EVALUACION DE ESTADO DE LOS PAVIMENTOS. Ing. Bernardino Capra

Transcripción

1 EVALUACION DE ESTADO DE LOS PAVIMENTOS Ing. Bernardino Capra

2 Objetivo Aprender a determinar parámetros de estado de un camino

3 Tipos de evaluaciones Según el objeto del estudio Evaluación a nivel Red Evaluación a nivel Tramo Según finalidad Estado de la Estructura del Pavimento Confort del Usuario

4 Indicadores más significativos Fallas (s/dnv) Deformaciones longitudinales Deformaciones transversales Fisuraciones y agrietamientos Desprendimientos y Baches Adherencia neumático-calzada (fricción) Deformación del pavimento bajo carga: deflexión y radio de curvatura

5 Indicadores más significativos (s/dnv) Superficie de Bacheo Estado de Banquina Estado del Drenaje Carril más deteriorado

6 Calzada Deformada

7 Calzada fisurada

8 Baches

9 Calzada Exudada

10 La evaluación de estos indicadores deberá ser: Medida Objetivamente Las Mediciones serán representativas La frecuencia de medición será compatible con el tiempo de evolución de las fallas Todos los indicadores deberán estar correctamente clasificados, cuantificados y representados para su interpretación

11 Definición de tramos homogéneos Homogeneidad estructural Sin cambio de topografía Sin variaciones importantes en el TMDA La Evaluación se realiza cada 1 o 2km Las secciones de control deberán ser representativas de los 2 km anteriores

12 Índice de Estado (I.E.) Deformación longitudinal (D 1 ) Deformación transversal (D 2 ) Fisuración (D 3 ) Desprendimiento (D 4 ) IE = 10 x e Σ ai x Di Donde: e: base de los logaritmos neperianos (2,718) ai: coeficiente función del tipo de capa de rodamiento

13 Índice de Estado (I.E.) Cada 2km se evalúan los coeficientes D2 y D3. Se considerarán los valores más desfavorables de fisuración y ahuellamiento que se detecten en una longitud de 20 mts, siempre que éstos no representen una situación aislada. Es muy importante que los 20 mts sean representativos de los 2 kms evaluados. Se utilizará, para el relevamiento, un vehículo con precisión odométrica de 10 mts.

14 Índice de Estado (I.E.) 7 10 : Estado bueno del Pavimento 5 7 : Estado Regular del Pavimento Menor a 5: Pavimento fallado CADA ADMINISTRACIÓN DETERMINA LOS UMBRALES DE CATEGORIZACIÓN

15 Capa de rodamiento de Mezcla Asfáltica IE = 10 x e (0.04 D D D D4) Capa de rodamiento de Tratamiento Bituminoso Superficial IE = 10 x e (0.04 D D D D4)

16 Planilla Tipo PROVINCIA : Buenos Aires TRAMO: CALZADA:Asc.(Carril Lento) HOJA 1 DE 3 EVALUACIÓN DE ESTADO CAMINO PARQUE DEL BUEN AYRE CAPA DE RODAMIENTO: Asfáltica ANCHO DE CALZADA: 3,50 m. EVALUADOR: ING. BERNARDINO A. CAPRA BANQUINAS : Asfaltica ANCHO DE BANQUINAS: SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL SI FECHA Nov. 04 PROGRESIVAS ELEMENTO DE UBICACIÓN 1,964- Alcantarilla (Km) RUGOSIDAD D1 m/km DEFORMAC. AHUELLAM D2 mm. TRANSVER. HUNDIM. FISURACIÓN DESPRENDI- MIENTO INDICE DE ESTADO (I.E.) DEFLEXIÓN MEDIDA BACHEO COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTADO BANQUINAS ESTADO DRENAJE EXUDACIÓN D3 % PELADURA D4 % BACHE INDICE DE SERV. PRESENTE (I.S.P.) RADIO DE CURVATURA DISTANCIA AL ORIGEN 0,01 mm m D % u 0,000- Dist. Acceso Norte 0,625- Acceso a Centro Comercial ,928- Cruce Bajo Nivel MALO BUENO SI 1,809- PEAJE NORTE SI 1,980- Pte Peatonal BUENO BUENO 1,990- Alcantarilla 2,104- FFCC Gral. Belgrano 2,256- Alcantarilla BUENO REGULAR BUENO SI 2,534- FFCC Gral. Mitre 3,344- Acceso a Relleno Sanitario 1.2 BUENO SI 3,900- Acceso a Puente 4,800- Alcantarilla 0.4 MALO BUENO NO 5,193- Distribuidor Debenedetti MALO BUENO SI 5,900- Acceso a Puente 6,396- Alcantarilla MALO BUENO SI 6,770- Acceso a Centro de Disp. Final 7,432- Alcantarilla MALO BUENO SI 8,606- Pte. S/Aº Morón MALO BUENO SI 9,328- Pte. S/Rectif. Aº Morón BUENO BUENO SI 9,968- Alcantarilla OBSERVACIONES

