UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE TOPOGRAFIA Y VIAS DE TRANSPORTE
CURSO DE TITULACIÓN PROFESIONAL POR
ACTUALIZACIÓN DE CONOCIMIENTOS
TEMA : DISEÑO Y EVALUACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
Ing. José Melchor A.
jmelchor@mtc.gob.pe
PRESENTACION
I Parte.
DISEÑO DE
PAVIMENTOS
II Parte.
EVALUACIÓN DE
PAVIMENTOS
DISEÑO DE PAVIMENTOS
PARAMETROS PRINCIPALES
EN EL DISEÑO DE
PAVIMENTOS
1.- Suelos
2.- Tráfico
3.- Materiales
1.0 ESTUDIO DE SUELOS
1.1 Exploración
1.2 Caracterización
1.3 Propiedades
1.4 Capacidad de Soporte
1.- EXPLORACIÓN DEL SUELO DE FUNDACIÓN
h Tiene por finalidad definir el tipo y capacidad de
soporte de los suelos de fundación.
Se deben efectuar :
-
Calicatas como mínimo cada 250 m.
-
Profundidad mínima de 1.50m
INFLUENCIA DE LAS CARGAS EN UN
PAVIMENTO FLEXIBLE
1.50 m
1.2 CARACTERIZACION DE LOS SUELOS
hVisualmente se clasifica a los suelos en grupos
básicos tales como: grava, arena, limos y arcillas
hObservación Directa propiedades en campo
9 Textura
9 Forma de los granos
9 Granulometría
9 Plasticidad
1.3 PROPIEDADES FISICO-MECANICAS
¾Análisis granulométrico
ASTM D-422
¾Constantes Físicas
ASTM D-4318
¾Clasificación de los suelos SUCS y AASHTO
¾Capacidad de Soporte (CBR)
PERFIL ESTATIGRÁFICO
El perfil Estratigráfico es confeccionado con los datos
que se obtiene de los análisis granulométricos.
1.4 VALOR DE SOPORTE DEL SUELO DE FUNDACION
a. Ensayo de California Bearing Ratio (CBR)
b. Norma ASTM D-1883
c. Actualmente se viene remplazando al CBR por el
Módulo Resilente (MR) especificado en la Norma
AASHTO T-274.
2.- ESTUDIO DE TRAFICO
2.1 Composición
2.2 Estadística
2.3 Proyección
2.1 COMPOSICIÓN DEL
TRÁNSITO
La Norma establece:peso
bruto máximo total por
vehículo < 48,000Kg
TIP O D E E JE Y P E S O M A X IM O
E jes
N eu m áticos
K ilogram o s
S im ple
02
6,000
S im ple
04
11,000
D oble (Tandem )
06
15,000
D oble (Tandem )
08
18,000
D oble (no
08
16,000
Tandem )
10
23,000
Triple (T ridem )
12
25,000
Triple (T ridem )
S inm ac
2.2 ESTADÍSTICA DE TRÁFICO
hEsta basado en el conteo de tráfico
hEl tráfico que recibirá la carretera puede ser:
Tráfico Derivado .El Tráfico Inducido.-
2.3 PROYECCION DEL TRAFICO
hLa metodología para encontrar la tasa de crecimiento
para el tráfico está basada en:
¾ Crecimiento poblacional
¾ Crecimiento Bruto Interno
¾ Producto Bruto Interno Per-Capital por habitante
hPara el calculo del tráfico futuro se emplea la
siguiente fórmula:
Tn = To(1+r)n
hLa tasa de crecimiento sé calcula de la siguiente
forma:
rvp = (1 + rPBIh x Evp) x (1+rh) - 1
rvc = rPBI x Evc
3.- ESTUDIO DE MATERIALES
La búsqueda de materiales es una labor fundamental
dentro del diseño de pavimentos por lo tanto
demanda mucha rigurosidad.
Identificación de la Cantera
hReconocimiento en planos topográficos con el
propósito de orientar la búsqueda.
hProspecciones
requeridos.
que
aseguren
hEnsayos de Calidad de Materiales.
los
volúmenes
DISEÑO DE PAVIMENTOS
1.
2.
3.
Metodologías Clásicas
Metodologías Actuales
Nuevas Tendencias
1.0 Metodologías Clásicas
„
Método del CBR
- CBR de la Subrasante
- Tráfico
ƒ Método del Índice de Grupo
-
Índice de Grupo del Suelos
Tráfico
2.0 Metodologías Actuales
2.1 Método de la AASHTO
2.2 Método del Instituto del Asfalto
2.1 METODO AASHTO - 93
hDesde la publicación de la primera guía AASHTO en
1961, se han efectuado modificaciones en la ecuación
de diseño con la finalidad de mejorar su uso y su
confiabilidad
hEl método AASHTO para diseño de pavimentos flexibles
publicada en 1993 incluye importantes modificaciones
dirigidas a mejorar la confiabilidad del método
Parámetros de Diseño
W 18
=
Número esperado de repeticiones de ejes equivalentes a 8.2
tn en el periodo de diseño.
