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METODO DIRECTO PARA LA EVALUACION DE LAS


Enviado por   •  25 de Septiembre de 2012  •  6.173 Palabras (25 Páginas)  •  874 Visitas

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METODO DIRECTO PARA LA EVALUACION DE LAS

NECESIDADES ESTRUCTURALES DE PAVIMENTOS

FLEXIBLES BASADO EN DEFLEXIONES CON EL

DEFLECTOMETRO DE IMPACTO (FWD)

Resumen

Este trabajo presenta un método simple y directo (YONAPAVE) para la

evaluación de las necesidades estructurales de pavimentos flexibles basado en

la interpretación del cuenco de deflexiones usando conceptos mecanísticos y

empíricos. La primera parte de YONAPAVE1 estima el Número Estructural

Efectivo (SN) y el módulo equivalente de la subrasante independientemente del

espesor de las capas constitutivas del pavimento. Por ello, no hay necesidad

de practicar perforaciones, permitiendo ahorros en tiempo y dinero, y evitando

incomodidades al flujo del tránsito. La segunda parte de YONAPAVE requiere

la medición del espesor de la carpeta asfáltica existente por medio de

perforaciones superficiales para verificar las condiciones de fatiga en la capa

asfáltica y proponer el refuerzo necesario para satisfacer los criterios de fatiga

para los niveles de tráfico futuro estimados.

Las simples ecuaciones y algoritmos de YONAPAVE permiten rápidas

estimaciones estructurales en el campo. La simplicidad del método y su

independencia del uso de sofisticados programas de computadora hacen de

YONAPAVE un método apto para evaluar las necesidades estructrurales de

una red de carreteras y hacer un estimativo de los costos usando la

información deflectométrica del FWD. Con el reiterado uso y la cimentación de

experiencia local, sumado a la comparación y calibración con otros métodos de

evaluación estructural y cálculo de refuerzos, YONAPAVE puede constituirse

en el método adoptado para determinar las necesidades de refuerzo a nivel de

proyecto ejecutivo.

Introducción

La Guía AASHTO de 1993 para el Diseño Estructural de Pavimentos (1)

presenta tres métodos para determinar el Número Estructural Efectivo (SNef) de

un pavimento flexible convencional. Uno de los métodos, denominado Método

NDT (por Non Destructive Testing), se basa en la medición e interpretación de

Ensayos No Destructivos (deflexiones). Este método supone que la capacidad

1 Nota del autor: La primera parte de YONAPAVE fue publicada originalmente en inglés en

"Direct Method for Evaluating the Structural Needs of Flexible Pavements Based on FWD

Deflections", Transportation Research Record 1860, TRB, Washington DC, 2003. Acá se

presentan las dos partes de YONAPAVE en castellano para facilitar la comprensión global del

método.

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estructural de un pavimento depende de su espesor total y de su rigidez. La

relación entre SNef, el espesor y la rigidez en la Guía AASHTO es:

0.0045 3 eff p p SN = h E … [1]

Donde:

hp = espesor total de las capas del pavimento por encima de la subrasante, en

pulgadas

Ep = modulo efectivo de las capas del pavimento por encima de la subrasante,

en psi

La guía AASHTO recomienda retrocalcular el valor de Ep en base a datos

deflectométricos usando el modelo bi-capa elástico lineal (también conocido

como el modelo de Burmister).

La búsqueda de soluciones al problema de determinar el número estructural

efectivo basado en la interpretación de deflexiones medidas con el

deflectómetro de impacto – FWD (Falling weight deflectometer) se conoce hace

tiempo (2, 3, 4). La mayoría de los métodos se basa en la relación intrínseca

entre los parámetros derivados del cuenco de deflexiones y los coeficientes de

capa, o módulos de elasticidad y espesores del sistema pavimento-subrasante.

La idea de relacionar características de carga-deformación (cuencos de

deflexiones del FWD) con parámetros estructurales (el SN) del pavimento es

atractiva ya que refleja una relación fundamental de la mecánica clásica. Por

otro lado, la idea de combinar postulados mecanistas con el Número

Estructural de AASHTO puede parecer un tanto controversial debido a la

naturaleza empírica de SN (5). Sin embargo, el empiricismo forma parte

integral de la ingeniería de pavimentos desde el establecimiento de la

relaciones como MR = 1,500 CBR (6) (donde MR es el módulo de resiliencia de

la subrasante expresado en psi, y CBR es el California Bearing Ratio). Esta

expresión empírica, que fue publicada hace 40 años atrás, sigue siendo usada

ampliamente en todo el mundo.

La evaluación del número structural SN de un pavimento en servicio es útil ya

que refleja su aptitud o deficiencia, y se presta a determinar directamente las

necesidades estructurales. Obviamente, el valor de SN sólo no es suficiente y

un valor bajo de SN no es necesariamente malo, dependiendo del tráfico y la

capacidad portante de la subrasante. Si esta capacidad es alta y la demanda

de tráfico es baja, entonces todo lo que se necesita es un SN bajo. De esta

manera, la evaluación estructural es útil cuando esta proporciona el valor de

SN conjuntamente con la capacidad portante de la subrasante.

Una de las mayores desventajas del esquema de AASHTO y de otros métodos

derivados de él es su gran dependencia de los espesores de capas y del

pavimento. Esta fuerte dependencia de los espesores de capas existe también

en los métodos de retrocálculo que utilizan los cuencos de deflexiones medidos

con el FWD para la determinación de módulos de elasticidad en base a

técnicas de comparación (7, 8).

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Si bien se podría alegar que el problema de los espesores de capa se puede

resolver con unas pocas calicatas, es frecuente encontrar que estos valores

son ambiguos, heterogeneos, y difíciles de determinar, incluso en secciones

cortas de pavimento. Además, las perforaciones son costosas, lentas y causan

problemas al flujo del tránsito. La Tabla 1 muestra datos obtenidos en

secciones de carretera de Israel en la que se puede observar la dificultad en

determinar valores únicos de espesores.

TABLA 1: Espesores de Capa y valor de hP en Secciones Analizadas de

Israel

Rango de Espesores Medidos

Carretera

No.

Longitud

(km)

No. de

Calicatas hAC

(cm)

hGR

(cm)

hP

(cm)

Suelo de

Subrasante

4 5.5 11 13 á 28 25 á 44

...

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