Análisis de los Factores que Favorecen el Desarrollo de Top-Down Cracking en Pavimentos Asfálticos Mediante Modelos de Elementos Finitos

• Autores: Rodrigo Guerra, Rosario Gallardo, Angie Ramírez Sarmiento, Reinaldo Sáez
• Localización: Revista Politécnica, ISSN-e 2477-8990, Vol. 55, Nº. 2, 2025 (Ejemplar dedicado a: Revista Politécnica), págs. 23-34
• Idioma: español
• DOI: 10.33333/rp.vol55n2.02
• Títulos paralelos:
  • Analysis of the Factors that Favor the Development of Top-Down Cracking in Asphalt Pavements Using Finite Element Models
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• Resumen
  • español

      Estudios han reportado la aparición prematura de grietas en la superficie del pavimento en sentido descendente. Los métodos de diseño de pavimentos consideran el ahuellamiento y el agrietamiento ascendente de la capa asfáltica y no se considera el agrietamiento descendente. La solución conceptual es el aumento de espesor de la capa asfáltica, pero esto no afecta significativamente las tensiones de corte y tracción generadas en la superficie. El objetivo de este trabajo es analizar los factores que favorecen el desarrollo de Top-Down Cracking (TDC) en pavimentos asfálticos mediante modelos de elementos finitos. Se han modelado vías locales chilenas en el software ANSYS y se ha considerado la variación de factores como el módulo de elasticidad de la capa asfáltica, la presión de inflado de los neumáticos y el espesor de la capa de rodado. Se han estudiado las tensiones y deformaciones producidas en la capa asfáltica y se han relacionado con cada una de las variables. Los resultados muestran un bajo impacto del aumento de espesor de la capa asfáltica en la reducción de las tensiones máximas de tracción y corte que producen el agrietamiento TDC. Lo anterior, se repite para valores mayores del módulo de elasticidad, lo que acelera la formación de TDC. Así también, para las distintas presiones de inflado, se observa que en capas de mayor espesor los valores de las tensiones tienden a ser más cercanos entre sí y la presión de inflado deja de tener mayor incidencia en los resultados.

  • English

    Studies have reported the premature appearance of cracks on the pavement surface in the downward direction. Pavement design methods consider rutting and bottom-up cracking of the asphalt layer and Top-Down Cracking is not considered. The conceptual solution is to increase the thickness of the asphalt layer, but this does not significantly affect the shear and tensile stresses generated on the surface. The aim of this work is to analyze the factors that favor the development of Top-Down Cracking (TDC) in asphalt pavements using finite element models. Local Chilean roads have been modeled in the ANSYS software and the variation of factors such as the elastic modulus of the asphalt layer, tire inflation pressure and the thickness of the road layer have been considered. The stresses and deformations produced in the asphalt layer have been studied and have been related to each of the variables. The results show a low impact of increasing the thickness of the asphalt layer on the reduction of the maximum tensile and shear stresses that produce TDC. The above is repeated for higher values of the elastic modulus, which accelerates the formation of TDC. Likewise, for the different inflation pressures, it is observed that in thicker layers, the stress values tend to be closer to each other and the inflation pressure no longer has a greater impact on the results.