Zr
=
Desviación Estándar del error combinado en la predicción
del tráfico y comportamiento estructural.
So
=
Desviación Estándar Total
∆PSI
=
Diferencia entre la Serviciabilidad Inicial (Po) y Final (Pt).
Mr
=
Módulo Resilente de la Sub-rasante (psi)
SN
=
Número Estructural, indicador de la Capacidad Estructural
requerida (materiales y espesores).
ai
=
Coeficiente Estructural de la capa i
Di
=
Espesor de la Capa i
mi
=
Coeficiente de Drenaje de la Capa Granular i
Parámetro W18
hPara la guía AASHTO corresponde al EAL afectado
por coeficientes que representan el sentido y el
número de carriles que tendrá la vía
W18 = DDxDLxEAL
EAL = Numero de ejes equivalentes a 8.2 tn en el
periodo de diseño.
DD = Es un factor de distribución direccional. Por
lo general se considera 0.5
DL = Esta dictado por el siguiente cuadro
FACTOR CARRIL
NUMERO DE LÍNEAS EN
CADA DIRECCIÓN
PORCENTAJE PARA EJES DE
8.2 TN EN CADA DIRECCIÓN
1
100
2
80 – 100
3
60 – 80
4
50 - 75
Fuente : AASHTO
NUMERO DE EJES EQUIVALENTES A 8.2 Tn
EAL(8.2 tn)=365(IMD2E*FD2E + IMD3E*FD3E + IMDTYS*FDTYS)[(1+i)n -1]
i
Donde :
EAL(8.2 Tn) :
Número de Ejes Equivalentes a 8.2 tn en el
periodo de diseño.
IMD2E
:
Índice Medio Diario de Camiones de 2 ejes
IMD3E
:
Índice Medio Diario de Camiones de 3 ejes
IMDTyST
:
Índice Medio Diario de Camiones de TyST
FD2E
:
Factor Destructivo de Camiones de 2E
FD3E
:
Factor Destructivo de Camiones de 3E
FDTyST
:
Factor Destructivo de Camiones de TyST
i
:
Tasa de crecimiento de los vehículos
n
:
Periodo de Diseño
CONFIABILIDAD
CLASIFICACION GENERAL
NIVEL DE CONFIABILIDAD
RECOMENDADOS
URBANO
RURAL
85-99.9
80-99.9
OTRAS ARTERIAS PRINCIPALES
80-99
75-95
COLECTORAS
80-95
75-95
LOCALES
50-80
50-80
AUTOPISTA Y CARRETERAS
INTERESTATALES
Confiabilidad
R (%)
Desviación Estándar
Normal (Zr)
50
60
70
75
80
85
90
.
.
99.99
0.00
- 0.253
- 0.524
- 0.674
- 0.841
- 1.037
- 1.282
.
.
- 3.750
-
Desviación Estándar Total (So)
0.30 - 0.45 Pavimentos Rígidos
0.40 - 0.45 Pavimentos Flexibles
Índice de Serviciabilidad Presente
PSI inicial = Inicio del Periodo
PSI Final = Fin del Periodo
∆ PSI = PSI Final – PSI inicial
Módulo Resilente de la Subrasante
hLa guía AASHTO reconoce que muchas agencias no
poseen los equipos para determinar el Mr y propone
el uso de la conocida correlación con el CBR
Mr(psi) = 1500xCBR
Mr = 1500xCBR para CBR < 10% sugerida por AASHTO
Mr = 3000xCBR 0.65 para CBR de 7.2% a 20% esta
ecuación fué desarrollada en Sudáfrica
Mr = 4326xlnCBR + 241 utilizada para suelos granulares
por la propia guía AASHTO
En el año de 1972 Van
Til Et efectuó un
monograma de
correlación entre el
Módulo Resilente con
el CBR
hCálculo de Número Estructural
∆ PSI
log [ ---------- ]
4.2 - 1.5
log W 18 = Zr x So + 9.36 x log (SN+1) - 0.20 + ----------------- + 2.32 x log MR - 8.07
1094
0.40 + ---------------5.19
(SN+1)
CARTA DE DISEÑO AASHTO 1993
ESTRUCTURACIÓN
DEL PAVIMENTO
SN=a1xD1+a2xD2xm2+a3xD3xm3
COEFICIENTE DE DRENAJE
CARACTERISTICAS DE
DRENAJE
AGUA
Porcentaje de tiempo en el año, que la estructura del
