Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V. INFORME FINAL

Transcripción

1 INFORME FINAL OBTENCIÓN DE LA PROFUNDIDAD DE RODERA (PR) POR MEDIO DE PERFILOGRÁFO LÁSER (LWP 6450). EN LA VIALIDAD LAS TORRES DE LA ZONA METROPOLITANA DE LA CD. DE TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO. 11 de Noviembre de 2011

2 ÍNDICE 1. Antecedentes 2. Trabajos de Campo 3. Resultados obtenidos 4. Obtención de la Profundidad de Rodera 5. Resumen de resultados

3 1. Antecedentes Las roderas son deformaciones plásticas en la superficie de rodamiento de un pavimento asfáltico, que se presentan a lo largo de la zona de mayor incidencia de los neumáticos de vehículos pesados. Usualmente aparece como una depresión longitudinal con ligero levantamiento lateral del material asfáltico. La aparición de roderas en la superficie de rodamiento, aparte de afectar la funcionalidad del pavimento representa un problema serio para quienes transitan por la vía, ya que la acumulación de agua dentro de estas depresiones longitudinales suele causar el deslizamiento de las ruedas de los vehículos. Es por esto que se deben establecer límites permisibles de profundidad de rodera en función de las consideraciones de seguridad. La Administración Federal de Carreteras de los Estados Unidos (FHWA) clasifica las roderas en cuatro grados de severidad: 1 Hidroplaneo (5 a 7 mm) 2 Baja (7 a 12.5 mm) 3 Media (12.5 a 25 mm) 4 Alta (mayor a 25 mm) Sin embargo, el estándar razonable es aquel que se asocia al hidroplaneo. Pavimentos con pendientes transversales del orden del 2 % y profundidades de rodera de aproximadamente 1.25 cm, son condiciones que se consideran suficientes para causar el hidroplaneo de un automóvil que viaje a una velocidad de 80 Km./h o más. A medida que incrementa la profundidad de la rodera, resulta difícil mantener la dirección del vehículo a altas velocidades, lo que se convierte en un gran problema de seguridad para el usuario. La deformación permanente en pavimentos flexibles equivale a la acumulación de pequeñas deformaciones generadas con cada aplicación de carga. Esta deformación es irrecuperable. La aparición de roderas en un pavimento flexible se debe principalmente a dos causas: deformación permanente en las capas subyacentes, y/o deformación permanente en la carpeta asfáltica. La profundidad de rodera de la superficie de rodamiento de un camino con respecto a una superficie plana, su unidad de medida es el mm. En el presente estudio se debe verificar si la profundidad de rodera se encuentra dentro de los límites solicitados a la empresa Constructora Vialidad Las Torres, S.A. de C.V. El límite máximo permitido en este caso es 15 mm. Por lo anterior, una vez que se obtengan los resultados correspondientes a la medición de la profundidad de rodera, se calcularán los promedios por sección, de acuerdo con la determinación de las secciones establecidas en el contrato de prestación de servicios.

4 1.1. Deformación permanente en las capas subyacentes La deformación se produce por la aplicación repetida de carga a la subrasante, la subbase, o la base por debajo de la carpeta asfáltica (figura 2.1), y aunque el empleo de materiales más rígidos reduce parcialmente este tipo de deformación, el fenómeno normalmente se considera más como un problema estructural de materiales. Frecuentemente es el resultado de una sección de pavimento demasiado delgada, y sin la suficiente profundidad para reducir a niveles tolerables la tensión sobre la subrasante cuando las cargas se aplican. Podría ser también producto de una subrasante debilitada por el ingreso inesperado de humedad Deformación permanente en mezclas asfálticas Cuando una mezcla asfáltica presenta roderas, es evidente que su resistencia al corte es demasiado baja para resistir las cargas pesadas repetidas a las que está sujeta (Figura 2.2). La deformación por corte se caracteriza por un movimiento de la mezcla hacia abajo y lateralmente. Las superficies de rodamiento que presentan este tipo de problema representan un peligro para el usuario, ya que los surcos que se forman retienen suficiente agua como para provocar hidroplaneo o acumulación de hielo.

