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ROBERTO HERNÁNDEZ CEVITER S.A.DE C.V.
UTILIDAD DE LA EVALUACIÓNDE PAVIMENTOS
6 de marzo de 2019León, Guanajuato
Papel de los pavimentos como parte de la infraestructura carretera
Proveen la superficie de rodamiento para los vehículos.
Se relacionan con la mayoría de los costos en los que incurren los usuarios al circular por las carreteras.
Absorben la mayor parte de los recursos disponibles para la construcción y conservación de la infraestructura vial.
Enfoques de la evaluación del pavimentos
‐ Operador: La evaluación de pavimentos y de su comportamiento en el tiempo son importancia fundamental para el organismo encargado de su diseño, construcción, conservación y operación.
‐ Usuario: Así como al usuario, por las implicaciones que tiene en el comodidad, seguridad y economía del transporte
Valor de la información
‐ La evaluación de pavimentos genera información valiosa al momento de realizarla así como la experiencia y conocimiento del comportamiento de un pavimento y de las variables involucradas. Es decir conocer la historia del pavimento.
REQUERIMIENTOS DE INFORMACIÓN PARA LA EVALUACIÓN DE UN PAVIMENTO
Objetivos de los SGP
• Conocer la condición real de los pavimentos.• Anticipar las necesidades futuras de conservación.• Mantener niveles de servicio óptimos según el tipo de carretera.
• Maximizar los beneficios de los recursos disponibles.
• Verificar la efectividad de las acciones de conservación aplicadas
Tipos de Evaluación: Evaluación Inicial
‐ Evaluación Inicial‐ Geología de la zona‐ Información climatológica‐ Información histórica del pavimento‐ Antecedentes de conservación‐ Información topográfica y geométrica‐ Instalaciones subterráneas‐ Gálibos verticales
‐ Evaluación periódica‐ Evaluación puntual
IrregularidadIRI1 IRI2 IRI3 IRIm(...)
Unidades de análisis de los SGPSEGMENTACIÓN ASOCIADA AL REGISTRO DE DATOS
Puntos de generación o atracción de tránsito
Intervalo de medición
Tránsito diario promedio anualTDPA2 TDPA3 TDPAnTDPA1 (...)
Diseño geométricoTramo 1 Tramo 2 Tramo 3
Proyecto A Proyecto B Proyecto C
Unidades de análisis de los SGPSEGMENTACIÓN DINÁMICA
SEGMENTOS HOMOGÉNEOS
Índice Internacional de Irregularidad (IRIi)IRI1 IRI2 IRI3 IRI4
Deflexión máxima (Dj)D1 D2
IRI1D1
TDPA1
IRI2D1
TDPA1
IRI2D1
TDPA2
IRI3D1
TDPA2
IRI3D2
TDPA2
IRI3D2
TDPA3
IRI4D2
TDPA3
TDPA2TDPA1 TDPA3Tránsito diario promedio anual (TDPAk)
Unidades de análisis de los SGPPARÁMETROS MEDIDOS A INTERVALOS CORTOS
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
0 5 10 15 20Cadenamiento (km)
Def
lexi
ón m
áxim
a a
700
kPa
(mic
ras)
Unidades de análisis de los SGPAGREGACIÓN DE INFORMACIÓN
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
0 5 10 15 20Cadenamiento (km)
Def
lexi
ón m
áxim
a a
700
kPa
(mic
ras)
Evaluación de pavimentos La evaluación permite:
Determinar la suficiencia estructural del pavimento Establecer las razones por las cuales se encuentra en el
estado que presenta en el instante de la evaluación Una correcta evaluación de pavimentos incluye estudios
sobre: Condición funcional
• Capacidad estructural
Evaluación de pavimentos
Condición funcional Conjunto de características superficiales del pavimento que
se relacionan con la comodidad y la seguridad de los usuarios
Condición estructural Capacidad del pavimento para soportar las solicitaciones del
tránsito
MEDICION DE LA CALIDAD DEL PAVIMENTO
1. Calidad funcional• Fallas superficiales• Resistencia al deslizamiento (Coeficiente
de fricción) • Macrotextura• Profundidad de rodera• Regularidad (IRI)
2. Calidad estructural• Deflexiones• Evaluación de materiales constituyentes• Espesores de capas
Evaluación de la condición
Evaluación funcional delpavimento
OBJETIVOS Se establece para determinar el estado superficial del
pavimento El estado superficial es el que mejor percibe y valora el
usuario
Características superficiales del pavimento que más afectan lacomodidad, la seguridad y los costos de los usuarios
IREGULARIDAD SUPERFICIAL Perfiles longitudinal y transversal
FRICCIÓN O RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO TEXTURA
Irregularidad superficial
Se define como irregularidad superficial del perfillongitudinal de una carretera (ASPEREZA), la mayor omenor aproximación del perfil real al perfil teórico delproyecto, que es aquel que no produce aceleracionesverticales dentro de un vehículo en marcha
La regularidad superficial del perfil longitudinal es unamedida del comportamiento funcional de un pavimento, aveces la única característica que percibe el usuario, através de la sensación de mayor o menor comodidad en lacirculación
Índice de RegularidadInternacional
La medida internacional de referencia para la regularidadsuperficial del perfil longitudinal es el InternationalRoughness Index (IRI), el cual se define como la relaciónentre el movimiento acumulado de la suspensión de unmodelo matemático denominado cuarto de carro (cuyarespuesta es similar a la de un automóvil) que circula a 80km/h y la distancia recorrida
El IRI se expresa en m/km, mm/m o pulgadas/milla
Un IRI = 0 representa una superficie totalmente lisa y suvalor aumenta con las irregularidades del perfil
7/10/2015
Modelo del cuarto de carro
zs
zu
VL
us dtzzL
IRI0
)(1
Escala de valores del IRI
Equipos para la medición del IRI
• Perfilógrafos.• Equipos de respuesta.• Perfilómetros inerciales.
