2 EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS. La evaluaci e valuación ón estructural de pavimentos consiste, consiste, básicamente, en la determinación determinación de la capacidad resistente del sistema en una estructura vial existente, existente, en cualquier cualquier momento de su vida de servicio, para establecer establecer y cuantificar las necesidades de rehabilitación, cuando el pavimento se acerca al fin de su vida útil o cuando el pavimento va a cambiar su función de demanda de tráfico. 2 En general la evaluación estructural está comprendida por la auscultación estructural estructural y el retrocálculo, entendiendo entendiendo por auscultación auscultación estructural las tcnicas de recolección de información información del pavimento !deflexiones" y la segunda la aplicación aplicación de la metodolog#a metodolog#a a utili$ar utili$ar para definir los resultados finales de la evaluación estructural. La auscultación estructural de los pavimentos ha ido variando con el tiempo en función de los avances tecnológicos, requiriendo cada ve$ un me%or rendimiento rendimiento de traba%o, traba%o, una recolección recolección sistemática sistemática de los parámetros del pavimento y menor da&o f#sico y operacional al pavimento en estudio. 'entro de las mediciones reali$adas en la auscultación estructural habrá que considerar los siguientes aspectos ya que pueden inducir errores al interpretar los resultados( )empera u t ura. *erá * erá necesario nece sario reali$ar reali $ar a%ustes a%uste s en e n las deflex d eflexiones iones en base a la temperatura ba%o las que se reali$aron los ensayos y se observará cual es el comportamiento trmico del pavimento. +umedad. Esta afecta afect a a las bases, base s, subbases subb ases y subrasant subr asantes, es, ya que algunos de los materiales componentes de las mismas tienen una gran susceptibilidad a dicha humedad.
)ie mpo de carga. Esta Es ta condi on dici ción ón tie ti ene una gran ra n inf in fluen lu enci cia a en los lo s valo va lore ress obtenidos de deflexión, por e%emplo( -
ateriales ligados con cemento asfáltico( Están fuertemente influenciados influenciados por el tiempo de carga debido a la naturale$a naturale$a visco elástica del asfalto. Este efecto se reduce a ba%as temperaturas.
-
ateriales ligados con cemento hidráulico( El modulo dinámico para materiales cementados puede ser de aproximadamente el doble del modulo estático, si el tiempo de aplicación de carga es muy alta, este efecto se reduce a medida que el modulo aumenta.
-
*uelos finos( anifiestan mayor rigide$ en respuestas a cargas dinámicas.
-on el análisis estructural se encuentran los estudios de vida remanente, capacidad estructural y rehabilitaciones. ara reali$ar todos estos estudios se utili$an diversos mtodos, los cuales han sido orientados para predecir y solucionar fallas estructurales que ocurren en los pavimentos. Los mtodos se dividen en emp#rico y mecanicista emp#rico. Es importante que se esco%a el mtodo de evaluación estructural en base al mtodo de dise&o utili$ado para entrela$ar el estudio. uchos son los procedimientos procedimientos emp#ricos emp#ricos que se basan en las condiciones condiciones tales tales como( como( tráfico tráfico,, material materiales, es, configu configuraci ración ón de las capas capas y condicio condiciones nes ambientales. /ctualmente la combinación de los mtodos emp#ricos y mecanicistas han creado una nueva l#nea denominada mtodos mecanicistas emp#ricos, en los que la parte mecanicista está dada por la respuesta estructural del pavimento en forma de tensiones, deformaciones deformaciones y deflexiones, deflexiones, determinados a travs del uso de modelos matemáticos y la parte emp#rica utili$ada para relacionar estas respuestas con el comportamiento del pavimento in situ. /l final, fin al, la evaluación estructural puede proveer resultados partiendo de las dos etapas importantes que lo componen como lo son la auscultación estructural y el retrocálculo !0ig. 2.1".
ara la evaluación estructural son tan importantes las condiciones actuales del pavimento como las condiciones ba%o las que se concibió el mismo, entre las que se pueden mencionar( las solicitaciones principales del pavimento, modelos de comportamiento del pavimento, mtodos de evaluación estructural, etc.
0ig. 2.1. esultados de una evaluación estructural
2.1.
SOLICITACIONES PRINCIPALES DE UN PAVIMENTO.
Las solicitaciones principales de un pavimento son el producto del tránsito y el clima. El tránsito visto como las cargas a las que está expuesto el pavimento y el clima como el agente natural del medio ambiente.
2.1.1.
TRÁNSITO. *e puede apreciar que el volumen de veh#culos ha crecido en los últimos
a&os, pero ese aumento ha sido aún mayor si se ve en trminos de la carga que se transpor transporta ta3, esta esta situ situac ació ión n tien tiene e una una infl influe uenc ncia ia sign signifific icat ativ iva a en el comportamiento de los pavimentos, a la hora de determinar o predecir el da&o que sufrirá un pavimento en el tiempo. El tránsito está compuesto por diferentes veh#culos, de diferentes pesos y número de e%es !ver figura 2.2". Evaluar esta diversidad es un traba%o comple%o, por tal ra$ón, actualmente algunas metodolog#as definen la conversión del tránsito existente, proyectado o inducido en un número de e%es equivalentes identificado
3
Manual de la SIECA, Año 200 2, Capitulo 1, Antecedentes
como E*/L4s, el cual consiste en el número de repeticiones de carga equivalentes a 5.2 ton o 15 6ips, durante la vida útil del pavimento. L789:);' < E*7 /=:7 E:*:>LE 7 ):7 'E ?E+:-;L7* ):7 'E
E*@;E/ 'EL ?E+:-;L7
1er
2do
3er
Ber
Cer
Der
E*7/=:7
L789:);
EAE
EAE
EAE
EAE
EAE
EAE
E8 )78. E).
' /=:/
?E+.
E)7*
-F2
C.GG
-F3
C.GG
-FB
C.GG
1G.GG
1C.GG
12.GG
21.CG
12.GG
2C.GG
1D.HC
23.GG
1D.HC
3G.GG
1H.CG
3G.GG
2G.3G
1D.2C
)2F*1
C.GG
5.2C
5. 2 C 2G.GG
D.DH
D. D H
I.GG
I. G G
D.DD
1D.GG )2F*2
C.GG
I.GG
)2F*3
C.GG
I.GG
5. G G
5.GG 2G.GG
D. D H
D.DH
D.DD
1D.GG )3F*1
C.GG
)3F*2
C.GG
5.GG
5. G G
1D.GG 5.GG
I.GG 1D.GG
5. G G
5.GG
1D.GG )3F*3
-2F2
C.GG
D. D H
C.GG
1G.GG
B.GG
2B.GG
C.GG
1G.GG
B.CG
2D.CG
C.GG
1G.GG
H.GG
2I.GG
1D.CG
C.GG C.GG
*3F3
2G.GG
5.GG
C.GG *3F2
5.GG
C.GG C.GG
5.2C
5. 2 C
1D.CG 5.2C
D.DH
D.DD
B.GG
B.CG
3G.CG
B.CG
B.CG
33.GG
H.GG
H.GG
3C.CG
B.GG 5. 2 C
D.DH
D.CG
13.GG D.CG
15.3G
15.3G
35.CG
D.CG
0ig. 2.2 -lasificación de 'imensión y -arga de ?eh#culos B
4
Clasificación del reglaento de transponte terrestre de carga de El Sal!ador, decreto legislati!o n" 4##, 1$ de %ctu&re de 1$$'
El efecto de las cargas producidas por los veh#culos en los pavimentos son la principal causa del deterioro de este, a lo cual se suma el efecto del clima, reduciendo as# la capacidad del pavimento. !?er figura 2.3" DE CONCRETO
DE ASFALTO
CAPA DE RODADURA
CAPA DE RODADURA
SUBBASE
BASE SUBBASE
SUBRASANTE
SUBRASANTE
0ig. 2.3 -comparación de la distribución de cargas en pavimentos (
2.1.2.
