Libro curso auscultación de caminos lnv2009

LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD Curso de Capacitación:

AUSCULTACIÓN DE CAMINOS

MOP – CHILE 2009

Curso Auscultación de Caminos 2009

Laboratorio Nacional de Vialidad

INDICE

1 Gestión Vial y Serviciabilidad ........................................................................... 1 1.1 Introducción............................................................................................... 1 1.2 Gestión de infraestructura vial................................................................... 1 1.3 Gestión de pavimentos.............................................................................. 2 1.4 Serviciabilidad ........................................................................................... 4 1.5 Índice de Regularidad Internacional (I.R.I.) ............................................... 7 1.6 Perfilometria ............................................................................................ 13

2 Conceptos de Diseño Geométrico e IRI Teórico ............................................ 15

2.1 Localización del eje en planta ................................................................. 15 2.2 Elementos del trazado en planta ............................................................. 15 2.3 Transición de Peralte .............................................................................. 18 2.4 Eje de giro normal en curva sin clotoide.................................................. 19 2.5 Eje de giro normal en curva con clotoide ................................................ 21 2.6 Trazado en alzado................................................................................... 22 2.7 IRI teórico................................................................................................ 25 2.8 Evaluación del IRI teórico........................................................................ 26

3 Normativa y Cálculo de Multas por IRI ........................................................... 29

3.1 Item 5.407 Tratamientos Superficiales .................................................... 29 3.2 Item 5.408 Mezclas asfálticas en caliente ............................................... 31 3.3 Item 5.409 Mezclas asfálticas en frío ...................................................... 34 3.4 Item 5.410 Pavimentos de Hormigón ...................................................... 34 3.5 Método 8.502.8 ....................................................................................... 35 3.6 Procedimiento de Evaluación. ................................................................. 44 3.7 Cálculo de Multas. ................................................................................... 48

44 Evaluación de lisura ....................................................................................... 53

4.1 Alcance y campo de aplicación ............................................................... 53 4.2 Mediciones de lisura en pavimentos de asfalto ....................................... 56 4.3 Mediciones de lisura en pavimentos de hormigón................................... 59 4.4 Control de Lisura ..................................................................................... 63 4.5 Evaluación de Multas de Lisura............................................................... 65

5 Adherencia Superficial.................................................................................... 67

5.1 Textura del pavimento............................................................................. 68 5.2 Microtextura o textura fina....................................................................... 70 5.3 Macrotextura o Textura gruesa ............................................................... 72 5.4 Factores relacionados con la textura....................................................... 75 5.5 Normativas existentes en Chile ............................................................... 77

Laboratorio Nacional de Vialidad

6 Deflectometría ................................................................................................ 78 6.1 Aplicaciones de la Deflectometría ........................................................... 78 6.2 Equipos para medir deflexiones .............................................................. 78 6.3 Definición de Parámetros utilizados por el Deflectómetro de Impacto: ... 80 6.4 Tipos de Ensayo del FWD....................................................................... 81 6.5 Análisis de Transferencia de Carga ........................................................ 81 6.6 Ventajas de la Deflectometría de Impacto............................................... 82

7 Criterios estadísticos ...................................................................................... 83

7.1 Métodos estadísticos............................................................................... 83 7.2 Método de sectorización por diferencias acumuladas............................. 83 7.3 Criterio estadístico para agrupar subtramos............................................ 86 7.4 Plan de medición..................................................................................... 89

