Aplicación de elementos finitos en la evaluación comparativa del cálculo de deformaciones en los pavimentos para obras viales urbanas estatales en el Cusco

Abstract

El presente trabajo de investigación aborda el problema de deformaciones en los pavimentos flexibles y rígidos con presencia de suelos blandos en la sub rasante los cuales son solucionados ejecutando una excavación parcial del suelo blando y es reemplazado por capas de Pedraplen. Para lo cual se ha planteado como objetivo analizar la evaluación comparativa de deformaciones entre dos métodos no destructivos. Para alcanzar este objetivo se procedió con el modelamiento numérico mediante el método de elementos finitos y con el apoyo de software de geotecnia PLAXIS v8.2 con un modelo de deformación plana para ello se procedió el cálculo de deformaciones de 5 proyectos de pavimentación ejecutados con presencia de suelo blando en la sub rasante con CBR (California Bearing Ratio) iguales desde 3, 6 y 9% con niveles freáticos que variaron desde 0.70m hasta 1.80m desde el nivel natural del terreno y con Pedraplenes de espesor variable como 0.70 hasta 1.20 m y con una sobrecarga de un eje simple dual de 18000 lb que transmite una carga distribuida de 552kN/m2 ; con estas consideraciones se introdujo los estados de suelo drenado y no drenado al software de Geotecnia Plaxis V8.2. Así mismo, se determinó las ecuaciones constitutivas de los materiales para el pavimento que consisten en dos grupos. El primero en la carpeta asfáltica, base y sub base granular y se desarrollaron en el rango elástico lineal donde se cumple la ley de Hooke y se requiere los parámetros de Modulo de Young y Coeficiente de Poisson. Y el segundo grupo el Pedraplen y suelo Blando requiriendo 5 parámetros básicos: Modulo de Young, Coeficiente de Poisson, Coehesion; Angulo de Fricción, y Angulo de Dilatancia. Con el apoyo de una herramienta de modelamiento matemático, método de elementos finitos basado en software de modelamiento (Plaxis V8.2), ha sido posible integrar aspectos teóricos para proponer una solución numérica al modelo físico de un pavimento flexible y rígido cimentado en suelo blando y mejorando con capas de Pedraplen, para hacer comparaciones de la deflexión entre en método antes mencionado con el ensayo de deflexión de Viga Benkelman Finalmente los resultados obtenidos del cálculo de deformaciones de los 5 proyectos de pavimentación a través del método de elementos finitos se compararon con los resultados del ensayo de viga Benkelman obteniéndose resultados que no guardan relación.