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TEMA : DISEÑO Y EVALUACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLESTEMA : DISEÑO Y EVALUACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
Ing. José Melchor A.Ing. José Melchor [email protected]@mtc.gob.pe
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍÍAAFACULTAD DE INGENIERIA CIVILFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE TOPOGRAFIA Y VIAS DE TRANSPORTEDEPARTAMENTO DE TOPOGRAFIA Y VIAS DE TRANSPORTE
CURSO DE TITULACICURSO DE TITULACIÓÓN N PROFESIONAL PORPROFESIONAL POR
ACTUALIZACIACTUALIZACIÓÓNN DE CONOCIMIENTOSDE CONOCIMIENTOS
PRESENTACIONPRESENTACION
I I ParteParte.. DISEÑO DE DISEÑO DE PAVIMENTOSPAVIMENTOS
II II ParteParte.. EVALUACIÓN DE EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS PAVIMENTOS
PARAMETROS PRINCIPALES PARAMETROS PRINCIPALES EN EL DISEÑO DE EN EL DISEÑO DE
PAVIMENTOS PAVIMENTOS
DISEÑO DE PAVIMENTOSDISEÑO DE PAVIMENTOS
1.1.-- SuelosSuelos
2.2.-- TráficoTráfico
3.3.-- MaterialesMateriales
1.0 ESTUDIO DE SUELOS1.0 ESTUDIO DE SUELOS
1.1 Exploración1.1 Exploración1.2 Caracterización1.2 Caracterización1.3 Propiedades1.3 Propiedades1.4 Capacidad de Soporte 1.4 Capacidad de Soporte
1.1.-- EXPLORACIÓN DEL SUELO DE FUNDACIÓNEXPLORACIÓN 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 INFLUENCIA DE LAS CARGAS EN UN PAVIMENTO FLEXIBLEPAVIMENTO FLEXIBLE
1.50 m
1.2 CARACTERIZACION DE LOS SUELOS1.2 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
TexturaForma de los granosGranulometríaPlasticidad
1.3 PROPIEDADES FISICO1.3 PROPIEDADES FISICO--MECANICASMECANICAS
Análisis granulométrico ASTM D-422
Constantes Físicas ASTM D-4318
Clasificación de los suelos SUCS y AASHTO
Capacidad de Soporte (CBR)
PERFIL ESTATIGRÁFICOPERFIL ESTATIGRÁFICO
El perfil Estratigráfico es confeccionado con los datos que se obtiene de los análisis granulométricos.
1.4 1.4 VALOR DE SOPORTE DEL SUELO DE FUNDACIONVALOR 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.
2.2.-- ESTUDIO DE TRAFICOESTUDIO DE TRAFICO
2.1 Composición2.1 Composición2.2 Estadística2.2 Estadística2.3 Proyección2.3 Proyección
TIPO DE EJE Y PESO MAXIMO
Ejes Neum áticos Kilogram os
Simple
Simple
Doble (Tandem)
Doble (Tandem)
Doble (no
Tandem)
Triple (Tridem)
Triple (Tridem)
02
04
06
08
08
10
12
6,000
11,000
15,000
18,000
16,000
23,000
25,000
Sinm ac
2.1 COMPOSICIÓN DEL 2.1 COMPOSICIÓN DEL TRÁNSITOTRÁNSITO
La Norma establece:peso bruto máximo total por vehículo < 48,000Kg
2.2 2.2 ESTADÍSTICA DE TRÁFICOESTADÍSTICA DE TRÁFICO
hEsta basado en el conteo de tráficohEl tráfico que recibirá la carretera puede ser:
Tráfico Derivado .-
El Tráfico Inducido.-
2.3 PROYECCION DEL TRAFICO2.3 PROYECCION DEL TRAFICO
hLa metodología para encontrar la tasa de crecimiento para el tráfico está basada en:
Crecimiento poblacionalCrecimiento Bruto InternoProducto Bruto Interno Per-Capital por habitante
hLa tasa de crecimiento sé calcula de la siguiente forma:
hPara el calculo del tráfico futuro se emplea la siguiente fórmula:
rrvpvp = (1 + = (1 + rrPBIhPBIh x x EEvpvp) x (1) x (1+r+rhh) ) -- 11
rrvcvc = = rrPBIPBI x x EEvcvc
TTnn = = TToo(1+r)(1+r)nn
3.3.-- ESTUDIO DE MATERIALES 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 CanteraIdentificación de la CanterahReconocimiento en planos topográficos con el
propósito de orientar la búsqueda.
hProspecciones que aseguren los volúmenes requeridos.
hEnsayos de Calidad de Materiales.