Laboratorio Nacional de Vialidad 1

1 Gestión Vial y Serviciabilidad 1.1 Introducción El desarrollo de este texto posee una primera parte que aborda el tema introductorio a la gestión de infraestructura vial y para ello nos hemos basado en el libro Gestión de Infraestructura Vial [Solminihac, Hernán]. Este capítulo tiene por objetivo revelar el lugar que tiene la auscultación de caminos como parte fundamental en el amplio tema de la Gestión en Infraestructura Vial y en particular a la Gestión de pavimentos, donde la adquisición de datos confiables y oportunos cobra mayor relevancia. 1.2 Gestión de infraestructura vial La gestión de infraestructura vial, como nueva disciplina de la ingeniería, tiene un desarrollo relativamente reciente, de mediados de los años sesenta. El objetivo de esta nueva disciplina es apoyar, en forma técnica y objetiva, la toma de decisiones respecto de las inversiones que se deben realizar en los distintos tipos de elementos de la infraestructura para alcanzar un nivel de servicio adecuado a las necesidades de los usuarios de las vías, de acuerdo a los recursos que existen, especialmente en lo que se refiere a pavimentos, puentes y caminos. Se llama infraestructura vial a todo el conjunto de elementos que permite el desplazamiento de vehículos en forma confortable y segura desde un punto a otro. Esto incluye los pavimentos y sus características, puentes, túneles, dispositivos de seguridad, señalización, entorno, medio ambiente, etc. Cada uno de estos elementos cumple una función específica y única que lo hace indispensable dentro del buen funcionamiento de la infraestructura.

De este modo se debe entender que una gestión adecuada de infraestructura vial debe tomar en cuenta todos los componentes, ya sean los directamente

relacionados con la operación de la infraestructura como los que se ven afectados por ella, en forma integral, preocupándose principalmente de que todo el sistema funcione como un conjunto armónico. 1.3 Gestión de pavimentos Uno de los principales sistemas de gestión en la infraestructura vial es el sistema de gestión de pavimentos, que tiene como objetivo conservar por un periodo de tiempo las condiciones de seguridad, comodidad y capacidad estructural adecuadas para la circulación de vehículos, soportando las condiciones climáticas y de entorno de la zona en que se ubica la vía. En un comienzo, la información del estado del pavimento era esencialmente por apreciación visual, con técnicas primarias y limitadas, que se traducían en respuestas tardías a las necesidades de conservación de las vías. En la actualidad la situación ha cambiado, el estado de las carreteras se mide a través de múltiples parámetros específicos y las posibilidades técnicas de reparación y conservación son también muy variadas. Los pavimentos tienen por propósito servir al tránsito en forma segura, confortable y eficiente, por tal motivo es importante realizar labores de conservación adecuadas y oportunas sobre ellos. Puesto que los pavimentos son diseñados para tener una duración determinada, la no realización de una mantención adecuada significará que en el corto plazo el pavimento entregará un servicio menor al esperado. En la figura siguiente se presenta un gráfico [Schiessler, Bull, 1992] que representa la forma general en que se deterioran los pavimentos, en él se puede observar que los primeros años la evolución de los deterioros es lento; sin embargo, existe una etapa crítica (umbral) en la cual el deterioro se acelera, llegando rápidamente el término de la vida útil del camino.

El concepto de “gestión de pavimentos” ha evolucionado en forma acelerada en los últimos años combinando todas las actividades para proveer y administrar pavimentos. Su objetivo básico es usar información segura y consistente para desarrollar criterios de decisión, otorgar alternativas realistas y contribuir a la eficiencia en la toma de decisiones, para así conseguir un programa de acción económicamente óptimo y en el cual se provea una retroalimentación de las consecuencias de las decisiones tomadas, como medio de asegurar su efectividad. Las clases de datos requeridos por un sistema de gestión de pavimentos, son básicamente los siguientes:

Con estos datos podemos analizar y modelar el comportamiento del pavimento y de esta forma poder determinar el tipo de actualización a realizar y el momento en el que se debe hacer, por lo que es necesario que los datos sean rápidamente accesibles y confiables. Para determinar el comportamiento de los pavimentos se hace necesario evaluar la condición funcional y estructural del pavimento. Para esto se deben considerar las siguientes características:

• Rugosidad • Baches • Escalonamiento o ahuellamiento, según corresponda • Grietas superficiales

BASE DE DATOS Datos de inventario Datos de auscultaciones Datos de políticas Datos de tránsito Datos de medio ambiente Datos de los costos

Selección de Proyecto

Diseño Planificación y programación

Construcción Mantenimiento Investigación

Relaciones entre datos y base de datos [Hass, 1993]

• Deflexiones • Fricción de la superficie • Drenaje • Características geotécnicas

