• Author / Uploaded
• AnabelPradoS

• Categories
• Calibración
• Medición
• Sensor
• Movimiento (física)
• Fuerza

Citation preview

MÉTODO DE PRUEBA Método para medir deflexiones con Deflectómetro de Impacto

No. II-031 (ASTM D 4694-09) Rev. 04 Fecha: 20170619

PRÓLOGO Este método de prueba es una traducción de la norma ASTM D 4694-96 “Standard test method for Deflections with a Falling-Weight-type Impulse Load Device” emitida por la American Society for Testing and Materials (ASTM). En esta versión traducida al español, además de lo que indica la norma original, se agrega el inciso de objetivo.

1. OBJETIVO. Determinar las deflexiones en superficies pavimentadas y no pavimentadas.

2. ALCANCE. 2.1 Este método de prueba cubre la determinación de las deflexiones de superficies pavimentadas y no pavimentadas con deflectómetro de impacto. 2.2 Este método describe la medición de las deflexiones verticales que experimenta una superficie debido a una carga aplicada. Las deflexiones verticales se miden en el eje axial y a puntos espaciados en forma radial con respecto al eje donde se aplica la carga. Nota 1. El Subcomité D 04.39 está trabajando en el desarrollo de la incertidumbre del método. Por tanto, el comité recomienda no utilizar los resultados en relación a la compra o venta de materiales de construcción o como materiales de construcción aceptados. 2.3 Los valores mostrado en sistema SI son los estándar. 2.4 Esta norma no contempla todo los aspectos concernientes a seguridad. Es responsabilidad del usuario establecer los estándares apropiados para las prácticas de seguridad. La sección 6 específica una declaración de riesgo. 3. RESUMEN DEL MÉTODO DE ENSAYO. 3.1 Este método es similar a la prueba de placa. La carga se genera dejando caer un peso en un sistema y se transmite a la placa que se coloca en la superficie del pavimento. El equipo de prueba puede montarse en un vehículo adecuado. 3.2 El vehículo se coloca en una posición tal que la placa quede posicionada en el punto deseado. Se baja la placa y los sensores hasta hacer contacto con la superficie. Se sube el peso a una altura tal que cuando caiga provoque el nivel de carga deseada. Se deja caer el peso y se mide el movimiento vertical o deflexión de la superficie con equipo adecuado. Se deben realizar varias pruebas con diferentes alturas de caída antes de moverse al siguiente punto. 3.3 Las lecturas de deflexión máximas deben registrarse en micrómetros o milésimas de pulgadas, lo que se considere apropiado. 3.4 La fuerza máxima provocada por el Deflectómetro se mide con una celda de carga y se registra en kN 2 o en esfuerzo en kN/m (la carga dividida entre el área de la placa), lo que se considere apropiado.

4. IMPORTANCIA Y USO. 4.1 Este método cubre la determinación de las deflexiones de la superficie del pavimento como resultado de la aplicación de una carga en la superficie. Las deflexiones resultantes se miden en el centro del lugar donde se aplica la carga y a varias distancias con respecto al lugar de aplicación. Las deflexiones pueden correlacionarse directamente con el comportamiento del pavimento o usarse para determinar las características in situ de los materiales que forman la capa del pavimento. Algunos usos de los datos incluyen la evaluación estructural de la capacidad de carga y la determinación de espesores de sobrecarpeta para carreteras o aeropuertos.

5. EQUIPO. 1 DE 5

MÉTODO DE PRUEBA Método para medir deflexiones con Deflectómetro de Impacto

No. II-031 (ASTM D 4694-09) Rev. 04 Fecha: 20170619

5.1 Sistema de instrumentación: conforme a los requisitos generales: 5.1.1 Instrumentos expuestos a los elementos (fuera del vehículo), deben ser operables en un rango de temperaturas de -10 a 50ºC (10 a 120 ºF) y deben soportar humedad relativa alta, lluvia y otras condiciones adversas como polvo, movimientos o vibraciones que se encuentran normalmente. 5.1.2 Instrumentos no expuestos a elementos (en el interior del vehículo), deben operar en el rango de temperaturas de 5 a 40ºC (40 a 105ºF). 5.2 Generador de fuerza (Peso que cae); con un sistema de guía. El equipo generador de la fuerza debe ser capaz de subir a una o más alturas de caída. La fuerza resultante transmitida al pavimento debe reproducirse de acuerdo con los requisitos de 7.1. La fuerza debe aproximarse a una onda tipo haversine con un máximo de 50 kN (11 000 lbf). Nota 2. Es común usar un pulso de duración de 20 a 60 ms o un tiempo de subida de 10 a 30 ms. 5.2.1 Sistema de guía. Diseñado para operar con fricción o resistencia mínima y diseñado de tal forma que el peso caiga perpendicular a la superficie del pavimento. 5.3 Placa de carga, capaz de distribuir la carga en forma uniforme en la superficie. Las placas de carga típicas son de 300 y 450 mm (12 y 18 in) de diámetro para mediciones en caminos convencionales y aeropuertos o pavimentos rígidos. La placa debe ser adecuada para permitir mediciones de deflexión en el centro de la placa. 5.4 Sensor de deflexión, capaz de medir el movimiento vertical máximo del pavimento y montado de tal manera que se minimice la rotación angular con respecto al plano de medición para el movimiento máximo esperado. El número y espaciamiento de los sensores es opcional y dependerá del propósito de la prueba y las características de las capas del pavimento. Se usa frecuentemente un espaciamiento de 300 mm (12 in). Los sensores pueden ser de varios tipos tales como transductores de desplazamiento o acelerómetros. 5.5 Sistema de adquisición y almacenamiento de datos, los datos de carga y deflexión deben registrarse en medios magnéticos o papel. La información de soporte como la temperatura del aire, temperatura del pavimento, distancias de medición y datos de identificación para cada punto deben registrarse manualmente o de forma automática. 5.6 Celda de carga, para medir la carga aplicada en cada impacto debe colocarse en una posición de tal forma que se minimice la masa entre la celda de carga y el pavimento. La celda de carga debe posicionarse de tal manera que no restrinja la medición de las deflexiones en el centro de la placa. La celda de carga debe ser resistente y soportar impactos durante la prueba y el translado.