5 2. Trabajos de campo. Las secciones en donde se llevaron a cabo las mediciones motivo del presente estudio, son estructuras que actualmente se encuentran en operación, por tal motivo se encomendó realizar la evaluación para la determinación de la Profundidad de rodera Profundidad de Roderas mediante el empleo de perfilográfo láser LWP, y así poder determinar la situación bajo la cual operará la superficie, en lo que a nivel de servicio respecta. El perfilográfo cuenta con dos sensores láser colocados en la parte frontal de un vehículo tipo ranger, de funcionamiento a gasolina, y cuya separación entre ellos se ajusta de tal manera que represente la separación real de un vehículo ordinario tal y como los que circulan sobre la superficie de rodamiento. El perfilográfo se colocó al inicio del tramo a evaluar identificando el cadenamiento indicado se procedió a montar el equipo de computo para la recepción de los datos el cual tuvo que ser programado de tal manera que se registraran las características particulares del tramo tanto ubicación, carril, sentido de circulación, cadenamiento inicial y final, entre otros. Dado que los sensores láser del perfilográfo son retraíbles para su fácil traslado, al llegar al lugar de las mediciones se procede a ajustar el equipo láser garantizando de esta manera que el equipo registrará las lecturas correctas para cada uno de sus sensores durante el recorrido. Así mismo fue necesario realizar previamente un chequeo general de las cuatro ruedas del equipo de medición ya que para este tipo de prueba es indispensable mantener la misma presión en cada una de ellas, estas revisiones provén de seguridad al operador ya que le permite garantizar la lectura correcta de cada uno de los láser, la baja presión en una de las llantas genera una descompensación de carga por lo cual el láser al ser muy sensible al movimiento registraría mediciones de forma incorrecta.

6 3. Resultados obtenidos La prueba para la obtención de la Profundidad de Rodera. por medio del perfilográfo láser resulta ser rápida y eficaz, ya que el equipo puede desplazarse a la velocidad de operación, esta velocidad permite al operador transitar de forma continua sobre la superficie de rodamiento. Para obtener esta velocidad fue necesario iniciar el avance 50 m antes del cadenamiento inicial, esta distancia permite al vehículo acelerar hasta alcanzar una velocidad constante que garantiza que las mediciones recopiladas no se verán afectadas por cambios de velocidad. Teniendo en cuenta estos lineamientos de operación el equipo de medición resulta ser de operación sencilla. Después de haber colocado el perfilográfo en el cadenamiento de arranque se montó el equipo de computo, el cual controla los sistemas de medición y almacena todos y cada uno de los movimiento detectados por los sensores láser con los que cuenta el equipo. El equipo de cómputo funciona en este sentido como interfaz entre los sensores de movimiento y el sistema de control, cabe señalar que el equipo de cómputo se tuvo que programar de tal manera que identificara las condiciones bajo las cuales tendría que operar. Esta programación del centro del control no es más que identificar datos generales del lugar de trabajo que faciliten al operador la identificación de los subtramos evaluados, para su posterior procesamiento. Para la obtención del índice de rugosidad internacional de la Vialidad las Torres Solidaridad, fue necesario cargar al programa datos necesarios como: lugar de trabajo, cadenamientos de inicio y fin del tramo o subtramo, sentido de circulación y/o carril, nombre de la carretera, entre otros. Cargados los datos de trabajo, el equipo se encuentra listo para comenzar el recorrido, es importante hacer notar que estos parámetros son constantes para toda la prueba; sin embargo, solo es necesario identificar los cadenamientos de inicio y fin de la prueba así como el nombre del archivo con el que guardarán los datos recopilados. Lo único que resta antes de comenzar a operar el perfilográfo es nivelar los láseres de medición mediante el empleo de un nivel de burbuja, este ajuste es necesario ya que para el traslado el equipo los sensores son retraídos hasta una posición de seguridad para el transporte. Además de configurar también la separación de estos mediante el empleo de un flexómetro. El nivel de burbuja o niveleta garantiza la horizontalidad del dispositivo y el flexómetro permite ajustar la separación de estos respecto al centro del dispositivo de medición, separación que permite a los sensores simular el paso de un eje vehicular ordinario tipo. Después de haber realizado los ajustes necesarios tanto al equipo y sistema de computó, se procede a comenzar con la prueba. Para el inicio basta con acelerar el vehículo hasta alcanzar un velocidad constante y presionar la tecla de inicio al momento de pasar por el cadenamiento de inicio, el vehículo se opera entonces durante todo el recorrido manteniendo una