17 Medición de la Rugosidad (D1)

18 Medición de la Rugosidad (D1) Desviaciones de la superficie del camino con respecto a una superficie plana que afectan la dinámica del vehículo, la calidad de circulación, cargas dinámicas y drenaje. I.R.I. (m/km) Métodos que miden el perfil longitudinal del camino Métodos que miden la respuesta dinámica de un vehículo

19 Medición de la Rugosidad (D1) Índice de Rugosidad Internacional (IRI): Índice calculado a través de una simulación matemática de respuesta vehicular al perfil longitudinal de una huella de un pavimento que utiliza la simulación de cuarto de auto, recorriendo el perfil a una velocidad de 60 mph/h (80 km/h).

20 Medición de la Rugosidad (D1) según el Banco Mundial

21 Medición de la Rugosidad (D1) Métodos que miden el perfil longitudinal del camino Las secciones de pavimento usadas para la calibración de la respuesta vehicular tendrán rugosidad uniforme en toda su longitud, a través de longitudes lo mas largas posibles y con un mínimo de 0,3 km. Debe usarse un mínimo de tres secciones de pavimento para la calibración de la respuesta vehicular. Estas secciones tendrán rugosidades dentro de un rango de valores que abarquen los valores medidos rutinariamente.

22 Medición de la Rugosidad (D1) Nivelación de pistas de calibración 1 RUTA PROV N 11 DIRECCION DE VIALIDAD PROG. Km : 304,570 PISTA DE CALIBRACION N 3 COTA ARBITRARIA PROGRESIVA HUELLA EXTERNA HUELLA INTERNA m LEC COTA LEC COTA COTA DE INSTR. 0, LECTURA COTA DE INSTR LECTURA

23 Medición de la Rugosidad (D1) Fuente: Sayers te al

24 Medición de la Rugosidad (D1) Cuarto de Carro

25 Medición de la Rugosidad (D1) Medio Carro

26 Medición de la Rugosidad (D1)

27 Medición de la Rugosidad (D1) Bump Integrator

28 Rugosímetro Merlin (TRRL) (Machine for Evaluating Roughness using Low-cost Instrumentation) Si IRI > 2.4: IRI = D Si IRI < 2.4: IRI = D

29 Medición de la Rugosidad (D1) Descripción: Panamericana - Acceso Oeste Calzada Lenta Ubicación Rugosidad Km Km IRI m\km Rugosidad I.R.I. (m\km) Rugosidad (m/km) Coeficiente D1 correspondiente Mayor de

30 Medición de la Rugosidad (D1) RUGOSIDAD ORIGEN 0,000- C D1 m/km DEFORMAC. AHUELLAM. D2 mm TRANSVER. HUNDIM. FISURACIÓN DESPRENDI- MIENTO D3 % PELADURA D4 % BACHE INDICE DE ESTADO (I.E.) INDICE DE SERV. PRESENTE (I.S.P.)

31 Medición de las Deformaciones transversales (D2) Existen varios tipos de mediciones Cualquiera que se utilice deberá correlacionarse a la regla de 1,20m Profundidad medida (mm) Coeficiente D2 correspondiente y más 10

32 Medición de las Deformaciones transversales (D2) Transversoperfilómetro a UltraSónido (TUS), fabricado por el Laboratoire Central des Ponts et Chausèes (LCPC) de Francia.

