Modelización del comportamiento estructural de firmes semirrígidos.

Abstract

Los firmes para carreteras han ido evolucionando a lo largo de la historia contemplando diferentes variables y condicionantes en su diseño y construcción, atendiendo siempre a estándares de calidad y de seguridad en el uso de las vías, siendo el parámetro más importante el de la durabilidad, el cual determina su vida útil,. De esta forma y en las condiciones actuales, una de las mayores crisis económicas, es necesario aunar esfuerzos para potenciar y mejorar los firmes de nuestras carreteras. Desarrollo que se tiene que realizar mediante un planeamiento a nivel global y con visión de futuro, siempre dentro del contexto de las nuevas necesidades y tendencias de los firmes. Así pues, y con la entrada en escena del cemento Portland a finales del siglo XIX, se posibilitan nuevos firmes, entre los cuales están los firmes semirrígidos: constituido por un pavimento bituminoso de cualquier espesor sobre una o más capas tratadas con conglomerantes hidráulicos (Instrucción de Carreteras 6.1-IC). Estos firmes están considerados como firmes de larga duración y tienen un comportamiento estructural diferente al de los firmes tradicionales, firmes flexibles, ya que las capas tratadas con conglomerante hidráulico aportan capacidad resistente a flexotracción al material granular. Las patologías, basadas en la experiencia, que se suelen dar en este tipo de firmes son problemas de fisuración generados en la capa de suelocemento que se reflejan hacia la capa de mezcla bituminosa, llegando a aflorar en superficie. Esto se debe al diseño de dicha tipología de firme, basada en un modelo resistente, bajo las hipótesis de la elasticidad, con carga estática, para desplazamientos pequeños y sin la consideración del efecto de gradiente térmico. Esta última hipótesis, asumida como válida para los firmes flexibles, puede resultar conflictiva en el caso de los firmes semirrígidos, ya que la capa tratada con conglomerante hidráulico es susceptible de modificar su estado tensional y deformacional bajo cargas térmicas. Por lo que, el objetivo de la presente Tesis es proporcionar un nuevo enfoque a las metodologías que se han estado siguiendo en los procesos de diseño de firmes semirrígidos, evaluando su comportamiento estructural, comprobando qué parámetros son relevantes en su comportamiento mediante la identificación de aquellos que rigen los mecanismos de fisura utilizando el programa comercial de elementos finitos Autodesk Robot Structural Analysis Professional. El presente estudio realiza una serie de simulaciones combinando las características geométricas y resistentes de las capas y de la explanada (que reproducen casos reales), así como las cargas exteriores y el tráfico, para poder observar las sinergias entre las tensiones y deformaciones que sufren los pavimentos expuestos a gradientes térmicos. Para finalizar realizando un contraste y comprobaciones de los resultados obtenidos con otro estudio realizado para firmes semirrígidos mediante el programa EverFE 2.24 y con la normativa española vigente, Instrucción de Carreteras 6.1-IC.