Rehabilitacion De Pavimentos 001

REHABILITACIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Expositor: Wilfredo Gutiérrez Lazares [email protected]

Introducción

¿Por qué se realiza una Evaluación Estructural del Pavimento? Determinar la capacidad portante del sistema pavimento-subrasante, en cualquier momento del tiempo de servicio, para establecer y

cuantificar las necesidades de rehabilitación.

C.A.

B.G. S.B.G. S.S.R.

¿Cómo se realiza una Evaluación Estructural del Pavimento? Métodos Directos, de características destructivas

Métodos Indirectos, de características NO destructivas

Ensayos No Destructivos END  Generalidades Finalidad

E.N.D.

Analizar propiedades del Pavimento

Uso de Cargas Normalizadas y estandarizadas

Capacidad estructural del pavimento

Esquema de trabajo

Evaluación estructural

Ensayos no destructivo s

Método empírico y matemático

Análisis de rehabilitació n y gerencia de inversión

el END permite evaluar: 1. Respuesta estructural del pavimento (Medición de deflexiones) 2. Espesor de capa y determinación de las anomalías del pavimento 3. Respuesta elástica del material y determinación de las anomalías

Tipos de Ensayos No Destructivos para medir DEFLEXIONES 1. Respuesta estructural del pavimento mediante la Medición de deflexión Medición con equipo:  Falling Weight Deflectometer ( FWD)  Viga Benkelman

Método de Falling Weight Deflectometer (FWD) Equipo de prueba de deflexión del tipo impulso. Dispositivo montado en un vehículo que aplica una fuerza transitoria de impulso sobre la superficie del pavimento.

Método de Falling Weight Deflectometer (FWD)  El equipo usa un peso que es elevado por medio de un sistema

guía, hasta una altura dada, para luego dejarlo caer. El peso que cae golpea una serie amortiguadores de jebe montados sobre un plato circular de 12” de diámetro, el cual transmite la fuerza al pavimento. EI plato circular tiene siempre un cojín delgado de jebe debajo de él.

Planta de la prueba FWD, mostrando ubicación de la carga y posición de los sensores.

Método de Falling Weight Deflectometer (FWD)  La carga del FWD debe estar en el rango de 4.1 a 5.4 toneladas, de tal

manera que las predicciones de los módulos de capa sean representativas de la respuesta del pavimento a las cargas de las ruedas de camiones pesados.  El espaciamiento de los ensayos depende de la longitud de la carretera y del nivel de la investigación. Este espaciamiento debe variar entre 30 m y 150 m.  Los datos de las pruebas de deflexión en pavimentos flexibles se usan para retro calcular el módulo elástico del pavimento.

Distribución de esfuerzos bajo el pavimento, sometido al ensayo FWD.

Método de la Viga Benkelman (VB) Mide deflexiones en la superficie del pavimento De mayor uso en el PERÚ Mide el desplazamiento vertical del pavimento ante la aplicación de una carga estática o de lenta aplicación.

¿De qué depende el END?  Magnitud y frecuencia de las deformaciones

recuperables .  Acumulación

de deformaciones bajo acciones de cargas móviles o estáticas.

la

1.2 Método de la Viga Benkelman 

“Según se esquematiza en la figura, la viga consta esencialmente de dos partes: Un cuerpo de sostén que se sitúa directamente sobre el terreno mediante tres apoyos (dos delanteros fijos "A" y uno trasero regulable "B") y un brazo móvil acoplado al cuerpo fijo mediante una articulación de giro o pivote "C", uno de cuyos extremos apoya sobre el terreno (punto "D") y el otro se encuentra en contacto sensible con el vástago de un extensómetro de movimiento vertical (punto "E").” (Hoffman: 1985)

