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• Moises Pantoja Soto

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Condición Estructural de Pavimentos por Deflectometría de Impacto FWD

Principio • Las relaciones entre deflexiones y comportamiento en servicio de un pavimento fueron desarrolladas por F Hveem en los EEUU (Regla Benkelman). • FWD aplica cargas pulsantes que se aproximan más al tiempo y la amplitud de las cargas circulantes de un camión.

FWD: usos • Comportamiento Estructural de Pavimentos Existentes • Verificación de la Capacidad Estructural de Capas de Pavimentos Nuevos

Dos Interrogantes • Cuanto tiempo falta para que el pavimento presente deterioros estructurales ? • Qué debe hacerse para prevenir las fallas antes del año X ?

Falling Weight Deflectometer • Herramienta fundamental en el análisis de las causas de fallas en los pavimentos. • Permite estimar la evolución del deterioro de un pavimento en servicio.

AASHTO • FWD: capacidad estructural efectiva • FWD: variaciones estacionales del comportamiento estructural

1

Ventajas • Ensayo no-destructivo • Gran cantidad de datos en forma rápida y precisa • Menor interrupción al tránsito • Capacidad estructural in-situ • Condición de cada capa estructural incluyendo la subrasante

Ventajas • Identificar las causas de las fallas • Identificar zonas débiles y áreas con gran potencial de falla inminente • Estimar la vida remanente • Evaluar las necesidades actuales y futuras de rehabilitación del pavimento

FWD • Se usa para optimizar las estrategias de rehabilitación de caminos. • La información recogida con mediciones FWD más el análisis de materiales extraídos de calicatas y testigos proporciona la base de un estudio estructural, imprescindible para todo proyecto de rehabilitación.

Variación Estacional • Clima: temperatura, gradiente térmico (stress), humedad y freeze/thaw • Tiempo: envejecimiento y endurecimiento • Degradación: fisuras → mayor stress e ingreso de agua, rugosidad → mayores cargas dinámicas.

• • • • • • • •

Tamaño Configuración Presión de Inflado Tipo de cubierta Velocidad Posición Frecuencia Efectos dinámicos

Cargas Actuantes

Variabilidad e Incertidumbre • Variabilidad espacial: en longitud, ancho y profundidad (materiales, espesores, modulos, propiedades volumétricas, etc.) • Incertidumbre en los modelos de comportamiento.

2

Sensor y configuración del plato de carga

FWD-HWD Dynatest 8000n

Dirección del ensayo

AASHTO

SHRP

Cuenco

Secuencias de Caídas

H1

H2

H3

H4

Configuración Dimensiones del plato: 30 cm, 45 cm Número y Distribución de sensores Duración del pulso: 20 a 60 ms Carga a aplicar: 40, 53, 71 kN Precisión: ±2 micrones Resolución: ±1 micrón Normas ASTM D 4694 y D 4695

distancia, cm 0

30

60

90

120

150

0 50 Deflecciones en micras

• • • • • • •

Cuenco de Deflexiones

100 150 200 250 300 350 400

3

Tramo

Deformadas Normalizadas distancia, cm 0

30

60

90

120

150

Ep

Mr

SNeff

MPa

MPa

In

Asfalto

Total

250 248 260 187 776 258 132

1176 1125 1137 1968 252 1170 2878

87 85 74 94 51 82 127

5.8 5.7 5.7 6.7 3.5 5.7 7.7

24

59

1 2 3 4 5 6 7

0.00

Deflecciones Normalizadas

D0 micras

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

Espesor,cm

Procesamiento de Datos

Cuenco de Deflexione s distancia, cm 0

30

60

90

120

150

Autopista - CED - Julio 04

0 800

Deflecciones en micras

200

D0

3000

RC

700

400

2500

600

600

2000

500 400

800

1500

300

1000

1000

200 500

100

1200

CUENCO DE DEFLEXIONES PARA 3 ESTRUCTURAS DIFERENTES

15,000

SECTION 2

SECTION 1

-48

-36

-24

-12

0

12

24

36

48

60

SECTION 3

PAVEMENT 1 PAVEMENT 2 PAVEMENT 3

Note: Bold bars indicate the average ISM value for each section.

4,000

3,000

39.700

39.500

39.300

39.100

38.900

8in(200mm)HMA 12in(300mm)stab. base 6in(150 mm)stab. subgr

2,000 -15

PAVEMENT 2

PAVEMENT 3

4" HMA E-500,000 psi

4" HMA E-500,000 psi

8" AGG E-20,000 psi

8” AGG E-80,000 psi

1,000

-20

6" AGG E-80,000 psi

38.700

ISM = Impulse stiffness modulus L = Carga D = Deflexión

-10

PAVEMENT 1

38.500

ISM = L / D

5,000

-5

8" PCC E-4,000,000 psi

38.300

SECTION 4

72

0

ISM, (k/in)

-60

38.100

Tramos Homogéneos 7,000

6,000

-72

37.900

37.700

36.900

36.700

36.500

36.300

36.100

35.900

35.700

35.500

35.300

35.100

34.900

34.700

34.500

34.300

34.100

33.900

33.700

33.500

33.300

33.100

1400

32.900

0

32.700

0

5in(125mm) HMA 15in(375mm) stab. base

5in(125mm) HMA 28in(700mm) aggregate base

5in(125 mm) HMA 16in(400 mm) aggregate base

0 0

SG E-12,000 psi

-25

SG E-24,000 psi

SG E-12,000 psi

500 (150)

1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 5,500 6,000 6,500 7,000 7,500 8,000 8,500 (300) (455) (600) (760) (900) (1060) (1200) (1370) (1525) (1675) (1825) (1980) (2130) (2285) (2435) (2590)

VARIACION ISM STATION, STADEL ft. (m)

4

Retro-análisis: convertir las deflexiones

Cálculos

medidas en módulos de las capas. SUPERFICIE N O CARG ADA

• Paràmetros Estructurales: Mr, Me, D0c, Rc, SCI • Vida Remanente • Espesores de Refuerzo

CARG A

CUEN CO DE DEFLEXIO N ES

CARPETA DE RO DAMIEN TO BASE

ZO N A DE IN FLUEN CIA DE LA CARG A

SUBRASAN TE CAPA RIG IDA APARENTE

Espesores de Refuerzo

IDENTIFICAR PROBLEMAS POTENCIALES DE LAS CAPAS 1. Capas delgadas (