Estas características, junto con el tipo de mantención, clima, medioambiente y el tránsito de los vehículos, son las variables que determinarán el comportamiento real del pavimento. Además, se pueden predecir a la hora de diseñar y evaluar mientras el pavimento está en servicio, pudiendo alargar el ciclo de vida, rehabilitando el camino. En la evaluación deberá considerarse tanto la condición estructural como la funcional. La primera dice relación con las capacidades actuales que presenta el pavimento para soportar las cargas solicitantes y la segunda valora cuán bien se comporta el pavimento para satisfacer los requerimientos de los usuarios, principalmente asociados a los temas de confortabilidad y seguridad. Se debe aclarar que la evaluación estructural y funcional de pavimentos son actividades distintas pero complementarias, en base a lo anterior se puede decir que un camino puede tener una buena capacidad estructural; sin embargo, situaciones como escalonamientos de juntas, por ejemplo, puede significar que la capacidad funcional de la vía sea deficiente. De igual manera, una vía puede tener una buena capacidad funcional, pero el hecho de que existan grietas tipo piel de cocodrilo, por ejemplo, representa que la capacidad estructural del pavimento tiene deficiencias. En base a lo anterior, se debe destacar que la serviciabilidad de pavimentos no corresponde a una evaluación funcional completa, sino que una parte de esta, y que actividades de auscultación de pavimentos como la resistencia al deslizamiento también son parte de la evaluación funcional de una vía. 1.4 Serviciabilidad La medición de la calidad de un pavimento presenta una dificultad conceptual porque depende de para qué se está evaluando, si lo que interesa es la condición estructural, o bien la condición funcional de su superficie. Aunque esto se tenga resuelto, si no se utilizan herramientas o metodologías estandarizadas de evaluación, los resultados no serán comparables con las mediciones hechas por otra persona, ni entre un pavimento y otro. Para resolver esta dificultad los investigadores Carey e Erick [Carey, 1960] desarrollaron para la prueba AASHO, en el año 1959, un procedimiento cuyas suposiciones básicas son las siguientes:

• El pavimento debe proporcionar confort y seguridad al usuario

• El confort y la calidad de rodado es un aspecto subjetivo o de opinión del usuario

• La serviciabilidad puede determinarse a partir del promedio de las evaluaciones de todos los usuarios. Este promedio da origen al índice Present Serviciability Rating (PSR), el cual por naturaleza tiene carácter subjetivo

• Hay algunas características físicas del pavimento que pueden medirse objetivamente y pueden relacionarse con las evaluaciones subjetivas. Este procedimiento permite obtener un índice objetivo denominado Present Serviciability Index (PSI)

• El comportamiento del pavimento puede ser representado por la historia de la serviciabilidad de dicho pavimento.

El procedimiento de medición de la serviciabilidad que se utiliza actualmente en gran parte del mundo fue derivado precisamente de los resultados de la prueba AASHO (American Association os State Highway Officials), más otras incorporaciones y modificaciones que se han ido agregando en los últimos años. Como se dijo, la serviciabilidad es entonces la percepción que tienen los usuarios del nivel de servicio del pavimento. Es por esta razón que la opinión de ellos es la que debe ser medida para calificar la serviciabilidad. Se definió una escala de evaluación de 0 a 5 en que una evaluación con nota 5 significa una superficie perfecta, mientras que una nota 0 significa intransitable. La metodología consiste en que se selecciona un grupo de personas para formar un panel evaluador, que representen a la población de usuarios de los caminos. Este panel entonces evalúa un conjunto preseleccionado de tramos de acuerdo a las instrucciones que se les da. Cada miembro de este panel expresa su opinión propia y subjetiva acerca de la calidad de rodado de cada tramo y la expresa en una cartilla especialmente diseñada. En la prueba AASHO cada evaluación personal es llamada IPSR (Individual Present Serviciability Rating) y con el promedio de estos IPSR se obtiene el PSR (Present Serviciability Rating) de cada tramo. Adicionalmente se estima de interés el que los miembros del cuerpo calificador den su opinión global en el sentido de encontrar aceptable o no el estado del pavimento, siempre desde el punto de vista del usuario del camino, porque así es posible determinar el umbral de serviciabilidad final. En forma simultánea a la calificación de la serviciabilidad de tramos característicos realizada por la prueba AASHO, se buscó establecer una relación entre esta calidad de servicio y otros indicadores del deterioro de la superficie de rodado. Desde el punto de vista de los usuarios, quedó en evidencia que las causas determinantes en la calificación de la serviciabilidad eran de las deformaciones del perfil longitudinal, las irregularidades producidas por parches y sellado de grietas, las variaciones del perfil transversal (ahuellamiento en pavimentos de asfalto) y las pérdidas de material en los bordes de juntas y grietas (en pavimentos de hormigón). Se realizaron, en consecuencia, medidas de los diferentes parámetros

