PORCENTAJES DE CARA FRACTURADA EN LOS AGREGADOS (I.N.V. E
– 227 – 07)
JEINER PINEDO LINERO, JOAQUIN JOAQUIN VESGA JIMENEZ, JIMENEZ, JUAN CARLOS GARCIA CARDEÑO Y JUAN DAVID CORMANE Universidad del Madalena, San!a Mar!a" #a$%l!ad de Inenier&a RESUMEN
En el 'resen!e la()ra!)ri) se reali*+ 'ara a-ii*ar la resis!en$ia al es.%er*) $)r!an!e $)n el in$reen!) de la .ri$$i+n en!re las 'ar!&$%las" O!r) 'r)'+si!) es dar es!a(ilidad a l)s aread)s e'lead)s 'ara $ar'e!a ) a/rad)0 1 dar .ri$$i+n 1 !e-!%ra a aread)s e'lead)s en 'avien!a$i+n" La .)ra de la 'ar! 'ar!&$ &$%l %la a de l)s l)s are area ad) d)ss '%ed '%ede e a.e$ a.e$!a !arr la !ra( !ra(a2 a2a( a(il ilid idad ad d%ra d%ran! n!e e s% $)l)$a$i+n0 as& $)) la $an!idad de .%er*a ne$esaria 'ara $)'a$!arla a la densidad re3%erida 1 la resis!en$ia de la es!r%$!%ra del 'avien!) d%ran!e s% vida de servi$i)" Las 'ar!&$%las irre%lares irre%lares 1 an%lares eneralen!e resis!en el des'la*aien!) 4)viien!)5 en el 'avien!), de(id) a 3%e se en!rela*an al ser ser $)' $)'a$ a$!a !ada das" s" El e2) e2)rr en!r en!rel ela* a*a aie ien! n!) ) se da, da, ene enera ral len en!e !e,, $)n $)n 'ar!&$%las de ()rdes '%n!ia%d)s 1 de .)ra $6(i$a, 'r)d%$idas, $asi sie're ')r !ri!%ra$i+n"
Palabras Cla!s" M%es!ras, 'avien!), !ai$es, ')r$en!a2e 1 $ara .ra$!%rada .ra$!%rada
A#STRACT
In !7is la()ra!)r1 i! 8as ade !) a-ii*e s7ear s!ren!7 8i!7 in$reasin !7e .ri$!i)n (e!8een !7e 'ar!i$les" An)!7er '%r')se is !) 'r)vide s!a(ili!1 !) !7e area!es %sed .)r .)lder )r a9red0 and !) .ri$!i)n and !e-!%re area!es
%sed in 'avin" :7e 'ar!i$le s7a'e ). !7e area!es $an a;e$! !7e 8)r
I*r'+,,-
EI dise>) 1 eval%a$i+n de 'avien!)s $)n 'r)'+si!)s de $)ns!r%$$i+n 1 re7a(ili!a$i+n re3%iere de %na $%idad)sa de!erina$i+n de .a$!)res !ales $))? 'r)'iedades de l)s a!eriales, !i') de !r@nsi!) 1 v)l%en, $)ndi$i)nes a(ien!ales, e!$" Sin d%da, las 'r)'iedades de l)s a!eriales $)ns!i!%1en %n) de l)s .a$!)res @s i')r!an!es en el dise>) es!r%$!%ral del 'avien!), as& $)) en el $)')r!aien!) 3%e 'resen!e d%ran!e s% vida 6!il" En el 'asad), el dise>) de 'avien!)s e-i(les 7a inv)l%$rad) $)rrela$i)nes e'&ri$as, las $%ales .%er)n )(!enidas $)n (ase en el $)')r!aien!) )(servad) de l)s a!eriales en $a')" De 7e$7), el es!%di) del 'r)(lea de .a!ia de l)s a!eriales %!ili*ad)s en la $)ns!r%$$i+n de la in.raes!r%$!%ra $arre!era 7a sid) 'r@$!i$aen!e arinad), l) 3%e 7a dad) $)) res%l!ad) 3%e el .%ndaen!) de las e!)d)l)&as de an@lisis 1 dise>) a$!%ales 'ara 'avien!)s sea de
$ar@$!er !)!alen!e e'&ri$)" E.e$!ivaen!e, (a2) %n ran n6er) de a'li$a$i)nes de $ara, l)s a!eriales !ienden a .ra$!%rarse ) (ien a a$%%lar de.)ra$i+n, de'endiend) de s% riide* ini$ial, l) 3%e $a%sa al%n)s de l)s de!eri)r)s as sini/$a!iv)s en la s%'er/$ie de r)daien!) de l)s 'avien!)s" P)r )!r) lad), las e-!ra')la$i)nes de l)s B!)d)s e'&ri$)s a $)ndi$i)nes @s all@ de las $%ales .%er)n desarr)lladas, $)nd%$e a res%l!ad)s in$ier!)s" O!r) '%n!) i')r!an!e es 3%e las $)ndi$i)nes de !r@nsi!) $a(ian r@'idaen!e, la !enden$ia es 7a$ia ve7&$%l)s @s 'esad)s, al!)s v)l6enes de !r@nsi!) 1 n%ev)s !i')s de $)n/%ra$i)nes" Las !enden$ias an!eri)res $)nd%$ir@n al ree'la*) de B!)d)s de dise>) e'&ri$)s ')r B!)d)s de dise>) (asad)s en a'r)-ia$i)nes e$ani$is!as" EI %s) $)n!in%) de B!)d)s e'&ri$)s re3%erir@ inves!ia$i)nes es!ad&s!i$as $)s!)sas a edida 3%e a'are*$an n%evas $)n/%ra$i)nes
Ob/!*-'s.
