METODO DIRECTO PARA LA EVALUACION DE LAS NECESIDADES ESTRUCTURALES DE PAVIMENTOS FLEXIBLES BASADO EN DEFLEXIONES CON EL DEFLECTOMETRO DE IMPACTO (FWD) PDF

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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:



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.


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