que caracterizan el estado físico del pavimento para los tramos calificados con la serviciabilidad (PSR). Una vez medidos los diferentes indicadores de deterioro señalados anteriormente, en los tramos de pavimentos seleccionados en la prueba AASHO para diferentes localidades de modo de cubrir todo el espectro de posibilidades de formas y grados de deterioro, tanto en asfalto como en hormigón, se procedió a buscar una posible correlación entre la calificación de la serviciabilidad y los valores numéricos de los mencionados indicadores de deterioro medidos sobre el pavimento de cada tramo de prueba. Fue hecho entonces un análisis de regresión estadístico que relacionó el PSR con los deterioros medidos. Como resultado de éste se obtuvieron las ecuaciones del Índice de Serviciabilidad Presente (PSI), el cual es una estimación del PSR basado en la rugosidad y el deterioro [Carey, 1960]. Las ecuaciones originales del PSI para pavimentos de asfalto y hormigón desarrolladas en la prueba AASHO se muestran en las siguientes ecuaciones [AASHTO, 1993]:

Asfalto PSI = 5,03 - 1,91*log(1+SV) – 1,38*(RD)2 – 0,01√(C + P)

Hormigón PSI = 5,41 – 1,78*log(1+SV) – 0,09√(C+P) Donde: SV = Varianza de la pendiente longitudinal (Slope Variance), medida con

un perfilómetro CHLOE, radx10-6 (in/ft) RD = Ahuellamiento promedio en pavimentos de asfalto (in) C (en asfalto)= Superficie agrietada (ft2/1000ft2) C (en hormig)= Longitud total (transversales y longitudinales) de grietas, selladas o

abiertas (ft2/1000ft2) P = Superficie bacheada (ft2/1000ft2) Este índice de serviciabilidad, determinado sobre bases estrictamente objetivas, reemplaza con ventajas apreciables la calificación original de la calidad de servicio, en especial cuando se trata de evaluar un número apreciable de sectores de carretera en forma permanente o al menos, con relativa frecuencia. La rugosidad se define como las irregularidades en la superficie del pavimento que afectan adversamente a la calidad de rodado, seguridad y costos de operación del vehículo. En las ecuaciones para el PSI, la medida de rugosidad indicada por la variación de la pendiente SV, domina los valores estimados de serviciabilidad. En la práctica, esto significa que la rugosidad tiene el mayor efecto en la evaluación de los usuarios que califican la calidad de rodado. Por eso, aun cuando las ecuaciones contienen términos relacionados con el deterioro visual, muchas investigaciones y agencias viales relacionan directamente la clasificación presente

de serviciabilidad (PSI) con mediciones de rugosidad. Uno de los problemas con los que se encuentran los técnicos a la hora de valorar la calidad y comodidad de la rodadura de los vehículos y de comparar experiencias entre países, es la gran diversidad de técnicas, equipos e indicadores existentes en cada país. Como consecuencia de ello, se planteó a nivel internacional el interés de desarrollar un índice único y común al que referirse, que fuera independiente del equipo o técnica de obtención de la geometría del perfil y que además representara significativamente el conjunto de las percepciones de los usuarios circulando en un vehículo medio a una velocidad media. Estas necesidades dieron lugar a la celebración del experimento internacional denominado IRRE (International Road Roughness Experiment), unos de cuyos frutos fue el desarrollo del concepto, definición y método de cálculo del IRI [Sayers, 1986]. 1.5 Índice de Regularidad Internacional (I.R.I.)