CLIMA. Las Las
cond condic icio ione ness
del del
medi medio o
ambi ambien ente te
tien tienen en
efec efecto toss
sobr sobre e
el
comportamiento de los pavimentos r#gidos y flexibles. 0actores externos tales como la precipitación, precipitación, temperatura temperatura y la profundidad del nivel freático %uegan un papel clave para definir las limitaciones limitaciones que los impactos del medio ambiente pueden tener en el comportamiento del pavimento. 0actores internos tales como la susceptibilidad de los materiales de pavimentos para la humedad, drenabilidad en las capas de pavimento, infiltración potencial del pavimento, etc. En la estructura de pavimento, la humedad y la temperatura son dos de las variable variabless que pueden pueden signifi significat cativa ivament mente e afectar afectar la capa de paviment pavimento o y las propiedades de la subrasante, y por lo tanto, su capacidad de soportar cargas.
A. Efectos de l te!"e#t$#. te!"e#t$#. Los cambios en la temperatura del medio ambiente originan variaciones en la temperatura de las estructuras de los pavimentos. En paviment pavimentos os r#gidos r#gidos,, como resulta resultado do del cambio cambio de temperat temperatura, ura, se obtiene una desigual dilatación o contracción de las fibras paralelas a la superficie con la profundidad, profundidad, lo lo que provoca provoca el alabeo de la losa. Este Este movimiento movimiento está está parcialmente parcialmente impedido por el peso propio y reacciones reacciones en los dispositivos dispositivos de transmisión de cargas entre losas, lo cual provoca tensionesJ El alabeo altera el rgimen de contacto de la losa con la sub Fbase, aumentando aumentando las tensiones tensiones producidas por el tránsito. En pavimentos pavimentos flexibles flexibles la temperatura producirá p roducirá enve%ecimiento enve%ecimiento superficial de la capa de rodaduraJ además de ablandamiento y reducción de la viscosidad del asfalto asfalto y en presenci presencia a de ba%as ba%as tempera temperatura turass se producirá producirá prdida prdida de flexibilidad y grietas de contracción en el asfalto.
B. Efectos de l ll$%&. ll$%&. El contenido de humedad, provoca una considerable influencia sobre las propiedades de los materiales que constituyen la estructura de pavimentos y sobre su comportamiento. *i la base, subbase y subrasante no están bien protegidas de la acción del agua se ocasionan da&os, algunos de ellos son( -
erdida de part#culas de suelo, creando erosión.
-
*aturación y exceso de subpresión o de fuer$as de filtración
-
erdida de resistencia de la subrasante cuando esta se satura y permanece saturada durante un periodo largo de tiempo.
-
'egradación de la calidad del material del pavimento por acción de la humedad.
2.2.
MODELOS DE COMPORTAMIENTO DEL PAVIMENTO.
-on el ob%eto de predecir el deterioro que puedan sufrir los pavimentos a lo largo de su vida útil, se han elaborado modelos de comportamiento. -ada modelo de comportamiento comportamiento es un modelo matemático matemático que permite permite predecir la posible evolución de deterioro del pavimento en la l#nea de tiempo, siempre y cuando se pueda definir las condiciones al momento de reali$ar el análisis como en la puesta de servicio del mismo. -omo la mayor#a mayor#a de procesos procesos,, los modelos modelos de comport comportami amient ento o en un principio principio fueron desarrollados desarrollados de manera emp#rica hasta los actuales conocidos como procesos mecanicistas. mecanicistas. La parte emp#rica se desarrolló basándose en las condiciones reales de los pavimentos existentes tales como( información general !tipo de pavimentos y espesores de sus capas", caracter#sticas de drena%e, datos de tránsito, clima y deterioro a lo largo de la vida útil. /l determinar deter minar las variables var iables que q ue más influyen en el modelo, se reali$ará reali$a rá un análisis análisis estad#stico que da origen al modelo que predice el comportamiento comportamiento del pavimento. +ay que tomar en cuenta que muy probablemente el modelo obtenido con estas variables, no podrá ser aplicado para otras condiciones particulares al proyecto. or otra parte, el desarrollo de los modelos mecanicistas no sólo se basa en los datos del proyecto o datos reales, si no más bien en el comportamiento de las diversas capas y materiales que conforman el pavimento.
T'c( c &cs "# des##oll # Modelos de Co!"o#t!& e e(to Entre las principales tcnicas para el desarrollo de los modelos se tiene( Extrapolación Extrapolación lineal( se basa en dos puntos de condición condición del pavimento, pavimento, generalmente se aplica a secciones individuales de pavimento por lo que se requiere que al menos se tenga una evaluación del pavimento, despus de haber sido finali$ado el proyecto, para comparar con la condición inicial y luego asumir que la tasa de deterioro será la misma.
0ig. 2.B todo de predicción por extrapolación lineal. Esta metodolog#a no podrá usarse en pavimentos nuevos, ni en pavimentos que han sido rehabilitados recientemente.
*egunda fase, es aquella que va desde cualquier rehabilitación hasta el final de su vida útil o de cualquier cualquier otra intervención. -on cada rehabilitación rehabilitación se reduce o elimina el deterioro, por lo que el comportamiento del pavimento despus de esta actividad es diferente de la primera fase porque el avance del deterioro es en menor grado que en la fase anterior. / partir de este comportamiento gradual nace la necesidad de evaluar el desempe& desempe&o o por medio de lo que se conoce conoce como como evaluaci evaluación ón estruct estructural ural,, herramienta herramienta que proporciona proporciona mediante mediante diversos mtodos de auscultación auscultación y retrocálculo, las caracter#sticas importantes que muestran el estado actual de los pavimentos. Estos mtodos de auscultación se dividen en directos e indirectosJ los primeros mtodos de carácter destructivos y los otros, no destructivos.
2.).
M*TODOS DE EVALUACIÓN ESTRUCTURAL.