ELIMINADA
Pavimento está expuesta a un nivel de humedad próxima a la
EN
saturación
< 1%
1% - 5%
5% - 25%
> 25%
Excelente
2 horas
1.40-1.35
1.35-1.30
1.30-1.20
1.20
Bueno
1 día
1.35-1.25
1.25-1.15
1.15-1.00
1.00
Regular
1 semana
1.25-1.15
1.15-1.05
1.00-0.80
0.80
Pobre
1 mes
1.15-1.05
1.05-0.80
0.80-0.60
0.60
No drena
1.05-0.95
0.95-0.75
0.75-0.40
0.40
Muy Malo
Coeficiente de
Aporte Estructural
hEn lo que respecta a este
coeficiente se puede decir
lo siguiente:
El coeficiente de aporte
estructural (a1) para
carpetas asfálticas en
caliente esta en función
a su Modulo de
Elasticidad y a su vez
de la estabilidad
Marshall
hEl coeficiente estructural para material de Base es
estimado a traves de la siguiente formula
a2 = 0.2 x log EBS – 0.977
EBS = K1 θ K2
Donde:
θ
= Sumatoría de estados de esfuerzos (psi)
K1 y K2 = Constantes estadísticas de regresión
que estan en función del tipo de material
Los valores típicos para materiales de Base son:
K1 = 3000 a 8000
K2 = 0.5 a 0.7
Abaco de correlación entre
CBR y coeficiente
estructural de Base
Granular
Material de Base y del
Ensayo de CBR (al
100%MDS)
ESPESORES MINIMOS (PULGADAS)
RANGO DE TRAFICO
Menos de 50,000
CONCRETO
ESPESOR
ASFALTICO
DE BASE
1 (Tratamiento
4
Superficial)
50,001 – 150,000
2.0
4
150,001 – 500,000
2.5
4
500,001 - 2'000,000
3.0
6
2'000,001 - 7'000,000
3.5
6
Mayor a 7'000,000
4.0
6
AASHTO
Ejemplo de Diseño:
Tráfico de Diseño (W18): 6.02x106x0.5x0.9 = 2.71x106
CBR = 17.25%
Mr = 19100 psi
Confiabilidad = 80% (Zr= -0.841)
So = 0.45
Pi = 4.2
DESIGNACIÓN
ESPESOR
(cm)
Pt = 2.0
CARPETA ASFÁLTICA EN CALIENTE
BASE GRANULAR
09
20
SN = 2.69
a1 = 0.17/cm, a2 = 0.053/cm (CBR=80%)
m1= 1.0
2.2 Metodología del Instituto del Asfalto
h Parámetros de Diseño
h Calidad de la subrasante.
h Materiales de construcción
h Tráfico
El Método introduce valores promedios de
temperatura ambiental a la que el pavimento
estará sometidas todo el año
TEMPERATURA MEDIA DE DISEÑO
TEMPERARURA MEDIA
ANUAL DEL AIRE
EFECTOS DE LA HELADA
<7°c (46°F)
Si
15.5°C(60?F)
Posible
>24°C(75?C)
No
Instituto del Asfalto
PORCENTAJE DE TRAFICO POR CARRIL DE DISEÑO
NUMERO DE CARRILES
PORCENTAJE DE TRAFICO EN EL
(DOS DIRECCIONES)
CARRIL DE DISEÑO (%)
2
50
4
45(35-48)*
6 o más
40(25-48)*
VALOR DE PERCENTIL PARA TRAFICO DE DISEÑO
RANGO DEL TRAFICO
VALOR DEL PERCENTIL
Menos 104
60%
104 a 106
75%
mas de 106
87.5%
ESPESORES MINIMOS RECOMENDADOS
RANGO DE TRAFICO
CONDICION DE
ESPESOR MINIMO
TRAFICO
DE CONCRETO
ASFALTICO
4
Menos de 10
4
6
10 a 10
6
Mas de 10
Tráfico bajo
75mm
Tráfico medio
100mm
Tráfico alto
125mm
Abaco de Diseño de Espesores Instituto del Asfalto
Cálculo y Elección del Método de Diseño
hEl método para el diseño y cálculo de espesores
depende del buen criterio del Ingeniero, condiciones
climáticas y disposición de materiales.
hLa Metodología AASHTO se ajusta mejor a las
características de nuestro medio por lo que es
recomendada y aceptada por las entidades
gubernamentales de nuestro país
II Parte.
