Resumen

En este estudio se desarrolló un método de elementos finitos (MEF) bidimensional (2,5D) para predecir las respuestas viscoelásticas de los firmes bajo cargas en movimiento y tensiones de contacto no uniformes de los neumáticos. La precisión del MEF bidimensional se validó con dos soluciones analíticas para condiciones elásticas y viscoelásticas. En comparación con el MEF tridimensional (3-D), la eficiencia computacional del método 2,5-D mejoró considerablemente. Se analizaron los efectos del patrón de carga y la velocidad en la deflexión de la superficie del pavimento y las respuestas de deformación para pavimentos de asfalto con cuatro espesores de capa de asfalto diferentes. Las respuestas del pavimento analizadas incluyeron las deflexiones superficiales, las deformaciones máximas por tracción en la capa de asfalto y las deformaciones máximas por compresión en la parte superior de la subrasante. Los patrones de carga influyen en las respuestas mecánicas. De acuerdo con la regla equivalente, se estudiaron la carga puntual, la de tipo rectangular y las tensiones de contacto de forma sinusoidal. Se encontró que la carga puntual causaba respuestas del pavimento mucho mayores que la de la carga basada en el área. Cuando la carga del neumático se simplificó como una tensión de contacto uniforme en un área rectangular, las deformaciones de tracción máximas en la capa de asfalto variaron con la relación anchura/longitud del área de contacto. Además, se demostró que las respuestas dinámicas de la estructura del pavimento inducidas por las tensiones de contacto de forma sinusoidal y las tensiones no uniformes realistas eran bastante similares entre sí en todos los casos. Las respuestas de deformación del pavimento disminuyeron al aumentar la velocidad debido al comportamiento viscoelástico de la capa de asfalto. Los resultados del estudio indican que las respuestas del pavimento de asfalto bajo carga en movimiento se pueden calcular utilizando el MEF 2.5-D propuesto de una manera rápida para el diseño y análisis mecanístico-empírico del pavimento.

• Materias:Matemáticas
• Subjects:mathematics
• Palabras claves:tensiones máximas de tracción, tensiones de contacto de la forma, capa asfáltica, d fem, carga puntual, diferentes espesores de la capa asfáltica, tensiones de contacto de los neumáticos no uniformes, respuestas del pavimento asfáltico, diseño empírico del pavimento, método de los elementos finitos
• Keywords:maximum tensile strains, shape contact stresses, asphalt layer, d fem, point load, different asphalt layer thicknesses, nonuniform tire contact stresses, asphalt pavement responses, empirical pavement design, finite element method