ROBERTO HERNÁNDEZ CEVITER S.A.DE C.V.

UTILIDAD DE LA EVALUACIÓNDE PAVIMENTOS

6 de marzo de 2019León, Guanajuato

Papel de los pavimentos como parte de la infraestructura carretera

◼ Proveen la superficie de rodamiento para los vehículos.

◼ Se relacionan con la mayoría de los costos en los que incurren los usuarios al circular por las carreteras.

◼ Absorben la mayor parte de los recursos disponibles para la construcción y conservación de la infraestructura vial.

Enfoques de la evaluación del pavimentos

- Operador: La evaluación de pavimentos y de su comportamiento en el tiempo son importancia fundamental para el organismo encargado de su diseño, construcción, conservación y operación.

- Usuario: Así como al usuario, por las implicaciones que tiene en el comodidad, seguridad y economía del transporte

Valor de la información

- La evaluación de pavimentos genera información valiosa al momento de realizarla así como la experiencia y conocimiento del comportamiento de un pavimento y de las variables involucradas. Es decir conocer la historia del pavimento.

REQUERIMIENTOS DE INFORMACIÓN PARA LA EVALUACIÓN DE UN PAVIMENTO

Objetivos de los SGP

• Conocer la condición real de los pavimentos.

• Anticipar las necesidades futuras de conservación.

• Mantener niveles de servicio óptimos según el tipo de carretera.

• Maximizar los beneficios de los recursos disponibles.

• Verificar la efectividad de las acciones de conservación aplicadas

Tipos de Evaluación: Evaluación Inicial

- Evaluación Inicial- Geología de la zona- Información climatológica- Información histórica del pavimento- Antecedentes de conservación- Información topográfica y geométrica- Instalaciones subterráneas- Gálibos verticales

- Evaluación periódica- Evaluación puntual

IrregularidadIRI1 IRI2 IRI3 IRIm(...)

Unidades de análisis de los SGPSEGMENTACIÓN ASOCIADA AL REGISTRO DE DATOS

Puntos de generación o atracción de tránsito

Intervalo de medición

Tránsito diario promedio anualTDPA2 TDPA3 TDPAnTDPA1 (...)

Diseño geométricoTramo 1 Tramo 2 Tramo 3

Proyecto A Proyecto B Proyecto C

Unidades de análisis de los SGPSEGMENTACIÓN DINÁMICA

SEGMENTOS HOMOGÉNEOS

Índice Internacional de Irregularidad (IRIi)

IRI1 IRI2 IRI3 IRI4

Deflexión máxima (Dj)D1 D2

IRI1

D1

TDPA1

IRI2

D1

TDPA1

IRI2

D1

TDPA2

IRI3

D1

TDPA2

IRI3

D2

TDPA2

IRI3

D2

TDPA3

IRI4

D2

TDPA3

TDPA2TDPA1 TDPA3Tránsito diario promedio anual (TDPAk)

Unidades de análisis de los SGPPARÁMETROS MEDIDOS A INTERVALOS CORTOS

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

0 5 10 15 20

Cadenamiento (km)

De

fle

xió

n m

áx

ima

a 7

00

kP

a (

mic

ras

)

Unidades de análisis de los SGPAGREGACIÓN DE INFORMACIÓN

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

0 5 10 15 20

Cadenamiento (km)

De

fle

xió

n m

áx

ima

a 7

00

kP

a (

mic

ras

)

Evaluación de pavimentos◼ La evaluación permite:

◼ Determinar la suficiencia estructural del pavimento

◼ Establecer las razones por las cuales se encuentra en el

estado que presenta en el instante de la evaluación

◼ Una correcta evaluación de pavimentos incluye estudios

sobre:

◼ Condición funcional

• Capacidad estructural

Evaluación de pavimentos

◼ Condición funcional

◼ Conjunto de características superficiales del pavimento que

se relacionan con la comodidad y la seguridad de los

usuarios

◼ Condición estructural

◼ Capacidad del pavimento para soportar las solicitaciones del

tránsito

MEDICION DE LA CALIDAD DEL PAVIMENTO

1. Calidad funcional

• Fallas superficiales

• Resistencia al deslizamiento (Coeficiente de fricción)

• Macrotextura

• Profundidad de rodera

• Regularidad (IRI)

