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Deformación de la subrasante bajo cargas AASHTO (MEF 2D)

Calcula la deformación de la subrasante de una vía bajo las cargas de eje del AASHTO (eje simple, tándem o trídem) por el método de elementos finitos 2D (elástico). Modela el suelo estratificado con γ, c, φ, E y ν, el nivel freático, y muestra la malla deformada y el contorno de deformación. Analiza el terreno de fundación, sin la estructura del pavimento.

Carga de tránsito (AASHTO)

Contacto por llanta: q = 5.6 kg/cm² sobre b ≈ 0.22 m. La carga se aplica sobre: Carpeta asfáltica.

Modelo
Estructura y terreno (activa/apaga capas)

Deformación vertical (bajo la rueda)

0.49 cm

máx: 0.49 cm · carga sobre Carpeta asfáltica

Desplazamiento horizontal (máx)

0.06 cm

Puntos plásticos: 226/1496

💧 Sin nivel freático (suelo seco): esfuerzos geostáticos con el peso específico total.

Perfil: estructura / suelo y nivel freático

00.10.30.553.05prof (m)Carpeta asfálticae=0.1 m · E=25000 · γ=24 · φ=40° · c=300Base granulare=0.2 m · E=3000 · γ=21 · φ=42° · c=0Subbase granulare=0.25 m · E=1500 · γ=20 · φ=38° · c=0Subrasantee=2.5 m · E=150 · γ=19 · φ=28° · c=15Eje simple estándar (8.2 t)q=5.6 · b=0.22m

Columna a escala de profundidad; cada capa con su color y propiedades (E en kg/cm², γ en kN/m³). La línea azul (▽) es el nivel freático.

Ver contorno:

Malla deformada y contorno de asentamiento vertical (MEF)

B = 0.22 m0.0 cm0.5 cm

Deformada exagerada para visualización. El color indica el asentamiento vertical (azul = menor, rojo = mayor).

Procedimiento

  1. 1Malla 44×34 = 1496 elementos (1575 nodos, 3150 GDL). Dominio 4×3.1 m.
  2. 2Deformación plana, Q4. E promedio = 1262.3 kg/cm². Carga q = 5.6 kg/cm² sobre faja B = 0.21589270924578174 m.
  3. 3Solución por gradiente conjugado: 246 iteraciones (convergió).
  4. 4Asentamiento vertical en superficie: centro = 0.49 cm; borde = 0.49 cm. Desplazamiento horizontal máx = 0.06 cm.
  5. 5Chequeo Mohr-Coulomb (γ, c, φ): 226 de 1496 elementos superan la resistencia (15.1%).
  • Hay bastantes puntos plásticos (15.1%): el suelo estaría fluyendo (Mohr-Coulomb) y el asentamiento elástico subestima el real. Reduce la carga o mejora el suelo; para no linealidad usa software tipo Plaxis.

MEF 2D elástico-lineal (deformación plana). Puedes activar/apagar las capas de la estructura (carpeta, base, subbase, afirmado, terraplén) y la subrasante; la carga del neumático se aplica sobre la capa activa más alta. El contacto se idealiza como una faja; no se modela el comportamiento no lineal ni la fatiga del pavimento. Resultado referencial.

Las cargas de eje del AASHTO

El diseño de pavimentos AASHTO se basa en el eje simple equivalente de 8.2 t (18 kip) como carga de referencia (ESAL). También se consideran ejes tándem y trídem. La rueda transmite la carga al terreno a través del neumático con una presión de contacto (≈ 5.6 kg/cm² / 80 psi) sobre una pequeña huella. Esta calculadora reparte la carga del eje entre sus llantas y aplica ese contacto sobre la subrasante.

Alcance

Es un análisis elástico-lineal de la subrasante (no incluye carpeta, base ni subbase, ni el comportamiento dinámico del tránsito). El contacto del neumático se idealiza como una faja en deformación plana. Sirve para estimar la deformación del terreno y visualizarla; para el diseño estructural del pavimento se usan los métodos AASHTO 93 / MEPDG.

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