Caracterización del Desempeño a Fatiga Mediante el Enfoque Fenomenológico y de Disipación de Energía de MA Chilenas IAG130-01-2013 Autores: Gabriel García, Ph.D., Ing.Civ. Esteban Marín, M.Sc., Ing.Civ. Rodrigo Delgadillo, Ph.D., Ing.Civ. Carlos Wahr, Ing.Civ.

Introducción En Chile, el diseño de pavimentos flexibles se realiza, fundamentalmente, con AASHTO 93 Como un primer paso hacia métodos E-M, la UTFSM ha comenzado a caracterizar el comportamiento a fatiga de MAC chilenas, por medio del ensayo de vigas a flexión en 4 puntos (4PBB) El agrietamiento predominante en el país, es del tipo “de abajo hacia arriba”, por lo que en esta etapa, se optó por caracterizar este deterioro El objetivo de este trabajo es modelar el comportamiento a fatiga de 5 MAC, aplicando el enfoque tradicional y el de la “razón de cambio de la energía disipada” (RCED)

Materiales Utilizados Mezclas Estudiadas IV-A-12: Densamente graduada, se incluyeron 2 tipos, una con asfalto convencional y una con asfalto modificado M-10: Microaglomerado discontinuo en caliente, utilizada como capa de rodadura SMA: “Stone Mastic Asphalt”, se estudiaron 2 tipos, una con pellet de celulosa con asfalto y una con fibras de celulosa

Materiales Utilizados Granulometrías de las Mezclas

Materiales Utilizados Asfalto y Vacíos de Aire Condiciones de Ensayo en Laboratorio Norma: AASHTO T 321-07 Tipo de ensayo: deformación controlada Probetas: 380 mm x 50 mm x 63 mm Temperatura: 20oC Frecuencia: 10 Hz Criterio de falla: reducción rigidez inicial al 50%

Enfoque Tradicional Ecuación de Fatiga

Enfoque Tradicional Resultados Curvas de Fatiga y Parámetros e6 y N500

Enfoque Tradicional Resultados Relación K1 – K2

Enfoque Tradicional Comparación con Modelos Shell y A.I.

Disipación de Energía Razón de Cambio de la Energía Disipada (RCED) [Shen y Carpenter. 2007]

Disipación de Energía Valor de Plató (VP) Ciclos de Carga Etapa de Plató RCED Valor de Plató Falla Macroscópica Nf50 [Shen y Carpenter. 2005] Valor de Plató (VP): RCED que corresponde al ciclo Nf50

Disipación de Energía Relación Única VP-Nf y Ecuación de Predicción de VP Data Points: 546 Mixture types: 98 Loading modes: 2 Frequency: 0.5-10 Hz Rest period: 0-0.4 sec. To = 20oC [Shen. 2006]

Disipación de Energía Resultados Relación VP - Nf

Disipación de Energía Resultados Comparación VP: Este Estudio vs. Shen-Carpenter

Disipación de Energía Resultados Evaluación Modelo Predictivo Shen-Carpenter

Disipación de Energía Resultados Nuevo Modelo Predictivo del VP

Conclusiones Se caracterizó el desempeño a fatiga de 5 MAC (2 densas, 1 discontinua y 2 SMA) por medio de 2 enfoques: Enfoque Tradicional Los parámetros K1 y K2 mostraron una fuerte correlación (R2 = 0.97) y K2 estuvo dentro del rango que reporta la literatura (3 a 6) Se propuso una relación con un solo parámetro, lo que permitiría caracterizar otras mezclas, con ensayos a un solo nivel de deformación – Se requiere expandir la B.D. El desempeño de las mezclas se relacionó directamente con el grado del asfalto usado (PG 70-28 la mejor y PG 64-22 la peor)

Conclusiones Enfoque Disipación de Energía Se aplicó un modelo basado en una propiedad fundamental (Valor de Plató) que se determina a partir de la RCED para Nf50 Se obtuvo una relación única entre VP y Nf, la cual sería estadísticamente equivalente a la propuesta por Shen y Carpenter Sin embargo, al aplicar el modelo para estimar VP en función de las propiedades del material (y con este Nf), se obtuvo una pobre correlación (R2 = 0.556) Dado lo anterior, se propuso un nuevo modelo que considera e, PV de la mezcla y G* y d del asfalto El nuevo modelo resultó muy preciso (R2 = 0.92) y con poco sesgo Dado que usa datos de entrada similares a los de los modelos para estimar IE*I, esto permitiría una mejor integración en un método de diseño E-M

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