1.2 Método de la Viga Benkelman Equipos:  Deflectómetro Benkelman de 1 o 2 brazos: Se utilizará viga de 2 brazos cuando se requiera medir el radio de curvatura.  Camión cargado con 18000 lb (igualmente distribuidas en un par de llantas duales del eje de la parte posterior). La distancia de separación entre las llantas duales debe ser como mínimo 50 mm. La presión de inflado de las llantas es de 80 PSI.  Un medidor de presión: Para medir la presión de las llantas  Un termómetro: Para medir la temperatura del pavimento  Cronómetro  Clavo acerado: Para ejecutar orificios en el pavimento de 4cm de profundidad

1.2 Método de la Viga Benkelman Procedimiento de ensayo 

El punto preseleccionado donde se realizará la medición es ubicado y marcado en el pavimento.  Los puntos deben ser ubicados a 0,6 m del borde del pavimento si el ancho del carril es menor que 3,35 m y a 0,9 m del borde del pavimento si el ancho del carril es 3,35 m o más.  La rueda dual externa del camión deberá ser colocada sobre el punto seleccionado, quedando este ubicado entre ambas ruedas. Una ubicación dentro los 75 mm del punto es aceptable. (Fig 1)  Colocar la punta de prueba del primer brazo de la viga Benkelman entre las ruedas duales y situarlo en el punto seleccionado para el ensayo.(Fig 2)

 F 1.

Fig 2.

Fig 1.

Fig 2.

1.2 Método de la Viga Benkelman Procedimiento de ensayo 

Se retira las trabas de la viga y la base se ajusta por medio del tornillo trasero, de modo tal, que los brazos de medición queden en contacto con los vástagos de los diales.



Anotar la lectura inicial del dial. Generalmente se gira la esfera del flexímetro para obtener la posición 0.



Establecida la lectura inicial en 0, se hace avanzar suave  y lentamente el camión hasta una distancia de 9 m o más. 

Anotar las lecturas internas y la lectura final del dial.

Posiciones relativas del camión en el ensayo

1.2 Método de la Viga Benkelman Reporte  El reporte a entregar debe incluir lo siguiente:  Ubicación del ensayo ( progresiva)  Deflexión recuperable del pavimento

 Temperatura de la superficie del pavimento  Temperatura ambiente  Espesor de la capa asfáltica.

Esquema de trabajo Evaluación estructural

Ensayos no destructivos

Método empírico y matemático

Análisis de rehabilitació n y gerencia de inversión

2. Modelos Matemáticos Modelo de Hogg Modelo de Conrevial

Modelos Matemáticos  Generalidades:

Evaluación Estructural

Para?

Capacidad Portante Pavimento y subrasante

Necesidades de Rehabilitación

Cómo se realiza? Ensayos no destructivos

Qué se mide? Deflexione s

Modelos Matemáticos

Características Estructurales

2.1 Modelo de Hogg

2.1 Modelo de Hogg Pavimento

Placa delgada, elástica de horizontalidad infinita

Subrasant e

Capa elástica, lineal, homogénea e isotrópica (mismas propiedades). Capa es infinita o limitada por base rígida, horizontal y rugosa

2.1. Modelo de Hogg  Se compara las curvas de deflexiones

medidas (ensayos No destructivos) con las curvas de deflexiones teóricas (Modelo de Hogg)

Parámetros del Modelo

Establecer necesidades de refuerzo del pavimento

2.1 Modelo de Hogg a) Modelo de Carga:

Donde: • A = Radio de la huella circular de contacto •

P = Carga de ensayo

•

P’= Carga sobre una llanta (P/2)

•

p = Presión de inflado

Carga en el ensayo de la V.B. proviene del eje trasero simple con una llanta doble de un camión. Carga es 18 000 libras Presión inflado: 75 a 85 psi

2.1 Modelo de Hogg b) R5  Es la distancia R del centro geométrico de la llanta doble en dirección

longitudinal en la cual se obtiene la relación DR/D =0.5  Necesario para la obtención del siguiente parámetro del Modelo de Hogg (L)

Donde:  R= Distancia a la que se mide la deflexión R  D = Deflexión máxima  DR = Deflexión a la distancia R  A, ,B, C = Coeficientes de correlación