2. Calidad estructural

• Deflexiones

• Evaluación de materiales constituyentes

• Espesores de capas

Evaluación de la condición

Evaluación funcional delpavimento

◼ OBJETIVOS

◼ Se establece para determinar el estado superficial del

pavimento

◼ El estado superficial es el que mejor percibe y valora el

usuario

◼ Características superficiales del pavimento que más afectan la

comodidad, la seguridad y los costos de los usuarios

◼ IREGULARIDAD SUPERFICIAL

◼ Perfiles longitudinal y transversal

◼ FRICCIÓN O RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO

◼ TEXTURA

Irregularidad superficial

◼ Se define como irregularidad superficial del perfil

longitudinal de una carretera (ASPEREZA), la mayor o

menor aproximación del perfil real al perfil teórico del

proyecto, que es aquel que no produce aceleraciones

verticales dentro de un vehículo en marcha

◼ La regularidad superficial del perfil longitudinal es una

medida del comportamiento funcional de un pavimento, a

veces la única característica que percibe el usuario, a

través de la sensación de mayor o menor comodidad en la

circulación

Índice de RegularidadInternacional

◼ La medida internacional de referencia para la regularidad

superficial del perfil longitudinal es el International

Roughness Index (IRI), el cual se define como la relación

entre el movimiento acumulado de la suspensión de un

modelo matemático denominado cuarto de carro (cuya

respuesta es similar a la de un automóvil) que circula a 80

km/h y la distancia recorrida

◼ El IRI se expresa en m/km, mm/m o pulgadas/milla

◼ Un IRI = 0 representa una superficie totalmente lisa y su

valor aumenta con las irregularidades del perfil

7/10/2015

Modelo del cuarto de carro

zs

zu

−= V

L

us dtzzL

IRI0

)(1

Escala de valores del IRI

Equipos para la medición del IRI

• Perfilógrafos.

• Equipos de respuesta.

• Perfilómetros inerciales.

Equipos de medición de lairregularidad

◼ CLASE I –PERFILES DE PRECISIÓN

◼ El perfil longitudinal de la huella de circulación es medido

manualmente mediante nivel montado, Face Dipstick, el ARRB

Walking Profilometer u otro dispositivo similar de alta precisión y con

perfilometros laser.

◼ El perfil medido se emplea como base para calcular el IRI

◼ Los equipos que utilizan el sistema de la Clase I

proporcionan los más altos niveles de precisión y

repetibilidad

Equipos de medición

◼ FACE DIPSTICK

◼ Es aplicable para la evaluación de secciones cortas de

pavimento o para la calibración de aparatos tipo respuesta

y los perfilómetros

Equipos de medición de laregularidad

◼ PERFILÓMETROS LÁSER

◼ El principio de medida se basa en la medición de la distancia entre el

pavimento y un sensor láser colocado en una barra en la parte anterior

o posterior de un vehículo

◼ Con el desplazamiento del vehículo, la barra tiene un movimiento

vertical que debe ser descontado para que el resultado sea

exclusivamente la variación de cotas de la carretera

◼ Ello se consigue con un sistema de referencia inercial (acelerómetro)

que permite conocer la distancia entre la barra y el piso en cada

instante

◼ PERFILÓMETROS LÁSER

IRI

◼ CLASE II –OTROS MÉTODOS PERFILOMÉTRICOS

◼ En un estudio de regularidad, el perfil en una o ambas

huellas de circulación se mide usando perfilómetros de

contacto o no contacto, que han sido calibrados en

secciones cuyo perfil ha sido determinado por un sistema

de la Clase I.

