Comparación de la Guía MEPDG 2002,

la Guía AASHTO 1993 y el modelo

HDM-4Dr. Ing. Alejandro Tanco

Mgter. Ing. Migel Rico

Universidad Nacional de CórdobaCórdoba, Argentina

0

100

200

300

400

500

600

700

0 20 30 60 90 120 150

Distancia (cm)

Defle

xión

(mm

/100

0)

PC310 PC320 PC420

Selección de casosMatriz de red

IRI (m/km)Total

1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 > 5

TMDA (vpd)

< 500 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

500 - 1500 0.0 81.4 0.0 0.0 0.0 81.4

1500 - 3000 69.6 236.0 128.2 18.8 0.0 452.6

3000 - 4500 120.9 105.1 42.1 37.4 0.0 305.4

> 4500 62.3 67.1 9.4 0.0 0.0 138.7

Total 252.8 489.6 179.7 56.1 0.0 978.19

Se seleccionaron tres tramos de las celdas representativas PC310, PC320 y PC420.

Análisis de antecedentes, relevamiento de fallas, extracción de testigos asfálticos para verificación de espesores y realización de ensayos DCP y ejecución de calicatas para extracción de muestras y verificación de espesores.

SR. A-6 (9)

C.A. (16 cm)

B.G. (30 cm)

PC320 TH1

SR. A-6 (9)

C.A. (20 cm)

B.G. (32 cm)

PC420 TH2

SR. A-6 (9)

C.A. (20 cm)

B.G. (32 cm)

PC320 TH3

SR. A-6 (9)

C.A. (16 cm)

B.G. (40 cm)

PC320 TH4

Caracterización de estructuras

Propiedad Forma de obtención

Nº de capas y tipo de material Relevado de trabajos de campoEspesores de capa Relevado de trabajos de campoMódulo resiliente (bases granulares) Retrocalculado a partir de deflexiones medidasCurva maestra (CM) del CA no dañado Relación con propiedades del CA (antecedentes)Curva maestra (CM) del CA dañado Del módulo retrocalculado y la CM no dañada Propiedades del CA existente Relevado de antecedentesRelación de Poisson Valor típicoAhuellamiento De antecedentes (con distribución recomendada)

TramoPC310 PC320 PC420

SNeffMr

(psi) SNeffMr

(psi) SNeffMr

(psi)

TH1 3.42 4674 3.56 5246 3.56 5957

TH2 2.91 3220 3.92 6700 4.33 7148

TH3 3.54 4639 3.66 6252 3.72 6952

TH4 2.89 3903 2.94 5458 4.21 7927

TH5 3.12 5341 - - 3.06 6315

ParámetroTramo

PC310 PC320 PC420

PMA (mm) 10 4 10

AFT (%) 12.1 8.1 64.7

AP (%) 0.0 0.0 0.0

AB (%) 0.0 0.1 0.0

IRI (m/km) 1.9 2.3 2.7

Caracterización de estructuras

Capa(PC420 TH3)

Espesor (cm)

Módulo semilla (psi)

Relación de Poisson (µ)

Módulo in situ obtenido (psi)

Módulo laboratorio obtenido (psi)

C.R. (CA) 21 250000 0.35 159547 159547

B.G. 32 25000 0.35 15823 9810

SR - 20000 0.40 26452 8729

Capa(PC310 TH5)

Espesor (cm)

Módulo semilla (psi)

Relación de Poisson (µ)

Módulo in situ obtenido (psi)

Módulo laboratorio obtenido (psi)

C.R. (CA) 22 200000 0.35 11754 11754

B.G. 18 25000 0.35 12098 7501

SR - 16000 0.40 19546 6450

Caracterización de estructuras

Tránsito

- AASHTO 93: ejes equiv.

Parámetro PC310 PC320 PC420

TMDA (vpd) 2564 2350 3550

Tasa de crecimiento (%) 2.9 3.7 6.9

Livianos (%) 71.4 66.9 52.7

Ómnibus (%) 5.4 6.7 4.7

Camión s/ acoplado (%) 8.1 10.7 7.7

Camión c/ acoplado (%) 8.6 8.7 14.9

Camión c/ semi (%) 6.6 7.1 20.1

Coeficiente CT 0.413 0.455 0.786

Velocidad (km/h) 73.8 88.4 80.6

MesDistribución mensual

PC310 PC320 PC420

Enero 0.91 0.90 0.83

Febrero 0.96 0.97 0.91

Marzo 1.07 1.06 1.17

Abril 1.01 1.02 1.07

Mayo 1.03 1.02 1.07

Junio 1.05 1.06 1.11

. . . .

. . . .