2.1 Modelo de Hogg b) R5

Valores de A, B, C:

Curvas de deflexiones en el Modelo de Hogg para la Configuración de Carga de la Viga

2.1 Modelo de Hogg c) Longitud elástica L  Refleja la rigidez relativa entre el Pavimento y la Sub-rasante

2.1 Modelo de Hogg c) Longitud elástica L

Coeficientes de Correlación (X, Y):

2.1 Modelo de Hogg d) Módulo de Elasticidad de la Sub-rasante (E) 1er paso:  Establecer relación teórica entre rigidez para carga puntual y rigidez para carga distribuida sobre un área, para un cociente dado del valor de A/L. So/S = 1 - M(A/L - 0.10) Donde:  So= Rigidez para carga puntual  S= Rigidez para carga de área  M= Coeficiente numérico que adopta los siguientes valores:

Para

H/ L

m

Valores de M

Valor 1

10

0.5

0.52

Valor 2

10

0.4

0.48

Valor 3

10

cualquier valor

0.44

2.1 Modelo de Hogg d) Módulo de Elasticidad de la Sub-rasante (E) 2do paso: • Calcular el Módulo de Elasticidad de la sub-rasante utilizando sgte. expresión: Donde: • K = Coeficiente numérico que depende del coeficiente de Poisson de la subrasante y que adopta los siguientes valores: Para m =0.5, K = 1.5 Para m = 0.4, K = 1.633 • P = Carga total en la llanta doble • L  = Longitud elástica • D  = Deflexión Media Máxima • I = Coeficiente numérico que adopta los siguientes valores:

Para

H/ L

m

Valores de I

Valor 1

10

0.4

0.1689

Valor 2

10

0.5

0.1614

Valor 3



cualquier valor

0.1925

2.1 Modelo de Hogg Módulo de elasticidad E  es menor cuanto mayor es D  y L 

Significado Cualitativo de diferentes tipos de Curvas de Deflexiones

2.1 Modelo de Hogg Relación entre E y el CBR  Para facilitar el diseño del refuerzo requerido se ha establecido una relación del módulo de elasticidad Eo con el CBR, esta relación ha sido establecida experimentalmente. E = (100 a 160) CBR Donde:  E( kg/cm2)  CBR (%)

2.1 Modelo de Hogg e) Módulo de Elasticidad Equivalente del Pavimento (E*) La relación entre la deflexión máxima (DØ), el módulo de elasticidad de la subrasante (EØ) y el módulo de elasticidad del pavimento (E*) está expresada por la siguiente relación:

2.1 Modelo de Hogg e) E* E* representa a todas las capas del pavimento por encima de la subrasante. Es decir, representa a la carpeta asfáltica y la base granular combinadas con un espesor total HC igual a la suma de los espesores de cada capa. HC =

H1 +

H2

2.1 Modelo de Hogg e) E* En base a consideraciones de diseño de la teoría de la capa elástica se ha establecido que un pavimento flexible adecuadamente diseñado debe guardar una relación Ep= 3Eo donde Ep : Módulo de elasticidad del pavimento nuevo.

En base al concepto de rigidez flexionante, el pavimento evaluado con módulo de elasticidad E* y espesor HC es equivalente a un pavimento nuevo de módulo Ep y espesor HE, se debe cumplir Heq / HC = (1/3 E*/Eo) 1/3 El siguiente paso consiste en comparar el espesor efectivo con el espesor requerido para una demanda de tráfico. DH = HD – Heq DH = Espesor del refuerzo de material granular HD = Espesor requerido de diseño Heq = Espesor efectivo del pavimento existente

2.2 Modelo de Conrevial

METODOS EMPÍRICO

METODO CONREVIAL

Etapas de la vida útil de un pavimento flexibles • Etapa consolidación • Etapa elástica • Etapa de fatiga

Viga-Benkelman

VIGA

BENKEL-

MAN

• Deflexión estática elástica máxima • Deflexión estática elástica a 25 cm. • Deformadas en el punto de medida