/nte un problema de evaluación estructural, estruc tural, tradicionalmente se recurre a la perforación de calicatas, a la toma de muestras para ensayo en el laboratorio, y al análisis análisis de cada uno de sus componentes !materiales" !materiales" por separado, para incorporarlos incorporarlos luego al sistema denominado pavimento pavimento y deducir acerca de las caracter#sticas caracter#sticas estructurales estructurales del mismo. Esta metodolog#a metodolog#a es lenta y es KdestructivaK. En la actualidad se esta aplicando nueva tecnolog#a no destructiva 8')M !non destructive test" basándose en la interpretación de las deflexiones medidas en la superficie de un pavimento. *u medición es simple, rápida, económica y lo más importante no altera el equilibrio de la estructura porque es una metodolog#a no destructivaM. Esta metodolog#a se fundamenta en la información valiosa que nos presta la curva o cuenco de deflexiones, para interpretar esta información de forma cuantitativa, cuantitativa, se compara el sistema sistema pavimentoFsubrasante pavimentoFsubrasante con un modelo matemático. or lo tanto se puede mencionar mencionar que la metodolog#a metodolog#a 8'), basada en la interpretación de deflexiones es un proceso de dise&o inverso !retrocálculo" ya que se utili$a la respuesta del sistema !pavimentoNsubrasante" para establecer sus caracter#sticas estructurales. El cálculo o análisis inverso puede considerar la aplicación de los equipos como el 'eflectómetro de impacto que registran todo el cuenco de deflexión, por lo cuál se puede determinar el modulo resiliente ! r " de la subrasante y el modulo efectivo !E" de la capa del pavimento !rodadura O base y subbase" para establecer espesores de refuer$o a travs del calculo del número estructural !*8". Es importante aclarar que al utili$ar la metodolog#a 8'), para la evaluación estructural estructural de pavimentos pavimentos a travs de deflexiones no implica implica de%ar de reali$ar ensayos destructivos como las calicatas, ya que cuando se esta en presencia de evaluaciones evaluaciones estructurales estructurales de carreteras que no cuentan con antecedentes históricos de construcción y dise&o, se procede a reali$ar calicatas para verificar
sus dimensiones, tipos de materiales y homogeneidad de las capas que conforman el pavimento.
2.).1 2.) .1..
M*TOD M*TODOS OS DIRE DIRECT CTOS OS DE AUSCU AUSCULTA LTACI CIÓN. ÓN. Los Los mto mtodo doss dire direct ctos os de ausc auscul ulta taci ción ón son son mto mtodo doss dest destru ruct ctiv ivos os,, que que
deterioran la estructura del pavimento. El uso de los mtodos directos, presentan las siguientes desventa%as como la obtención de datos requiere mayor cantidad de tiempo, -ostos más elevados, ayores molestias en el tráfico, etc. Entre los mtodos directos de auscultación estructural utili$ados en El *alvador se pueden mencionar( -
-alicatas o po$os a cielo abierto.
-
Extracción de núcleos.
-alicatas o po$os a cielo abiert o o. Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar, estudiar, por lo tanto es un mtodo de exploración confiable pero sacrifica la estructura del pavimento y tiene muy ba%o rendimiento. -
El área que utili$an es más o menos un metro cuadrado y la profundi profundidad dad var#a var#a según las exigenc exigencias ias de la investig investigaci ación. ón. Estas Estas suelen reali$arse, generalmente, centradas en la l#nea de borde de la carretera, frente a %untas o grietas !ver fig. 2.C"
0ig. 2.C. Elaboración de una calicata Extracción de núcleos -on la extracción de núcleos, se obtienen volúmenes muy peque&os de material f#sico f#sico del pavimento, pavimento, en comparación comparación con el volumen obtenido con las calicatasJ calicatasJ son cilindros con diámetros entre los 1G a 1C cms, en los se puede verificar verificar el espesor de las diferentes diferentes capas que conforman la estructura del pavimento y los elementos que los componen a cada uno de ellos !ver fig. 2.D". uchas veces es dif#cil la extracción de núcleos en base y subrasante cuando son materiales granulares ya que existe desprendimiento de material. La extracción de núcleos suele tener un buen rendimiento, rendimiento, partiendo del estado en que se encuentre el equipo, la experiencia del operario y la toma de ensayos sea relativamente cerca. or lo general los testigos son tomados en el borde exterior del carril en sentido del tráfico y en los hombros de la v#a. /demás se extraen núcleos sobre grietas para ver su alcance y si se trasmite a las capas inferiores.
0ig. 2.D. uestra t#pica de extracción de núcleo de pavimento.
2.).2. 2.). 2.
M*TODO M*TODOS S IINDIR NDIRECT ECTOS OS DE AUSCULT AUSCULTACIÓ ACIÓN N ESTR ESTRUCT UCTURAL URAL *e le puede llamar mtodos indirectos de evaluación estructural, a aquellos
mtodos con los cuales se logra determinar la capacidad estructural del pavimento, sin tener que da&ar la estructura, dichos mtodos se basan en hipótesis y modelos matemáticos. Estos mtodos se reali$an por medio de metodolog#as conocidas tales como no destructiva 8')M !non destructive test", que se basa en la interpretación de las deflexiones medidas en la superficie de los pavimentos. 'icha metodolog#a se fundamenta en que la forma y dimensión de la curva de deflexiones encierra una valiosa información a cerca de las caracter#sticas estructurales del pavimento y su subrasante, por lo que se puede mencionar que evaluación evaluación estructural estructural por medio de 8'), 8'),
la metodolog#a de
es un proceso de dise&o inverso
!retrocálculo" !retrocálculo" ya que se utili$a utili$a la respuesta del sistema !pavimentoFsubrasante" !pavimentoFsubrasante" para establecer sus caracter#sticas estructurales. DEFLECTOMETRIA
Es el estudio de las l as deformaciones verticales de la superficie de un pavimento, debido a la acción de una carga dinámica o estática, las cuales provocan fallas estructurales que dependen de la magnitud y frecuencia de las deformaciones recuperables y de la l a acumulación acumulación de las l as deformaci deformaciones ones permanentes permanentes en la
estructura.
Así que la deflexión de un pavimento es un indicador del del comportamiento de la estructura pavimento-subrasante, frente a una determinada carga.
La determinación de la capacidad estructural por este mtodo cumple en el dise!o de refuer"os un rol en cierta forma seme#ante a la determinación del $.%.&. de suelos de subrasante en el dise!o de estructuras nuevas.
$abe mencionar que, que, en los l os mtodos como el $'(&E)*AL +$onsorcio de &eabilitación )ial se relacionan los valores de las deflexiones con valores admisibles, mientras que en los mtodos modernos, basados en la eoría de la Elasticidad, las deflexiones se utili"an utili"an para a#ustar los /ódulos /ódulos Elásticos de las capas capas estructurales y calibrar los modelos.
/l definir el trmino deflexión, lo más acertado ser#a considerarlo como la medida de la deformación elástica que experimenta un pavimento, al paso de una carga en función del tipo y del estado del pavimento. El cuenco de deflexiones se define como el con%unto de deflexiones que se producen entre el punto de aplicación de la carga en un pavimento y sus alrededores !ver fig. 2.H". Los equipos de deflectometr#a pueden registrar deflexiones en diferentes puntos lo que ayuda a definir completamente la caracteri$ación de las deformaciones conocido como cuenco de deflexiones.
0ig. 2.H. Esquema ideal del comportamiento del cuenco de deflexiones
La caract caracteri eri$a $aci ción ón del cuenco cuenco de defle deflexi xione oness está está basad basada a en tres tres parámetros básicos, básicos, que si bien no otorgan un estado representativo de la estruc estructur tura a del pavim paviment ento, o, sirve sirven n para para genera generarr una visi visión ón y condi condici ción ón de homogeneidad del proyecto, entre ellos tienen( -
'eflexión máxima normali$ada( corresponde a la deflexión medida por el sensor ubicado ba%o el plato de carga y se normali$a por medio de la siguiente formula( do normali$ada P do !carga aplicada carga normali$ada" -on esta normali$ación se pueden evaluar tramos sin que tenga influe influencia ncia la variaci variación ón de cargas cargas entre entre ensayos ensayos e igualme igualmente nte normali$ar para temperatura.
