Examinando por Autor "Saud Costa, Tarek"

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    Análisis Comparativo de Diseño para Pavimentos Rígidos entre las Metodologías Empírica y Empírico-Mecanicistas
    (Universidad de Valparaíso, 2018-12) Valenzuela Espinoza, Eliberto Alfonso; Saud Costa, Tarek
    Respecto al espesor de losa v/s el porcentaje de CBR de la subrasante: - En el AASHTO 98 para volúmenes de transito de a 5 a 45 millones de ejes equivalentes respecto al CBR los resultados indicaron que a mayor calidad de subrasante se obtienen diseños con espesores menores y a medida que disminuye el CBR se obtuvieron mayores espesores. Sin embargo para tránsito entre 45 a 90 millones de ejes equivalentes los espesores obtenidos se mantuvieron constantes, esto quiere decir que, a diferentes calidades de subrasante, se obtuvo el mismo espesor. Todo esto indica que el comportamiento de las curvas tuvo una tendencia de igualar los espesores independiente mente de la calidad de la subrasante. - Con el método AASHTO 93 para una misma carga de transito se obtuvo una diferencia de hasta 2 cm en el espesor de losas, en todo rango de 5 a 90 millones de ejes equivalentes a medida que aumentaba la calidad de la subrasante se requieren menores espesores. - En el método PCA, para el caso de pavimentos sin barras de traspaso, el espesor disminuye desde 23 a 20 cm, a medida que aumenta el porcentaje de CBR. En cuanto a los criterios de diseño, se puede decir que para calidades de CBR de hasta un 10% el que controla es el criterio de fatiga, y para CBR entre 10 y 35% el criterio que controla es el de erosión. Para el caso de pavimentos con barras de traspaso el comportamiento es igual al caso anterior, es decir, a medida que aumenta el porcentaje de CBR disminuye el espesor, entre 3 y 4 [cm], y los comportamientos de los criterios de erosión y de fatiga tienden a ser similares. - Para valores de CBR de la subrasante entre 15 y 35% se obtuvieron diferencias de espesor de losa hasta 3 cm, el cual, los mayores espesores se lograron con el método AASHTO 93 seguido del método PCA, mientras que con AASHTO 98 se obtuvieron los menores espesores. - Para CBR mayores a 35%, el método PCA es más sensible ya que se obtienen menores espesores que con los otros dos métodos. - Para el caso de pavimentos con barras de traspaso, los métodos AASHTO 93 y AASHTO 98 presentan curvas similares para CBR entre 15 y 25%, aunque con AASHTO 98 se logran menores espesores de losa. Sin embargo, con el método PCA se obtiene una curva que es muy distinta a las de los otros 2 métodos, para todo el rango de CBR, entre 15 a 60%, ya que a medida que aumenta el CBR el espesor de losa disminuye significativamente, lográndose una diferencia 5 cm de espesor de losa. Para la sensibilidad del espesor de losa v/s el módulo de rotura - En el método PCA para el caso de pavimentos sin barras de traspaso, ante el aumento de la resistencia del hormigón de 3.3 a 3.9 [MPa] el espesor de losa disminuye de 23 a 21 [cm], mientras que desde 3.9 hasta 5.1 [MPa] el espesor se mantuvo constante en 21 [cm], es decir, el aumento de la resistencia del hormigón no influyó en el espesor de losa, por lo cual, el criterio de erosión controló el diseño. Para el caso de pavimentos con barras de traspaso, al aumentar la resistencia del hormigón desde 3.3 a 5.1 [MPa] el espesor de losa disminuye de 23 a 17 [cm], esto significa que el criterio de fatiga controló el diseño. - Las curvas del método AASHTO 93 y del método AASHTO 98 son bastante similares, esto es, al aumentar la demanda de tránsito se requieren mayores espesores de losa. Y al aumentar la resistencia del hormigón se requieren menores espesores. Para volúmenes bajos de tránsito y resistencia de flexo-tracción entre 4.5 y 5.1 [MPa], en el método AASHTO 93 se obtuvieron espesores que variaron de 18 a 20 [cm], mientras que con el método AASHTO 98, para las mismas condiciones, se obtuvieron espesores que variaron 16 a 19 [cm]. Para volúmenes altos de tránsito y con resistencias a la flexo-tracción del hormigón entre 4.5 a 5.1 [MPa], con en el método AASHTO 93 se obtuvieron espesores entre 29 y 31 [cm], mientras que con el método AASHTO 98 los espesores variaron entre 31 y 34 [cm] Respecto a la sensibilidad del espesor v/s el módulo de elasticidad del hormigón - Para volúmenes bajos y módulos de elasticidad entre 26,000 y 32,000 [Mpa], con el método AASHTO 93 se obtuvieron espesores que se mantuvieron en 19 cm de espesor, mientras que con el método AASHTO 98 los espesores tuvieron una variación de 16 a 15 [cm]. - Para volúmenes de tránsito altos y módulos de elasticidad entre 26,000 y 32,000 [Mpa], con el método AASHTO 93 se obtuvieron espesores de losa de hasta 30 cm, mientras que con el método AASHTO 98 se espesores de hasta 33 cm. Respecto a la incidencia de la resistencia del hormigón - Para pavimentos sin barras de traspaso, los métodos AASHTO 93 y AASHTO 98, a medida que aumenta la resistencia del hormigón se obtienen diseños con menores espesores. En el caso del método PCA, desde una resistencia de 3.6 [MPa] en adelante el espesor se mantiene constante. - El método AASHTO 98 es más sensible a la variación de la resistencia del hormigón, ya que se obtienen menores espesores que con los otros 2 métodos, a partir de una resistencia de 4.5 [MPa]. Por otro lado, desde una resistencia de 4.8 [MPa] en adelante el método PCA el espesor de losa se mantiene constante. - Para el caso de pavimentos con barras de traspaso los métodos AASHTO 93 y PCA disminuyen los espesores entre 3 y 4 cm, mientras que con AASHTO 98 no disminuye el espesor de losa. Entre los 3 métodos, el más conservador es AASHTO 93 y el menos es el PCA. En cuanto al factor berma, con el método AASHTO 98, dependiendo del material de la berma, ya sea asfáltica o de hormigón, se pueden obtener disminuciones de espesores de hasta 3 cm utilizando berma de hormigón; esto se debe a que al confinar el hormigón disminuyen los esfuerzos de tracción por lo que se pueden obtener diseños con bajos espesores.