DISEÑO DE PAVIMENTOSDISEÑO DE PAVIMENTOS1.1. Metodologías ClásicasMetodologías Clásicas2.2. Metodologías ActualesMetodologías Actuales3.3. Nuevas Tendencias Nuevas Tendencias
1.0 Metodologías Clásicas1.0 Metodologías Clásicas
Método del CBRMétodo del CBR-- CBR de la CBR de la SubrasanteSubrasante-- Tráfico Tráfico
Método del Índice de Grupo Método del Índice de Grupo -- Índice de Grupo del SuelosÍndice de Grupo del Suelos-- TráficoTráfico
2.0 Metodologías Actuales2.0 Metodologías Actuales
2.1 Método de la AASHTO2.1 Método de la AASHTO2.2 Método del Instituto del Asfalto2.2 Método del Instituto del Asfalto
2.1 METODO AASHTO 2.1 METODO AASHTO -- 9393
hEl método AASHTO para diseño de pavimentos flexibles publicada en 1993 incluye importantes modificaciones dirigidas a mejorar la confiabilidad del método
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
W18 = 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
Parámetros de DiseñoParámetros de Diseño
hPara la guía AASHTO corresponde al EAL afectado por coeficientes que representan el sentido y el número de carriles que tendrá la vía
WW1818 = = DDDDxDxDLLxEALxEAL
EALEAL = Numero de ejes equivalentes a 8.2 tn en el periodo de diseño.
DD DD = Es un factor de distribución direccional. Por lo general se considera 0.5
DL DL = Esta dictado por el siguiente cuadro
Parámetro WParámetro W1818
Fuente : AASHTOFuente : AASHTO
50 50 -- 757544
60 60 –– 808033
80 80 –– 10010022
10010011
PORCENTAJE PARA EJES DE PORCENTAJE PARA EJES DE 8.2 TN EN CADA DIRECCI8.2 TN EN CADA DIRECCIÓÓNN
NUMERO DE LNUMERO DE LÍÍNEAS EN NEAS EN CADA DIRECCICADA DIRECCIÓÓNN
FACTOR CARRILFACTOR CARRIL
NUMERO DE EJES EQUIVALENTES A 8.2 NUMERO DE EJES EQUIVALENTES A 8.2 TnTn
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 ejesIMD3E : Índice Medio Diario de Camiones de 3 ejesIMDTyST : Índice Medio Diario de Camiones de TySTFD2E : Factor Destructivo de Camiones de 2EFD3E : Factor Destructivo de Camiones de 3EFDTyST : Factor Destructivo de Camiones de TySTi : Tasa de crecimiento de los vehículos n : Periodo de Diseño
EAL(8.2 tn)=365(IMD2E*FD2E + IMD3E*FD3E + IMDTYS*FDTYS)[(1+i)n -1]i
CLASIFICACION GENERAL NIVEL DE CONFIABILIDAD
RECOMENDADOS
URBANO RURAL
AUTOPISTA Y CARRETERAS
INTERESTATALES
85-99.9 80-99.9
OTRAS ARTERIAS PRINCIPALES 80-99 75-95
COLECTORAS 80-95 75-95
LOCALES 50-80 50-80
CONFIABILIDADCONFIABILIDAD
-- 0.000.00-- 0.2530.253-- 0.5240.524-- 0.6740.674-- 0.8410.841-- 1.0371.037-- 1.2821.282
..
..-- 3.7503.750
5050606070707575808085859090....