33 Medición de las Deformaciones transversales (D2) Transversoperfilómetro a UltraSónido (TUS), fabricado por el Laboratoire Central des Ponts et Chausèes (LCPC) de Francia. 13 sensores distanciados 20cm Velocidad de Operación: 60 km/h Ancho de cobertura: 2,40 mts Temperatura de operación: entre 0 y 35ºC Humedad de operación: entre 10 y 90% Puede operar de día o de noche Puede operar sobre pavimento ligeramente húmedo

34 Medición de las Deformaciones transversales (D2)

35 Medición de las Deformaciones transversales (D2)

36 Esquema de cálculo del relleno de huellas

37 Tramos Concesionados En algunos casos se efectúan 5 mediciones por kilómetro (una cada 200mts), en la huella más deteriorada. Si se utilizan equipos de alto rendimiento, las mediciones deberán informarse cada 200mts sobre la huella más deteriorada. Los valores obtenidos con los equipos de alto rendimiento deberán ser iguales o mayores que los medidos con la regla de 1,20m. Se exigirá una verificación del equipo en un tramo de prueba. Para un tramo de 20km, el 95% de los valores medidos deberán ser iguales o menores que 12mm

38 Medición de las Deformaciones transversales (D2) RUGOSIDAD ORIGEN 0,000- C D1 m/km DEFORMAC. AHUELLAM. D2 mm TRANSVER. HUNDIM. FISURACIÓN DESPRENDI- MIENTO D3 % PELADURA D4 % BACHE INDICE DE ESTADO (I.E.) INDICE DE SERV. PRESENTE (I.S.P.)

39 Medición de la Fisuración (D3) Catálogo de Fallas de la DNV para superficies asfálticas Tipo 2 Tipo 4 Tipo 6 Tipo 8 Tipo 10

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50 Medición de la Fisuración (D3) RUGOSIDAD ORIGEN 0,000- C D1 m/km DEFORMAC. AHUELLAM. D2 mm TRANSVER. HUNDIM. FISURACIÓN DESPRENDI- MIENTO D3 % PELADURA D4 % BACHE INDICE DE ESTADO (I.E.) INDICE DE SERV. PRESENTE (I.S.P.)

51 Tramos Concesionados Se efectúan 5 mediciones por kilómetro (una cada 200mts), tomando para el análisis 20 metros de longitud por el ancho de la trocha, representativos de la sección de 200mts mencionada. Por cada metro lineal de fisura longitudinal de ancho mayor o igual de 1mm, se considerará medio metro cuadrado de superficie fisurada (0,50m 2 ). Exigencias para pavimentos flexibles: para fisuras tipo 2 y tipo 4, se considerará para cada metro lineal de fisuras, medio metro cuadrado de superficie afectada.

52 Tramos Concesionados Pavimentos Flexibles Para fisuras de grado superior a tipo 4, se medirá la superficie de pavimento afectada. No se admitirá sin sellar más de un 5% de la superficie afectada con fisuración tipo 2 y/o tipo 4 en cada zona analizada. La técnica de sellado será tipo puente con asfaltos modificado. No se admitirán fisuras de grado superior a 4 selladas o sin sellar.

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54 Tramos Concesionados Pavimentos Rígidos No se admitirán fisuras longitudinales, transversales y juntas sin sellar. No se admitirán juntas resaltadas o hundidas. Para un tramo, la superficie fisurada en la trocha analizada deberá ser inferior o igual al 15%.

55 Medición de Desprendimientos: Peladuras y Baches (D4) Desprendimientos: pérdida de agregados de la mezcla constitutiva de la capa de rodamiento. En función de la profundidad del mismo, se clasifica en Peladura (profundidad de hasta 2,5cm) o Bache (profundidad mayor a 2,5cm).

56 Medición de Desprendimientos: Peladuras y Baches (D4) Se estima la superficie de peladuras o baches en el tramo % Peladuras Superficiales % Baches Descubiertos Coeficiente D2 correspondiente Mayor de

57 Medición de Peladuras y Baches (D4) RUGOSIDAD ORIGEN 0,000- C D1 m/km DEFORMAC. AHUELLAM. D2 mm TRANSVER. HUNDIM. FISURACIÓN DESPRENDI- MIENTO D3 % PELADURA D4 % BACHE INDICE DE ESTADO (I.E.) INDICE DE SERV. PRESENTE (I.S.P.)

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60 Tramos Concesionados No se admitirán peladuras ni baches descubiertos. No se admitirán losas quebradas o que presenten hundimientos localizados o escalonamientos. No se admitirá bacheo con materiales bituminosos en calzadas de hormigón, salvo pequeños sectores localizados y previa aprobación del Órgano de Control.