Viga-Benkelman 1. Metodología de análisis a) Calculo de deflexiones estáticas elásticas. Deflexión máxima • Deflexión máxima = (200 - 155) x 2 = 90 x 10-2 mm

Deflexión a 25 cm. • Deflexión a 25cm = (188 -155) x 2 = 66 x 10-2 mm

D120-D90<0.01mm 41

MÉTODO CONREVIAL b) Corrección de deflexiones por efecto de

temperatura:

Deflexión recuperable, medida a la temperatura estándar (20 °C). • • D20°C = •

DT ---------------------------------------------1 x 10^-3 (1 / cm ºC) x h x (t - 20°C) + 1

MÉTODO CONREVIAL

c)

Deflectograma:

MÉTODO CONREVIAL 2. Análisis de deflexiones Contraste entre deflexiones características y admisibles. d) Deflexiones características: MTC-Conrevial (deflexiones recuperables  distribución de Gauss)



t = Coeficiente que representa al porcentaje del área total con probabilidad de presentar deflexiones superiores a las características.

t técnico – económica : Número de determinaciones Grado de confiabilidad Relación entre costos de mantenimiento y de rehabilitación Variabilidad de capacidad estructural o constructiva Tráfico Ubicación e importancia de la carretera.

MÉTODO CONREVIAL Contraste entre deflexiones características y admisibles. d)

Deflexiones características:

EXTENSION DEL PAVIMENTO CON

VALOR DISEÑO (%)

DEFLEXIÓN CARACTERÍSTICAS (Dc)

50

Ď

50

75

Ď + 0.674 σ

25

85

Ď+σ

15

90

Ď + 1.3 σ

10

95

Ď +1.645 σ

5

98

Ď+2σ

2

99

Ď + 2.33 σ

1

99.9

Ď+3σ

0.1

D>Dc

MÉTODO CONREVIAL Contraste entre deflexiones características y admisibles. d)

Deflexiones Admisibles:

Según MTC-Conrevial

MÉTODO CONREVIAL Contraste entre deflexiones características y admisibles.

Entonces: Dc< Dadm  Adecuado comportamiento estructural

Dc> Dadm Requiere de una rehabilitación (refuerzo)

MÉTODO CONREVIAL Se aplica el Método del Doctor Ruiz (MTC-CONREVIAL)

Donde: H = Espesor de Refuerzo Do = Deflexión Recuperable (característica antes del refuerzo) Dh = Deflexión Característica luego del refuerzo. R = Coeficiente con dimensiones de espesor que representa la capacidad de los materiales de refuerzo para reducir las deflexiones del pavimento subyacente.

MÉTODO CONREVIAL

3. Calculo del refuerzo Se aplica el Método del Doctor Ruiz (MTC-CONREVIAL) Valores de “R”.

MÉTODO CONREVIAL

4. Análisis de la capacidad estructural c) Determinación del radio de curvatura: Radio de curvatura •R =

10*(D25)² /(2(Do-D25))

MÉTODO CONREVIAL c) Determinación del radio de curvatura:

D2 5

Do

Ô.25 m

51

MÉTODO CONREVIAL

5. Aplicación

APLICACIÓN CONREVIAL.xls

MÉTODO CONREVIAL

4. Aplicación

Análisis de deflexiones

MÉTODO CONREVIAL

4. Aplicación

APLICACIÓN

Esquema de trabajo Evaluación estructural

Ensayos no destructivos

Método empírico y matemático

Análisis de rehabilitación y gerencia de inversión

3. Análisis de rehabilitación y Gerencia de inversión

ESTUDIO PLAN INTERMODAL DE TRANSPORTES

CONSORCIO BCEOM-GMI-WSA

Objetivos  Un documento de diagnóstico del sistema de transporte actual y su

evolución previsible que incluya la problemática específica de la infraestructura actual y una caracterización general de los servicios de transporte. 