en l)s ve7&$%l)s 1 n%ev)s desarr)ll)s en l)s a!eriales" :)d) l) an!eri)r lleva a la ne$esidad de 'r).%ndi*ar en el $)n)$iien!) de l)s e$anis)s de de.)ra$i+n de l)s a!eriales %!ili*ad)s en $arre!eras, $)n la /nalidad de en!enderl)s 1 es!a(le$er en!)n$es B!)d)s de dise>) 3%e in$)r')ren !al $)n)$iien!) a dise>)s @s a'ead)s al $)')r!aien!) real de las es!r%$!%ras de 'avien!)" EI !ra(a2) $)ns!a de sie!e $a'&!%l)s, desarr)llad)s $)) se %es!ra a $)n!in%a$i+n? En el 'rier $a'&!%l) de es!e !ra(a2) se 'resen!an al%n)s $)n$e'!)s rela$i)nad)s $)n la $ara$!eri*a$i+n de las $aras en 'avien!)s, in%en$ia del !r@nsi!) en la a'li$a$i+n de las $aras en 'avien!)s, na!%rale*a $&$li$a de las $aras 3%e a$!6an en %n 'avien!), edi$i)nes de es.%er*)s 1 de.)ra$i)nes en $asas reales, as& $)) el $)n$e'!) de +d%l) de resilien$ia" En!re l)s $a'&!%l)s d)s 1 seis se des$ri(e el $)')r!aien!) de l)s a!eriales @s .re$%en!een!e %!ili*ad)s en la $)ns!r%$$i+n de %na es!r%$!%ra de 'avien!) 4s%el)s $)7esiv)s, a!eriales ran%lares, s%el)s es!a(ili*ad)s, $)n$re!) as.@l!i$) 1 $)n$re!) 7idr@%li$)5, las 'r%e(as %!ili*adas 'ara la de!erina$i+n del )d%l) de resilien$ia 1 l)s e$anis)s de .alla, as& $)) l)s .a$!)res 3%e de!erinan di$7)s 'ar@e!r)s 'ara $ada las 'ar!es 3%e in!eranel !ra(a2)"
La de!erina$i+n del ')r$en!a2e, en 'es), de %na %es!ra de aread) r%es) 3%e 'resen!a %na, d)s ) @s $aras .ra$!%radas"
Re$)n)$er las di.eren!es $ara$!er&s!i$as de l)s Aread)s PB!re)s aread)s ')r edi) del B!)d) de ensa1) des$ri!) en el la()ra!)ri) $)) es el P)r$en!a2e de Caras #ra$!%radas" Ob/!*-' !s!,1,'s
Cal$%lar
se6n la n)ra la $%al n)s des$ri(e el 'r)$ediien!) 'ara de!erinar el ')r$en!a2e, en 'es) de %na %es!ra de aread) r%es) 3%e 'resen!e %na, d)s ) @s $aras .ra$!%radas 3%e 7a$en $%'lir l)s re3%eriien!)s es'e$&/$)s"
La
'r%e(a $)nsis!e en ar%'ar las 'ar!&$%las $)n %na, $)n d)s ) @s $aras .ra$!%radas 'ara $)n)$er s% ')r$en!a2e res'e$!) a la asa !)!al de las 'ar!&$%las re!enidas"
D!-,-'!s. Cara Fra,*+raa %na $ara an%lar,
lisa ) s%'er/$ie .ra$!%rada de %na 'ar!&$%la de aread) .)rada ')r !ri!%ra$i+n, )!r)s edi)s ar!i/$iales ) ')r la na!%rale*a" D-s,+s- ara !s*a 'r3a %na