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    Comparación técnica y Económica en el diseño de pavimentos flexibles por medio de los métodos AASHTO, Shell y Sudafricano
    (Universidad de Valparaíso, 2016) García Suazo, Dante; Saud Costa, Tarek
    Se debe destacar la comparación entre estos métodos no es directa, ya que los parámetros de diseño que toma cada metodología, lo toma de distinta manera tanto en la definición de la capacidad estructural (número estructural, módulo resiliente, número de pasadas) como también los resultados de diseño (ejes equivalentes, deformaciones). Además no todos los métodos de diseño toman los mismos parámetros, un ejemplo de esto es el parámetro drenaje, el cual el método AASHTO lo incluye modificando la resistencia de los materiales granulares a través de la inclusión de un factor, mientras que los métodos empíricos no lo utiliza. La confiabilidad de diseño es un parámetro empleado para incluir la variabilidad presente en la obtención de las propiedades físicas, constructivas, de la modelación de la carga de tránsito y de la capacidad resistente o número de pasadas de rueda de cada capa del pavimento. Cada método de diseño posee distintos valores de confiabilidad asociados a estos parámetros, por esto es sumamente necesario adaptar las ecuaciones de diseño para las condiciones presentes en donde se realiza el diseño de la estructura. El método de diseño Shell no especifica una confiabilidad en el diseño, aunque Shell dispone de tres niveles de confianza (50%, 85% y 95%), pero la aplicación de un nivel de confiabilidad del 95 % en la subrasante genera diseños similares en comparación a los obtenidos por los demás métodos de diseño. Además se debe destacar que la metodología de diseño Shell no posee ecuaciones de diseño que representen algún factor de confiabilidad en el diseño de la capa asfáltica, es por esta razón que el método Sudafricano genera mayores espesores de la capa asfáltica en la mayor parte de los diseños realizados en esta memoria. En la definición de las características de las estructuras, se mantuvieron los espesores de las capas granulares constantes en todos los distintos diseños realizados en esta memoria, entonces en algunos casos en los diseños realizados mediante el método AASTHO, la capacidad estructural total del pavimento (número estructural total), no es alcanzada mediante la suma de la capacidad estructural mínima de la capa de asfalto (número estructural mínimo sobre la base) en conjunto con la capacidad estructural de las capas granulares, por lo cual se debe aumentar el espesor de la capa de asfalto para alcanzar la capacidad total de la estructura requerida por el diseño, esta es la razón de la diferencia tan elevada entre los resultados de espesores de asfalto obtenidos mediante los tres métodos de diseño en la Región de Punta Arenas. Las estructuras diseñadas por medio de los métodos empíricos-mecanicistas generan costos menores a las estructuras diseñadas por medio del método AASHTO, esto es, porque tanto para el método Shell como el Sudafricano no se justifica la aplicación de capas superiores de mayor resistencia, debido a que la mayor demanda de esfuerzo se produce en la fibra inferior de la capa de asfalto, por lo cual se usó una sola capa de asfalto en el diseño de las estructuras de pavimento.
