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INGENIERIA CIVIL

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

CÁLCULO DEL ÍNDICE DE RUGOSIDAD INTERNACIONAL MEDIANTE MÉTODO DE MEDICIÓN NIVEL Y MIRA TOPOGRÁFICA

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I.

ALCANCES

El objetivo es conocer el procedimiento para la determinac ión de la rugosidad de un pavimento flexible, considerando en este caso el método de medición “Nivel y mira topográfica”, cuyo uso está establecido para validar otros métodos de perfil

longitudinal. El método incluye a su vez dos niveles de exactitud: los cuales se escogen dependiendo de la necesidad. Clase 1: reduce el error de medición del índice de regularidad a menos del 2% del valor real del índice. Clase 2: involucra valores menores al 5% regulado en ASTM E 1364- 95 (2000) “STANDARD TEST METHOD FOR MEASURING ROAD ROUGHNESS BY STATIC LEVEL METHOD”

II.

ÍNDICES DE RUGOSIDAD INTERNACIONAL (IRI)

Para conceptualizar bien el (IRI) primero se debe entender que funcionalidad de la superficie de una carretera es de suma importancia porque de esto depende la comodidad y seguridad que experimentan los usuarios y a su vez la funcionalidad determina los costos de operación de los vehículos y el mantenimiento de la carretera. Además de la regularidad superficial de la carretera depende la velocidad de circulación, consumo de las llantas y el e l consumo de combustible y esto se traduce en el costo para el usuario. Es muy importante conocer el estado de vía regularidad superficial de la carretera en cualquier momento de la operación de la misma, para tomar acciones de reversión y corrección correspondientes, las investigaciones del Banco Mundial han demostrado que corregir los defectos y

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deterioros superficiales de una carretera resultan más económicos que la rehabilitación de la misma. Para determinar evaluar la regularidad superficial de una vía está el parámetro denominado Índice de Regularidad Superficial, el cual refleja la comodidad que tiene el usuario al transitar por la carretera. FIGURA N° 01: Escala 01: Escala estándar empleada por el Banco Mundial para la cuantificación del IRI para diferentes tipos de vías

Basados en la medición de perfiles topográficos de gran precisión, estos métodos se constituyen como los más exactos que existen para la determinación del IRI. Los métodos de la clase 1 establecen la rugosidad a través de la determinación muy exacta del perfil longitudinal de un pavimento, con medidas espaciadas cada 0.25 m y cotas con una precisión de0.5 mm. A esta clase c lase pertenecen los métodos basados ba sados en la medición del perfil del pavimento con el perfilómetro TRRL Beam, y, con mira y nivel de precisión (Rod and Level). PAVIMENTOS ESTUDIO DE TRAFICO TRAMO TARMA - ACOBAMBA” “

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III.

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MÉTODOS USADOS EN EL PERÚ.

Si bien en el Perú existen también equipos tipo respuesta (Bump Integrator), su uso hasido bastante limitado. En cuanto a la calidad de resultados, la experiencia no ha sido muy mu y afortunada, debido fundamentalmente a la falta de exactitud de las calibraciones efectuadas o a la imposibilidad de mantener las condiciones con las que inicialmente fueron calibrados los equipos, lo que ha incidido en la obtención de resultados inconsistentes con el estado de los pavimentos evaluados. En consecuencia, la mayor experiencia en el Perú está relacionada con el método basado en el uso del rugosímetro denominado MERLIN, desarrollado por el TRRL de Gran Bretaña. De acuerdo a la clasificación del Banco Mundial, el método de medición del MERLIN califica por la forma como Clase 3 , ya que hace uso de una ecuación de correlación para relacionar los valores que determina con la escala del IRI. Sin embargo, por haber sido diseñado como una variación de un perfilómetro estático, y debido a la gran exactitud de sus resultados,es considerado como un método Clase 1. El MERLIN es un equipo de diseño simple, que funciona de acuerdo al principio de la palanca. Posee la capacidad de detectar y amplificar las irregularidades que presenta la superficie del pavimento. Lo que mide finalmente el MERLIN no es la magnitud de las deformaciones sino su variabilidad. El principio que sustenta el método es que a mayor variabilidad, mayor resulta la magnitud de la rugosidad. Para calcular la rugosidad de los pavimentos con el MERLIN, se ha utilizado en un principio el método original propuesto por el TRRL. Posteriormente se realizaron modificaciones a fin de obtener un mayor rendimiento con el equipo. Asimismo, se elaboró una nueva ecuación de correlación, con base en la experiencia peruana, que es empleada para el control de calidad de PAVIMENTOS ESTUDIO DE TRAFICO TRAMO TARMA - ACOBAMBA” “

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pavimentos nuevos. El desarrollo completo de la metodología utilizada en la actualidad se puede encontrar en la referencia IV. 4.1.

MÉTODO CLASE 1. NIVEL Y MIRA TOPOGRÁFICA

DEFINICIÓN DEL MÉTODO:

Pertenece a los métodos de Clase 1 ya que su nivel de precisión es alto, además de que sirve para validar otros métodos de medición de perfil. ASTM E 1364-95 (2000) “STANDARD TEST METHOD FOR MEASURING ROAD ROUGHNESS BY STATIC LEVEL METHOD”. Con este ensayo se

mide el perfil longitudinal de la superficie utilizando un método estático, con el objetivo de obtener el índice de regularidad de esa superficie. Este método aplica para todo tipo de carretera (pavimentada o no pavimentada) donde circulen vehículos convencionales. Es la manera más conocida para la medición del perfil longitudinal. El equipo consiste en una mira de precisión graduada con unidades convenientes de elevación (típicamente divisiones de cm o ft), y un nivel topográfico empleado para establecer el dato de la línea horizontal. Debido a que el proceso de recolección de datos es relativamente lento, en comparación con otros equipos, es considerado de bajo rendimiento. Tiene una gran precisión y permite obtener una medida exacta del perfil del pavimento, generalmente utilizado cuando se miden pocos perfiles. En los proyectos de gran magnitud, en los cuales es necesario la evaluación de la regularidad superficial, es impráctico y de alto costo. El método incluye dos niveles de exactitud, los cuales se escogen dependiendo de la necesidad. 