◼ PERFILÓGRAFO CALIFORNIA

◼ Marco metálico de 7.62m (25pies) de longitud, soportado

por ruedas en sus extremos, el cual registra el perfil del

pavimento a partir del movimiento vertical de una rueda

sensora instalada en la parte media del marco

Profundidad de la rodera◼ Depresión longitudinal continua a lo largo de las huellas de

rodamiento del tránsito

◼ Causas:

◼ Deficiencias de compactación de las capas del pavimento

◼ Inestabilidad de la subrasante y de las capas inferiores del

pavimento, creada por la presión del agua o por saturación

de las mismas

◼ Mezcla asfáltica inestable

◼ Deficiencias de espesor de las capas que integran el

pavimento

◼ Acción del tránsito (sobrecargas y altos volúmenes de

tránsito no previstos en el diseño original)

Profundidad de la rodera◼ Equipos de medición

◼ Regla (1.2 o 2.0 m), perfilográfos, equipos laser

Profundidad de la rodera

PR

Resistencia al deslizamiento

La resistencia al deslizamiento, denominada a vecesfricción superficial, es la fuerza desarrollada entre lasuperficie del pavimento y los neumáticos, queresiste el deslizamiento de estos últimos cuando seaplican los frenos al vehículo

◼ En un pavimento húmedo, el agua actúa como lubricante que reduce el contacto directoneumático–superficie

Resistencia al deslizamiento◼ Los dos principales factores de la superficie del pavimento

que suministran fricción son la microtextura y la

macrotextura

◼ La microtextura es proporcionada por las pequeñas

asperezas superficiales y afecta el nivel de fricción en el

área de contacto neumático–pavimento

◼ La macrotextura es suministrada por las asperezas

mayores y proporciona canales de escape para el agua

superficial en la zona de contacto

Resistencia al deslizamiento

Resistencia al deslizamiento

Resistencia aldeslizamiento

◼ Mu – Meter

◼ Adoptado por la SCT para evaluación de la red carretera y

como aceptación /rechazo en obras

Mu-Meter

Características:

▪ Vel. 60 - 75 km/h

▪ Película: 0.5 - 1.0 mm

(agua)

Macrotextura◼ Circulo de arena (ASTM – E965)

Macrotextura◼ PROFUNDIDAD MEDIA DEL PERFIL(MPD)

◼ Es la diferencia (en una distancia del mismo orden de

magnitud del contacto entre neumático y pavimento) entre

la recta de regresión de los puntos del perfil y una paralela

trazada por el punto más alto de ellos

Macrotextura◼ Equipos automatizados

MPD

Fricción y Textura◼ ÍNDICE DE FRICCIÓN INTERNACIONAL(IFI)

◼ Parámetro mediante el cual se expresan las propiedades

de fricción de la superficie de un pavimento, en valores

que resultan independientes del equipo de medida

utilizado

Fricción y Textura◼ ÍNDICE DE FRICCIÓN INTERNACIONAL(IFI)

Características de Superficie delPavimento

Adapted from: Sandberg35, U.2011.

Rugosidad (Irregularidad) Longitud de onda >500 mm

Megatextura 50mm< Longitud de onda <500mm

Macrotextura 0.5mm<Longitud de onda<50mm

Microtextura Longitud de onda <0.5mm

Importancia de la evaluación estructural

◼ Para el diseño de las rehabilitaciones se requiere de una

evaluación del pavimento existente que proporcione

información la información necesaria para realizar este

proceso

◼ La determinación la extensión del daño y las propiedades

de los materiales de las capas en el lugar es el reto más

critico dentro de la evaluación del pavimento

◼ Muchas fallas prematuras de las rehabilitaciones de los

pavimentos son debidos a una evaluación inadecuada

Evaluación estructural

◼ OBJETIVOS

◼ Determinar la condición estructural del pavimento a través

de:

◼ Deflexiones de superficie

◼ Estudio geotécnico

◼ Calcular su vida remanente

◼ Establecer las actuaciones de rehabilitación

Procedimientos no destructivos

◼ Los procedimientos no destructivos consisten en:

◼ Espesores de las capas (GPR)

◼ Pruebas de deflexiones con FWD (propiedades de los

materiales)

Radar de Penetración de tierra (GPR)

◼ Equipo de exploración no destructiva que permite:

◼ Determinar los espesores de la estructura del pavimento

◼ Identificar cambios de sección según su estructura

◼ Localizar zonas húmedas y recursos del subsuelo

Radar de Penetración de tierra (GPR)

Results based on antenna frequency and dampness of

granular material

Radar de Penetración de tierra (GPR)

