Análisis teórico y experimental de la adherencia entre capas asfalticas para cargas de aeronaves

CONSULTE EN LINEA A TRAVES DE REPOSITORIO INSTITUCIONAL

Tesis (Ing. Civil)- - Prof. guía : Carlos Wahr D.

h.85

[Resumen del autor]

La adherencia entre capas de mezcla asfáltica incide directamente en la capacidad estructural de los pavimentos. Una mala adherencia es la causa de que se pierda la cohesión entre ambas capas, aumentando el desplazamiento relativo e incrementándose las tensiones en tracción al fondo de la capa de rodadura, las cuales son las principales responsables de generar agrietamiento. La principal falla que se provoca se denomina slippage o por desprendimiento de capas y se caracteriza por presentar una configuración particular en forma de medialuna. Esto es debido a que la principal causa del aumento de las tensiones de corte en la interfase son las fuerzas que actúan en el plano horizontal, provenientes de la interacción entre la superficie del pavimento y el neumático. En este estudio se modela el problema con cargas proveniente de un Boeing 767-300, considerando dos casos que generan fuerzas horizontales: las provenientes del frenado instantáneo, con un coeficiente de roce máximo de 0,7; Y las producidas por la fuerza centrípeta cuando la aeronave realiza una maniobra de giro en la pista. Debido al comportamiento visco-elástico de la mezcla asfáltica, se sensibiliza el problema considerando la variabilidad del módulo de elasticidad. Además se analizan las tensiones de corte cuando la profundidad de la interfase cambia. Esto se lleva a cabo, en una primera etapa, con un modelo de adherencia total entre capas y, en una segunda etapa, se utiliza un criterio de resistencia para considerar la eventual pérdida de adherencia, observando como influye esto en las tensiones en tracción al fondo de la capa de rodadura. De este análisis se concluye que el caso más desfavorable desde el punto de vista de las tensiones de corte, es una interfase a 5cm. de profundidad para altos valores en el módulo de elasticidad de la mezcla asfáltica. Por otro lado, las tensiones de corte disminuyen a 8cm. de profundidad, reduciéndose considerablemente el riesgo que las capas se despeguen. Los resultados de la modelación indican que el caso más desfavorable son las cargas horizontales provenientes del frenado instantáneo de la aeronave. Este hecho produce el aumento de la tracción y deformación al fondo de la capa superior de rodadura, lo que se incrementa a medida que la adherencia entre capas disminuye. Este fenómeno ocurre en la parte posterior de la dirección de la carga horizontal, lo que concuerda con el mecanismo de falla por desprendimiento. Este estudio cuenta con datos de resistencia y deformación por corte provenientes de testigos de una pista de aterrizaje. Los ensayos se realizaron utilizando el equipo de corte LCS, desarrollado en la Universidad Politécnica de Cataluña. Para analizar los datos y dar un criterio de falla o nivel de adherencia, se midieron los testigos en la interfase y fuera de ella. El criterio para caracterizar el nivel de adherencia es el siguiente: resistencia menor a 0,50 MPa es considerada mala, mientras que valores superiores a 0,90 MPa se pueden considerar muy buenos. Para el rango intermedio no esta clara la clasificación y se entrega arbitrariamente. Se discuten las limitantes de este ensayo. Se señala que el equipo de corte LCS sólo mide la componente cohesiva entre capas, no incluyendo la contribución a la adherencia dada por la fricción. Por esto los resultados obtenidos deben considerarse como un indicador de la resistencia al corte.

2