61 Exigencias en los parámetros (Pavimento Flexible) Deformación longitudinal (D1): 2,2 m/km (IRI), en otros casos 100% de mediciones por debajo de 3,2m/km. Deformación transversal (D2): 12 mm Fisuración (D3): Tipo 2 y Tipo 4 (hasta 15%): sellada. Mayor a Tipo 5 (15%): no se acepta. Desprendimientos (D4): No se acepta

62 Banquinas Bueno Regular Malo RUGOSIDAD D1 m/km DEFORMAC. AHUELLAM D2 mm. TRANSVER. HUNDIM. FISURACIÓN DESPRENDI- MIENTO DEFLEXIÓN MEDIDA RADIO DE CURVATURA BACHEO COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTADO BANQUINAS ESTADO DRENAJE EXUDACIÓN D3 % 4 6 PELADURA 0 D4 % BACHE INDICE DE ESTADO (I.E.) INDICE DE SERV. PRESENTE (I.S.P.) 0,01 mm m D % u MALO BUENO SI OBSERVACIONES -

63 Drenaje Bueno Regular Malo RUGOSIDAD D1 m/km DEFORMAC. AHUELLAM D2 mm. TRANSVER. HUNDIM. FISURACIÓN DESPRENDI- MIENTO DEFLEXIÓN MEDIDA RADIO DE CURVATURA BACHEO COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTADO BANQUINAS ESTADO DRENAJE EXUDACIÓN D3 % 4 6 PELADURA 0 D4 % BACHE INDICE DE ESTADO (I.E.) INDICE DE SERV. PRESENTE (I.S.P.) 0,01 mm m D % u MALO BUENO SI OBSERVACIONES -

64 Exudación Destacar si es por sector o por tramo

65 Deflexiones RUGOSIDAD D1 m/km DEFORMAC. AHUELLAM. D2 mm TRANSVER. HUNDIM. FISURACIÓN DESPRENDI- MIENTO D3 % 4 6 PELADURA 0 D4 % BACHE INDICE DE ESTADO (I.E.) INDICE DE SERV. PRESENTE (I.S.P.) DEFLEXIÓN MEDIDA RADIO DE CURVATURA BACHEO COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTADO BANQUINAS ESTADO DRENAJE EXUDACIÓN 0,01 mm m D % u 0.3 MALO BUENO SI OBSERVACIONES -

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76 Deflectógrafo de Impacto (FWD)

77 METODOLOGÍAS DEFLECTOMÉTRICAS SUS DIFERENCIAS Regla Benkelman Deflectógrafo Lacroix Deflectógrafo a Impacto Cuenco de la deformada Deflexión medible por el sistema

78 ANÁLISIS DEFLECTOMÉTRICO Permite valorar la respuesta de la estructura en su conjunto bajo el efecto de la carga, por lo que históricamente consistió por si solo en un parámetro de diseño.

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80 Coeficiente de Fricción RUGOSIDAD D1 m/km DEFORMAC. AHUELLAM. D2 mm TRANSVER. HUNDIM. FISURACIÓN DESPRENDI- MIENTO D3 % 4 6 PELADURA 0 D4 % BACHE INDICE DE ESTADO (I.E.) INDICE DE SERV. PRESENTE (I.S.P.) DEFLEXIÓN MEDIDA RADIO DE CURVATURA BACHEO COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTADO BANQUINAS ESTADO DRENAJE EXUDACIÓN 0,01 mm m D % u 0.3 MALO BUENO SI OBSERVACIONES -

81 ADHERENCIA NEUMÁTICO CALZADA

82 MEDICIÓN DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN Péndulo de fricción Mu meter ROAR (Norsemeter) Stuttgarter Griptester SCRIM

83 MEDICIÓN DE LA MACROTEXTURA parche de arena rugolaser

84 ADHERENCIA NEUMÁTICO CALZADA C O E F I C I E N T E D E F R I C C I Ó N Todos los equipos miden un coeficiente de fricción expresado en sus propias unidades. La relación entre mediciones depende del tipo de superficie de rodamiento FRICCIÓN PÉNDULO FRICCIÓN GRIPTESTER MU METER Nº 2 DNV MU METER MARK 5 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10

85 ADHERENCIA NEUMÁTICO CALZADA IFI ( Sp, F60 ) DEPENDE DE LA MACROTEXTURA DEPENDE DE LA FRICCIÓN Y DE LA MACROTEXTURA Sp = a + b * T F60 = A + B * FR 60 + C * T FR60 = F * e ((S-60)/Sp) T medición de la macrotextura F medición de fricción S velocidad de deslizamiento de la rueda "a y b" dependen del equipo con que se determina la macrotextura "A, B y C" del equipo con que se mide la fricción

