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“ADMINISTRACIÓN DE PAVIMENTOS“ADMINISTRACIÓN DE PAVIMENTOSPARA CARRETERAS EN MÉXICO”PARA CARRETERAS EN MÉXICO”
Por:Por:
Dr. Carlos Humberto FONSECA RODRÍGUEZDr. Carlos Humberto FONSECA RODRÍGUEZProfesor Titular de Ingeniería CivilProfesor Titular de Ingeniería Civil
ITESM, Campus MonterreyITESM, Campus Monterrey
OBJETIVO
ANTECEDENTES
ÍNDICE DE FRICCIÓN INTERNACIONAL
CONTENIDO
ÍNDICE DE FRICCIÓN INTERNACIONAL
ÍNDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONAL
CAPACIDAD ESTRUCTURAL
SOLUCIONES DE REHABILITACIÓN
OBJETIVOOBJETIVO
Presentar las metodologías existentespara caracterización y auscultaciónempleadas en la infraestructura vial,relacionados con el diseño, construcción,conservación y rehabilitación de
OBJETIVO
conservación y rehabilitación depavimentos en carreteras, con el fin deproporcionar un panorama global delestado de arte actual en México.
ANTECEDENTESANTECEDENTES
• Cada una de las administraciones endiferentes países emplean sus metodologíasde diseño, construcción y rehabilitación depavimentos, ya que consideran importanteinvolucrar la experiencia vivida y las
ANTECEDENTES
involucrar la experiencia vivida y lascondiciones típicas del lugar.
• Sin embargo, existen metodologías comunesen estos procesos que también son adoptadasy adaptadas a cada situación, por estasadministraciones.
ANTECEDENTES
TIPOS DE PAVIMENTOS
Históricamente los pavimentos se han dividido en dos tipos:
Flexiblesy
Rígidos
pueden existir soluciones intermedias a las cuales se les ha llamado pavimentos
Combinados o Semirrígidos .
Subbase
Base
Capa Intermedia (Mezcla Densa)
Capa de Rodamiento (Mezcla Abierta)
PAVIMENTOFLEXIBLE
Riego de ImpregnaciónY Liga
Riego de Liga
ANTECEDENTES
Terracerías
Subbase
Calzada
Subrasante
Rasante
ANTECEDENTES
Base
Losas de Concreto Hidráulico(Hormigón)PAVIMENTO
RÍGIDO
Riego de Impregnación
Mezcla Asfáltica
Terracerías
Calzada
Subrasante
Rasante
ANTECEDENTES
CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES
Existen dos CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS muy importantesque hay que tener en cuenta en el desempeño deun pavimento, éstos son:
CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
ANTECEDENTES
• Proporcionar al usuario un espacio
Funcionalmente un pavimento a través de susuperficie deben cumplir con:
CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES
• Proporcionar al usuario un espacioSEGUROSEGURO, CÓMODOCÓMODO y UNIFORMEUNIFORME para elusuario al transitar.
ANTECEDENTES
• Proteger las CAPASCAPAS de TERRACERÍASTERRACERÍAS
Estructuralmente un pavimento y sus capasdeben cumplir con:
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
• Proteger las CAPASCAPAS de TERRACERÍASTERRACERÍASde la acción de agentes climáticos,evitando que pierdan capacidadportante.
• Resistir las CARGASCARGAS de los vehículos ytransmitirlas a las capas inferiores.
ANTECEDENTES
Para determinar el estado actual de estasCARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS, debe de medirse ciertasPROPIEDADESPROPIEDADES FÍSICASFÍSICAS, definidas en la mayoríasde los casos como ÍNDICESÍNDICES, éstos son:
ÍNDICE DE FRICCIÓN INTERNACIONAL
ÍNDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONAL
PROFUNDIDAD DE RODERA
CAPACIDAD ESTRUCTURAL
ÍNDICE DE FRICCIÓN INTERNACIONALÍNDICE DE FRICCIÓN INTERNACIONALIFI
IFI
Para definir el “International“International FrictionFriction Index”Index”IFI, se parte de un concepto básico de laFísica que es el Coeficiente de Fricciónconocido Miu, µµµµµµµµ.
W
µµµµW
F
F = µµµµW
µµµµ = F////W
IFIADHERENCIA NEUMÁTICO-PAVIMENTO
Lámina de
Sentido de la marcha
Condiciones de contacto entre neumático moviéndose y pavimento mojado.
(Desmond F. Moore).