EVALUACIÓN DE
PAVIMENTOS
EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO
ANÁLISIS DE
ANTECEDENTES
RECONOCIMIENTO
PRELIMINAR
CONDICIÓN
FUNCIONAL
CONDICIÓN
ESTRUCTURAL
CALIDAD DE
MATERIALES
Relevamiento de Fallas
Viga Benkelman
Normas Internacionales
Medición de Rugosidad
ESTADO REAL DEL
PAVIMENTO
MEDIDAS DE
REHABILITACIÓN
ACTUALIZACIÓN DE
PARÁMETROS
OTROS
ASPECTOS
EVALUACION DE PAVIMENTOS
-
Comprende el desarrollo de los Conceptos de
Condición Funcional y Estructural
-
Así mismo considera la Calidad de Materiales,
Actualización de Parámetros y Otros Aspectos.
-
La conjugación de estos parámetros nos permitirá
establecer el Juicio sobre el estado Real del
Pavimento resultando por tanto fundamental el
desarrollo mínimo de estos conceptos al efectuar
una Evaluación.
ETAPAS DE EVALUACION
ANÁLISIS DE ANTECEDENTES
•
Expediente Técnico.-
•
Proceso Constructivo.-
RECONOCIMIENTO PRELIMINAR
Permite establecer correspondencia entre lo ejecutado y lo
proyectado.
Resulta vital determinar de manera inicial el tipo de falla
existente.
CONDICIÓN FUNCIONAL
Establecido mediante la ejecución de Relevamiento de
Fallas y Medición de Rugosidad
RELEVAMIENTO DE FALLAS
.
• Reconocimiento detallado de la vía, anotándose los
asomos o existencia de fallas.
• Catalogo de Fallas
MEDICIÓN DE RUGOSIDAD
Equipos de Medición.-(*)
Análisis comparación e interpretación de resultados
estableciendo la aplicación de cada uno de ellos en
función a la cantidad de datos que conforman el
universo de los mismos.
El MTC emplea el rugosímetro Bump Integrator para
efectuar la evaluación de sus vías.
• El equipo merlin es igualmente aceptado para
determinar rugosidades en las longitudes propias
en las que opera.
• Para el proceso de Medición en campo se
efectúan como mínimo 04 mediciones por carril.
• Calculo de IRI mediante una formula de
calibración, válida sólo para el vehículo empleado.
Condición Estructural
Estudiar el comportamiento estructural del pavimento
Establecer si presenta adecuada performance.
Procedimiento Deflectométrico
Viga Benkelman:
Su principio de operación es ampliamente conocido y
consiste en medir el desplazamiento vertical del pavimento
ante la aplicación de una carga estática o de lenta
aplicación.
No obstante tener sus orígenes en los años 50-60 la Viga
Benkelman debido a las ventajas que ofrece es aún
empleada en nuestro medio para la evaluación
deflectométrica de Pavimentos.
Análisis de Deflexiones
¾
Determinar comportamientos estructurales similares.
¾
En el Perú el análisis de Deflexiones se resume en
el simple contraste de las denominadas Deflexión
Característica y Admisible.
¾
Si la característica es menor que la admisible se
establece adecuado comportamiento estructural.
¾
Lo inverso conlleva al empleo de métodos empíricos
para determinar los trabajo de Rehabilitación que
generalmente son Refuerzos.
Deflexión Característica
De acuerdo al Estudio realizado por el MTCCONREVIAL las deflexiones recuperables se asemejan
a una distribución normal por lo que la Característica la
define como :
Dc=Dm+1.3 σ
Deflexión Admisible
El principio en este caso es que el comportamiento de un
Pavimento hasta alcanzar niveles críticos es inversamente
proporcional a su Deflexión, lo que representa de la
siguiente manera:
N
= k1/Dk2adm (k1=1.15 y k2=4)
N
= Numero de Ejes equivalentes (8.2 tn)
Dadm = Deflexión Admisible
CALIDAD DE MATERIALES
Muestreo de Materiales
Mezcla Asfáltica
Ubicación .- Características Superficiales o
Estructurales similares
Diamantina o Bloques de 30 x 40 cm
Verificación del Espesor de Carpeta
Sentido de Fisuras
Material de Base Granular
Material de Subrasante
Controles de Compactación
Trabajos En Laboratorio
Obtener las características de los materiales.
Empleo estricto de modos operativos establecidos en
Normas Internacionales (ASTM y AASHTO).