-
/E/( provee p rovee una estimación de la rigide$ r igide$ relativa r elativa de la sección del pavimento, particularmente de las capas ligadas, debido a que es muy insensible a la rigide$ de la subrasante.
-
Qndice de curvatura de la superficie( refle%a la rigide$ relativa de las capas superiores de un pavimento.
III. MEDICION DE DEFLEXIO DEFLEXIONES NES
Las deflexiones producidas en la superficie de un pavimento flexible, por acción de
cargas cargas veiculares veiculares,, pueden pueden ser determinad determinadas as
aciendo uso de deflectómetros tales como el denominado 0)iga %en1elman2. Llamado así en onor a 3aniel %en1elman, quien la desarrolló en el a!o 4567 como como parte de ensayos ensayos viales de la 8A9:' +8A9:'
&oad
est. 3esde entonces su uso se a difundido ampliamente en proyectos de evaluación estructural de pavimentos flexibles, fl exibles, tanto por su practicidad como por la naturale"a directa y ob#etiva de los resultados que proporciona.
'e forma general, hay tres tipos de equipo para determinar las las deflexiones del pavimento según metodolog#as no destructivas los cuales son( •
Equipos de medición de deflexiones por medio de cargas estáticas.
•
Equipos de medición de deflexiones por medio de cargas vibratorias.
•
Equipos de medición de deflexiones por medio de cargas de impacto. ara cualquiera de ellos el principio es el mismo y consiste en aplicar una
carga de magnitud conocida a la superficie del pavimento y medir las deflexiones.
Med c &c&+( de defle,&+( est-t& cc o de !o%&!&e(to l e e (to. -orres -orrespon ponde de a la primer primera a genera generaci ción, ón, básica básicame ment nte e origi originad nada a con el desarrollo de la viga >en6elman. Estos equipos tipo viga, proveen la medida de deflexión en un punto, ba%o una carga estática o de movimiento lento. Los equipos más utili$ados son( ?ig ?iga >en 6elman( 'esa 'e sarr rrol olla lada da en el oad o ad )est )e st de la //*+ // *+7 7 en
1IC2 1I C2..
-ons -onsis iste te en un disp dispos osititiv ivo o senc sencilillo lo que que oper opera a por por medi medio o de una una pala palanc nca a suspendida de un bastidor que trasmite la deflexión vertical del punto de medida a un comparador !ver fig. 2.5 y 2.I". Este equipo debe ser usado con un camión cargado, normalmente con 5G R8 en un e%e, con llantas duales infladas a una presión de G.B5 a G.CC pa !HG a 5G si". Las mediciones se reali$an colocando la punta de la viga entre las dos ruedas y midiendo la deflexión cuando el veh#culo se retira. Los resultados de las deflexiones se leen en un dial indicador. 9eneralmente, la punta de la viga se coloca a 1.2Gm adelante del par de ruedas, se toma una lectura inicial y al retirar el camión, se toma la lectura máxima y una final del parámetro. parámetro. Este equipo de ba%o costo de utili$ación utili$ación posee dos desventa%as principales( la primera el ba%o rendimiento de muestreo y segundo la falta de proveer un cuenco de deflexiones.
0ig. 2.5. ?iga >en6elman
0ig. 2.I. erfil y planta de ?iga >en6elman La metodolog#a interpretativa de la viga >en6elman consiste básicamente en comparar las curvas de deflexiones medidas con las curvas de deflexiones teóricas, obtenidas KcargandoK el modelo de +ogg con la misma configuración y magnitud de carga utili$ada en los ensayos de campo. La concordancia entre una curva experimental con algunas de las teóricas, corresponde generalmente a una única combinación de parámetros elásticos del modelo, que de esa manera pasan a caracteri$ar al pavimento evaluado. La metodolog#a se complementa con otros conceptos de la teor#a de capas elásticas y con observaciones experimentales para determinar ciertas propiedades de ingenier#a de los materiales que pueden usarse para establecer las necesidades de refuer$o. )ambin dentro de la metodolog#a de la la viga >en6elman existen valores caracter#sticos de deflexiones en pavimentos, como las deflexiones medidas en los ensayos !'o" y la rigide$ relativa !Lo" entre un pavimento y su subrasante, los cuales se pueden utili$ar para establecer establecer relaciones cualitativas cualitativas entre las caracter#sticas de la curva de deflexiones y el sistema sistema pavimentoFsubrasante pavimentoFsubrasa nte !ver 0ig. 2.1G".
0ig. 2.1G. ?alores caracter#sticos de deflexiones en pavimento. La base matemática de la viga >en6elman, lo constituye el odelo de +ogg, en donde en el a&o 1IBB, /.+./. +ogg presentó la solución matemática del modelo que se conoce por su nombre. Este modelo representa al pavimento como una placa delgada con una cierta rigide$ a la flexión y hori$ontalmente infinita, sustentada por una capa elástica homognea e isotrópica, de espesor que puede ser infinito o limitado por una base r#gida, hori$ontal y perfectamente rugosa. La figura 2.11 describe la geometr#a y los parámetros del modelo de +ogg.
0ig. 2.11. Esquema y parámetros del modelo de +ogg. F 'e flec le ctó metro tr o Lacro ix ( el defl de flec ectó tóme metr tro o tran tr ansi sititivo vo tipo tipo Lacr La croi oix, x, mide mi de las la s deflexiones ó deformaciones verticales de la superficie de un pavimento ba%o la acción de una carga estática. El 'eflectómetro está montado sobre un camión de chasis largo, el cual tiene una carga en el e%e trasero de 5,C toneladas y que se aplica al pavimento mediante dos pares de ruedas duales !ver fig. 2.12". ide a travs de dos bra$os palpadores en $onas próximas a las huellas de rodado de los veh#culos. El veh#culo avan$a a una velocidad de 2.C Rmh, y las mediciones las reali$a cada D metros. ara medir posee un sistema de trineo que se apoya en el suelo mediante tres puntos que constituyen un plano de referencia fi%o para la determinación del cero, el camión recorre una distancia para las mediciones y cuando las ruedas
duales llegan a los palpadores se registra la deflexión máximaJ avan$a el trineo al doble de la velocidad del camión y se pone en posición para iniciar nuevamente el ciclo. ermite ermite auscultar entre entre 1G y 2G 6m de camino por d#a. El rango de las mediciones está comprendido entre G y 3GG centsima de mil#metro. El resultado obtenido es la deflexión máxima. ediante ediante la deflexión deflexión es posible evaluar la perdida de la capacidad resistente de la estructura del pavimento, por comparación con las de dise&o, y as# se cuenta con información para intervenciones oportunas si fueran necesarios.