99.9999.99
Desviación Estándar Desviación Estándar Normal (Normal (ZrZr))
ConfiabilidadConfiabilidadR (%)R (%)
Desviación Estándar Total (So)Desviación Estándar Total (So)
0.30 0.30 -- 0.45 Pavimentos R0.45 Pavimentos Ríígidosgidos
0.40 0.40 -- 0.45 Pavimentos Flexibles0.45 Pavimentos Flexibles
Índice de Índice de ServiciabilidadServiciabilidad PresentePresente
PSI inicial = Inicio del Periodo PSI inicial = Inicio del Periodo
PSI Final = Fin del PeriodoPSI Final = Fin del Periodo
∆∆ PSI = PSI = PSIPSI Final Final –– PSI inicialPSI inicial
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
MrMr(psi(psi)) = 1500= 1500xxCBRCBR
MrMr == 1500xCBR para CBR < 10% sugerida por AASHTO1500xCBR para CBR < 10% sugerida por AASHTO
MrMr == 3000xCBR 3000xCBR 0.650.65 para CBR de 7.2% a 20% esta para CBR de 7.2% a 20% esta ecuación ecuación fuéfué desarrollada en Sudáfricadesarrollada en Sudáfrica
MrMr == 4326xlnCBR4326xlnCBR + 241 utilizada para suelos granulares + 241 utilizada para suelos granulares por la propia guía AASHTOpor la propia guía AASHTO
Módulo Módulo ResilenteResilente de la de la SubrasanteSubrasante
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 W18 = Zr x So + 9.36 x log (SN+1) - 0.20 + ----------------- + 2.32 x log MR - 8.07 1094 0.40 + ----------------
(SN+1)5.19
CARTA DE DISEÑO AASHTO 1993CARTA DE DISEÑO AASHTO 1993
SN=a1xD1+a2xD2xm2+a3xD3xm3
ESTRUCTURACIÓN ESTRUCTURACIÓN DEL PAVIMENTODEL PAVIMENTO
CARACTERISTICAS DE
DRENAJE
AGUA
ELIMINADA
EN
Porcentaje de tiempo en el año, que la estructura del
Pavimento está expuesta a un nivel de humedad próxima a la
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
Muy Malo No drena 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.40
COEFICIENTE DE DRENAJECOEFICIENTE DE DRENAJE
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
Coeficiente de Coeficiente de Aporte EstructuralAporte Estructural
hEl coeficiente estructural para material de Base es estimado a traves de la siguiente formula
a2 = 0.2 x a2 = 0.2 x loglog EBS EBS –– 0.9770.977
EBS = K1 EBS = K1 θ K2K2
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)
RANGO DE TRAFICO CONCRETO
ASFALTICO
ESPESOR
DE BASE
Menos de 50,000 1 (Tratamiento
Superficial)
4
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
ESPESORES MINIMOS (PULGADAS)
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
Pt = 2.0
SN = 2.69
a1 = 0.17/cm, a2 = 0.053/cm (CBR=80%)
m1= 1.0
Ejemplo de Diseño:
09092020
CARPETA ASFÁLTICA EN CALIENTECARPETA ASFÁLTICA EN CALIENTEBASE GRANULARBASE GRANULAR
ESPESORESPESOR(cm)(cm)
DESIGNACIÓNDESIGNACIÓN
2.2 Metodología del Instituto del Asfalto2.2 Metodología del Instituto del Asfalto
h Parámetros de Diseño h Calidad de la subrasante.h Materiales de construcciónh Tráfico
El Método introduce valores promedios de temperatura ambiental a la que el pavimento estará sometidas todo el año
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
TEMPERATURA MEDIA DE DISEÑO
NUMERO DE CARRILES
(DOS DIRECCIONES)
PORCENTAJE DE TRAFICO EN EL
CARRIL DE DISEÑO (%)
2 50
4 45(35-48)*
6 o más 40(25-48)*
PORCENTAJE DE TRAFICO POR CARRIL DE DISEÑO
RANGO DEL TRAFICO VALOR DEL PERCENTIL
Menos 104 60%
104 a 106 75%
mas de 106 87.5%
VALOR DE PERCENTIL PARA TRAFICO DE DISEÑO
RANGO DE TRAFICO CONDICION DE
TRAFICO
ESPESOR MINIMO
DE CONCRETO
ASFALTICO
Menos de 104 Tráfico bajo 75mm
104 a 106 Tráfico medio 100mm
Mas de 106 Tráfico alto 125mm
ESPESORES MINIMOS RECOMENDADOS
Abaco de Diseño de Espesores Instituto del AsfaltoAbaco de Diseño de Espesores Instituto del Asfalto
Cálculo y Elección del Método de DiseñoCálculo 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 II ParteParte.. EVALUACIÓN DE EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS PAVIMENTOS
EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO
ANÁLISIS DEANTECEDENTES
RECONOCIMIENTOPRELIMINAR
CALIDAD DEMATERIALES
ACTUALIZACIÓN DEPARÁMETROS
OTROSASPECTOS
CONDICIÓNESTRUCTURAL
CONDICIÓNFUNCIONAL
Relevamiento de Fallas Viga Benkelman Normas Internacionales
Medición de Rugosidad
ESTADO REAL DELPAVIMENTO
MEDIDAS DEREHABILITACIÓN
- 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.