$ara ser@ $)nsiderada $ara .ra$!%rada s)laen!e si es!a !iene %n @rea &nia 'r)1e$!ada !an rande $)) %n $%ar!) de la @-ia @rea 'r)1e$!ada 4@-ia
:ai$es de H", "F, K"F, " 1 K" 4
@rea de la se$$i+n !ransversal5 de la 'ar!&$%la 1 la $ara !iene aris!as (ien de/nidas0 es!) e-$l%1e las 'e3%e>as irre%laridades" Par*1,+la 4ra,*+raa %na 'ar!&$%la
de aread) es .ra$!%rada si !iene el n6er) &ni) de $aras .ra$!%radas es'e$i/$adas 4%s%alen!e %n) ) d)s5"
Es5+!3a ! +a ar*1,+la 4ra,*+raa
E5+-' ! lab'ra*'r-'"
=alan*a de FF de $a'a$idad 1 a'r)-ia$i+n de
1 / 2} ¿ 1
,, H 1
1 H5 C%ar!ead)r, 'ara lla )(!en$i+n de %es!ras re'resen!a!ivas" Es'@!%la, 'ara se'arar l)s aread)s"
Pr!ara,- ! la 3+!s*ra.
" Se de(e se$ar la %es!ra l) s%/$ien!e 'ara )(!ener ')r !ai*ad) %na se'ara$i+n li'ia de l)s aread)s r%es)s 1 /n)s" Se :ai*a el a!erial s)(re el !ai* de " 4N)"5 % )!r) !ai* es'e$i/$ad) 'ara es!a 'r%e(a de a$%erd) $)n la n)ra INV E H 1 ')s!eri)ren!e se de(e red%$ir la %es!ra re!enida en ese !ai* ')r $%ar!e) de a$%erd) $)n la n)ra INV E F 'ara )(!ener el !aa>) de %es!ra a'r)'iad) 'ara es!e ensa1) " La asa de la %es!ra de(e ser al en)s l) s%/$ien!een!e rande de !al .)ra 3%e la 'ar!&$%la de a1)r !aa>) n) sea a1)r del "F de la asa de la %es!ra0 ) la %es!ra de ensa1) de(e ser al en)s del !aa>) indi$ad) en la si%ien!e !a(la , la 3%e sea en)r" H" Para aread)s $)n !aa>) n)inal @-i) de K"F 4H5 ) a1)res, d)nde el $)n!enid) de 'ar!&$%las .ra$!%radas se de!erina 'ara el a!erial re!enid) en el !ai* de
" 4N)"5 ) en %n) en)r, la %es!ra de ensa1) de(e ser se'arada en el !ai* de K" 4H5 La ')r$i+n 'asan!e del !ai* de K" 4H5 de(e ser ')s!eri)ren!e red%$ida de a$%erd) $)n la n)ra INV E F, a %n &ni) de FF 4F" li(ras5" Es!) red%$ir@ el n6er) de 'ar!&$%las 3%e de(en ser se'aradas d%ran!e el 'r)$ediien!)" En es!e $as), el ')r$en!a2e de 'ar!&$%las .ra$!%radas se de!erina en $ada ')r$i+n 1 se $al$%la el 'r)edi) de l)s ')r$en!a2es en asa de 'ar!&$%las .ra$!%radas (asad)s en la asa de $ada %na de las ')r$i)nes, 'ara as& re'resen!ar el ')r$en!a2e de $aras .ra$!%radas de la %es!ra !)!a :aa>) M@-i) N)inal A(er!%ra, 4'%ladas5 K"F 4H5 " 45 K"F 4H5 "F 45 H" 4 5 F"F 45 H"F 4 5 "F KF"F 5 Pr',!-3-!*'.