Diciembre 0.98 0.99 0.99

TramoCategoría FHWA

4 5 6 7 8 9 10 . . 13

PC310 18.7 26.7 1.5 0.1 16.4 34.6 1.9 . . 0.0

PC320 20.2 28.9 3.3 0.2 15.3 30.0 2.0 . . 0.0

PC420 9.9 14.2 2.0 0.1 25.8 44.8 3.2 . . 0.0

- HDM-4: ESALf- MEPDG 2002: espectros de carga desplazados

Caracterización de estructuras

ArchivoArchivo *.icm*.icm

Parámetro Valor

Temp. media mensual (ºC) 17,4Rango temperaturas medias (ºC) 12,9Días con temp. > 32ºC 53Precip. media mensual (mm) 62Humedad relativa (%) 61.6

Caracterización de estructurasClima

Refuerzo %

Agregado grueso trit. (6-20 mm) 37,8Agregado fino trit. (0-6 mm) 37,8Arena silícea 18,9Cemento asfáltico CA30 5,5

Refuerzo Valor

Estabilidad (kg) 1071Fluencia (mm) 3,2Vacíos (%) 3,8Relación B/V (%) 78,7Densidad (gr/cm3) 2,526

ParámetrosMarshall

10000

100000

1000000

10000000

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

Log (tiempo reducido, seg.)

E*

(psi

)

14ºF 40ºF 70ºF 100ºF 130ºF Curva maestra

MEPDG y HDM-4 calibrados para cada uno de los 14 tramos. En MEPDG las estructuras fueron modeladas siguiendo sus recomendaciones y reglas.

Como refuerzo de las estructuras existentes se modeló una carpeta de rodamiento de un CA convencional.

Modelación de estructuras

Parámetro Valor DescripciónZr -1.282 Desvío normal estándar para la confiabilidad seleccionada (90%)

So 0,44 Desvío estándar

Mr (psi) Variable Módulo resiliente de la subrasante

SNeff Variable Número estructural efectivo

aol 0.44 Coeficiente de aporte estructural del refuerzo (1/in)

ΔPSI 1.7 Pérdida de serviciabilidad hasta próxima intervención (4.2 - 2.5)

La serviciabilidad final adoptada en todos los casos fue 2.5. Para la MEPDG se consideró un IRI final de 3.0 m/km, compatible con las rugosidades fijadas como máximas admisibles en los contratos CReMa.

Como rugosidad inicial luego de la ejecución del refuerzo se consideró, tanto en MEPDG como en HDM-4, un valor de IRI de 2.0 m/km, tal como el especificado por la DNV para repavimentaciones en los Corredores Viales Nacionales.

Modelación de estructuras

Tramo A-93 (cm)

G-2002 (cm)

PC310 TH1 8 10

PC310 TH2 14 20

PC310 TH3 7 7

PC310 TH4 13 15

PC310 TH5 8 9

PC320 TH1 6 3

PC320 TH2 2 3

PC320 TH3 4 6

PC320 TH4 9 13

PC420 TH1 9 13

PC420 TH2 3 7

PC420 TH3 7 11

PC420 TH4 3 7

PC420 TH5 11 15

Tramo homogéneo

Refuerzo (cm)

IRI inicial (m/km)

IRI final (m/km)

SN ajustado

PC310 TH25 2.00 2.65 3.29

15 2.00 2.64 4.97

PC310 TH34 2.00 2.62 4.29

10 2.00 2.63 5.30

PC320 TH45 2.00 2.61 4.08

15 2.00 2.63 5.77

PC320 TH24 2.00 2.60 5.19

10 2.00 2.61 6.20

PC420 TH55 2.00 2.50 3.89

15 2.00 2.48 5.58

PC420 TH24 2.00 2.47 5.30

10 2.00 2.47 6.31

Resultados

La solución y su sensibilidad depende de la herramienta utilizada.

La calidad de la información permitió caracterizar a los principales parámetros en el nivel 1 de la MEPDG. Además, por la forma de selección de los tramos (matriz de red) constituyen una base de cara a mejoras futuras en los procesos de recalibración.

Para la MEPDG se generaron 23 estaciones climáticas para el período 2006 - 2010, procesándose más de 5.000.000 de datos. Se generaron también las zonas climáticas equivalentes usadas por HDM-4.

Se adaptó la clasificación vehicular de la DNV a la propuesta por la FWHA (MEPDG). La falta de información confiable y sistemática de estaciones WIM o de balanzas fijas que permita la estimación de los espectros de carga es un aspecto importante. Hasta tanto esto sea posible se deberá seguir trabajando y validando ajustes de los espectros tales como el presentado en este trabajo.

Los resultados y las variaciones obtenidas con AASHTO 93 y MEPDG son claramente consistentes.

Conclusiones

Si se comparan los resultados se observa que, en promedio, los espesor requeridos por la MEPDG son 2.5 cm más grandes que los predichos por AASHTO 93.

La MEPDG no simula espesores de refuerzo menores a 3 cm, hecho que explica parte de las diferencias encontradas.

Se observa una sensibilidad importante de la solución MEPDG al módulo dinámico E* especificado para las capas asfálticas existentes. Importancia del retrocálculo.

Las soluciones obtenidas con HDM-4 no respondieron ni ante cambios en la robustez de la estructura y de la subrasantes, del tránsito o del espesor del refuerzo, prediciendo prácticamente la misma rugosidad para el final del período de diseño. Sí se manifestó sensible el modelo ante cambios en la zona climática considerada.

Se agradece a la Dirección Nacional de Vialidad y a la Secretaría de Ciencia y Tecnología de la Universidad Nacional de Córdoba (SECyT - UNC) por el apoyo brindado para este trabajo.

Conclusiones

Muchas gracias por su

atención