

Puma Luna Demetrio

Facultad de ingeniería civil, estudiante grupo de diseño de pavimentos de ingeniería

Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez de Perú, Juliana, [email protected]

RESUMEN

El trabajo presenta un programa de computo, el BISAR 3.0 para el METODO SHELL, el cual es un método de diseño de pavimento analítico mecanicista, se muestran la alcances y limitaciones de dicho programa y hace énfasis en el cálculo de esfuerzo, deformaciones y deflexiones en una estructura de pavimento, también se hace mención de la procedencia del programa, el método con el que trabaja, además se menciona brevemente el METODO SHELL que pertenece a la vez a los métodos de diseño de estructuras de pavimento flexible en el mundo. [1] [2]

PALABRAS CLAVES: metodología de diseño de pavimentos, métodos empírico analítico mecanicista, programa BISAR 3.0, METODO SHELL.

ABSTRACT

The paper presents a computer program, the BISAR 3.0 for SHELL METHOD, which is a method of analytical mechanistic pavement design, show the scope and limitations of the program and focuses on the calculation of stress, strain and deflections pavement structure also makes mention of the origin of the program, the method that works, and briefly mentioned SHELL METHOD belonging to both design methods of flexible pavement structures in the world. [1]

KEY WORDS: pavement design methodology, analytical empirical methods mechanistic BISAR 3.0 program, SHELL METHOD.

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

5


1. INTRODUCCION:

Un pavimento debe ser diseñado de tal manera que las cargas impuestas por el transito no generen deformaciones permanentes y excesivas. Para los pavimentos flexibles las deformaciones se producen en cada capa, el método de diseño mecanicista supone que las deformaciones permanentes ocurren solamente en la sub rasante sin embargo en vías donde se construyen capas asfálticas delgadas, las capas granulares soportan el esfuerzo aplicado en su totalidad y la magnitud de dichos esfuerzos puede llegar a generar altos valores de deformación.

El programa BISAR 3.0 DE LA SEHLL, contiene herramientas para el cálculo de esfuerzos y deformaciones y deflexiones que se presentan en una estructura de pavimento.

El programa nos brindará opciones para ingresar con facilidad los datos que se requieren a manera de facilitar el uso del BISAR 3.0 DE LA SHELL tenemos necesariamente mencionar que el programa está diseñado para el uso bajo Windows xp y Windows 7 [1] [3] [3] [2]

2. OBJETIVOS:

2.1.-OBJETIVO GENERAL:

El presente trabajo mostraremos de manera simple, sencilla y fácil de entender el uso, manejo y aplicación del programa BISAR 3.0 DE LA SHELL el cual se usa para el análisis de estructuras de pavimento flexibles para ello se usara un ejemplo académico de aplicación. [2]

2.2.-OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Se tiene como objetivo específico calcular los esfuerzos, deformaciones y deflexiones que se presentan en une estructura de pavimento por efecto de las cargas vehiculares, evaluar los resultados obtenidos [2]

3. MARCO TEORICO:

6


3.1.-METODOLOGIAS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES:

3.1.1.-METODO DE DISEÑO EMPIRICO:

En el caso de métodos empíricos se correlacionan el comportamiento de los pavimento in-situ, atreves de observaciones y mediciones de campo. [1]

3.1.2.-METODO DE DISEÑO ANALITICO MECANISISTA:

A deferencia del método empírico, este método toma en cuenta como el estado de esfuerzos y deformaciones que experimentan las capas que conforman la estructura del pavimento influyen en el comportamiento del mismo. Por ello para el cálculo de esfuerzo y deformaciones este método emplea programas de computadora de BISAR 3.0 DE LA SHELL [1]

3.2.-METODO SHELL:

El método considera la estructura del pavimento como un sistema de multicapas que es lineal mente elástica, bajo la acción de las cargar del tránsito vehicular, en el cual los materiales se caracterizan por su módulo de elasticidad (E) y su relación de poisson (ṳ) los materiales de la estructura se consideraran y se asumirá que las capas son de extensión infinita en el sentido horizontal

El diseño consiste en elegir los espesores de las capas asfálticas y granulares con su respectivo módulo de elasticidad (E) y su relación de poisson (ṳ) para que puedan cumplir un determinado criterio de deformaciones por el cual el METODO SHELL emplea el programa de computo BISAR 3.0 que le permite calcular esfuerzos, deformaciones y deflexiones que se producirán en cualquier punto de una estructura.

