Estudio Experimental y Numérico de la Reflexión de Fisuras en Pavimentos

El envejecimiento del patrimonio vial observado en la mayor parte de los países del mundo, genera necesidades crecientes en materia de trabajos de mantenimiento y de reparación de pavimentos. En un contexto, como lo es el actual, de  restricciones económicas y ambientales cada vez más exigentes, esos trabajos necesitan muchas veces mayores desarrollos y soluciones técnicas más apropiadas, resistentes y durables. Se plantea entonces el problema de la evaluación previa de esas técnicas de manera rápida, sin necesidad de esperar los largos lapsos de tiempo que supone el realizar esos a partir del comportamiento de tramos de carreteras reales.

En el marco de la presente tesis “Estudio Experimental y Numérico de la Reflexión de Fisuras en Pavimentos ” se estudian las solicitaciones mecánicas que gobiernan los mecanismos de calcado de fisuras de las capas de base en las capas de rodadura de los pavimentos. Este fenómeno de calcado de fisuras suele ocurrir en dos casos principalmente. El primero cuando se trata de antiguos pavimentos fisurados que han sido reforzados con una capa suplementaria de material asfáltico (ya sea material asfáltico modificado o no, o ya sea este material parte de un complejo). El segundo caso, bastante frecuente en el medio francés, ocurre cuando se construyen pavimentos nuevos de estructura semi-rigida cuyo modo de degradación esta ligado a la aparición de fisuras en la base granular tratada con materiales cementantes (base granular estabilizada) que se propagan hacia las capas superiores. El objetivo es caracterizar las solicitaciones que generan la reflexión de fisuras con el fin de definir los protocolos de carga para pilotar el equipo de pruebas de laboratorio en desarrollo “MEFISTO” del Laboratorio Regional de Autun, Francia. 

Para la determinación de esos protocolos, el procedimiento general se ha articulado según dos ejes principales.

El primero es el estudio del fenómeno de reflexión de fisuras en tramos experimentales a escala real sometidos a pruebas bajo aplicación de cargas de tráfico pesado de forma acelerada con el equipo APT* FABAC disponible en el Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC). La finalidad de este estudio ha sido la de validar la utilización del modelo numérico escogido (programa CESAR-LCPC de elementos finitos 3D) dentro del marco de solicitación de la reflexión de fisuras.

El segundo es la utilización del modelo numérico escogido y validado para determinar las condiciones de pilotaje del equipo de fisuración MEFISTO. El procedimiento propuesto para la determinación de los protocolos de carga de este equipo ha sido ilustrado mediante la realización de un ejemplo de refuerzo de pavimentos aplicado a una estructura escogida del Catálogo de Diseño SETRA/LCPC. Su determinación se basa en la minimización de la diferencia de intensidad de los esfuerzos internos que se producen al solicitar el material de refuerzo colocado en el pavimento y aquellos que se producen al solicitarlo con el equipo de ensayos de laboratorio MEFISTO. Mediante este procedimiento se han definido, para el caso de la estructura escogida, la posición óptima para la aplicación de las cargas en el ensayo y se han determinado los protocolos de carga que permiten simular el paso de un eje de 13 toneladas. Este procedimiento permite definir él método de determinación general del protocolo para este equipo. Cada estructura deberá sin embargo ser estudiada independientemente y un protocolo específico deberá ser calculado a partir del método expuesto en esta tesis doctoral. Los primeros resultados obtenidos mediante el ejemplo calculado en este trabajo podrán ser utilizados para realizar los primeros ensayos una vez que el equipo (en desarrollo actualmente) se encuentre disponible en el Laboratorio Regional de Autun. Así mismo la pertinencia de este método, definida en función de la representatividad del ensayo MEFISTO con respecto al comportamiento real en la carretera, deberá ser verificada y validada posteriormente una vez que se realicen los primeros ensayos con el equipo.