-
Ensayos a la Mezcla Asfáltica
-
Ensayos al Cemento Asfáltico
-
Ensayos al Material de Base Granular
-
Ensayos para controles de compactación
-
Ensayos al material de subrasante
ANALISIS DE RESULTADOS
Del Análisis de Antecedentes
Expediente Técnico
Soluciones adoptadas para la construcción de la vía
(espesores de pavimento y demás trabajos)
suficientes para las condiciones de la zona.
Informes Mensuales de Obra
9 Diseños de Mezcla
9 Controles de Producción de Material de Base
Granular
9 Los controles de producción de mezcla asfáltica:
a. Rígidas (alto factor de rigidez )
b. Sobrecalentadas (temp > 150 ºC), lo que
acelera el proceso de oxidación del asfalto.
De los Trabajos en Campo
Evaluación Superficial
a)
Relevamiento de Fallas en el Pavimento
Catalogo de Fallas MTC-CONREVIALSeveras(S).Moderadas(M).Escasas(E).-
b) De la Medición de Rugosidad
Bump Integrator ⇒ Unidades BI
BI + Ecuación de Calibración⇒IRI (m/Km)
Apreciación del Indice de Serviciabilidad
AASHTO
IRI = 5.5 x LN(5/PSI), IRI ≤ 12(m/Km)
CUADRO DE RESULTADOS
IRI (m/km)
MEDICIÓN DE RUGOSIDAD
DERECHO
IZQUIERDO
Rugosidad máxima (m/km)
2.5
2.5
Rugosidad mínima (m/km)
2.3
2.2
Desviación Típica
0.129
0.142
Coeficiente de Variación
5.22
5.68
CARRIL
Rugosidad Característica
Rc = IRI prom ± Fs x Sx
Índice de Serviciabilidad
Presente (PSI)
Calificativo
0–1
1–2
2–3
3–4
4-5
Pésimo
Mala
Regular
Buena
Muy Buena
CARRIL
DERECHO
IZQUIERDO
AMBOS
IRI (m/km)
2.5
2.5
2.5
PSI (AASHTO)
3.1
3.1
3.1
Serviciabilidad Buena
Evaluación Estructural
De acuerdo al Estudio realizado por el MTC CONREVIAL la Deflexión Característica (Dc), se
define como:
Dc =D prom +1.3 σ
D prom = Deflexión Media,
σ
Dc
= Desviación Estándar,
= Deflexión Característica del tramo,
Estos valores han sido confrontados con la Deflexión
Admisible, valor que está en relación principal con el
tránsito que soportará la vía y que indicará la
performance de la estructura construida.
VALORES DE DEFLEXIÓN ADMISIBLE
CRITERIO
MTC-CONREVIAL
Dv. Ancón - Pte. Chancay
Km 43+377 - Km 66+287
CARRIL
SUB-TRAMO
DERECHO
IZQUIERDO
I
II
III
I
II
III
DEFLEX. CARACT. x 10-2
42.1
57.3
24.1
37.2
66.2
37.2
DEFLEX. ADMISIBLE x10-2
53.2
53.2
53.2
53.2
53.2
53.2
Calculo de Refuerzo Estructural
Métodos que involucran el empleo de Deflexiones
medidas con Viga Benkelman
- Instituto del Asfalto
- California
- TRRL
- Ontario
- Dr. Ruiz
De los anteriores en el Perú se aplica el Método del
Doctor Ruiz (MTC-CONREVIAL)
h = R
0.434
log Do
Dh
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.
Los resultados de la aplicación de la relación anterior en
la vía tomada como ejemplo se indican a continuación :
ESPESORES DE REFUERZO
(Método del Dr. Ruiz)
Carril
Rugosidad Característica Superior (m/Km)
Rugosidad Característica Inferior (m/Km)
Espesor de Refuerzo
I
-
Derecho
II
5.0
III
-
I
-
Izquierdo
II
III
5.0
-
Se considera el método como apropiado a nuestro
objetivo principalmente por que propone la solución a
casos típicos definidos en base al análisis combinado de
factores como Inspección visual.
Deflexiones Recuperables y evaluación de aspectos como
Espesor de Capas, Calidad de Materiales, Calidad de
Suelos etc.
Análisis de Ensayos de Laboratorio
• La
gradación,
Constantes
físicas,
Abrasión,
Equivalente Arena y CBR cumplen con las
Especificaciones .
• Los lavados Asfálticos indican variación en los
porcentajes de Cemento Asfáltico; capa de Superficie
(4.9%-6.0%) y de Base (3.9%-6.0%).
• Variación en los porcentajes de agregados
• La granulometría de la mezcla de Base Asfáltica no
cumple Especificaciones Técnicas (IV-c del Instituto
del Asfalto).
• Penetraciones inferiores al 50% (respecto al tipo de
asfalto empleado ( PEN 60-70).