7 velocidad constante, al detener la prueba los datos son almacenados en un archivo ejecutable que habrá de utilizarse en un software especial para procesarse. Al término del recorrido del subtramo se realizó una verificación de la horizontalidad de los sensores láser, si se detectaba desplazamiento alguno se realizaba el procedimiento de ajuste descrito anteriormente. Para el recorrido de los subtramos subsecuentes, se realizó el mismo procedimiento descrito. Para cada uno de los carriles recorridos se realizaron los ajustes necesarios tal y como se describieron en el procedimiento. 4. Obtención de la Profundidad de Roderas Al término de la prueba el centro de control guarda automáticamente los datos obtenidos en archivos ejecutables para uso del Software ProVAL. El uso de este software permite cargar el perfil obtenido por los dos sensores láser y de esta manera procesar las gráficas obteniendo la Profundidad de Rodera del subtramo recorrido, el software resulta ser de operación compleja ya que es necesario ajustar los parámetros de medición para posteriormente mediante las corridas del programa nos devuelva el PR para el subtramo almacenado. Con ayuda del programa de computadora ProVAL, (Profile Viewing and Analysis Software), versión 3.25 se realizó el cálculo para la obtención de la Profundidad de Rodera. El procedimiento para calcular el PR es el siguiente: a) Con los archivos ejecutables almacenados en la computadora portátil el programa ProVAL genera el perfil obtenido con datos crudos los cuales son procesados mediante el empleo del simulador, de esta manera los datos son transformados en datos reales para los cadenamientos y tramos evaluados. b) Obtenidos los datos procesados el equipo genera una serie de datos la cual es posible exportar a un archivo en Excel. c) El proceso puede repetirse o no siempre y cuando los resultados reflejen la semejanza con el perfil obtenido inicialmente, de esta manera se procede a realizar la gráfica correspondiente para los resultados obtenidos. Es necesario para esta parte del análisis identificar aquellos factores anexos que se encuentren fuera de rango tales como mediciones sobre los PIV, ya que estos datos distan de ser reales y solo afectan el proceso de cálculo para el PR. Es conveniente aclarar que debido a su complejidad con que anteriormente eran procesados los datos, el proceso de cálculo fue llevado a cabo por medio del programa ProVAL.

8 En el Anexo A se muestran las tablas correspondientes a los resultados obtenidos después de haber realizado el procesamiento de datos correspondiente a la Profundidad de Roderas. 5. Resumen de resultados A continuación se presenta un resumen de los resultados por sección. En los anexos se muestra la totalidad de las mediciones. Obtención de la Profundidad de Rodera Resumen de resultados Sección Carril Alta Media Baja Promedio Límite Máximo Observaciones Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple En la tabla se presentan los promedios obtenidos por sección en cada uno de los carriles, así como el promedio final por sección. En todos los casos los promedios obtenidos en todas las secciones cumplen con lo solicitado, es decir, están por debajo del límite máximo permitido que es de 15 mm. En la siguiente gráfica se muestran estos resultados.