Equipos de medición de lairregularidad
CLASE I –PERFILES DE PRECISIÓN El perfil longitudinal de la huella de circulación es medido
manualmente mediante nivel montado, Face Dipstick, el ARRB Walking Profilometer u otro dispositivo similar de alta precisión y con perfilometros laser.
El perfil medido se emplea como base para calcular el IRI
Los equipos que utilizan el sistema de la Clase I proporcionan los más altos niveles de precisión y repetibilidad
Equipos de medición FACE DIPSTICK Es aplicable para la evaluación de secciones cortas de
pavimento o para la calibración de aparatos tipo respuesta y los perfilómetros
Equipos de medición de laregularidad
PERFILÓMETROS LÁSER El principio de medida se basa en la medición de la distancia entre el
pavimento y un sensor láser colocado en una barra en la parte anterioro posterior de un vehículo
Con el desplazamiento del vehículo, la barra tiene un movimientovertical que debe ser descontado para que el resultado seaexclusivamente la variación de cotas de la carretera
Ello se consigue con un sistema de referencia inercial (acelerómetro)que permite conocer la distancia entre la barra y el piso en cadainstante
PERFILÓMETROS LÁSER
IRI
CLASE II –OTROS MÉTODOS PERFILOMÉTRICOS En un estudio de regularidad, el perfil en una o ambas
huellas de circulación se mide usando perfilómetros decontacto o no contacto, que han sido calibrados ensecciones cuyo perfil ha sido determinado por un sistemade la Clase I.
PERFILÓGRAFO CALIFORNIA Marco metálico de 7.62m (25pies) de longitud, soportado
por ruedas en sus extremos, el cual registra el perfil del pavimento a partir del movimiento vertical de una rueda sensora instalada en la parte media del marco
Profundidad de la rodera Depresión longitudinal continua a lo largo de las huellas de
rodamiento del tránsito Causas:
Deficiencias de compactación de las capas del pavimento Inestabilidad de la subrasante y de las capas inferiores del
pavimento, creada por la presión del agua o por saturaciónde las mismas
Mezcla asfáltica inestable Deficiencias de espesor de las capas que integran el
pavimento Acción del tránsito (sobrecargas y altos volúmenes de
tránsito no previstos en el diseño original)
Profundidad de la rodera Equipos de medición
Regla (1.2 o 2.0 m), perfilográfos, equipos laser
Profundidad de la rodera
PR
Resistencia al deslizamientoLa resistencia al deslizamiento, denominada a vecesfricción superficial, es la fuerza desarrollada entre lasuperficie del pavimento y los neumáticos, queresiste el deslizamiento de estos últimos cuando seaplican los frenos al vehículo En un pavimento húmedo, el agua actúa como lubricante que reduce el contacto directoneumático–superficie
Resistencia al deslizamiento Los dos principales factores de la superficie del pavimento
que suministran fricción son la microtextura y la macrotextura
La microtextura es proporcionada por las pequeñas asperezas superficiales y afecta el nivel de fricción en el área de contacto neumático–pavimento
La macrotextura es suministrada por las asperezas mayores y proporciona canales de escape para el agua superficial en la zona de contacto
Resistencia al deslizamiento
Resistencia al deslizamiento
Resistencia aldeslizamiento
Mu – Meter Adoptado por la SCT para evaluación de la red carretera y
como aceptación /rechazo en obras
Mu‐Meter
Características: Vel. 60 - 75 km/h Película: 0.5 - 1.0 mm
(agua)
Macrotextura Circulo de arena (ASTM – E965)
Macrotextura PROFUNDIDAD MEDIA DEL PERFIL(MPD) Es la diferencia (en una distancia del mismo orden de
magnitud del contacto entre neumático y pavimento) entre la recta de regresión de los puntos del perfil y una paralela trazada por el punto más alto de ellos
Macrotextura Equipos automatizados
MPD
Fricción y Textura ÍNDICE DE FRICCIÓN INTERNACIONAL(IFI) Parámetro mediante el cual se expresan las propiedades
de fricción de la superficie de un pavimento, en valores que resultan independientes del equipo de medida utilizado
Fricción y Textura ÍNDICE DE FRICCIÓN INTERNACIONAL(IFI)
Características de Superficie delPavimento
Adapted from: Sandberg35, U.2011.