6. RIESGOS. 6.1 El vehículo de prueba y todo lo que lleva sujeto deben de cumplir con las leyes federales. Además, se deben tener precauciones adicionales impuestas por la ley y regulaciones para garantizar la seguridad máxima del personal y del tránsito.

7. CALIBRACÓN. 7.1 Generador de fuerza, antes de calibrar el sensor de deflexión y carga preacondicione el equipo dejando caer el peso al menos cinco veces y verifique la diferencia relativa en cada carga. Las cargas no deben variar entre ellas más de 3 %. Si las variaciones exceden la tolerancia, deberá verificarse la altura de caída, la limpieza de la guía, tanto como los resortes o las almohadillas que se usan para condicionar la carga. Las partes que trabajen de forma inapropiada deben reemplazarse o repararse antes de calibrar para minimizar las fuerzas horizontales.

7.2 Calibración de la plataforma de carga, se siguen las recomendaciones del fabricante ya que existen en el mercado diferentes equipos. 2 DE 5

MÉTODO DE PRUEBA Método para medir deflexiones con Deflectómetro de Impacto

No. II-031 (ASTM D 4694-09) Rev. 04 Fecha: 20170619

7.3 Sensores de deflexión. Calibre los sensores de deflexión al menos una vez por mes de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. 7.3.1 Calibración relativa de la deflexión, el procedimiento de calibración relativa de la deflexión debe usarse para ajustar las mediciones de deflexión de cada sensor de tal manera que produzcan la misma medición de deflexión (dentro de la precisión especificada en 8.2). La calibración relativa necesita una torre para colocar los sensores que generalmente se puede adquirir con el distribuidor. La torre debe tener el número suficiente de posiciones para acomodar todos los sensores. Los sensores deben colocarse uno por encima de otro en un eje vertical. La base de la torre debe tener sólo un soporte colocado en el eje vertical; además, esta torre debe ser lo suficientemente rígida para que todos los sensores muestren la misma deflexión generada por el equipo de carga. Monte los sensores en la torre y posiciónelos lo más cerca posible de la placa de carga. La posición de la torre debe fijarse en el pavimento, esto puede lograrse colocando una rondana con un cementante para obtener un punto de contacto sólido para el poste de soporte. La placa de carga debe permanecer en contacto con la superficie del pavimento mientras se obtienen los datos de deflexión. Durante la calibración, rote los sensores de tal forma que cada sensores ocupe cada nivel de la torre. Para cada posición, registre las deflexiones de cada sensor. Mantenga la torre en forma vertical aplicando una ligera presión en forma manual durante las mediciones de la deflexión. Magnitudes de deflexión de 400 m (15 mils) son adecuadas. El mismo arreglo debe mantenerse durante todo el proceso de calibración. Determine las relaciones de deflexión para cada sensor dividiendo el promedio de todos los sensores por el promedio de cada sensor. Si cualquiera de las relaciones es mayor a 1.003 o menor que 0.997, todos los factores de calibración deben reemplazarse por el factor de calibración existente multiplicado por la relación. Si cualquier factor de calibración excede los límites establecidos por el fabricante, el equipo debe repararse y recalibrarse de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. 7.3.2 Para asegurar que las deflexiones (las que se encuentran típicamente cerca o en la parte exterior de la cuenca de deflexiones) sean monitoreadas con un grado razonable de exactitud, repita el procedimiento anterior a una distancia de 1 a 1.5 m (3 a 5 ft) de la placa de carga. Las magnitudes de deflexión entre 50 m y 100 m (2 a 4 mils) son las deseables. Asegure que el promedio de la diferencia entre las lecturas de dos sensores es 2 m (0.08 mils) o menor; los factores de calibración no deben ser alterados. Si cualquier diferencia en el promedio es mayor a 2 m (0.08 mils), el equipo debe ser reparado o recalibrado de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. Nota 3. Varios organismos han desarrollado métodos para calibrar los equipos de aplicación de carga usando celdas y sensores independientes. Uno de los métodos es el procedimiento de calibración desarrollado por el programa SHRP, bajo la dirección del LTPP, Administración de carreteras federales (FHWA). Con el propósito de usar este método de calibración, se establecieron cuatro centros de calibración, uno en cada región LTPP. Los centros son: Pensilvania, Minesota, Texas y Nevada, operados por su propio Departamento de Transporte. Otro método es un sistema de calibración móvil desarrollado en la universidad de El Paso, Texas (UTEP) para los departamentos de transporte de Texas. Ambos métodos pueden usar el mismo punto en el campo para calibrar las deflexiones quitando el sensor en consideración y colocarlo en un sujetador, mientras que el método UTEP puede usar el sujetador de sensores proporcionado por el proveedor con los sensores de verificación de la deflexión colocados lo más cerca posible del sensor en consideración. Estos dos métodos de calibración son complementarios y no intercambiables, usando el método estacionario para hacer ajustes de 2 % o menores a las ganancias de la deflexión y al método UTEP usado en la verificación de los sensores de deflexión/sujetadores de sensores como se usa en campo, en las condiciones de campo reales.