Lámina de agua
Zona A Zona B Zona C
Superficie de rodamiento
IFIPROPIEDADES ANTIDESLIZANTES
En el Congreso Mundial de la AIPCRcelebrado en Bruselas en 1987 se definieronciertas bandas de la textura de la capa derodamiento de los pavimentos, éstas son :
• Microtextura , irregularidades superficialesdel pavimento menores de 0.50 milímetros,que depende de la mineralogía del pétreo.
• Macrotextura , irregularidades superficialesdel pavimento entre 0.50 y 5 milímetros,que depende de la granulometría delpétreo.
rodamiento de los pavimentos, éstas son :
IFI
A continuación se listan algunos equipos.
NORSEMETER (Noruega)
SKIDDOMETER (Suiza)
STUTT REIBUNGSMESSER (Alemania)
MEDICIÓN DE MICROTEXTURA
STUTT REIBUNGSMESSER (Alemania)
Camión Bloqueado ASTM E-274 (EEUU)
Péndulo de Fricción Inglés (Reino Unido)
MuMeter (Reino Unido)
ODOLIOGRAPH (Bélgica)
SCRIM (Reino Unido)
IFIMEDICIÓN DE MICROTEXTURA
ASTME305“StandardTestMethodForStoppingMeasuringMeasuringSurfaceFrictionPropertiesUsingthe BritishPendulumTester”
IFIMEDICIÓN DE MICROTEXTURA
ASTME305“StandardTestMethodForStopping
Fricción, Valor de CDR
EVALUACIÓN
< 0.32 PROHIBIDO
Especificación de Microtextura propuesta para el Estado de Nuevo
León, México
StoppingMeasuringSurfaceFrictionPropertiesUsingthe BritishPendulumTester”
0.32 – 0.42 MALO
0.42 – 0.52 BUENO
> 0.52 MUY BUENO
IFI
Vehículo para textura FHWA (EEUU)
Perfilómetro móvil VTI (Suiza)
RST AEPO (España)
A continuación se listan algunos equipos.MEDICIÓN DE MACROTEXTURA
RST AEPO (España)
Perfilómetro móvil CRR (Bélgica)
Perfilómetro estacionario CRR (Bélgica)
Círculo de arena ASTM (EEUU)
Drenómetro (España, Bélgica, EEUU)
SCRIM (Reino Unido)
IFIIFIMEDICIÓN DE MACROTEXTURA
ASTM E 965 “Standard Test Method For Stopping Stopping Measuring Surface MacrotextureDepth Using a Sand Volumetric Technique”
IFIMEDICIÓN DE MACROTEXTURA
Textura (mm) EVALUACIÓN
< 0.43 PROHIBIDO
ASTM E 965 “Standard Test Method For Stopping
Especificación de Macrotextura propuesta para el Estado de Nuevo
León, México
0.43 – 0.63 MALO
0.63 – 0.83 BUENO
>0.83 MUY BUENO
Stopping Measuring Surface MacrotextureDepth Using a Sand Volumetric Technique”
METODOLOGÍA
Con los valores de FricciónFricción (microtexturamicrotextura ) y deTexturaTextura (macrotexturamacrotextura ) arrojados por las
IFI
anteriores normas sirven de base para elcálculo de los valores FF6060 y SpSp que son losparámetros que definen al Índice de Friccióninternacional, IFIIFI, expuesto por el modeloPIARC (Asociacion Mundial de Carreteras).(NORMANORMA ASTMASTM EE--19601960--9898)
IFI
ÍNDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONALÍNDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONALIRI
IRI
� A pesar de la contribución de CAREYCAREY [[6060]] ,no fue sino hasta el proyecto desarrolladopor la AASHO en su proyecto ROAD TEST[Highway Research Board, HBR 62], cuando
SERVICIABILIDAD
[Highway Research Board, HBR 62], cuandose desarrollo a plenitud el CONCEPTOCONCEPTO DEDESERVICIABILIDADSERVICIABILIDAD , dándosele pocaimportancia a la calidad de servicio que lospavimentos prestaban .
• Las distorsiones de la superficie del pavimentogeneran ACELERACIONESACELERACIONES en las dos direcciones delvehículo VERTICALVERTICAL y LATERALLATERAL .