Un plan de mediano plazo que incluya un programa de inversiones detallado para los próximos 10 años que se complementará con una propuesta de políticas de gestión tendientes a optimizar la operación del sistema.

 Un plan de largo plazo para el desarrollo estratégico del sistema de

transporte integrado, en el periodo 2004 - 2023.

Organigrama

Redes de transporte a estudiar  Carretera Longitudinal de la Costa o Panamericana (Ruta 001)  Carretera Longitudinal de la Sierra o Caminos del Inca (Ruta 003)  Carretera Longitudinal de la Selva o Marginal de la Selva (Ruta 005)  Rutas Transversales

Red de transportes :

Estimación de la longitud de la red del estudio (km) Redes/rutas

Panamericana (1) Longitudinal de la Sierra (2) Longitudinal de la Selva Transversales Sub-total RVN Departamentales Vecinales Total

Asfaltada

No asfaltada

En proyecto

Total

3,330 1,638

110 1,802

62 247

3,502 3,687

644 3,284 8,896 486 67 9,449

1,089 4,925 7,926 4,169 446 12,541

1,379 594 2,281 97

3,111 8,803 19,103 4,752 513 24,368

(1) Incluye las cinco variantes del Norte y las dos del Sur (2) Incluye dos variantes

2,378

Realización del inventario vial  El propósito del inventario es contar con información suficiente para

estimar la capacidad de flujo de tránsito en las carreteras de la red. Adicionalmente, se requiere información sobre el tipo y condición del pavimento.

 Se clasificaron los pavimentos de acuerdo a los siguientes

tipos:     

CA: TSB: GR: TR: R: rígido

carpeta asfáltica. tratamiento superficial bituminoso o sellos asfálticos grava tierra

Realización del inventario vial Condición La condición del pavimento se clasificó en cinco categorías:  Buena (B): no presenta daños significativos.  Regular (R): daños menores, pero no se constituye en una

obstrucción importante al tráfico.  Pobre (P): daños moderados y frecuentes en la calzada.  Muy Mala (MM): daños severos y frecuentes, solo transitable por vehículos grandes o de doble tracción.  Intransitable (I): en proyecto, o fuera de servicio de manera total o parcial

Características de las capas de pavimento En base a los inventarios del MTC, Estudios de Planificación Nacional o Regional y de los Estudios de Factibilidad y/o Diseños para construcción, rehabilitación o mantenimiento de las carreteras, se obtuvo la siguiente información: Localización del tramo de carretera y su longitud. Clasificación funcional (Primaria, Secundaria, Local). Estructura de pavimento existente global y de capa de rodadura, y, cuando

se conocían, las características de las otras capas de base y de sub – base.

Capacidad de soporte de la sub-rasante (Medida o estimada) CBR si fuera

disponible.

Inventariovial

Resultados obtenidos Red estudiada por rutas y condición de superficie (km) Redes / rutas Panamericana Long. de la Sierra Long. de la Selva Transversales Sub-total RVN Departamentales Vecinales Total Porcentaje

B 3,177 1,045 512 2,673 7,408 364 29 7,801 32%

Condición de superficie R P MM 160 73 30 1,225 1,093 77 256 620 344 2,042 2,764 730 3,683 4,550 1,181 2,764 1,260 267 263 198 22 6,710 6,008 1,470 27% 25% 6%

Total I 62 247 1,379 594 2,281 97 0 2,378 10%

3,502 3,687 3,111 8,803 19,103 4,752 513 24,368 100%

En promedio, cerca de 60 % de la red considerada está en estado bueno o regular (véase Cuadro 3.3). Sin embargo, se observa que este porcentaje alcanza los 95 % en la Panamericana mientras que es del orden de los 25 % en la carretera Longitudinal de la Selva.

Red existente por clase de condición

Criterios de identificación 1.

El interés mayor que presentan algunos tramos intransitables para la estructuración de la red.

2.

La capacidad requerida para que la relación volumen/capacidad no sea mayor que 0.80 en 2023.

3.