0ig. 2.12. 'eflectógrafo tipo Lacroix, Equipo semicontinuo
Med c& &c& +( +( de defle,&+( "o# V&#c&+(. Las deflexiones son generadas por elementos vibratorios que imponen una fuer$a sinusoidal dinámica sobre el pavimento. La deflexión se mide a travs de acelerómetros o sensores de velocidad !geófonos". Estos sensores se colocan normalmente deba%o de la carga y a distancias regulares del centro. La venta%a de estos equipos sobre los estáticos es que no se requiere un punto de referencia. La desventa%a principal es que las cargas reales que transitan por los pavimentos no tienen el mismo comportamiento que las que aplican ellos. Entre los equipos más caracter#sticos se encuentran( N'ynaflect !ElectroFecánico". roduce r oduce la vibración a travs de unos pesos rotatorios con los cuales aplican un rango de fuer$as entre pic6Fup de 1GGG lb. ara medir las deflexiones cuentan con cinco traductores de velocidad ubicados a G, 12, 2B, 3D y B5 pulgadas, respectivamente !ver fig. 2.13 y 2.1B".
0ig. 2.13. 'ynaflect
Srea de contacto de llantas
0ig. 2.1B. Esquemati$ación de locali$)ransductor $aacciióónn
gas y
transductores N oad ater !electroFhidráulico". 9enera las vibraciones a travs de un sistema hidráulico que mueve unas masasJ con l produce un rango de frecuencias entre C y DG +$ !ver fig. 2.1C". ara medir las deflexiones utili$a trasductores de velocidad.
0ig. 2.1C. Equipo oad ater !Electro N hidráulico"
Med c & c&+( de d e defle,&+( "o# II! !"cto. *e refiere a los equipos tipo impacto como el 'eflectómetro de impacto !0T'" !ver fig. 2.1D" que aplican aplican un impulso impulso de carga carga de corta duración duración para simular el paso de una rueda móvil a alta velocidad, a travs de una masa suspendida que se eleva y luego se de%a caer sobre una placa que se ha situado en la superficie del pavimento. ?ariando el peso y la altura de ca#da se pueden generar diferentes magnitudes de cargas de impacto y duración, seme%antes a las de una carga real del tránsito. La secuencia de operación consiste en situar el equipo en el punto fi%ado, se ba%a la placa y los sensores hasta que se apoyen en la superficie y se aplica la carga o la serie de cargas previstas. / continuación se recoge el con%unto y se traslada al siguiente punto de medición. ediante sensores se mide la deflexión en el centro de la placa y a diferentes distancias, formado as# lo que se conoce como cuenco de deflexión. Las deflexiones producidas son medidas por medio de un grupo de geófonos en unidad de micrones !milsimas de mil#metros", distribuidos linealmente a una distancia de 3G cms entre ellos, teniendo en cuenta que donde se aplica la carga tendrá un geófono. El rendimiento del equipo es sencillo y según el fabricante podr#amos tener un rendimiento de hasta sesenta muestreos por hora, claramente variable de acuerdo a las circunstancias sobre las que se este muestreando y a la habilidad del equipo de traba%o. La deflexión medida en el punto de aplicación de la carga da el resultado de la capacidad estructural del pavimento en con%unto, mientras que la deflexión registrada por los sensores mas ale%ados son debidas a la deformación de las capas más inferiores !base, subbase y subrasante". ara el uso de los datos proporcionados por el 'eflectómetro de impacto !0T'", existen dos metodolog#as de análisis, análisis, una la utili$ación utili$ación directa de la deflexión deflexión y la otra la determinación de las caracter#sticas caracter#sticas estructurales estructurales del pavimento auscultado mediante calculo inverso !retrocálculo". En cuanto a la primera se refiere, se pueden reali$ar comparaciones
relativas entre $onas de un tramo o entre tramos y tambin determinar la capacidad resistente del pavimento. -on respecto a la segunda, el análisis inverso !retrocálculo" puede considerarse la aplicación fundamental de los equipos tales como el 'eflectómetro de impacto !0T'", que registra todo el cuenco de deflexión, en donde se utili$a la respuesta del sistema !pavimentoFsubrasante" para establecer sus caracter#sticas estructurales. Existen otras aplicaciones aplicaciones espec#ficas espec#ficas con el 'eflectometro 'eflectometro de :mpacto !0T'", en las que se pueden citar las siguientes( siguientes( ermite determinar la eficiencia eficiencia de la transferencia de carga en placas de concreto hidráulico, detectar la presencia de huecos ba%o las losas y la evaluación de la subrasante o de las capas granulares durante la e%ecución o construcción del pavimento. La principal venta%a del 'eflectómetro de impacto frente a los demás es que permite registrar la forma de todo el cuenco de deflexión, y no sólo la deflexión máxima central y que la carga que solicita el pavimento representa me%or la solicitación e%ercida por el paso de un e%e pesado a altas velocidades. 7tra venta%a es poder estudiar el efecto en todas las capas !por retrocálculo" retrocálculo" gracias a la medición de hasta I puntos de información información distanciados distanciados desde los 2G cms hasta los 1.5G m medidos desde el punto de aplicación de la carga y la segunda es la aplicación dinámica de la carga !de 2G3G milisegundos" que simula el paso de una llanta a una velocidad promedio de DG a HG Rmh. )ener la forma del cuenco de deformaciones puede ayudar a interpretar si el da&o se debe a la estructura del pavimento o a la subrasante sobre la cual se apoya la estructura estructura del pavimento. pavimento. Esto es posible gracias gracias a un parámetro denominado Srea y que es una medida relativa de las mediciones mediciones de deflexión deflexión máxima con las medidas de deflexión de los otros geófonos.
0ig. 2.1D. 'eflectómetro de :mpacto 'ynatest 0T' 5GGG
Á#e del c$e(co de defle,&o(es. / or lo general el 0T' traba%a con H 9eófonos que pueden tener la siguiente distribución !ver fig. 2.1H y 2.15"(
0ig. 2.1H. ?ista inferior del plato de carga y geófonos !0T' 5GGG"
0ig. 2.15. Esquema general del deflectómetro de impacto !0T' 5GGG" El concepto del /E/, definido mediante el cuenco de deflexiones, es una medida para interpretar la capacidad estructural de un pavimento. Este parámetro establecido establecido por el :ng. +offman en 1I51, ha sido incorporado incorporado a la metodolog#a //*+)7. El valor de este parámetro está definido por la siguiente ecuación(
'onde( 'G P'eflexión en el centro de la carga '3G P'eflexión a 3G cm. de la carga 'DG P'eflexión a DG cm. de la carga 'IG 'eflexión a IG cm. de la carga
Este parámetro está normali$ado por el valor máximo de deflexión 'G !ya sea en cm o mm". El valor máximo del SE/ es fácil de determinar, ya que ocurre cuando los B valores de deflexión son iguales, lo cual es por lo general imposible, as#( /E//= P 1CGU!1O2O2O1"P IGG cm *egún estudios se determinó un valor m#nimo del SE/, que es cuando se traba%a con un sistema monocapa que no ha de ser tan evidente y que según los estudios define un valor de /E/ :8 igual a 2H5 cm. Las unidades definidas como mm o cm según se este traba%ando.
2.0.
METODO AASTO
El mtodo mtodo //*+)7 //*+)7 1II3 consist consiste, e, fundamen fundamental talment mente, e, en determi determinar nar la capacidad necesaria para soportar el tráfico futuro, evaluando la capacidad capacidad estructural existente, para as# determinar la deficiencia actual para soportar cargas futuras. ara determinar dicha deficiencia en pavimentos asfálticos se utili$a la siguiente fórmula( *8ol P aol 'ol P *8f F *8ef *8ol P 8úmero estructural requerido para el refuer$o. aol
P -oeficiente estructural para el refuer$o.