EVALUACION DE PAVIMENTOS
ETAPAS DE EVALUACIONETAPAS 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 FUNCIONALCONDICIÓN FUNCIONAL
RELEVAMIENTO DE FALLAS
• Reconocimiento detallado de la vía, anotándose los asomos o existencia de fallas.
• Catalogo de Fallas
.
Establecido mediante la ejecución de Relevamiento de Fallas y Medición de Rugosidad
MEDICIÓN DE RUGOSIDADMEDICIÓN DE RUGOSIDADEquipos de Medición.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.
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.
Condición EstructuralCondición Estructural
Análisis de DeflexionesAnálisis de Deflexiones
Determinar comportamientos estructurales similares.
En el Perú el análisis de Deflexiones se resume en el simple contraste de las denominadas Deflexión Característica y Admisible.
Si la característica es menor que la admisible se establece adecuado comportamiento estructural.
Lo inverso conlleva al empleo de métodos empíricos para determinar los trabajo de Rehabilitación que generalmente son Refuerzos.
Deflexión CaracterísticaDeflexión CaracterísticaDe acuerdo al Estudio realizado por el MTC-CONREVIAL las deflexiones recuperables se asemejan a una distribución normal por lo que la Característica la define como :
Dc=Dm+1.3 σ
Deflexión AdmisibleDeflexión AdmisibleEl 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/Dk2
adm (k1=1.15 y k2=4)N = Numero de Ejes equivalentes (8.2 tn)Dadm = Deflexión Admisible
Muestreo de MaterialesMezcla AsfálticaUbicación .- Características Superficiales o Estructurales similares
Diamantina o Bloques de 30 x 40 cm
Verificación del Espesor de Carpeta
Sentido de FisurasMaterial de Base Granular
Material de Subrasante
Controles de Compactación
CALIDAD DE MATERIALESCALIDAD DE MATERIALES
Trabajos En LaboratorioTrabajos 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 RESULTADOSANALISIS DE RESULTADOS
Soluciones adoptadas para la construcción de la vía (espesores de pavimento y demás trabajos) suficientes para las condiciones de la zona.
Del Análisis de Antecedentes
Expediente Técnico
Diseños de Mezcla
Controles de Producción de Material de Base Granular
Los controles de producción de mezcla asfáltica:
Informes Mensuales de ObraInformes Mensuales de Obra
a. Rígidas (alto factor de rigidez )
b. Sobrecalentadas (temp > 150 ºC), lo que acelera el proceso de oxidación del asfalto.
De los Trabajos en CampoDe los Trabajos en Campo
Evaluación Superficial
a) Relevamiento de Fallas en el PavimentoCatalogo de Fallas MTC-CONREVIAL-Severas(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 ServiciabilidadAASHTO
IRI = 5.5 x LN(5/PSI), IRI ≤ 12(m/Km)
CUADRO DE RESULTADOSCUADRO DE RESULTADOS
5.685.685.225.22Coeficiente de VariaciónCoeficiente de Variación0.1290.1292.32.32.52.5
DERECHODERECHO
IRI (m/IRI (m/kmkm))
0.1420.142Desviación TípicaDesviación Típica2.22.2Rugosidad mínima (m/Rugosidad mínima (m/kmkm))2.52.5Rugosidad máxima (m/Rugosidad máxima (m/kmkm))
IZQUIERDOIZQUIERDOCARRILCARRIL
MEDICIÓN DE RUGOSIDADMEDICIÓN DE RUGOSIDAD
Rugosidad CaracterRugosidad Caracteríísticastica
RcRc = IRI = IRI promprom ±± FFss x x SSxx
Serviciabilidad Buena
PésimoPésimoMalaMala
RegularRegularBuenaBuena
Muy BuenaMuy Buena
0 0 –– 111 1 –– 222 2 –– 333 3 –– 444 4 -- 55
CalificativoCalificativoÍndice de Índice de ServiciabilidadServiciabilidadPresente (PSI)Presente (PSI)
3.13.13.13.13.13.1PSI (AASHTO)PSI (AASHTO)
2.52.52.52.52.52.5IRI (m/IRI (m/kmkm))
AMBOSAMBOSIZQUIERDOIZQUIERDODERECHODERECHOCARRILCARRIL
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 = Desviación Estándar,Dc = 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.
