Análisis probabilísticos y de sensibilidad aplicados al estudio de un pavimento asfáltico con recubrimiento modelado mediante series de Prony.

Resumen

En este trabajo se analiza el análisis probabilístico y de sensibilidad del comportamiento mecánico de un pavimento asfáltico sometido a cargas variables en el tiempo, derivadas del tránsito de vehículos. El pavimento objeto de estudio se estructura en tres capas: revestimiento asfáltico, base granular y subrasante. El modelo probabilístico del sistema se implementa utilizando el Método de Elementos Finitos en el software ANSYS. Las variables de entrada del modelo 2D incluyen la geometría y las propiedades mecánicas del pavimento y la subrasante, y se implementan mediante la simulación Monte Carlo. Para modelar el sistema se utiliza un elemento cuadrático plano, con ocho nodos y dos grados de libertad de traslación por nodo. El revestimiento asfáltico se adopta como lineal-viscoelático, siendo modelado utilizando la serie Prony, mientras que los demás materiales se adoptan como lineal-elásticos. El desplazamiento vertical máximo promedio que sufre el recubrimiento asfáltico es la única variable aleatoria de salida del sistema, y ​​cuyo valor es comparado y validado a través de resultados deterministas proporcionados por la literatura científica. Los resultados probabilísticos demuestran, con un 95% de probabilidad y confianza, que los desplazamientos verticales promedio que sufre el pavimento son mayores que los correspondientes deterministas. La incertidumbre asociada al valor del desplazamiento vertical promedio tiende a ser mayor en el punto donde la carga vertical alcanza su valor máximo, disminuyendo y estabilizándose a medida que pasa el tiempo de análisis. El análisis de sensibilidad demuestra que el espesor del recubrimiento asfáltico y el módulo de elasticidad de la base son los parámetros que más influyen en los valores del desplazamiento vertical máximo y el desplazamiento permanente del pavimento, respectivamente.