'ol
P Espesor requerido para el refuer$o.
*8f
P 8úmero estructural requerido para soportar el tráfico futuro.
*8ef P 8úmero estructural efectivo del pavimento existente.
El concepto que existe detrás de este mtodo se ilustra en la figura 2.1I
0ig. 2.1I Efecto de un refuer$o en la capacidad estructural ara evaluar la capacidad estructural existente !*8 ef ", ", la gu#a //*+)7 presenta tres mtodos( •
-apacidad estructural, basada en inspecciones visuales y ensayos de materiales.
•
-apacidad estructural, basada en ensayos de deflexiones 8')M.
•
-apacidad estructural, basada en el da&o por fatiga producto del tráfico !?ida emanente". /l estimar la capacidad estructural en base a mediciones de deflexión por
medio de cargas de impacto, se está evaluando la respuesta estructural estructural del pavimento en terreno ante las cargas reales de tránsito, por lo tanto este mtodo es el más realista de los propuestos por //*+)7. / continuación, se describen los mtodos para evaluar la capacidad, basados en mediciones de deflexiones no destructivas, para pavimentos de asfalto y concreto. *in embargo el ob%etivo en este documento, es determinar el numero estructural efectivo !*8eff ". ".
2.0. 2.0.1. 1.
PAVI PAVIME MENT NTOS OS FLE FLEIB IBLE LES. S. El todo para determinar el número estructural efectivo !*8 eff ", ", mediante
ensayos no destructivos, asume que la capacidad del pavimento es una función de
su espesor total y de su rigide$ !?er figura 2.2G", siendo definido por la siguiente ecuación.
*8eff P 8úmero estructural efectivo !pulgadas". '
P Espesor de todas las capas sobre la subrasante !pulgadas".
Ep
P ódulo ódulo efectivo efectivo del pavimento pavimento sobre sobre la subrasante subrasante !pulgadas". *e
determina mediante el proceso de retroanálisis propuesto por la //*+)7 1II3
0ig. 2.2G -apas incluidas en el *8 eff
2.0. 2.0.2. 2.
0ig. 2.21 -apas incluidas en el ' eff
PAVI PAVIME MENT NTO OS R34I R34IDO DOS. S. ara determinar el espesor efectivo del pavimento de concreto hidráulico
!ver figura 2.21" la gu#a //*+)7 plantea la siguiente ecuación( 'eff P 0 %eF 0dur F 0fat ' '
P Espe Espeso sorr exi exist sten ente te de la losa losa de conc concre retto en en
pulgadas. 0 %e
P 0actor de a%uste de grietas y %untas.
0dur
P 0actor de a%uste por durabilidad.
0fat
P 0actor de a%uste por da&os debido a fatiga.
3
AUSCULTACION ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS
).1.
AUSCULTACIÓN UTILI5ANDO EL E6UIPO DE LA VI4A BEN7ELMAN.
Las deflexiones producidas producidas en la superficie de un pavimento flexible, por acción de cargas vehiculares, pueden ser determinadas haciendo uso de uno de
los deflectómetros deflectómetros utili$ados utili$ados en El *alvador, tal como la K?iga >en6elmanK. >en6elmanK. Llamado as# en honor al :ng. /.-. >en6elman, quin la desarrollo en 1IC3, como parte del programa de ensayos viales de la T/*+7 !T/*+7 oad )est". 'esde entonces su uso se ha difundido ampliamente ampliamente en proyectos de evaluación estructural de pavimentos flexibles, tanto por su practicidad como por la naturale$a directa y ob%etiva de los resultados que proporciona.
).1.1 ).1 .1..
CARAC CARACTE TER3 R3STI STICAS CAS DE LA VI4A VI4A BEN BEN7E 7ELMA LMAN N El deflectómetro >en6elman funciona según el principio de la palanca. Es
un instru instrument mento o complet completamen amente te mecánic mecánico o y de dise&o dise&o simple simple.. *egún *egún se esquemati$a en la figura 3.1, la viga consta esencialmente de dos partes( !1" ;n cuerpo de sostn que se sitúa directamente sobre el terreno mediante tres apoyos !dos delanteros fi%os K/K y uno trasero regulable K>K" y !2" ;n bra$o móvil acoplado al cuerpo fi%o mediante una articulación de giro o pivote K-K, uno de cuyos extremos apoya sobre el terreno !punto K'K" y el otro se encuentra en contacto sensible sensible con el vástago de un micrómetro de movimiento movimiento vertical !punto KEK". /dicionalmente el equipo posee un vibrador incorporado que al ser accionado, durante la reali$ación de los ensayos, evita que el indicador del dial se trabe yo que cualquier interferencia exterior afecte las lecturas. El extremo K'K o Kpunta de la vigaK es de espesor tal que puede ser colocado entre una de las llantas dobles del e%e trasero de un camión cargado. or el peso aplicado se produce una deformación del pavimento, consecuencia de lo cual la punta ba%a una cierta cantidad, con respecto respecto al nivel descargado de la superficie. -omo efecto de dicha acción el bra$o 'E gira en torno al punto fi%o K-K, con respecto al cuerpo />, determinando que el extremo KEK produ$ca un
movimiento vertical en el vástago del micrómetro apoyado en l, generando as# una lectura en el dial indicador. *i se retiran luego las llantas cargadas, el punto K'K se recupera en lo que a deformación elástica elástica se refiere y por el mismo mecanismo anterior se genera otra lectura en el dial del micrómetro. La operación expuesta representa el Kprincipio de mediciónK con la ?iga >en6elman. >en6elman. Lo que se hace despus son sólo cálculos cálculos en base a los datos recogidos. /s#, con las dos lecturas obtenidas es posible determinar cuanto reflectó el pavimento en el lugar subyacente al punto K'K de la viga, durante el procedimiento procedimiento descrito. Es de anotar que en realidad lo que se mide es la recuperación del punto K'K al remover la carga !rebote elástico" y no la deformación al colocar sta. ara calcular la deflexión deberá considerarse la geometr#a de la viga, toda ve$ que los valores dados por el micrómetro !EEV" no están en escala real sino que dependen de la relación de bra$os existentes !?er figura 3.1 a".
F&8. ).1 Esquema y rincipio de operación de la ?iga >en6elman
).1.2.
PROCEDIMEINTO DEL ENSA9O DE LA VI4A BEN7ELMAN.
F&8. ).2 -onfiguración 9eomtrica del *istema de -arga en la ?iga >en6elman.
F&8. ).) -olocación de la ?iga >en6elman, osición inicial y final.