4H5 4H
El 'r)$ediien!) de es!e la()ra!)ri) es!@ (asad) en la N)ra INV EF la $%al se res%e a $)n!in%a$i+n? " Se lava el a!erial s)(re el !ai* desinad) 'ara la de!erina$i+n de las 'ar!&$%las .ra$!%radas, $)n el /n de re)ver $%al3%ier resid%) de a!erial /n) 1 se se$a a asa $)ns!an!e" Se de(e de!erinar la asa de la %es!ra 1 $%al3%ier de!erina$i+n de asa ')s!eri)r $)n %na a'r)-ia$i+n del F" de la asa se$a )riinal de la %es!ra"
" Se de(e es'ar$ir la %es!ra se$a en %na s%'er/$ie s%/$ien!een!e rande, 'ara ins'e$$i)nar $ada 'ar!&$%la" Para veri/$ar 3%e %na 'ar!&$%la $%'le el $ri!eri) de Masa &nia de la %es!ra, r, 4l( a'r)-"5 FF 4F"5 FF 4"F5 FF 4H"F5 HFFF 4"5 FF FFF
4"5 4HH"F5
HFFFF 4"F5 FFFF 4H"F5 KFFFF 4K"F5 .ra$!%ra, se s)s!iene la 'ar!&$%la de aread) de !al
anera 3%e la$ara '%eda ser )(servada dire$!aen!e" Si la $ara $)ns!i!%1e al en)s %n $%ar!) de la a1)r se$$i+n !ransversal de la 'ar!&$%la, se de(e $)nsiderar $)) %na $ara .ra$!%rada"
H" U!ili*and) la es'@!%la, se se'ara la %es!ra en !res $a!e)r&as? .ra$!%radas Par!&$%las de'endiend) si la 'ar!&$%la !iene el n6er) re3%erid) de $aras .ra$!%radas re3%erid)"
'ar!&$%las 3%e n) $%'lan el $ri!eri) es'e$i/$ad)"
Par!&$%las $%es!i)na(les" Si el n6er) re3%erid) de $aras .ra$!%radas n) se $)nsi%e en las es'e$i/$a$i)nes, la de!erina$i+n ser@ 7e$7a s)(re la (ase de %n &ni) de %na $ara .ra$!%rada"
" Se de!erina la asa ) se $%en!a el n6er) de 'ar!&$%las $lasi/$adas en la $a!e)r&a de .ra$!%radas, la asa ) el $)n!e) de 'ar!&$%las $lasi/$adas en la $a!e)r&a de d%d)sas 1 la asa ) el $)n!e) de 'ar!&$%las 3%e n) $%'len el $ri!eri) de .ra$!%radas" Se de(e %sar la asa 'ara $al$%lar el ')r$en!a2e de 'ar!&$%las .ra$!%radas a n) ser 3%e se es'e$i/3%e $al$%lar el ')r$en!a2e $)n (ase en el $)n!e)"
" Si @s de %n n6er) de $aras .ra$!%radas es es'e$i/$ad) 4')r e2e'l), F $)n %na ) @s $aras .ra$!%radas 1 F $)n d)s ) @s $aras .ra$!%radas5, se re'i!e el 'r)$ediien!) en la isa %es!ra 'ara $ada re3%isi!)"
" Si en al%na de las de!erina$i)nes, @s del del !)!al, es $)l)$ad) en el r%') de las d%d)sas, se de(e re'e!ir la de!erina$i+n 7as!a 3%e n) @s del es!e 'resen!e en esa $a!e)r&a" Para es!a
P=
de!erina$i+n se de(e %sar el ')r$en!a2e (asad) en la asa, a en)s 3%e se es'e$i/3%e 7a$erl) $)n (ase en el $)n!e)" :a(iBn si la %es!ra 7a sid) dividida en d)s ')r$i)nes de ensa1) 4$)) se indi$a en la Se$$i+n "H5, el $ri!eri) de de(e a'li$ar a $ada %na"
" A $)n!in%a$i+n se 'esara las 'ar!&$%las .ra$!%radas 1 an)!@nd)se es!e val)r
[
]
F + Q / 2 × 100 F + Q+ N
D)nde? ?P)r$en!a2e 'ar!&$%las $)n el es'e$i/$ad) de .ra$!%radas, P
de n6er) $aras
?Masa ) n6er) de 'ar!&$%las .ra$!%radas $)n al en)s el n6er) de $aras .ra$!%radas es'e$i/$ad), F
6?
Masa ) n6er) de 'ar!&$%las en la $a!e)r&a de $%es!i)na(le ) .r)n!era N?Masa ) n6er) de 'ar!&$%las
en la $a!e)r&a de n) .ra$!%radas ) 3%e n) $%'len el $ri!eri) de 'ar!&$%las .ra$!%radas " Se de(e re')r!ar s)(re el $ri!eri) de .ra$!%ra %!ili*ad) 'ara eval%ar el a!erial, %na ) d)s $aras .ra$!%radas" H" Se de(e in.)rar la asa !)!al en de la %es!ra de a!erial r%es) eval%ada"
I4'r3!.
