FWD: usos. Falling Weight Deflectometer. Dos Interrogantes AASHTO. Principio

Transcripción

1 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 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. Dos Interrogantes Cuanto tiempo falta para que el pavimento presente deterioros estructurales? Qué debe hacerse para prevenir las fallas antes del año X? AASHTO FWD: capacidad estructural efectiva FWD: variaciones estacionales del comportamiento estructural 1

2 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 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. 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 Tamaño Configuración Presión de Inflado Tipo de cubierta Velocidad Posición Frecuencia Efectos dinámicos Cargas Actuantes 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. Variabilidad e Incertidumbre Variabilidad espacial: en longitud, ancho y profundidad (materiales, espesores, modulos, propiedades volumétricas, etc.) Incertidumbre en los modelos de comportamiento. 2

3 FWD-HWD Dynatest 8n Sensor y configuración del plato de carga Dirección del ensayo AASHTO SHRP Secuencias de Caídas Cuenco H1 H2 H3 H4 Configuración Dimensiones del plato: 3 cm, 45 cm Número y Distribución de sensores Duración del pulso: 2 a 6 ms Carga a aplicar: 4, 53, 71 kn Precisión: ±2 micrones Resolución: ±1 micrón Normas ASTM D 4694 y D 4695 Deflecciones en micras Cuenco de Deflexiones distancia, cm

4 Deflecciones Normalizadas Deformadas Normalizadas distancia, cm Tramo D micras Ep MPa Mr MPa SNeff In Espesor,cm Asfalto Total Cuenco de Deflexiones distancia, cm Procesamiento de Datos Autopista - CED - Julio D RC 3 Deflecciones en micras , CUENCO DE DEFLEXIONES PARA 3 ESTRUCTURAS DIFERENTES 7, Tramos Homogéneos SECTION 1 SECTION 2 SECTION 3 SECTION PAVEMENT 1 PAVEMENT 2 PAVEMENT 3 ISM, (k/in) 6, 5, 4, 3, Note: Bold bars indicate the average ISM value for each section. ISM = L / D ISM = Impulse stiffness modulus L = Carga D = Deflexión -15 PAVEMENT 1 PAVEMENT 2 PAVEMENT 3 2, 8in(2mm)HMA 12in(3mm)stab. base 6in(15 mm)stab. subgr 8" PCC E-4,, psi 4" HMA E-5, psi 4" HMA E-5, psi 1, 6" AGG E-8, psi -2 8" AGG E-2, psi 8 AGG E-8, psi 5in(125mm) HMA 15in(375mm) stab. base 5in(125mm) HMA 28in(7mm) aggregate base 5in(125 mm) HMA 16in(4 mm) aggregate base SG E-12, psi -25 SG E-24, psi SG E-12, psi 5 (15) 1, (3) 1,5 (455) 2, (6) 2,5 (76) 3, (9) 3,5 (16) 4, (12) 4,5 (137) 5, (1525) STATION, STA ft. (m) 5,5 (1675) VARIACION DEL ISM 6, (1825) 6,5 (198) 7, (213) 7,5 (2285) 8, (2435) 8,5 (259) 4

5 Cálculos Paràmetros Estructurales: Mr, Me, Dc, Rc, SCI Vida Remanente Espesores de Refuerzo Retro-análisis: convertir las deflexiones medidas en módulos de las capas. SUPERFICIE N O CARG ADA CUENCO DE DEFLEXIONES C ARPETA DE RO DAM IEN TO BASE SUBRASAN TE CARGA ZONA DE INFLUENCIA DE LA CARGA CAPA RIGIDA APARENTE Espesores de Refuerzo Carril Externo Descendente Es peso res de Intervenciò n para 5 año s de Vida Ùtil hasta el año 29 6 Comparar espesores de sondeos, calicatas y datos históricos. Determinar profundidad a la capa rígida aparente IDENTIFICAR PROBLEMAS POTENCIALES DE LAS CAPAS 1. Capas delgadas (<3 pulgadas de espesor) 2. Más de 3 capas 3. Capa débil sobre capa rígida 4. Capa débil entre 2 capas rígidas 5. Profundidad a la capa dura < 1 pies (3,m) Determinar la sección transversal del pavi mento inicial y los espesores de las capas Determinar los "valores semilla" del módulo elástico para cada capa. Correr el programa de software de retrocálculo de la capa elástica. REVISAR LOS RESULTADOS DEL RETROCALCULO 1. Están los niveles de error dentro de los límites? 2. Son razonables los valores del módulo? 3. Para cualquier capa, está el límite superior del módulo dentro de los valores usuales? 4. Para cualquier capa, está el límite inferior del módulo dentro de los valores usuales? 5. Son reales las relaciones entre módulos de capas adyacentes? a a a a a a 36.5 Profundidad, cm a a a Ajustar la sección transversal, los espesores de capa y los límites del módulo como fuera necesario. NO OK? SI Computar el resumen estadístico de resultados para cada capa. Algunas precauciones Retroestimación de Módulos A partir de la deformada del pavimento, sus espesores, y la carga aplicada, se determinan los módulos correspondientes. Tener en cuenta el grado de deterioro del pavimento Variación de espesores, Capas rígidas y semi-rígidas Nivel de napa freática Normalización de curvas de deflexión Capas delgadas y rigideces relativas 5

6 La evaluación de pavimentos ha evolucionado desde los días de la regla Benkelman dando lugar al empleo de mecanismos dinámicos que reflejan mejor el estado tensional producido por el paso del tránsito. Las técnicas de FWD y retrocálculo permiten analizar el estado estructural del pavimento en cualquier punto de su vida de servicio. Permiten además estimar la Vida Remanente del pavimento. El Monitoreo de la evolución n de la condición estructural es otra de las grandes ventajas que brinda el FWD. Los datos obtenidos pueden ser empleados en los programas de Gestión n de Pavimentos. Las técnicas FWD ayudan determinar las Estrategias de Rehabilitación presentes y futuras. Son ensayos no-destructivos, de alto rendimiento (2 a 3 puntos/día/carril/1m). Siproma Argentina S.A. Societa Italiana Progetto Manutenzione Humberto 1º º Piso - Of. 3 (113) Buenos Aires Tel / Fax.: info@siproma siproma.com.ar 6