F&8. ).0 Esquemati$ación del roceso de edición con la ?iga >en6elman
El tramo de pavimento pavimento a ser ensayado debe marcarse previamente con l#neas transversales a la v#a, sobre el borde del carril i$quierdo. Las marcas deben locali$arse en los sitios elegidos para la medida de la deflexión !generalmente cada CG m" y deben relacionarse con el absisado de la carretera *e coloca el veh#culo de carga de manera que su rueda exterior quede sobre la abscisa escogida para el ensayo, esta rueda debe, además colocarse a una distancia prefi%ada al borde del pavimento, para la correcta ubicación de la misma, deberá colocarse en la parte trasera extrema del camión una gu#a vertical en correspondencia con el e%e de carga. 'e$pla$ando suavemente el camión, se hace coincidir la gu#a vertical con la l#nea transversal indicada anteriormente, de modo que simultáneamente el punto quede entre ambas llantas de la rueda dual, ver 0igura 5.21
Figura 8.21 Configuración Geométrica del sistema de carga de la Viga Benkelman
/. )eniendo )eniendo en cuenta que las deflexiones deben referirse a la temporada del a&o en que la estructura es más dbil los valores de 'cs debe corregirse de acuerdo a la poca del a&o en que se han tomado las deflexiones, para lo cual deben emplearse los siguientes coeficientes >. -uadro de coeficientes Tabla Tabla 8.2 Cuadro de coeficientes de corrección correc ción
TIPO DE SUELO DE SUBRASANTE
PER3ODO LLUVIOSO
PER3ODO INTERMEDIO
PER3ODO SECO
*uelos arenosos y permeables
1
1.G F 1.1
1.1 F1.3
*uelos arcillosos e impermeables
1
1.2 F 1.C
1.C F 1.5
< ('cs corregida P 'cs x coeficiente de de corrección Tabla Tabla 8.3 Cuadro de distancias ara el rocedimiento r ocedimiento de medición de defle!iones
A(c:o del c##&l ;!< 2.H 3 3.3 3.DG o O
D&st(c& desde el o#de del "%&!e(to ;!< G.BC G.D G.HC G.I
-. *e coloca la viga sobre el pavimento, detrás del camión y perpendicularmente al e%e de la carga, de modo que el extremo de prueba quede en medio de las dos llantas exteriores y exactamente deba%o del centro del e%e de la rueda Figura 8.22 Colocación de la Viga Benkelman" #osición inicial $ final.
'. *e aflo%a los tornillos de seguridad de la viga y se a%usta la base de sta por medio del tornillo trasero, de manera tal que el bra$o de medida quede en contacto con el vástago del 'eform#metro asegurándose que ste tenga un recorrido libre de unos C mm !G,2GM" E. *e gira el disco móvil móvil de la escala del 'eform#metro hasta que la agu%a quede marcando cero y se verifica la lectura golpeando suavemente el dial con un lápi$ 0. *e hace avan$ar el camión lentamente hacia adelante hasta ha sta una distancia de por lo menos C metros desde el punto de ensayo 9. *e registra la lectura final del dial cuando la rata de recuperación sea igual o menor a G.G2C mmminuto !11GGGMminuto" !dl". Esta lectura debe multiplicarse por
la llamada constante de la viga para determinar la deflexión real del pavimento !di". La constante de la viga es la relación entre la longitud del bra$o de ensayo desde el pivote hasta el extremo de prueba y la F La carga del camión debe consistir en lo posible, en bloques de concreto u otros materiales que no cambien sus +. *e anota en la cartera la deflexión real !di", poniendo atención a su exactitud y a las unidades del cuadrante del dial. :. *e a%usta el dispositivo de seguridad de la viga y se levanta
Figura 8.23 %s&uemati'ación del #roceso de (edición con la Viga Benkelman
A. *e repite el procedimiento en los siguientes puntos elegidos para el ensayo. 9eneralmente las medidas se toman cada CG m en forma alterna a cada lado de la cal$ada, de manera que sean representativas de las condiciones generales del pavimento. R. -ada CGG metros debe determinarse tambin la deflexión ba%o la rueda interna trasera L. )ambin )ambin cada CGG metros debe tomarse la temperatura del pavimento de la siguiente manera( *e hace un orificio de unos 3 ó B cm de profundidad y 2 cm de diámetro el cual se llena con aceite. -uando se considere que se ha alcan$ado el equilibrio trmico, se introduce en l un termómetro durante dos minutos y se anota la temperatura antes de extraerlo nuevamente. *e aconse%a hacer el orificio entre el punto de ensayo y el borde de la cal$ada. *i la prueba se extiende por un per#odo de tiempo mayor a una hora se tomará la
temperatura cada hora para establecer una correlación directa entre el aire, la superficie del pavimento y la medición de la misma temperatura. 87)/*( 1. La temperatura del pavimento pavimento debe determinarse sólo en carreteras asfálticas de 3 o más cm de espesor !me$clas en planta y en v#a", cuyo módulo de elasticidad es afectado significativamente por los cambios de temperatura. 2. Las deflexiones solo deben medirse cuando la temperatura temperatura del pavimento no no supere los BG W -.
).1.). PERSONAL 9 E6UIPO NECESARIO PARA REALI5AR ENSA9O CON VI4A BEN7ELMAN ara la reali$ación de esta rutina será necesario de la participación de cuatro operadores( o peradores( ;n tcnico calificado que qu e lea y dicte las lecturas del micrómetro, micrómetro, un operador que anote las mediciones, mediciones, un banderillero banderillero que ayude con el trafico trafico vehicular, vehicular, y un ayudante que coordine coordine con el conductor del camión y a la ve$ de aviso al tcnico que reali$a las lecturas, cuando la varilla adosada al camión vaya coincidiendo con las marcas hechas hecha s en la viga. viga. )odo el traba%o traba%o deber deberá á ser supervisa supervisado do permanent permanenteme emente nte por un :ngeniero :ngeniero de campo quien verificará verificará los valores que se obtengan as# como tomar anotación de cualquier factor que a su %uicio pueda explicar los resultados que se obtengan !corte, relleno, tipo de material, tipo de drena%e, nivel freático, estado del pavimento, pavimento, condicione condicioness del tiempo etc.". La figura 3.C muestra un formato adecuado para la recopilación recopilación de los los datos de campo. En la la primera columna se se colocan los los estacionamient estacionamientos os de prueba, prueba, la segunda columna columna incluye las lecturas de deflectómetro ! oPG, 1P , 2P hasta i", donde( o es la lectura inicial y sucesivamente 1, 2 hasta un i son las lecturas a una distancia determinadas, la tercera columna corresponden a las deflexiones !' o, '1 y '2" utili$adas para definir el cuenco de deflexionesJ -alculadas as#( 'o P 1 F o
'eflexión máxima
'1 P 2 F 1
'eflexión a una distancia 1
'2 P i N 2
'eflexión a una distancia 2
E=$&"o El equipo m#nimo para la reali$ación de ensayos de medición de deflexiones es el siguiente(
'eflectómetro viga ben6elman con sus correspondientes diales !con divisiones de 11GG mm" y las siguientes dimensiones fundamentales(
F Longitud de los bra$os de ensayo, desde el pivote hasta el extremo de prueba P 2 BBG mm y 21IG mm F Longitud del bra$o de ensayo, desde el pivote hasta el el punto del contacto con el vástago del dial registrador y D1G y CB5 mm
•
-amión cargado, con un peso total de 15,GGG libras !5.1HC )n" de un
e%e simple con llantas duales dua les y estará equipado equipado con con llantas de de caucho y cámaras neumáticas. Las llantas deberán ser de 1GM U 2GM, 12 lonas e infladas a una presión de C.D Rgcm2 ! HG a 5G psi". La distancia entre los puntos medios de la banda de rodamiento de ambas llantas de cada rueda dual debe ser de 32cm. •
?eh#culo auxiliar para transportar al personal y equipo misceláneo.
•
>alan$a móvil para pesa%e de camión, con capacidad de 1G toneladasJ en su defecto utili$ar basculas estacionarias privadas o publicas !E%. >ascula fi%a del 7 ubicada sobre -arretera El Litoral a la altura del desv#o -osta del *ol, basculas de ingenios o empresas privadas".