" Se de(e re')r!ar el ')r$en!a2e en asa + el ')r$en!a2e )(!enid) ')r $)n!e), $)n el n6er) es'e$i/$ad) de $aras .ra$!%radas , $)n %na a'r)-ia$i+n del de a$%erd) $)n l) si%ien!e?
" Se de(e in.)rar el !ai* s)(re el $%al se re!%v) la %es!ra al 'rin$i'i) del ensa1)" " Se re')r!a si el ')r$en!a2e de 'ar!&$%las .ra$!%radas se $al$%l) ')r asa ) ')r $)n!e) de 'ar!&$%la s"
Q%e la 'r%e(a se reali$e en %n l%ar $errad) 1 li'i), $)n ven!ila$i+n indire$!a 1 li(re de $)rrien!es de aire 3%e '%edan 'r)v)$ar la 'Brdida de 'ar!&$%las de la %es!ra"
•
Pr!,-s- % *'l!ra,-as. •
•
I.
Pre$isi+n? N) 7a1 da!)s dis')ni(les s)(re la 're$isi+n $%and) se %!ili*a es!e B!)d) de ensa1)" Ta1 reis!r)s de es!%di)s se'arad)s e.e$!%ad)s ')r el Minis!eri) de :rans')r!es 1 C)%la$i)nes a!eriales 3%e 'r)ediar)n $er$a del F de 'ar!&$%las .ra$!%radas se )(serv+ %na 're$isi+n siilar" La 're$isi+n (asada en res%l!ad)s de vari)s la()ra!)ri)s, $)n (ase en res%l!ad)s de di.eren!es )'erad)res 4%$7)s de l)s $%ales 'r)$ed&an de di.eren!es la()ra!)ri)s5 !%vier)n a(as $er$a de %n F de desvia$i+n es!@ndar" A es!e nivel de 're$isi+n la di.eren$ia en!re )'erad)res 'r)$eden!es de dis!in!)s la()ra!)ri)s n) de(e e-$eder , el K de las ve$es" :)leran$ias? Es!e 'r)$ediien!) n) !iene !)leran$ias, ')r3%e l)s val)res de!erinad)s '%eden ser de/nid)s 6ni$aen!e en !Brin)s del B!)d) de ensa1)"
PRECAUCIONES PARA EVITAR ERRORES
Para evi!ar err)res d%ran!e la e2e$%$i+n de la 'r%e(a, se )(serva las si%ien!es 're$a%$i)nes"
•
•
•
Q%e !)d) el 'er.e$!aen!e .%n$i)nal"
e3%i') es!B li'i) 1
Q%e las (alan*as es!Bn de(idaen!e $ali(radas 1 es!Bn $)l)$adas en %na s%'er/$ie 7)ri*)n!al, sin vi(ra$i)nes 3%e al!eren las le$!%ras" Q%e l a%es!ra sea re'resen!a!iva del a!erial 3%e se 're!ende eval%ar"
Cal,+l'. P!s' *'*al. 8009 Ta3a:' '3-al ;< NO FRACTURADA =>=?@ 9 494,8 gr x 100= 32,98 1500 gr
CARA FRACTURADA DUDOSO >@>?> 9r 20?79r ?02 98,99 gr x 100=66 1500 gr
FRACTURADA
es'e$i/$a$i)nes del ar!&$%l) HFF P=
[
]
F + Q / 2 × 100 F + Q+ N
!a(la HFF" de INV FF ')r las ven!a2as a'li$a$i+n
P=
[
]
98,99 + 20,7 / 2 × 100 B? 1500 gr
!rae
en
s%
es
de$ir
es
%n
aread) 3%e 'r)')r$i)nara %na (%ena
.ri$$i+n
@
a%en!ara
Es!e 'r)$ediien!) se $al$%l+ de 'ar!i$%lada .ra$!%rada
e$@ni$as
Par*1,+la ,' +a ' 's ,aras 4ra,*+raa
3%e
resilien$ia5
1
las
$)n
'r)'iedades
4+d%l) de
la
$a'a
ran%lar"
El a!erial de %es!ra 'resen!a " de
$aras .ra$!%radas, siend) es!e %n (%en res%l!ad) 'ara %na (ase ran%lar 1 'ara $%al3%ier nivel de
!ransi!)
se6n
de de
'avien!) $%and) se %!ili$e es!e
C',l+s-
%n ')r$en!a2e del
es!a
las
R!4!r!,-as •
I"N"V" E F