Clase 1: reduce el error de medición del índice de regularidad a menos del 2% del valor real del índice.


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Clase 2: involucra valores menores al 5%. 3.1.10 Resumen Medidas de elevación (perfil) se obtienen en intervalos constantes, a lo lar go de una línea de la superficie, con el objetivo de determinar su perfil. La línea utilizada para determinar este perfil, es la “huella”.

Las mediciones que se hacen, son la entrada a un programa de computadora, en el cual se hace un despliegue gráfico de la información y su análisis, que consiste en un algoritmo que brinda como resultado el índice de regularidad. El equipo convencional para desarrollar este método, consiste en un nivel y una mira debidamente graduados; pero también se pueden aplicar técnicas automáticas (por ejemplo sistemas basados en láser) con ajustes apropiados.

4.2.

EQUIPOS E INSTRUMENTOS A EMPLARSE:

CINTA: Se utiliza una cinta de topógrafo para localizar los intervalos de medición. La exactitud de la cinta debe estar dentro del 0.2% de su longitud total. IMAGEN N° 01: Cinta 01: Cinta de topógrafo .

diseñado , de tal manera que brinde NIVEL TOPOGRÁFICO: El nivel debe ser diseñado, alturas con la resolución requerida. Cuanto más regular sea la superficie, más resolución se exige, tal como se muestra mue stra en la Tabla Nº 01. IMAGEN N° IMAGEN N° 02: Nivel 02: Nivel de ingeniero


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Tabla N° 01

En proyectos muy rigurosos (pavimentos regulares), los equipos que cumplan los requerimientos del rango 0.5 y 1.0 m/km de IRI se pueden utilizar perfectamente. Cuando se va a calibrar un perfilómetro inercial, se tiene que hacer con los estándares de resolución de la clase 1, ver Tabla Nº 01.

MIRA: La mira debe ser marcada de manera tal que las diferencias entre dos puntos adyacentes, puedan ser discernidas con la precisión requerida. La base de la mira se debe diseñar de manera que permita la fácil repetibilidad de las mediciones.

IMAGEN N° 03: Mira topográfica


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En superficies con textura muy lisa, cualquier base funciona; pero en superficies rugosas, se sugiere utilizar bases circulares con un diámetro de al menos 20 mm, con el objetivo de reducir las pequeñas variaciones a la hora de colocar la mira. FIGURA N° 02: Hoja de registro de campo


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HOJA DE REGISTRO DE CAMPO LUGAR

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Fuente: Elaboración

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propia

COMPUTADORA: Debido al potencial error humano en la manipulación de tantos datos, se debería utilizar una computadora pa ra todos los cálculos. Esta computadora debe ser capaz de: almacenar todos los datos, ejecutar programas y desplegar gráficamente los resultados. a gilizar la toma de datos ALMACENAMIENTO DE DATOS: Con el objetivo de agilizar y eliminar posibles errores humanos, se recomienda el uso de formularios, éstos deben traer los intervalos de medición ya predefinidos. 4.3.

PROCEDIMIENTO Y FÓRMULAS:

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Selecciones la (s) huella donde se van a llevar a cabo las mediciones.

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Marque con tiza o pintura pintura los puntos de inicio y fin de la línea línea de medición.


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Además, cada cierto intervalo intervalo (no mayor a 15 m) se debe verificar la posición transversal de la línea.

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Con esto se asegura que cualquier equipo de medición va a tomar las mediciones en los mismos puntos.

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Coloque la cinta sobre la línea de medición (huella). Inicialmente, el “cero” de

la cinta se coloca en el inicio de la línea. 

Asegure la cinta con algún adhesivo o peso. Tome las mediciones a lo largo de la longitud de la cinta.

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Cuando esto ya se ha llevado llevado a cabo, mueva la cinta hasta la nueva posición de “cero”, que corresponde con el punto final de la medición anterior.

4.4.

APLICACIÓN - CÁLCULO

Se debería preparar un gráfico con los datos de perfil a lo largo de la longitud evaluada, con el objetivo de identificar puntos salidos o bajos, que pudieran haberse tomado erróneamente. La escala que se utilice en estos gráficos, debe ser tal que errores de elevac elevación ión de 2.5mm sean visibles. Estos datos de perfil son la entrada para aplicar apli car el software del Banco Mundial WTP-46 (páginas 31 a la 43), 4 3), con el que se calcula el e l IRI. Si los datos de perfil se van a utilizar para validar un equipo perfilométrico, el mismo análisis que utiliza el equipo por calibrar, se deb e aplicar a los datos de perfil. Los gráficos de perfil sólo se pueden comparar si ambos han sido filtrados idénticamente. V. 

CONCLUSIONES

Los métodos de mayor mayor precisión para el cálculo del IRI en un pavimento son de la clase 1: Perfiles de alta precisión dentro de los cuales se encuentra el método explicado en el presente informe.


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El método de medición del IRI “Nivel y mira topográfica” puede ser usada

para validar otros métodos de medición de perfil. 

Los valores del IRI en pavimentos de asfalto y hormigón deben tener un máximo valor de 2.8 (m/km).

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Los valores del IRI en pavimentos con tratamientos superficiales deben tener un máximo valor de 4.0 (m/km)


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