8. ACONDICIONAMIENTO DE LA SEÑAL Y SISTEMA DE REGISTRO. 8.1 Todo el acondicionamiento de señal y equipo de registro deben de permitir la lectura de datos con una resolución que cumpla con los requisitos: 3 DE 5

MÉTODO DE PRUEBA Método para medir deflexiones con Deflectómetro de Impacto

No. II-031 (ASTM D 4694-09) Rev. 04 Fecha: 20170619

8.1.1 Las mediciones de carga deben mostrarse y almacenarse con una resolución de 200 N (50 lbf) o menos. 8.1.2 Las mediciones de deflexión deben mostrarse y almacenarse con una resolución de ± 1 m (0.04 milésimas) o menor. 8.2 Las mediciones de carga y deflexiones deben registrarse como se especifica en 8.1.1 y 8.1.2, respectivamente, en un periodo de tiempo de al menos 60 ms, con una exactitud en el tiempo de ± 2 % y una precisión para las deflexiones de ± 2 m (0.08 milésimas).

9. PROCEDIMIENTO DEL MÉTODO DE ENSAYO. 9.1 Transporte el equipo al lugar de prueba y coloque la placa de carga en el punto deseado. El lugar de prueba debe estar limpio de polvo y rocas para asegurar que la placa de carga este en contacto con la superficie. Superficies de grava o suelo deben ser lo más horizontales posible y todo el material suelto debe retirarse (ver la guía D 4695). 9.2 Baje la placa de carga y los sensores y asegure que estén en contacto con la superficie. 9.3 Suba el generador de fuerza a la altura deseada y déjelo caer. Registre las deflexiones y carga máxima. Nota 4. Si se genera una deformación permanente bajo la placa, mueva el aparato y aplique una carga menor hasta que la deformación permanente no sea importante en el lugar de prueba. 9.4 Lleve a cabo al menos dos secuencias (9.3) y compare los resultados. Si la diferencia es mayor a 3 % para cualquier sensor, registre la variabilidad en el reporte. Pueden llevarse a cabo pruebas adicionales a diferentes cargas.

10. PRECISIÓN E INCERTIDUMBRE. 10.1 Precisión. Hasta ahora, no se ha obtenido la precisión del método. Los resultados del mismo equipo o diferente pueden variar debido a las variaciones de la rigidez del amortiguador o rigidez del pavimento. Cada equipo, sin embargo, debe cumplir con los requisitos de 8.2 y requisitos de calibración establecidos por el fabricante y SHRP. 10.2 Incertidumbre. No hay valores de referencia aceptados para este método en el cálculo de la incertidumbre.

11. PALABRAS CLAVE 11.1 evaluación estructural, pavimento, deflectómetro de impactos, calibración de deflexión.

12. REGISTROS 12.1 Los registros de datos de la verificación del deflectómetro de impactos quedan registrados en la bitácora correspondiente al equipo triaxial. Los archivos electrónicos se localizan en la carpeta generada en el equipo triaxial para este tipo de pruebas.

4 DE 5

MÉTODO DE PRUEBA Método para medir deflexiones con Deflectómetro de Impacto

No. II-031 (ASTM D 4694-09) Rev. 04 Fecha: 20170619

13. REFERENCIAS ASTM D 4695 IEEE/ASTM SI 10

Guide for General Pavement Deflections Measurements. Standard for use of the international system of units (SI): the modern metric system.

14. Realizó: Natalia Pérez García. Investigadora del grupo de Geomateriales. 15. Revisó: Alfonso Pérez Salazar. Jefe de Grupo de Geomateriales.

Aprobó:

Autorizó:

Dr. Paul Garnica Anguas Jefe de la División de Laboratorios de Infraestructura

MC Rodolfo Téllez Gutiérrez Coordinador de Infraestructura.

5 DE 5