El requerimiento de pavimentación de los tramos no pavimentados, en los cuales el volumen de tránsito supera un cierto nivel (se tomó como hipótesis de partida los 200 vehículos por día en 2004).

4.

El refuerzo de estructura de calzada requerido para conciliar con el volumen de tránsito acumulado proyectado, para el volumen tránsito acumulado proyectado, con el espesor equivalente actual. Se estimó necesario un refuerzo cuando la diferencia entre los espesores requerido y existente superara los 10 cm.

5.

El nivel de servicio mínimo requerido por ruta (se tomó como hipótesis de partida que se rehabilitaran los tramos en condición muy mala o pobre con un IMD superando los 40 vehículos por día en 2004).

Proyectos viales propuestos

Longitud total por tipo de proyectos propuestos Tipo de proyecto Construcción Ampliación Pavimentación Refuerzo Rehabilitación Total

Longitud inicial (km) 482 378 1,834 1,097 2,466 6,257

% (en relación a la red del estudio) 2% 2% 8% 5% 10 % 26 %

Estimación de costos de inversión METODOLOGÍA PARA LA ESTIMACIÓN DE COSTOS: Se consideró que la sección transversal típica propuesta para un proyecto, representará las características promedio, en términos de anchura de calzada y de bermas y de geometría en plano y perfil longitudinal.

Tal planteamiento condujo a una metodología de estimación de los costos de construcción con base en dos grupos de datos:

Los precios unitarios “de referencia” promedio para cada una de las regiones del país, costa, sierra, o selva, -

- Las cantidades por kilómetro, por categoría de obra, para cada sección típica elegida

Al final se calculó el costo por kilómetro de construcción nueva (N), de cambio de tipo (CT) y de refuerzo/rehabilitación (R).

Estimación de costos de inversión Precios unitarios de referencia (en US $ sin IGV) del año 2004

Costo de los proyectos propuestos por tipo de ruta Tipo de ruta Panamericana Longitudinal de la Sierra Longitudinal de la Selva Transversales de Nacional Transversales de y RVV Total

Longitud (km) Inicial Final 1,080 1,071 976 945 779 769 2,704 2,593 717 688 6,256 6,066

Costo en miles de US $ Obras (1) Total (2) 271,388 362.456 192,726 266,603 96,120 136,212 851,027 1,172,874 131,851 182,731 1,543,112 2,120,876

•Costo de obras sin IGV •Costo total incluyendo derecho de vía, estudios y supervisión, incluyendo IGV

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

Proceso de Medición con Viga Benkelman

P = 8.2 tn

Referencia para colocar la Viga en posición

Deformación debido a la carga de 8.2 tn

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

El dial registra lectura de deformación a los 25 cm de distancia

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

Carga fuera del área de influencia

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

Punto de Inflexión

Parábola de 2º grado

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL CORRECCIÓN DE LAS DEFLEXIONES BENKELMAN POR TEMPERATURA (Método DNV – Argentina)

D20 =

D20 Dt K t e

= = = = =

Dt K (t - 20º) e + 1

Deflexión corregida, a la temperatura estándar de 20º C (1/100 mm). Deflexión medida a la temperatura t (1/100 mm). Constante, para capas granulares K = 1 x 10 -3 ( 1 / cm ºC ) Temperatura del pavimento (ºC). Espesor capas asfálticas (cm).

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Deflexiones vs Progresiva Dc=187 Dc=68 Dprom=54 Dprom=124

Radio de Curvatura vs Progresiva Rprom=162 Rprom=63

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Análisis Estadístico de los Resultados Distribución normal, de acuerdo a la ley de Gauss. Se han determinado: _ Deflexión media (D). n Desviación estándar () ?Σ Di _ Coeficiente de variación (Cv) D =

i =1111

n n

=

__

?Σ ( Di – D)2 i =1111

(* n para n >30)

(n – 1)*

Cv =  x 100 D Cv indica un mayor o menor grado de dispersión, aún para distinto valor medio. Varía generalmente entre 10 y 10%.