Estos son los criterios básicos que METODO SHELL considera para su diseño estructural [5] [6] [7]

a) Si la deformación horizontal por tracción en la fibra interior de las capas asfálticas supera la admisible se producirá un agrietamiento de la capas

7


b) Si la deformación vertical por compresión en la sub rasante es excesiva, si producirá una deformación permanente de la sub rasante y por consiguiente del pavimento

3.2.1.-PARAMETROS DE DISEÑO QUE CONSIDERA EL METODO SHELL

Periodo de diseño Transito Temperatura Resistencia de la sub rasante Resistencia de las capas granulares Características de la mezcla asfáltica

3.3.- PROGRAMA BISAR 3.0 DE LA SHELL:

El programa BISAR 3.0 considera que material debe ser conocido para analizar la estructura con un sistema de capas en el que los materiales se caracterizan por su módulo de elasticidad y la relación de poisson. Los materiales se asumen para que pueda ser homogénea e isotrópica de esta manera fue que sobre la base de este modelo, a finales de 1960, shell desarrollo BISTRO (estructuras bituminosas en carreteras), un programa informático que calcula tensiones, este programa se ha mejorado y le ha cambiado el nombre a bisar 3.0 (el análisis de tensión bituminosa en carreteras). En 1998, shell puso en marcha bisar 3,0 el cual trabaja dentro de las ventanas. Esto es descrito en un artículo publicado posteriormente. este programa ha seguido los mismos principios y se tiene versiones anteriores de bisar pero de nuevo tiene una interfaz gráfica de usuario mejorada.

Se ha hecho un esfuerzo considerable para reducir el número de variables que intervienen en el análisis de Pavimentos con el fin de mantener el proceso tan simple como sea posible. por lo tanto, han sido hecho una serie de supuestos. los primero suposiciones se basa en los resultados de los ensayos de materiales que ha demostrado que el coeficiente de poison no varía en gran medida y un valor de 0-35 puede ser asumido para la capa de asfalto, sub-base y sub-rasante. La segunda suposición de es que el espesor de la sub-rasante es infinito. Estas suposiciones dejan sólo cinco variables para cualquier sistema en particular. Estos son:

1. El módulo elástico de la capa de asfalto

8


2. El espesor de la capa de asfalto 3. El módulo elástico de la capa de sub-base granular 4. El espesor de la capa de sub-base granular 5. El módulo elástico de la sub-rasante.

Por lo tanto,, como estos cinco variables están vinculados por relaciones analíticas, si cualquiera de las cuatro se calculan o se asumen la quinto se puede calcular con relativa facilidad. [8] [3]

3.4.- CUADROS DE DIALOGO Y HERRAMIENTAS DEL BISAR 3.0

a) DESCRIPCION DE LOS COMANDOS EN EL CUADRO LOAD

Sistem description : descripción de sistema

Use standard dual Wheel? : usar un módulo de ruedas

Mode of load : modo de carga

No of circular loads : número de cargas circulares

Loads : cargas

9


Load and radius : cargas y radios

Load numbers : número de cargas

Save : guardar

Retrieve : recuperar

Vertical load : cargas verticales

Radius : radios

Horizontal load : cargas horizontales

Shear direction : fijar dirección en grados

b) DESCRIPCION DE LOS COMANDOS EN EL CUADRO DE LAYER

Full friction between layers? :

Layer number : número de capas

Thickness : espesor

Modulus of eslasticity : módulo de elasticidad

Poisson´s ratio : relación de poisson

No of layers (1-10) :

c) DESCRIPCION DE LOS COMANDOS EN EL CUADRO DE POSITONS

10


Numbers of systems (1-10) : número de sistemas

Select posicions for standad dual Wheel :