• Sobrecalentamiento de la mezcla , ensayo de Oliensis
positivo.
ACTUALIZACION DE PARAMETROS
A través del análisis de las condiciones de la zona se
determina los parámetros que requieren ser
actualizados por ser determinantes para la calificación
final.
• Generalmente es necesario actualizar trafico
(aumento de producción, población, turismo etc)
• Actualización de datos de lluvia. (coef. de Drenaje)
• Registros de Temperaturas etc| (verif. de diseños)
OTROS ASPECTOS
Comprende la evaluación de la totalidad de causas
probables de fallas de pavimentos no consideradas.
Igualmente deben ser definidas de acuerdo a las
características de la zona.
Requiere de la participación de los especialistas en
cada caso.
- Estabilidad de Taludes
- Hidrología
- Drenaje
- Geólogo
Trabajos de Reparación para Rehabilitación de
Pavimentos Flexibles
Métodos de Rehabilitación sin Refuerzo
Analizar la fatiga de superficie, condición estructural y
condición funcional del pavimento existente.
Métodos de Rehabilitación con Refuerzo
Para remediar deficiencia estructurales o funcionales de
pavimentos existentes.
Se debe definir si el pavimento tiene deficiencia
estructural o funcional, para que pueda desarrollarse un
apropiado tipo de refuerzo.
METODOS PREVENTIVOS Y DE REPARACION PARA
FATIGAS ASFALTICAS
FATIGA O FALLA
Piel de Cocodrilo
METODOS DE REPARACION
METODOS PREVENTIVOS
Exudación
Reparación de todo el espesor de la carpeta Sellado de fisuras (cuando son
fallas escasas)
Aplicar arena caliente
-
Fisura en bloques
Sellar fisuras
-
Depresión
Nivelar superficie
-
Pulimento de Agregados - Resistencia al deslizamiento
- Tratamiento Superficial
- Slurry Seal
-
Baches
Reparación de todo el espesor implicado
Sellado de fisuras y total
Bombeo
Reparación de todo el espesor implicado
Sellado de fisuras y total
Surcos y desgaste
Sello
Sello rejuvenecedor
Ahuellamiento (Rutting)
Nivelar superficie y/o cold milling
Ondulación del terreno
Remover y desplazar
Pavimentar hombros confinados
Trabajos a Ejecutar
En concordancia con el tipo y magnitud de las
fallas encontradas, se establece los trabajos
requeridos tales como
ACTIVIDAD
Tratamiento de fisuras (Emulsiones Asfálticas)
Tratamiento de fisuras (Slurry Seal)
Parchado Superficial
Carpeta Asfáltica
Sello Asfáltico
Reparación de Bermas
Otros Equipos como el Profilograp y el rugosimetro
laser miden la rugosidad y el Falling Weigth que
mide la deflexión ante una carga dinámica, pueden
ser empleados debiendo aplicarse para su análisis
e interpretación los modelos respectivos.
DISPOSITIVO PROFILOGRAPH
Evalua la condición superficial de la carretera (rugosidad IRI).
Viene montando en un vehículo y sé encuentra equipado con
dispositivos láser de medición, los datos son acopiados en forma
inmediata a una computadora para su posterior análisis. Utilizado
también como indicador del rozamiento del camino.
DISPOSITIVO FALLING WEIGHT DEFLECTOMETER (FWD)
Mide deflexiones en el pavimento (mediante la interpretación de las
líneas de deformación de la estructura vial determina adecuadamente los
módulos de elasticidad de las distintas capas del pavimento.
“TENDENCIAS EN EL
DISEÑO DE
PAVIMENTOS”
Tendencias en el Diseño de Pavimentos:
Antecedentes.El diseño de pavimentos se ha venido realizando en base a
experimentaciones realizadas hace más de medio siglo, los cuales
fueron realizados a partir de cargas de trafico menores a 2 millones
de ejes equivalente (pista de prueba ASSHTO ), pero con el
crecimiento del parque automotor, estas cargas de trafico se han
incrementado por encima de los 50 millones de ejes equivalentes.
Tendencias en el Diseño de Pavimentos:
Los grandes avances en el conocimiento humano, el
desarrollo de la automatización, la gran facilidad de las
comunicaciones, investigaciones y experimentación
ayudarán a tener un mejor conocimiento del
comportamiento del pavimento ante solicitaciones de
carga.
En Pavimentos :
El diseño se base en procedimientos
mecanísticos o mecanísticos-empíricos, los
cuales incorporan el tratamiento del análisis
económico y el diseño por confiabilidad.