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Para diseño: Dc y Dadm La deflexión característica, representa mejor a una determinada sección: _

Dc = D + t

Dadm =

4

1.15 N

Cada valor de “t” corresponderá a un porcentaje del área total con probabilidad de presentar deflexiones superiores a la característica Dc

“t” es una decisión técnico – económica, que depende:

•Número de determinaciones. •Grado de confiabilidad. •Relación entre costos de mantenimiento y de rehabilitación. •Variabilidad de capacidad estructural o constructiva. •Tráfico. •Ubicación e importancia de la carretera, etc.

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Valor diseño 50 75

85

90

95

98

99

99.9

Deflexión Característica Dc ___ _

D ___ _

D + 0674 ___ _

Extensión del pavimento con D> Dc % 50 25

D+

15

___ _ D + 1.3

10

___ _

D + 1.645 ___ _

D + 2 ___ _

D + 2.33 ___ _

D + 3

5

2

1

0.1

California se considera el 80 percentil. Instituto del Asfalto y Canadá recomiendan el 98% (D+2). CONREVIAL adopta (D + 1.645) corresponde al 95%.

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Significado Cualitativo de la Dx

Tipo

D0

L0

Curva

Medida

Pavimento

Subrasante

I

Bajo

Alto

Extensa

Poco profunda

Bueno

Buena

II

Alto

Alto

Extensa

Profunda

Bueno

Mala

III

Bajo

Bajo

Corta

Poco profunda

Mal

Buena

IV

Alto

Bajo

Corta

Profunda

Mal

Mala

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DEFLECTOMETRIA La deflexión característica es superior a la admisible. Los radios de curvatura son elevados o aceptables (en relación a la estructura. Dc > Dadm

ESTADO VISUAL No hay fallas de origen estructural.

ESTADO ESTRUCTURA

RECOMENDACIÓN

Estructura infradiseñada, pero la capacidad portante de las capas decrece en profundidad. (No existe capa débil inmediatamente debajo capa asfáltica.

Examinar fecha y tipo de las últimas obras ejecutadas, para justificar estado del pavimento……. 1º CASO

Hay fallas de origen estructural generalizadas.

La deflexión característica es superior a la admisible. Los radios de curvatura son pequeños (aún para deflexiones reducidas). Dc > Da

Hay acuerdo entre todas las variables. a)Las deflexiones son empleadas para el cálculo de refuerzo. b)Para deflexiones muy fuertes analizar económicamente reconstrucción. Verificar refuerzo con métodos diseño…… 2º CASO Existe una capa débil inmediatamente debajo de las capas asfálticas (Relación entre módulos de elasticidad menor de 1).

Se trata de neutralizar el efecto de la capa que falla, ya sea por reconstrucción parcial, o refuerzo. No es conveniente emplear la deflexión ya que puede no ser representativa ……. 3º CASO

La deflexión característica es inferior a la admisible. Los radios de curvatura son reducidos. Dc > Da

Hay fallas de origen estructural por fatiga (Fisuras tipo piel de cocodrilo).

Existe una capa débil inmediatamente debajo de las capas asfálticas.

Analizar fecha de mediciones y tipo estructura. Neutralizar el efecto de la capa débil (reconstrucción o refuerzo). De ninguna manera se pueden considerar las deflexiones para el proyecto; emplear métodos de diseño……. 3º CASO

La deflexión característica es inferior a la admisible. Dc > Da

Hay fallas de origen estructural: deformaciones permanentes de la fundación.

Estructura degradada no adecuada para la fundación.

Evaluar aporte estructural de la calzada existente (reconstrucción o refuerzo). La deflexión no es representativa….. 4º CASO

No hay fallas de origen estructural.

Estructura bien diseñada.