No of position entries :

Position number :

X coordinate :

Y coordinate :

Z (depth) coordinate :

d) CUADROO DE CALCUO DE DATOS

e) CUADRO DE REPORTES DE RESULTADOS

11


f) CUADRO DE TABLA DE RESULTADOS:

g) CUADRO DE IMPRESION DE LOS REPORTES DE RESULTADOS:

4. PROCESO APLICATICO DE BISAR 3.0 DE LA SHELL:

12


Antes de utilizar el programa BISAR 3.0 es necesario definir el modelo de la estructura del pavimento que se va a estudiar, el número de capas, el tipo de material de cada capa, el modulo elástico y la relación de poisson de cada capa, el radio de carga, la presión de Ci ontacto o la carga por rueda y la configuración del eje de carga.

Además la información debe estar con las siguientes unidades.

PARAMETRO UNIDAD

Radio de carga Metros

Presión del contacto KPa

Coordenadas Metros

Módulo de elasticidad MPa

Relación de poisson -----

Espesor de la capa Metros

4.1.-PASOS PARA EL CALCULO CON EL PROGRAMA BISAR 3.0

13


1.- Entrar en el programa BISAR 3.0

2.- Creamos un nuevo proyecto “New” después de entra en una carpeta de “System description” donde ponemos un titulo

3.- después se selecciona “stress and radius” en mode of load en la cual se introduce las cargas y se verifica si los datos están correctos y luegos se guarda.

14


4.- luego hacemos un clic en la pestaña “Layers” en la cual se introducen las capas después elegimos el N° de capas la cual va del 1-10

5.-luego verificamos si los datos están bien y guardamos

15


6.- hacemos clic en la pestaña de “positions” para introducir los datos de las posiciones (Coordenadas de X,Y,Z) una vez entrada las posiciones verificamos y procedemos a guardar.

7.- teniendo todos los datos hacemos clic en el menú de “results” luego aparecerá una casilla de “calculated data”

8.- en la cual elegimos “Block Report” en la cual vemos un reporte general.

16


9.- elegimos “Detailed Report” en la cual vemos un reporte detallado.

10.- elegimos “Block Table” en la cual vemos la tabla general.

17


11.- elegimos “Detailed table” en la cual vemos la tabla detallada.

5. CONCLUCIONES:

18


Es necesario tener en cuenta que los avances científicos en el área de pavimentos son un gran aporte a su desarrollo mecanistico como también lo es la implementación de herramientas computacionales como lo es el BISAR 3.0

Uno de los aportes que se realizó en este trabajo fue describir el desarrollo y el manejo del programa computacional BISAR 3.0 con el propósito de colocarlo al alcance del estudiantado, sustentando las aplicaciones que se puede desarrollar con el programa mediante la implementación de este en el análisis de casos reales y teóricos a fin de mostrarle al estudiante con resultados, las ventajas y utilidades que tiene esta herramienta.

Es así que el programa BISAR 3.0 se constituye en un avance importante para el diseño de pavimentos flexibles, tanto así que una correcta utilización reduce notoriamente el tiempo empleado en el diseño de una estructura de pavimento.

6. RECOMENDACIONES:

Es muy cierto que los alcances de la metodología desarrollada por Shell en el diseño de pavimentos flexibles nos permite obtener resultado muy satisfactorios, cabe mencionar entonces que es sumamente necesario explorar nuevos descubrimientos y compartirlos esto con el fin de optimizar nuestros resultados y maximizar nuestro tiempo.

Es necesario realizar también durante el desarrollo de nuestra actividad académica la interacción del estudiante con todas las herramientas computacionales que desde luego tengan un fin académico poniéndolos al servicio de la comunidad universitaria en condiciones y espacios que sean adecuados para un correcto uso y aprovechamiento.

Se considera recomendable utilizar un método mecanicista para diseñar como lo es el método Shell, esto con el fin de verificar y controlar los resultados obtenidos con métodos empíricos como lo es el método AASHTO.

19


7.

presentacion del trabajo final de pavimentos2

Documents