El estado de la practica, tiende a confiar más en
las correlaciones empíricas mediante la
durabilidad de pavimentos ya construidos,
caracterizaciones de materiales basados en los
valores índice (por ejemplo CBR)
Introducción:
La filosofía del diseño de pavimentos se ha basado en los
procedimientos
mecanistico-empíricos
que
están
disponibles hace medio siglo; sin embargo, en la última
década se han desarrollado procedimientos que pueden
ser utilizados fuera del ambiente académico o de la
investigación, los cuales han ayudado a ingresar a una
nueva etapa de avances tecnológicos en el estado del arte
en el diseño de pavimentos.
.
El uso del espectro de ejes de carga para el
modelamiento del trafico.
.
El uso del análisis de elementos finitos para la
predicción de la respuesta del pavimento
.
La incorporación de la confiabilidad y el análisis
económico del pavimento.
Introducción:
Mecanistico: Se refieren a aquellos métodos que
incorporan modelos basados en principios
de ingeniería mecánica para evaluar el
estado de esfuerzos de un pavimento,
predecir su respuesta, comportamiento y
durabilidad (performance).
Empírico:
2,000 Æ Æ
Son aquellos procedimientos que cuentan
con modelos desarrollados a partir de la
experimentación u observaciones de
durabilidad de pavimentos ya construídos.
Modelos Analíticos:
Se están usando modelos para predecir el estado de
esfuerzos en un pavimento bajo simulación de cargas de
rueda y clima. La mayoría de estos modelos están basados
en la teoría multicapa y/o en el análisis de elementos
finitos.
Modelos Multicapa:
predicen el comportamiento del
pavimento bajo cargas de rueda,
más no las variaciones del clima,
relativamente fáciles de operar
Modelos de Elementos Finitos:
predicen el comportamiento del
pavimento bajo cargas de rueda, y
también las variaciones del clima,
son complicados de operar
Funciones de Transferencia:
Son aquellas que relacionan:
.
La máxima carga de rueda y el esfuerzo de tracción
en un área de una capa asfáltica en caliente para
una eventual fatiga por agrietamiento.
.
La carga de rueda con esfuerzos de compresión (o
tracción) en la parte superior de la capa de
subrasante
Por ejemplo:
Nt=f1(e1)-f2(E1)-f2
que
representa
el
numero
de
repeticiones máximo para prevenir
grietas por fatiga en la parte inferior de la
carpeta asfáltica
Funciones de Transferencia:
Estos modelos son típicamente derivados de
correlaciones basadas estadísticamente de la
respuesta de pavimentos existentes con buena
performance.
Desafortunadamente, una parte de los modelos
que están disponibles no muestran buena
correlación y se espera que la Guía AASHTO
2002 implemente los mejores modelos para su
aplicación .
Simulación de cargas de trafico:
Las cargas de tráfico se han venido realizando con
conceptos que fueron desarrollados hace 40 años, esta
metodología tiene todavía cierta validez
Pero es débil cuando:
. Se toma en cuenta las altas presiones de los
neumáticos.
. Los nuevos tipos de neumáticos
. Las nuevas configuraciones de ejes
En la Guía AASHTO 2002, se plantea el uso de un
espectro de cargas, el cual paulatinamente irá
desplanzando el uso de ESAL
Simulación de cargas de trafico:
Aumento de las cargas
configuracion de ejes nuevos
tipos de neumaticos
Caracterización de Materiales:
Para determinar el estado de esfuerzos y predecir la
durabilidad del pavimento, se hace uso del modulo elástico,
ya que su efecto es directo en los modelos análiticos
usados, pero existen problemas significativos en la
actualidad asociados a su uso, uno de ellos es que los
materiales no son elasticos, como consecuencia se utiliza
el modulo resilente, el cual es difícil en laboratorio medirlo
con presición, pero en el futuro se prevee mejoras en los
métodos de laboratorio.
Otra manera de caracterizar los materiales involucra el uso
de pruebas no destructivas y análisis regresivo, por
ejemplo, mediciones de la deflexión de la superficie son
obtenidas en forma no destructiva en el campo y luego
evaluadas mecanisticamente para determinar en cada capa
su modulo resilente in-situ.
Análisis Económico:
El análisis económico es considerado un componente en el
estado del arte de diseño de pavimentos, a pesar de que
no forma parte de los principios de diseño.
Este provee una base firme para la evaluación de
alternativas factibles de diseño, y para identificar una que
pueda ser la mas rentable para su construcción y
mantenimiento.
La nueva tendencia es que el diseñador realice la
evaluación económica de las alternativas de las estructuras
de pavimento propuestas y que la decisión de su ejecución
sea de forma técnica.