9 PROFUNDIDAD DE RODERA (mm) Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V Límite máximo permitido Secciones de la Vialidad Por lo anterior se concluye que de acuerdo con las mediciones efectuadas, en promedio la profundidad de roderas se encuentra por debajo de los límites solicitados. ATENTAMENTE ING. FRANCISCO JAVIER MORENO FIERROS DIRECTOR GENERAL Ced. Prof

10 6. ANEXOS A) PROFUNDIDAD DE RODERAS

11 CARRETERA: Avenida de las Torres Solidaridad DE:Boulevard Aeropuerto (Miguel Aleman) SECCION: 2.1 INICIAL: DIRECCIÓN: Lado Norte de Oriente a Poniente A: Boulevard Comonfort PRUEBA: PR FINAL: INICIAL FINAL IZQ DER. IRI m/km PROM INICIAL FINAL IZQ DER. PROM IRI m/km INICIAL FINAL IZQ DER. PROM IRI m/km Seccion 2.1 Carril de Alta Seccion 2.1 Carril Central Seccion 2.1 Carril Baja PROMEDIO HOJA: 2.95 PROMEDIO HOJA: 2.91 PROMEDIO HOJA: 3.05

12 CARRETERA: Avenida de las Torres Solidaridad DE:Boulevard Aeropuerto (Miguel Aleman) SECCION: 2.1 INICIAL: DIRECCIÓN: Lado Norte de Oriente a Poniente A: Boulevard Comonfort PRUEBA: PR FINAL: IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL IRI m/km Seccion 2.1 Carril de Alta Seccion 2.1 Carril Central Seccion 2.1 Carril Baja PROMEDIO HOJA: 3.25 PROMEDIO HOJA: 2.85 PROMEDIO HOJA: 2.76

13 CARRETERA: Avenida de las Torres Solidaridad DE:Boulevard Aeropuerto (Miguel Aleman) SECCION: 2.1 INICIAL: DIRECCIÓN: Lado Norte de Oriente a Poniente A: Boulevard Comonfort PRUEBA: PR FINAL: IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM Seccion 2.1 Carril de Alta Seccion 2.1 Carril Central Seccion 2.1 Carril Baja PROMEDIO HOJA: 2.74 PROMEDIO HOJA: 2.81 PROMEDIO HOJA: 2.85

14 CARRETERA: Avenida de las Torres Solidaridad DE:Boulevard Aeropuerto (Miguel Aleman) SECCION: 2.1 INICIAL: DIRECCIÓN: Lado Norte de Oriente a Poniente A: Boulevard Comonfort PRUEBA: PR FINAL: IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM IZQ INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL DER. IRI m/km PROM Seccion 2.1 Carril de Alta Seccion 2.1 Carril Central Seccion 2.1 Carril Baja PROMEDIO HOJA: 3.00 PROMEDIO HOJA: 3.13 PROMEDIO HOJA: 3.25

15 CARRETERA: Avenida de las Torres Solidaridad DE:Boulevard Aeropuerto (Miguel Aleman) SECCION: 2.1 INICIAL: DIRECCIÓN: Lado Norte de Oriente a Poniente A: Boulevard Comonfort PRUEBA: PR FINAL: IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL IZQ DER. PROM IRI m/km Seccion 2.1 Carril de Alta Seccion 2.1 Carril Central Seccion 2.1 Carril Baja PROMEDIO HOJA: 3.05 PROMEDIO HOJA: 2.98 PROMEDIO HOJA: 3.04

16 CARRETERA: Avenida de las Torres Solidaridad DE:Boulevard Aeropuerto (Miguel Aleman) SECCION: 2.1 INICIAL: DIRECCIÓN: Lado Norte de Oriente a Poniente A: Boulevard Comonfort PRUEBA: PR FINAL: IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL IRI m/km Seccion 2.1 Carril de Alta Seccion 2.1 Carril Central Seccion 2.1 Carril Baja PROMEDIO HOJA: 2.90 PROMEDIO HOJA: 2.83 PROMEDIO HOJA: 3.03 PROMEDIO SECCION CARRIL DE ALTA: 2.98 PROMEDIO SECCION CARRIL CENTRAL: 2.92 PROMEDIO SECCION CARRIL BAJA: 3.00