Deflexiones de superficie

◼ Sistemas para medir las deflexiones

Evaluación estructural

◼ VIGA BENKELMAN

Pruebas de deflexiones

◼ Uso típico de los datos de deflexiones

◼ Estimar los valores de módulos para el diseño

◼ Determinar áreas con deflexiones excesivas

◼ Determinar la variabilidad a lo largo del proyecto

◼ Calcular la LTE para los pavimentos JPCP

◼ Detección de vacíos debajo de las losas

Deflectometro de impacto (HWD)

KUAB Dynatest Carl JILSBro

Deflectómetro de impacto

◼ Las pruebas con el FWD tienen la siguiente ventaja

◼ Simula el movimiento de una rueda de carga

◼ Mide la respuesta del pavimento – cuenca de deflexiones

◼ No requiere de una referencia fija

◼ Relativamente rápido

Deflectometro de impacto

Área de contacto de la carga

Sensor

◼ Configuración típica del FWD

30 cm.

20 cm.

30 cm

45 cm

60 cm

120cm

90 cm

150cm

Deflectometro de impacto

◼ Ejemplo de una cuenca de deflexión

AREA

P

Carga del

plato d0 d36d12

Eficiencia en la transferencia de carga (LTE)

Eficiencia en la transferencia de carga (LTE)

Eficiencia en la transferencia de carga (LTE)

◼ Donde:

◼ LTE = Eficiencia en la transferencia de carga, porcentaje

◼ Du = deflexión a 15 cm de la junta de la losa no cargada

◼ Dl = deflexión a 15 cm de la junta de la losa cargada

* Si la deflexión es muy pequeña, LTE no se considera

l

LTE =u *100

El objetivo es 70%

Evaluación estructural

◼ FACTORES QUE AFECTAN LA MAGNITUD DE LAS

DEFLEXIONES

◼ Temperatura de las capas asfálticas

◼ Humedad

◼ Magnitud de la carga

◼ Modo de carga

◼ Tiempo de aplicación de la carga

◼ Factores debidos al pavimento

Evaluación estructural

◼ EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA

◼ Determinar los espesores reales de la estructura del

pavimento (perfil)

◼ Ejecución de ensayos in situ

◼ Toma de muestras de materiales para ensayos en

laboratorio

◼ Ejecución de ensayos de laboratorio

◼ Exploración destructiva -PCA

Evaluación estructural

◼ Equipo de extracción

Evaluación estructural

◼ Pozos a Cielo Abierto

Retrocálculo

Retrocálculo

◼ Proceso de convertir las

deflexiones medidas del

pavimento en módulos

de las capas.

Retrocálculo

◼ Opciones de retrocálculo

◼ Analisis iterativo

◼ Ajuste de bases de datos

◼ Capas equivalentes

◼ ¿?

Retrocálculo

◼ Requerimientos

◼ Datos del FWD

◼ Carga

◼ Deflexiones

◼ Localización del sensor

◼ Pavimento

◼ Capas

◼ Numero

◼ Espesor

◼ Manto rocoso

◼ Módulo de referencia

◼ Relación de Poisson´s

Retrocálculo

◼ El espesor de las capas se debe de conocer

0 1 2 3 4 5 6 7

Capa 3: µ3

Capa 2: H2 µ2

Capa 1: H1 µ1 E1 = ?

E2 = ?

E3 = ?

P

Retrocálculo

◼ Asociación de las deflexiones con las capas

1 2 3 4 5 6 7

Capa 3

Capa 1

Capa 2

P 0

34

Programas de retrocálculo

Retrocálculo

Módulo obtenido por retrocálculo

❑El principio de la técnica de retrocálculo es que un

conjunto inicial de valores característicos del módulo de

elasticidad de las capas se ajusta continuamente hasta la

cuenca de deflexión estimada para que se aproxime lo

suficiente a la cuenca de deflexión medida.

MARCO NORMATIVO

April 8, 2019GO TO HEADER/FOOTER MENU TO ENTER

PROJECT NAME

NORMA SCT

April 8, 2019GO TO HEADER/FOOTER MENU TO ENTER

PROJECT NAME

PROFUNDIDAD DE RODERA (Norma SCT)

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PROJECT NAME

NORMA SCT

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NORMA SCT

April 8, 2019GO TO HEADER/FOOTER MENU TO ENTER

PROJECT NAME

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

ROBERTO HERNÁNDEZ

CEVITER S.A. DE C.V.

roberto.hernandez@ceviter.com.mx