En la Actualidad la
realizan entidades del
gobierno
En el futuro el
profesional lo
efectuará
Confiabilidad:
La confiabilidad es una característica que fue incorporada
en la guía ASSTHO 1986 para responder a la gran
incertidumbre en la determinación de los datos de entrada
para el diseño y predecir la durabilidad del pavimento.
Pues involucra una estimación de la variabilidad de las
entradas de diseño (propiedades de los materiales, tráfico,
etc.) así como de una adecuada predicción de los errores
de la función de transferencia de tal manera que pueda
establecerse un diseño estructural en el cual existirá algún
nivel de certidumbre para que el diseño perdure la vida de
servicio proyectada.
El conocimiento y la certidumbre de estas variables
ayudará a que diseños cumplan con la vida proyectada
Confiabilidad:
Trafico
Modelos de Teóricos
Funciones de Transferencia
Materiales
Construcción
PAVIMENTO PERDURE LA VIDA PROYECTADA
Nuevos Materiales y Reciclaje:
La disminución de los recursos y la conservación del medio
ambiente, estan llevando a la reutilización de materiales
bajo ciertos criterios y a la utilización de nuevos materiales
para usos especificos.
Como por ejemplo
Reciclado de pavimentos
Utilización de Geosinteticos (geotextiles)
Utilización de neumaticos (Caucho)
Utilización de escoria de hierro, fibra de vidrio
Materiales para sellado de grietas y juntas
Gestion de Pavimentos:
Estandarizar los procedimientos de colección de datos
Realizar capacitaciones de los profesionales involucrados
en el diseño de pavimentos con lo último en tecnología.
Desarrollar programas que abarquen no solo ciudades
importantes, sino todo el territorio de una manera coherente
y técnica
Desarrollar procedimientos y procesos que permitan la
coordinacion entre entidades que se encargan de la red víal
Unir esfuerzos y recursos en el desarrollo y
experimentación para no duplicar actividades, pérdida de
tiempo y recursos.
Monitoreo, almacenamiento de datos,
evaluación y experimentacion:
Monitorear en tiempo real la capacidad estructural de los
pavimentos.
Realizar la colección de los datos de forma automatizada.
La localización de datos de una manera más precisa con la
ayuda de satélites de posicionamiento.
Estandarización
en la definición del deterioro y los
procedimientos de colección de datos.
Necesidad de una mayor experimentación de campo a
escala natural , practicas de construcción y procesos de
control de calidad que aun no estan bien aceptados en el
diseño.
Desarrollar pruebas aceleradas sobre los pavimentos.
Monitoreo, almacenamiento de datos,
evaluación y experimentacion:
Conclusiones:
p La
realización de experimentos a escala natural
permitiran calibrar los modelos mecanistico-empíricos, y
tener nuevas funciones de transferencia.
p La
tendencia en el futuro, es ralizar pruebas no
destructivas sobre los pavimentos con el uso de técnicas
sísmicas, radares y otras técnicas que complementen la
prueba con el FWD (Falling Weigth Deflectometer).
p Con las investigaciones que se vienen realizando y las
futuras, se podrá tener una mayor confiabilidad en los
modelos que tratan de representar el comportamiento del
pavimento ante solicitaciones de carga y clima.
Conclusiones:
p
Se requiere pavimentos durables y materiales para
rehabilitación que puedan soportar el tránsito a las
pocas horas después de haber sido colocados, de tal
manera que se minimice el tiempo de la vía sin
operación.
p
Tener un sistema de gestión de pavimentos el cual
permita la toma de decisiones de una manerá técnica,
que promueva la capacitación de los profesionales,
desarrolle y promueva el intercambio y acceso a las
fuentes de información
p
Que una esfuerzos y recursos el el desarrollo de
investigaciones y experimentación con la finalidad de no
duplicar actividades con la consecuente pérdida de
tiempo y recursos.
Conclusiones:
p
Tener calidad, exactitud y estandarización de los datos,
y la colección de estos sea en forma automatizada y en
tiempo real.
p
Debido a la disponibilidad de nuevos productos, será
necesario verificar su durabilidad en aplicaciones
específicas, para ello será necesario desarrollar
procedimientos de prueba que puedan reflejar su
comportamiento en campo.
p
Desarrollar nuevos procedimientos constructivos de
rehabilitación y mejorar los existentes que permitan que
los pavimentos alcancen la vida útil para los cuales
fueron diseñados.
Conclusiones:
p Mejorar
las especificaciones técnicas y controles de
calidad en base a nuevos procedimientos constructivos,
materiales, investigaciones y pruebas experimentales.
p Desarrollar
modelos que tomen en consideración las
nuevas configuraciones de ejes y cargas.