Rugosidad (Irregularidad) Longitud de onda >500 mm
Megatextura 50mm< Longitud de onda <500mm
Macrotextura 0.5mm<Longitud de onda<50mm
Microtextura Longitud de onda <0.5mm
Importancia de la evaluación estructural
Para el diseño de las rehabilitaciones se requiere de unaevaluación del pavimento existente que proporcioneinformación la información necesaria para realizar esteproceso
La determinación la extensión del daño y las propiedadesde los materiales de las capas en el lugar es el reto máscritico dentro de la evaluación del pavimento
Muchas fallas prematuras de las rehabilitaciones de lospavimentos son debidos a una evaluación inadecuada
Evaluación estructural
OBJETIVOS Determinar la condición estructural del pavimento a través
de:
Deflexiones de superficie
Estudio geotécnico
Calcular su vida remanente
Establecer las actuaciones de rehabilitación
Procedimientos no destructivos Los procedimientos no destructivos consisten en:
Espesores de las capas (GPR)
Pruebas de deflexiones con FWD (propiedades de losmateriales)
Radar de Penetración de tierra (GPR)
Equipo de exploración no destructiva que permite:
Determinar los espesores de la estructura del pavimento
Identificar cambios de sección según su estructura
Localizar zonas húmedas y recursos del subsuelo
Radar de Penetración de tierra (GPR)
Results based on antenna frequency and dampness of granular material
Radar de Penetración de tierra (GPR)
Deflexiones de superficie
Sistemas para medir las deflexiones
Evaluación estructural
VIGA BENKELMAN
Pruebas de deflexiones
Uso típico de los datos de deflexiones
Estimar los valores de módulos para el diseño
Determinar áreas con deflexiones excesivas
Determinar la variabilidad a lo largo del proyecto
Calcular la LTE para los pavimentos JPCP
Detección de vacíos debajo de las losas
Deflectometro de impacto (HWD)
KUAB Dynatest Carl JILSBro
Deflectómetro de impacto
Las pruebas con el FWD tienen la siguiente ventaja
Simula el movimiento de una rueda de carga
Mide la respuesta del pavimento – cuenca de deflexiones
No requiere de una referencia fija
Relativamente rápido
Deflectometro de impacto
Área de contacto de la carga
Sensor
Configuración típica del FWD
30 cm.
20 cm.
30 cm
45 cm
60 cm
120cm
90 cm
150cm
Deflectometro de impacto
Ejemplo de una cuenca de deflexión
AREA
PCarga del
plato d0 d36d12
Eficiencia en la transferencia de carga (LTE)
Eficiencia en la transferencia de carga (LTE)
Eficiencia en la transferencia de carga (LTE)
Donde: LTE = Eficiencia en la transferencia de carga, porcentaje Du = deflexión a 15 cm de la junta de la losa no cargada Dl = deflexión a 15 cm de la junta de la losa cargada
* Si la deflexión es muy pequeña, LTE no se considera
l
LTE u *100El objetivo es 70%
Evaluación estructural
FACTORES QUE AFECTAN LA MAGNITUD DE LAS DEFLEXIONES
Temperatura de las capas asfálticas Humedad Magnitud de la carga Modo de carga Tiempo de aplicación de la carga Factores debidos al pavimento
Evaluación estructural
EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA
Determinar los espesores reales de la estructura del pavimento (perfil)
Ejecución de ensayos in situ Toma de muestras de materiales para ensayos en
laboratorio Ejecución de ensayos de laboratorio
Exploración destructiva -PCA
Evaluación estructural
Equipo de extracción
Evaluación estructural
Pozos a Cielo Abierto
Retrocálculo
Retrocálculo
Proceso de convertir lasdeflexiones medidas delpavimento en módulosde las capas.
Retrocálculo
Opciones de retrocálculo Analisis iterativo
Ajuste de bases de datos Capas equivalentes
¿?
Retrocálculo Requerimientos
Datos del FWD Carga Deflexiones Localización del sensor
Pavimento Capas
Numero Espesor
Manto rocoso Módulo de referencia Relación de Poisson´s
Retrocálculo
El espesor de las capas se debe de conocer
0 1 2 3 4 5 6 7
Capa 3: µ3
Capa 2: H2 µ2
Capa 1: H1 µ1 E1 = ?
E2 = ?
E3 = ?
P
Retrocálculo
Asociación de las deflexiones con las capas
1 2 3 4 5 6 7
Capa 3
Capa 1
Capa 2
P 0
34
Programas de retrocálculo
Retrocálculo
Módulo obtenido por retrocálculo
El principio de la técnica de retrocálculo es que unconjunto inicial de valores característicos del módulo deelasticidad de las capas se ajusta continuamente hasta lacuenca de deflexión estimada para que se aproxime losuficiente a la cuenca de deflexión medida.
MARCO NORMATIVO
March 27, 2019 GO TO HEADER/FOOTER MENU TO ENTER PROJECT NAME
NORMA SCT
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PROFUNDIDAD DE RODERA (Norma SCT)
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NORMA SCT
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NORMA SCT
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