•
/ccesorios de medición y varios vario s !-inta mtrica de H m, plumones, p lumones, plomada, destornillador destornillador,, alicates, ho%as de campo, lápices, se&ales de seguridad, seguridad, termómetro, cincel, martillo, varilla de metal o madera de 2m, alambre de amarre, pintura, etc.".
•
0ormato para recopilación de datos de campo, similar al de la 0ig. 3.C.
1. OB>E OB>ETI TIVO VOS S DE LA IN INVE VEST STI4A I4ACI CION ON 1.1.
OB>ETIVO 4ENERAL RAL
'ebido a los deterioros que surgen en los pavimentos flexibles de las v#as v#as exis existe tent ntes es en la -iud -iudad ad de +uan +uanca cayyo, y una una inad inadec ecua uada da e inefic ineficien iente te conser conserva vació ción n y
manten mantenimie imiento nto,, se plante plantea a la evalu evaluaci ación ón
estructural de estos pavimentos mediante el uso del deflectómetro ?iga >en6elman, que instruya la aplicación de tcnicas para su rehabilitación.
1.2. 1.2.
OB>E OB>ET TIVO IVOS ES ESPEC3 PEC3F FICO ICOS
1.
'etermin minación de la capacidad estructural de pavimentos
2.
flexibles, por medio de la aplicación de cargas estáticas. 'ete 'eterm rmin inar ar las las defo deform rmac acio ione ness que que se prod produc ucen en en en la v#a v#a al paso paso del veh#culo cargado mediante uso de la ?iga >e6elman.
2. MARCO TE TEORICO 2.1. 2.1.
REVIS EVISIÓ IÓN N BIB BIBL LIO IO4R 4RÁ ÁFICA FICA
2.2.
MAR MA RCO CONCEPTUAL UAL
2.2.1. EVALUACIÓN EVALUACIÓN ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL DE PAVIME PAVIMENTOS NTOS Figura 8.1 )esultados de una e*aluación estructural
2.2.1. 2.2 .1.1. 1.
SOLICI SOLICITA TACIO CIONES NES PRINCI PRINCIPA PALES LES DE UN PAV PAVIMENTO IMENTO
A. TRÁ TRÁNSIT NSITO O Tabla Tabla 8.1 Clasificacion de dimensión $ carga de *e+iculos Figura 8.2 Comaracion de la distribución de cargas en a*imentos
B. CLIMA < EFECTO EFECTOS S DE LA TEMPERA TEMPERAT TURA
< EFECTO EFECTOS S DE DE LA LLUVIA LLUVIA 2.2.1. 2.2 .1.2. 2.
MODELO MODELOS S DE COMPORT COMPORTA AMIENTO MIENTO DEL DEL PAV PAVIMENTO IMENTO
A. TECNICAS CAS
PARA
DESARROLLAR LAR
MODELOS
DE
COMPORTAMIENTO < EPL EPLORA ORACI CION ON LINEA LINEAL L Figura 8.3 (étodo de redicción or e!traolación lineal
< RE4RE E4RES SIO ION N c< MODELO MODELO MECA MECANIC NICIST ISTA A EMPI EMPIRIC RICO O 2.2.1. 2.2 .1.). ).
M*TODO M*TODOS S DE DE EVA EVALUACIÓ LUACIÓN N EST ESTRUC RUCTU TURAL RAL
A. M*TO M*TODO DOS S DIRE DIRECT CTOS OS DE AUSCU USCUL LTACIÓN CIÓN ;ENSA ;ENSA9 9OS DESTRUCTIVOS< < CALI CALICA CAT TAS O PO5O PO5OS S DE INSP INSPE ECCIO CCION N A CIEL CIELO O ABIERTO Figura 8., %laboración de una calicata
< ETRAC ETRACCIO CION N DE DE NUCL NUCLEOS EOS Figura 8.- (uestra tica de e!tracción de n/cleo de a*imento
B. M*TODOS
INDIRECTOS
DE
AUSCULTACIÓN
ESTRUCTURAL ;ENSA9OS NO DESTRUCTIVOS< Figura 8.0 %s&uema ideal del comortamiento del cuenco de defle!iones
< DEFL DEFLEC ECTO TOMET METRIA RIA
< MEDICI MEDICION ON DE DE DEFLE DEFLEIO IONES NES &.
MEDICIÓN DE DEFLEIÓN ESTÁTICA O DE MOVIMIENTO LENTO VI4A BEN7ELMAN Figura 8. Viga Benkelman
Figura 8.8 Valores caractersticos de defle!iones en a*imento Figura 8. %s&uema $ armetros del modelo de 4ogg
DEFLECTOMETRO DEFLECTOMETRO LACROI Figura 8.15 6eflectografo 7acroi!" e&uio semicontinuo
&& &&..
MEDI MEDICI CIÓN ÓN DE DEFL DEFLE EIÓ IÓN N POR POR VIBR VIBRA ACION CION D9NAFLECT ;ELECTRO?MECA ; ELECTRO?MECANICO< NICO< Figura 8.11 6$naflect
Figura 8.12 %s&uemati'ación de locali'ación estndar de cargas $ transductores
ROAD RATER ;ELECTRO?IDRAULICO< Figura 8.13 %&uio )oad )ater
&& &&&. &.
MEDI MEDICI CIÓN ÓN DE DEFL DEFLE EIÓ IÓN N POR POR IM IMP PACTO CTO
Figura 8.1, 6eflectómetro de macto 6$natest F96 8555 Figura 8.1- Vista inferior del lato de carga $ geófonos" 6$natest F96 8555 Figura 8.10 %s&uema general del 6eflectómetro de macto 6$natest F96 8555
2. 2.22.1 .1.0 .0..
MET METODO AAST STO
Figura 8.1 %fecto de un refuer'o refuer 'o en la caacidad estructural
A. PAVI PAVIMENTO MENTOS S FLEIB FLEIBLES LES
Figura 8.18 Caas incluidas en el :;eff Figura 8.1 Caas incluidas en el 6eff
B. PAV PAVIMENTO IMENTOS S R34IDO R34IDOS S 2.2.2. AUSCULT AUSCULTACION ESTRUCTURAL DE PAVIMENT PAVIMENTOS OS 2. 2.2. 2.2. 2.1. 1. AUSCU USCUL LTACIÓN CIÓN UTIL UTILI5A I5AND NDO O EL E6UI E6UIPO PO DE LA VI4A BEN7ELMAN A. CARACTER3S CARACTER3STICA TICAS S DE LA VI4A BEN7ELMAN BEN7ELMAN Figura 8.25 %s&uema $ rinciio de oeración de la Viga Benkelman
B. PERS PERSON ONA AL 9 E6UI E6UIPO PO NECE NECESA SARI RIO O PARA REA REALI5A LI5AR R ENSA9O CON VI4A BEN7ELMAN C. PROCEDIMIENTO DEL ENSA9O ENSA9O DE LA VI4A BEN7ELMAN Figura 8.21 Configuración Geométrica del sistema de carga de la Viga Benkelman Figura 8.22 Colocación de la Viga Benkelman" #osición inicial $ final. Figura 8.23 %s&uemati'ación del #roceso de (edición con la Viga Benkelman