Corregir fallas de origen superficial, las soluciones dependerán de los defectos observados y sus causas. Mejora superficial…. 5º CASO

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

CÁLCULO DE ESPESORES 1º Y 2º CASO Formula del Dr. Ruiz (Argentina)

h=

h = Do = Dh = R

R_ log Do 0.434 Dh

Espesor de refuerzo (cm). Deflexión característica antes del refuerzo (1/100 mm). Deflexión característica luego del refuerzo (1/100mm) (corresponde a la deflexión admisible de diseño) = Coeficiente con dimensiones de un espesor, que expresa la capacidad del material de refuerzo para reducir la deflexión del pavimento subyacente.

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

VALORES RECOMENDADOS PARA “R” (Concreto Asfáltico) Espesor de refuerzo “h” (en cm)

Deflexión Característic a antes del refuerzo (1/100mm)

5

10

15

20

50

20

21.5

(23)

(24.5)

70

18

19.5

21

22.5

90

17

18.0

19.5

21.0

120

15

16.5

18.0

19.5

150

13.5

15.0

16.5

18.0

170

13.0

14.5

16.0

17.5

200

12.0

13.5

15.0

16.5

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

CÁLCULO DE ESPESORES 3º Y 4º CASO - Uso de métodos racionales para diseño de pavimentos nuevos. Ejemplos: Método A.A.S.H.T.O. Ecuación Diseño:

SN SN ai di

= = =

=

n ∑ i =1

ai di

Número estructural Coeficiente equivalencia espesor capa i Espesor de la capa i.

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

Resultados Obtenidos de la Evaluación Deflectométrica

Progresiva (km) Sub - tramo

Longitud (km)

D (10-2mm)



Dc (10-2mm)

Vida útil Remanente (años)

del

al

1

1040

1046

6

35

17.42

64

>10

2

1046

1086

40

22

11.33

41

>10

3

1086

1098

12

59

23.40

98

4

4

1098

1103

5

36

4.99

42

>10

5

1103

1108

5

31

3.16

36

>10

6

1108

1117

9

117

58.14

213

0

7

1117

1120

3

31

5.47

40

>10

8

1120

1140

20

57

15.44

82

7

-Deflexión Admisible (10-2mm) 5 años : 82 10 años : 70 -Deflexión Crítica (10-2mm) : 196

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

EQUIPOS PARA EVALUAR LA CAPACIDAD ESTRUCTURAL

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

Equipo de Medida del Rozamiento Transversal (SCRIM)

Aplicaciones Medida y registro del Coeficiente de Rozamiento Transversal en todo tipo de pavimentos. Por ser un equipo de alto rendimiento se utiliza para la auscultación sistemática de redes de carreteras.

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

Deflectómetro de Impacto KUAB

Aplicaciones Evaluación de la capacidad estructural de firmes flexibles, semirígidos y rígidos. Evaluación de la transferencia de cargas en juntas de firmes de hormigón. Control de ejecución de coronación de explanada y capas granulares.

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

Deflectógrafo Tipo Lacroix

Aplicaciones Medida y registro de las deflexiones de un firme de forma cuasi continua bajo la carga de un eje tipo de camión. Obtención de la línea de influencia de la deflexión en cada punto de medida.

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

Perfilógrafo Láser de Alto Rendimiento

Aplicaciones Medida y registro del perfil longitudinal en 15 líneas de perfil. Medida y registro de perfiles transversales. Cálculo de índices de regularidad superficial (IRI; APL; PSI). Medida y registro de la textura de los pavimentos.

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Analizador de Regularidad Superficial (ARS)

Aplicaciones Evaluación de la regularidad superficial y control de la evolución de los firmes. El equipo permite la obtención del Índice de Regularidad Internacional (IRI).

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Equipo de Georradar de Carreteras

Aplicaciones Medida y registro de espesores de capas de firmes de carretera. Detección de heterogeneidades y anomalías en el interior del firme (cambios estructurales, humedades, etc.). Auscultación tanto de tramos concretos como del conjunto de la red (Sistemas de Gestión de Firmes).

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

Viga Benkelman

Aplicaciones Determinación estática de la deflexión elástica recuperada del firme. Determinación de la deformada originada por la carga con relación al punto de medida fijo.