Evaluación EstructuralEvaluación Estructural
CRITERIO MTC-CONREVIAL
Dv. Ancón - Pte. Chancay Km 43+377 - Km 66+287
CARRIL
DERECHO
IZQUIERDO
SUB-TRAMO
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
VALORES DE DEFLEXIÓN ADMISIBLEVALORES DE DEFLEXIÓN ADMISIBLE
Calculo de Refuerzo EstructuralCalculo 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 log Do
0.434 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.
ESPESORES DE REFUERZO (Método del Dr. Ruiz)
Espesor de Refuerzo
Carril Derecho Izquierdo Rugosidad Característica Superior (m/Km) I II III I II III Rugosidad Característica Inferior (m/Km) - 5.0 - - 5.0 -
Los resultados de la aplicación de la relación anterior en la vía tomada como ejemplo se indican a continuación :
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 LaboratorioAnálisis 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 Oliensispositivo.
ACTUALIZACION DE PARAMETROSACTUALIZACION 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 ASPECTOSOTROS 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 Trabajos de Reparación para Rehabilitación de Pavimentos Flexibles Pavimentos Flexibles
Métodos de Rehabilitación sin RefuerzoMétodos 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.
FATIGA O FALLA METODOS DE REPARACION METODOS PREVENTIVOS
Piel de Cocodrilo Reparación de todo el espesor de la carpeta Sellado de fisuras (cuando son fallas escasas)
Exudación Aplicar arena caliente -
Fisura en bloques Sellar fisuras -
Depresión Nivelar superficie -
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
-Pulimento de Agregados - Resistencia al deslizamiento - Tratamiento Superficial - Slurry Seal
METODOS PREVENTIVOS Y DE REPARACION PARA METODOS PREVENTIVOS Y DE REPARACION PARA FATIGAS ASFALTICASFATIGAS ASFALTICAS
Trabajos a EjecutarTrabajos a EjecutarEn concordancia con el tipo y magnitud de las fallas encontradas, se establece los trabajos requeridos tales como
ACTIVIDADTratamiento de fisuras (Emulsiones Asfálticas)Tratamiento de fisuras (Slurry Seal)Parchado SuperficialCarpeta AsfálticaSello AsfálticoReparación de Bermas
Otros Equipos como el Profilograp y el rugosimetrolaser 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 últimadécada 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: Son aquellos procedimientos que cuentan con modelos desarrollados a partir de la experimentación u observaciones de durabilidad de pavimentos ya construídos.
2,000
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 irádesplanzando 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 análiticosusados, 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:
Modelos de Teóricos
Funciones de Transferencia
Trafico
Materiales
PAVIMENTO PERDURE LA VIDA PROYECTADA
Construcción
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:La realización de experimentos a escala natural permitiran calibrar los modelos mecanistico-empíricos, y tener nuevas funciones de transferencia.
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).
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: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.
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
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:Tener calidad, exactitud y estandarización de los datos, y la colección de estos sea en forma automatizada y en tiempo real.
Debido a la disponibilidad de nuevos productos, seránecesario verificar su durabilidad en aplicaciones específicas, para ello será necesario desarrollar procedimientos de prueba que puedan reflejar su comportamiento en campo.
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:Mejorar las especificaciones técnicas y controles de calidad en base a nuevos procedimientos constructivos, materiales, investigaciones y pruebas experimentales.
Desarrollar modelos que tomen en consideración las nuevas configuraciones de ejes y cargas.