• La ACELERACIÓNACELERACIÓN VERTICALVERTICAL es la que máscontribuye a violentar la comodidad de los usuarios ydepende de la DISTORSIÓNDISTORSIÓN LONGITUDINALLONGITUDINAL del
REGULARIDAD SUPERFICIAL
IRI
Aceleración Vertical
Aceleración Lateral
depende de la DISTORSIÓNDISTORSIÓN LONGITUDINALLONGITUDINAL delPERFIL del pavimento
IRI
� Fue desarrollado en BRASILBRASIL en 19821982,auspiciado por el BANCOBANCO MUNDIALMUNDIAL.
INTERNATIONAL ROUGHNESS INDEX
� Fue adoptado como estándar por la FederalHighway Administration, FHWAFHWA, comoHighway Performance Monitoring System,HPMS, en 1987.
Condiciones Superficiales
El Índice de Regularidad Internacional, IRI, de unasuperficie de pavimento, es una escala utilizadapara medir las irregularidades de la superficie porla cual transitan los vehículos, las cuales generan
IRI
la cual transitan los vehículos, las cuales generanuna respuesta de un vehículo de motor genérico yson representadas por aceleraciones verticales delmismo.
La unidades del IRI están en m/km.
PERFILÓGRAFOS
IRI
CALIFORNIACALIFORNIA
RAINHARTRAINHART
• Response-Type Road Roughness Measuring System,RTRRMSRTRRMS.
MAYS RIDE METER
IRI
• Mide perfiles longitudinales en la huellas.• Mide a 22, 55 y 90 Km/h.• Mide longitudes de onda entre 0.6 y 30 m.
ANALIZADOR REGULARIDAD SUPERFICIAL
IRI
• Mide 15 perfiles longitudinales.• Mide el perfil transversal.• Mide la textura de la superficie, Macrotextura.
PERFILÓGRAFO LASER ALTA CAPACIDAD
IRI
• Equipo de nueva generación, ligero y versátil.
NON-CONTACT LIGHTWEIGHT PROFILINGDEVICES
IRI
IRI y PR
Condiciones SuperficialesIRI
1 2 34 5
5 LASER
Este equipo permite obtener:
� Cinco perfiles longitudinales de carril, IRI
Condiciones SuperficialesIRI-PR
� Cinco perfiles longitudinales de carril, IRI
� Un perfil transversal del carril, PR
Clasificación del IRI:
� IRI ≤ 2.81 m/Km. Si el promedio del IRI ensubtramos de 1 Km que forman parte de secciones
Condiciones SuperficialesIRI-PR
subtramos de 1 Km que forman parte de seccionesde 10 Km de longitud o menores está en esterango, se puede considerar que la superficie derodamiento del pavimento está en buenascondiciones y requiere solamente de aplicacionesde técnicas de conservación rutinaria.
Condiciones SuperficialesClasificación del IRI:
�IRI > 2.81 m/Km. Si el promedio del IRI ensubtramos de 1 Km que forman parte de secciones
IRI-PR
de 10 Km de longitud o menores está en esterango, se puede considerar que la superficie derodamiento del pavimento está en malascondiciones y requiere de aplicaciones de técnicasde conservación correctiva en zonas aisladas y/ode técnicas de conservación preventiva, realizandoestudios previos para definir las técnicas aemplear.
Clasificación de la Profundidad de Rodera, PR:
� PR ≤ 5.0 mm. Las condiciones de la superficie derodamientos es buena y las zonas son aceptables .
Condiciones SuperficialesIRI-PR
rodamientos es buena y las zonas son aceptables .
� 5.0 < PR ≤ 15.0 mm. Las condiciones de lasuperficie de rodamientos es regular y las zonas eneste rango deben de ser corregidas.
� PR > 15.0 mm. Las condiciones de la superficie derodamientos son malas y las zonas son rechazadas.