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    Diseño Simplificado de Pavimentos de Puertos Chilenos para Ejes Super Pesados Mediante AASHTO 93
    (Universidad de Valparaíso, 2021-12) Reyes Alvarez, Lucas Antonio; Saud Costa, Tarek
    El crecimiento del comercio vía marítima implica la necesidad de aumentar la capacidad y el mejoramiento de los implementos presentes en los puertos para poder entregar una mejor experiencia, atendiendo las necesidades de los clientes mediante una infraestructura adecuada, integral y eficiente. Actualmente en los últimos 13 años las mercancías transportadas por agua han aumentado en un 63%, a una tasa de variación anual promedio de 4,1%, por lo que Chile hoy en día no está ajeno a estos requerimientos, debido a que su costa consta de 9000 kilómetros de extensión proporcionando un 96% de comercio internacional mediante vía marítima. Bajo esta misma premisa es que hoy en día se busca solucionar la problemática de entregar un diseño de pavimento flexible para el aumento de cargas en los puertos. Otro punto importante para tener en cuenta sobre el comercio marítimo es el pavimento en los puertos, donde sobre estos operan vehículos especializados que son los encargados de movilizar todas estas cargas de comercio de alto tonelaje, provocando que los esfuerzos transmitidos desde los vehículos hacia las estructuras de pavimento sean de gran magnitud superando a los vehículos que transitan cotidianamente en carreteras o ciudades. Por lo que lleva a deducir que los pavimentos presentes en los puertos necesitan de un estudio especializado para realizar un diseño de pavimentos flexibles que presenten altas demandas. En Chile los pavimentos de carreteras o caminos son diseñados principalmente mediante la metodología AASHTO 93, donde se presentan ciertos criterios de carga para los ejes de vehículos que circulan por el pavimento. Esta metodología es utilizada gracias a su fácil manejo y comprensión, por medio de expresiones y coeficientes que caracterizan los materiales necesarios para realizar un diseño de pavimento. Como se mencionó con anterioridad, en los puertos chilenos existen diferentes maquinarias para el transporte de cargas, los cuales en conjunto con los contenedores transportados y velocidades a las que circulan provocan grandes daños al pavimento, a diferencia de pavimentos de caminos o carreteras que están bajo cargas mucho menores. De acuerdo con lo anterior se puede afirmar que los pavimentos en una zona portuaria necesitan de un análisis especial para cargas más pesadas, en especial para las zonas de almacenamiento, en donde ocurren las operaciones de transporte, almacenamiento, entrega y recepción de los contenedores. En cuanto al análisis para el diseño de pavimentos en puertos, se utilizará la metodología Shell y AASHTO 93 modificada para diseñar un pavimento flexible capaz de soportar cargas super pesadas. Luego comparar mediante un software basado en elementos finitos, RS2, de la empresa Rocscience y la metodología Shell, que se cumplan los ciertos criterios de fatiga utilizados (agrietamiento y ahuellamiento del asfalto).
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    Diseño y análisis de pavimentos articulados para puertos chilenos
    (Universidad de Valparaíso, 2022-12) Troncoso Verdugo, Valentin Samuel; Saud Costa, Tarek
    Dada sus características naturales, Chile presenta una gran oportunidad de generar empleo y comercio exterior mediante vía marítima, considerando que las exportaciones a nivel internacional representan un 60% del producto interno bruto (PIB) [1]. Según la cámara marítima portuaria de Chile [1], durante el año 2021 las toneladas de comercio exterior por vía marítima aumentaron en un 8,2% y su valor en dólares aumentó en un 43,8% respecto al año 2020. Es por esta razón que se hace necesario mantener y diseñar estas estructuras portuarias de forma adecuada, teniendo en cuenta proyectos que sean sostenibles desde el punto de vista social, económico y ambiental. Considerando los altos crecimientos del comercio exterior, es posible pensar en las altas cargas que se presentan a diario en un puerto en Chile. Es por ello, que existe la necesidad de estudiar la zona de almacenamiento y diseñar estructuras de pavimentos capaces de soportar las demandas. Si se considera que la mayoría de los pavimentos portuarios son construidos con hormigón o asfalto, entonces nace la idea de estudiar el comportamiento de un pavimento articulado cuando se somete a solicitaciones mayores a las que habitualmente se presentan en la vía pública, debido a las ventajas que se presentan en comparación a los pavimentos convencionales, tales como menor tiempo de curado, bajo costo de mantención, mayor tolerancia al asentamiento, facilidad de reparación y una estética agradable para el usuario. Desde este punto de vista, cabe mencionar que la mayor carga que se presenta en carreteras de Chile, es igual a 45 toneladas y equivale a ser un camión más remolque [2], mientras que en términos de puertos un contenedor de 40 pies, admite una carga máxima de 30,59 toneladas [3], [4], lo cual al considerar el peso del equipo que lo transporta, supera las 45 toneladas propuestas en carreteras. Un tema no menor es el equipo a utilizar, ya que dependiendo de la capacidad y dimensiones que presente, será posible determinar la cantidad de ejes equivalentes, el diseño y el daño que le provoque al pavimento. Esto se debe a que, al estar dentro de un establecimiento, la maquinaria presenta velocidades menores que las de la carretera, lo cual genera un mayor daño al pavimento en un tiempo prolongado. En consideración a lo anterior, es necesario mencionar que, en el presente trabajo de título, se diseñarán estructuras de pavimento articulado utilizando el método británico “British Ports Association”, llamado “BPA” desde ahora en adelante. Luego, se obtendrán las tensiones y deformaciones mediante un método de capas elásticas. Posteriormente, se modelará el diseño obtenido por el método “BPA” en un software de elementos finitos, donde se obtendrán las tensiones y deformaciones, las cuales serán comparadas con las obtenidas mediante el método de capas elásticas. Por último, se evaluarán los valores obtenidos con los criterios de fallas correspondientes.