17 CARRETERA: Avenida de las Torres Solidaridad DE:Boulevard Aeropuerto (Miguel Aleman) SECCION: 2.2 INICIAL: DIRECCIÓN: Lado Sur de Oriente a Poniente A: Boulevard Comonfort PRUEBA: PR FINAL: Seccion 2.2 Carril de Alta Seccion 2.2 Carril Central Seccion 2.2 Carril Baja PROMEDIO HOJA: 3.02 PROMEDIO HOJA: 2.98 PROMEDIO HOJA: 3.24

18 CARRETERA: Avenida de las Torres Solidaridad DE:Boulevard Aeropuerto (Miguel Aleman) SECCION: 2.2 INICIAL: DIRECCIÓN: Lado Sur de Oriente a Poniente A: Boulevard Comonfort PRUEBA: PR FINAL: IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL IRI m/km Seccion 2.2 Carril de Alta Seccion 2.2 Carril Central Seccion 2.2 Carril Baja PROMEDIO HOJA: 3.05 PROMEDIO HOJA: 2.90 PROMEDIO HOJA: 3.11

19 CARRETERA: Avenida de las Torres Solidaridad DE:Boulevard Aeropuerto (Miguel Aleman) SECCION: 2.2 INICIAL: DIRECCIÓN: Lado Sur de Oriente a Poniente A: Boulevard Comonfort PRUEBA: PR FINAL: IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM Seccion 2.2 Carril de Alta Seccion 2.2 Carril Central Seccion 2.2 Carril Baja PROMEDIO HOJA: 3.57 PROMEDIO HOJA: 3.04 PROMEDIO HOJA: 3.12

20 CARRETERA: Avenida de las Torres Solidaridad DE:Boulevard Aeropuerto (Miguel Aleman) SECCION: 2.2 INICIAL: DIRECCIÓN: Lado Sur de Oriente a Poniente A: Boulevard Comonfort PRUEBA: PR FINAL: IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM IZQ INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL DER. IRI m/km PROM Seccion 2.2 Carril de Alta Seccion 2.2 Carril Central Seccion 2.2 Carril Baja PROMEDIO HOJA: 2.95 PROMEDIO HOJA: 2.84 PROMEDIO HOJA: 3.25

21 CARRETERA: Avenida de las Torres Solidaridad DE:Boulevard Aeropuerto (Miguel Aleman) SECCION: 2.2 INICIAL: DIRECCIÓN: Lado Sur de Oriente a Poniente A: Boulevard Comonfort PRUEBA: PR FINAL: IZQ DER. PROM IZQ DER. PROM INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL IRI m/km INICIAL FINAL IZQ DER. PROM IRI m/km Seccion 2.2 Carril de Alta Seccion 2.2 Carril Central Seccion 2.2 Carril Baja PROMEDIO HOJA: 2.93 PROMEDIO HOJA: 3.12 PROMEDIO HOJA: 3.69

22 CARRETERA: Avenida de las Torres Solidaridad DE:Boulevard Aeropuerto (Miguel Aleman) SECCION: 2.2 INICIAL: DIRECCIÓN: Lado Sur de Oriente a Poniente A: Boulevard Comonfort PRUEBA: PR FINAL: Seccion 2.2 Carril de Alta Seccion 2.2 Carril Central Seccion 2.2 Carril Baja PROMEDIO HOJA: 2.47 PROMEDIO HOJA: 2.29 PROMEDIO HOJA: 2.57 PROMEDIO SECCION CARRIL DE ALTA: 3.00 PROMEDIO SECCION CARRIL CENTRAL: 2.86 PROMEDIO SECCION CARRIL BAJA: 3.16