12
14
16
18
20
INDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONAL, IRI (m/km)
0
2
4
6
8
10
12
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
CADENAMIENTO (km)
IRI (
m/k
m)
RODADA IZQUIERDA RODADA DERECHA
3.833.6223.533.26220+00010+000
4.033.5613.673.22110+00000+000
C. BajaC. AltaSecciónC. BajaC. AltaSección
Cuerpo BCuerpo AAl KmDel Km
INDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONAL, IRI (m/km)
3.123.1083.102.87876+80070+000
2.672.6273.322.96770+00060+000
3.213.4563.243.03660+00050+000
3.923.9753.613.17550+00040+000
3.333.2743.072.84440+00030+000
3.473.8432.982.75330+00020+000
3.833.6223.533.26220+00010+000
5.00
Carril Alta Carril BajaCuerpo A
INDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONAL, IRI (m/km)
2.00
3.00
4.00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Secciones
IRI (
m/k
m)
2.81
0
5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
CADENAMIENTO (km)
PROFUNDIDAD DE RODERA, PR (mm)
10
15
20
25
PR
(m
m)
RODADA IZQUIERDA RODADA DERECHA
PROFUNDIDAD DE RODERA, PR (mm)
Del Km Al KmCuerpo A
Sección C. Alta C. Baja
00+000 10+000 1 2.05 7.8900+000 10+000 1 2.05 7.89
10+000 20+000 2 2.74 8.85
20+000 30+000 3 2.49 10.81
30+000 40+000 4 2.54 10.04
40+000 50+000 5 2.53 8.59
50+000 60+000 6 2.35 9.53
60+000 70+000 7 2.42 9.94
70+000 76+800 8 3.03 11.10
PROFUNDIDAD DE RODERA, PR (mm)
15.00
20.00
Carril Alta Carril BajaCuerpo A
0.00
5.00
10.00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Secciones
PR
(m
m)
CAPACIDAD ESTRUCTURALCAPACIDAD ESTRUCTURAL
CE
� Las DEFLEXIONESDEFLEXIONES han sido empleadas paraevaluar la CAPACIDADCAPACIDAD ESTRUCTURALESTRUCTURAL delos pavimentos InSitu.
DEFLEXIONES
� Con sus valores es posible realizar unCÁLCULOCÁLCULO INVERSOINVERSO para determinar elMÓDULOMÓDULO DEDE ELASTICIDADELASTICIDAD de las capas quecomponen el pavimento.
CEDatos generales del camino.
3.62 m 1.02 m 0.85 m 3.62 m 3.46 m 0.46 m 1.70 m 3.60 m
CARRIL DE BAJA CARRIL DE BAJA CARRIL DE ALTA CARRIL DE ALTA
Autopista en Estudio
3.62 m 1.02 m
CUERPO A CUERPO B
0.85 m 3.62 m 3.46 m 0.46 m 1.70 m 3.60 m
CEEstructura Actual del Pavimento
Radar de Penetración, GPR.
CE
Sondeo Km 41+000 Cuerpo
Estructura Actual del Pavimento
CE
km
0.0
10.0
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
20.0
22.0
24.0
26.0
28.0
30.0
32.0
34.0
36.0
38.0
40.0
41.9
43.9
45.9
47.9
49.9
51.9
53.9
55.9
57.9
59.9
61.9
63.9
65.9
67.9
69.9
71.9
73.9
75.9
Estructura Actual del Pavimento
PR
OF
UN
DID
AD
(cm
)
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
100.0
CARPETA BASE SUBBASE
CEEstructura Actual del Pavimento
Carpeta Base
Mediante el Radar de Penetración se obtiene los Espesoresde las capas que integran el pavimento, Cuerpo A
Carpeta Asfáltica
Base Asfáltica
Sub-Rasante
Valor Medio (cm)
6.29 Valor Medio (cm)
22.07 Valor Medio (cm)
31.88
Desv.Est. (cm) 0.82
Desv.Est. (cm)
7.11 Desv.Est. (cm)
7.71
Valor Máx. (cm)
11.01 Valor Máx. (cm)
59.22 Valor Máx. (cm)
75.32
Valor Mín. (cm)
3.20 Valor Mín. (cm)
6.74 Valor Mín. (cm)
1.45
CE
Medición de DESPLAZAMIENTOS VERTICALES :
� Se emplea un equipo de impacto, tipo HWD, simulael efecto producido por el paso de las cargas(vehículos). Durante el impacto se registran losdesplazamientos verticales y sus tiempos deocurrencia mediante 7 geófonos (sensores), conespaciamiento usual de 30, 45, 60, 90, 120 y 180 cm,a partir del sensor localizado bajo la carga. La cargaaplicada para este tipo de autopistas oscila entre 6toneladas, con una placa de 30 cm de diámetro.