86 ADHERENCIA NEUMÁTICO CALZADA ÍNDICE DE FRICCIÓN INTERNACIONAL Durante dicho experimento participaron 37 equipos de medición del coeficiente de fricción. Dichos equipos fueron calibrados a IFI. EQUIPO x constantes A, B, C en función de cada equipo de medición de macrotextura En Argentina se utilizaron mediciones de macrotextura y coeficiente de fricción con: Parche de Arena y Péndulo de Fricción (equipos participantes experiencia AIPCR) para calibrar el resto de los equipos de medición del coeficiente de fricción

87 Resistencia al Deslizamiento (Fricción) Índice de Fricción Internacional (IFI), resulta como función de dos parámetros principales: coeficiente de fricción y el coeficiente de macrotextura. Cualquier equipo que pueda establecer valores en escala del IFI, será apto para medir la calidad superficial del pavimento. Las mediciones serán una por hectómetro. La macrotextura se podrá medir con parche de arena, sobre la misma huella en la que se mida la fricción. El sector a medir será representativo de la sección evaluada.

88 Resistencia al Deslizamiento (Fricción) La medición del valor de fricción (F60) se podrá medir con equipo mu-meter u otro. En el caso de utilizar un texturómetro dinámico para medir la macrotextura, del tipo láser o similar, previamente deberá ser calibrado. Los valores de macrotextura promedio por kilómetro deberán ser iguales o superiores a 0,4mm medidos en altura de parche de arena. Los valores de fricción promedio por kilómetro (expresados como coeficiente F60) deberán ser mayores o iguales a 0,16.

89 Especificaciones de Textura PG3/75 Artículo 550 Pavimentos de hormigón: Al día siguiente del hormigonado se determinará la profundidad de la textura por el método del círculo de arena, al menos en 10 puntos aleatoriamente elegidos, debiendo obtenerse una profundidad media no inferior a 1 milímetro y una profundidad mínima en cualquier ensayo de 0.50 milímetros, valores mínimos que podrán ser aumentados por el Pliego de Especificaciones Técnicas Particulares. Art. 542: En mezclas bituminosas en caliente se indica únicamente a efectos de recepción de capas de rodadura, la textura superficial según la Norma NLT-335/87 (Círculo de Arena), no deberá ser inferior a 0.7 milímetros.

90 Especificaciones de Textura Recientemente se ha aprobado la norma ISO/CD13473/97 Characterization of pavement texture by use of surface profiles - Part 1: Determination of Mean Profile Depth donde se define la textura por medio de un índice denominado Profundidad Media del Perfil MPD (Mean Profile Depth). Existe buena correlación entre el valor MPD y el valor de mancha de arena MTD (Mean Texture Depth).

91 Bacheo RUGOSIDAD D1 m/km DEFORMAC. AHUELLAM. D2 mm TRANSVER. HUNDIM. FISURACIÓN DESPRENDI- MIENTO D3 % 4 6 PELADURA 0 D4 % BACHE INDICE DE ESTADO (I.E.) INDICE DE SERV. PRESENTE (I.S.P.) DEFLEXIÓN MEDIDA RADIO DE CURVATURA BACHEO COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTADO BANQUINAS ESTADO DRENAJE EXUDACIÓN 0,01 mm m D % u 0.3 MALO BUENO SI OBSERVACIONES -

92 MEDICIÓN DE PERMEABILIDAD Parámetro de importancia en las mezclas drenantes, se valora mediante permeámetros midiendo el tiempo necesario para que un volumen de agua penetre en la calzada. MEDICIÓN DE RUIDO Se evalúa el nivel sonoro en decibeles A, desde un punto fijo al costado de la calzada o en forma próxima desde el vehículo en movimiento.

93 Índice de Serviciabilidad Presente (I.S.P.) Deformación longitudinal (D 1 ) Deformación transversal (D 2 ) Desprendimiento (D 4 ) ISP = 5.03 (1.91 x log( x D 12 ) + D 22 /480 + D 42 /71) 0 1: Muy malo 1 2: Malo 2 3: Regular 3 4: Bueno 4 5: Muy Bueno

94 Índice de Serviciabilidad Presente (I.S.P.) ISP = 5.03 (1.91 x log( x D 12 ) + D 22 /480 + D 42 /71) OBSERVACIONES AL ISP: No tiene en cuenta la fisuración (sellada o no) No tiene en cuenta la exudación Pondera levemente el ahuellamiento