CE
• Viga BENKELMANBENKELMAN
•• DYNAFLECTDYNAFLECT
A continuación se listan algunos equipos.MEDICIÓN DE DESPLAZAMIENTOS
•• DYNAFLECTDYNAFLECT
•• ROADROAD RATERRATER
• DYNATEST Falling Weight Deflectometer
• KUAB Falling Weight Deflectometer
• PHOENIX Falling Weight Deflectometer
CEVIGA BENKELMANBENKELMAN
CEDYNAFLECTDYNAFLECT
CEROADROAD RATERRATER
CEDYNATEST Falling Weight Deflectometer
CEKUAB Falling Weight Deflectometer
CE
HDW, Cuerpo A
DYNATEST Falling Weight Deflectometer
CECapacidad Estructural
Este equipo permite obtener:
� Desplazamiento Verticales en los 7 sensores
� Con los desplazamientos y un cálculo inverso seobtienen los Módulos Elásticos de las capas queintegran el pavimento
CE
DE
SP
LAZ
AM
IEN
TO
VE
RT
ICA
L (mm
)
km
0.0
0.1
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
Resultados de DESPLAZAMIENTOS VERTICALES
DE
SP
LAZ
AM
IEN
TO
VE
RT
ICA
L (mm
)
0.2
0.3
0.4
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
CECapacidad Estructural
Carp. Asf.
Base Asf. Subrasante Capas Inf.
Valor Medio Valor Medio (Kg/cm2)
29,960 39,052 3,681 2,010
Desv.Est. (Kg/cm2) 12,645 5,799 1,994 1,201
Valor Máx. (Kg/cm2) 50,307 63,846 9,725 7,518
Valor Mín. (Kg/cm2) 15,022 10,180 1,284 536
CECapacidad Estructural
Con los valores de los Módulos Elástico, E i, sepueden evaluar los Coeficientes Estructurales, a i:
a2 = 0.249 (logE 2) – 0.997 Base
a3 = 0.227 (logE 3) – 0.839 Subbase
CECapacidad Estructural
MATERIAL TIPOCOEFICIENTE ESTRUCTURAL
a1 a2 a3
CAPA DE RODAMIENTOMezcla en calienteMezcla en frío InSituMortero asfáltico
O.440.200.40
CAPA DE BASEGrava arenosaPiedra TrituradaBASE CEMENTO PORTLANDResistenciaa compresióna los y díasBASE CEMENTO ASFÁLTICOAgregado gruesoMortero asfálticoBASE CON CAL
≥ 45 kg/cm228 a 45 kg/cm2< 28 kg/cm2
0.070.14
0.230.200.15
0.300.250.20
CAPA DE SUBBASEGrava areniscaArena o arcilla arenosa
0.110.05-0.10
CECapacidad Estructural
SNact = a1D1 + a2D2 m2 + a3D3 m3
En la cual:a1, a2 y a3 son los números estructurales de lacapa de rodamiento, capa base y subbase,respectivamente .respectivamente .
D1, D2 y D3 son los espesores de la capa derodamiento, capa base y subbase,respectivamente.
m2 y m3 son los coeficientes de drenaje de lade la capa base y de la subbase,respectivamente.
CECapacidad Estructural
Ser
vici
abili
dad
1.5N
P1
P2 Np
PAVIMENTO EXISTENTE
Nf
SOBRECARPETA
N Aplicación de Cargas
SN
–C
apac
idad
E
stru
ctur
al
N Aplicación de Cargas
N1.5
SNo
SNOL
SNeff
Nf
SNf
SOLUCIONES DESOLUCIONES DEREHABILITACIÓN
Soluciones de Rehabilitación
Método UNAM Método IA
Método AASHTO
Alt. 1 Alt. 2 Alt. 3Alt. 1 Alt. 2 Alt. 3
Carpeta Asfáltica
12.0 6.0 9.0 11.4 11.7
Base Asfáltica 16.0 26.0 22.0 16.0 16.0
Subrasante 31.0 31.0 31.0 31.0 31.0
SUMA 59.0 63.0 62.0 58.4 58.7
Capacidad Estructural
Método UNAMMétodo IA
Método AASHTO
Alt. 1 Alt. 2 Alt. 3
Esp ai Esp ai Esp ai Esp ai Esp aiEsp ai Esp ai Esp ai Esp ai Esp ai
Carpeta Asfáltica
12 0.44 6 0.44 9 0.44 11.4 0.44 11.7 0.44
Base Asfáltica 16 0.30 26 0.30 22 0.30 16 0.30 16 0.30
Subrasante 31 31 31 31 31
SUMA 59 63 62 58.4 58.7
NÚMERO ESTRUCTURAL
4.0 4.1 4.2 3.9 3.9
“ADMINISTRACIÓN DE PAVIMENTOS“ADMINISTRACIÓN DE PAVIMENTOSPARA CARRETERAS EN MÉXICO”PARA CARRETERAS EN MÉXICO”
¡¡¡ GRACIAS !!!¡¡¡ GRACIAS !!!