Las irregularidades geométricas del perfil longitudinal son la causa de los

problemas de confort que el usuario detecta como movimiento vertical no deseado. El IRI corresponde a la simulación del desplazamiento vertical acumulado de un pasajero en un vehículo estándar al recorrer el pavimento, suponiendo una velocidad de circulación de 80km/hr. Las unidades en que se mide son, por lo tanto, m/km (m de desplazamiento vertical /por kilómetro recorrido).

Modelo del Cuarto de Coche

El llamado cuarto de coche, simula que al avanzar este modelo a una

velocidad determinada (80 Km./h) e ir siguiendo las irregularidades del camino, las masa se mueven en vertical ( simulando el asiento del conductor).

Por lo tanto se define como el “Movimiento vertical (desplazamiento) de las diferencias acumuladas de las masas superior e inferior divididos por el incremento de longitud del camino recorrido. En la figura se observa una llanta representada con un resorte vertical, la masa del eje sostenida por la llanta, el resorte de suspensión y el amortiguador, y la masa de la carrocería del vehículo sostenida por la suspensión de esa llanta.

Modelo del cuarto de coche [ASTM E1170, 1992]

Los parámetros del modelo son: u = mu/ms = 0,15 k2 = ks/ms = 63,3 (s-2) c = cs/ms = 6,0 (s-1) k1 = kt/ms = 653 (s-2) Las variables son: cs : razón de amortiguación hps : elevación del perfil suavizado ks : razón de suspensión kt : razón de suspensión del neumático ms : masa amortiguada (carrocería del modelo) mu : masa no amortiguada (ruedas y eje) Zs : altura de la masa amortiguada Zu : altura de la masa no amortiguada Las ecuaciones diferenciales que definen el movimiento de las masas de este modelo más las condiciones iniciales, para un perfil dado mediante una serie de puntos discretos, son las que permiten el cálculo del IRI.

El IRI se calcula mediante programas computacionales que son

alimentados con el perfil longitudinal del camino, el que a su vez se obtiene con sofisticados equipos denominados Perfilómetros.

Matemáticamente el cálculo del IRI a partir del perfil esta descrito por la

siguiente ecuación [Sayers, 1995]:

iuisi ss

n = número de muestras del perfil. S = desplazamientos de las masas. L = Longitud del perfil. v = velocidad de simulación (80 km/hr) constante.

Los diversos métodos existentes para medir la regularidad superficial fueron agrupados en cuatro categorías, clasificando los métodos de evaluación, en base a cuán directamente sus mediciones se aproximan al IRI [ASTM, 1995]. Clasificación La regularidad de los caminos puede ser medida mediante diferentes métodos, en el mundo existen muchas formas de medir el IRI. Según el Banco Mundial, los métodos para medir IRI pueden ser clasificados en cuatro clases según la precisión y cuan directamente realizan su medición o cálculo. Clase 1: Métodos perfilométricos de precisión: En esta clase se encuentran los instrumentos de más alta precisión en la medición del perfil y cálculo del IRI. Se requiere que el método sea capaz de lograr la medición del perfil longitudinal como

una serie de puntos regularmente espaciados a una distancia no mayor a 250 mm y en cada punto medir la elevación con una precisión de 0,5mm o mejor, y mediante este perfil calcular el IRI. Equipos: Existen equipos de alto rendimiento como Perfilómetros Láser, Perfilómetros Ópticos, y otros de menor rendimiento para análisis detallado como el Walking Profiler entre otros.

Walking Profiler Perfilómetro Láser

Perfilómetro IRI 2000

Clase 2: Métodos perfilométricos menos precisos: En esta clase se encuentran todos los métodos perfilométricos que no logran la precisión anterior. Equipos: Puede considerarse el método de mira y nivel para medir el perfil y calcular el IRI, su clasificación 1 o 2 dependerá del intervalo y precisión lograda. Clase 3: Métodos de correlación y de respuesta: En esta clase se encuentran aquellos métodos que intentan medir el IRI mediante la correlación de alguna medida directa del camino y la utilización de una ecuación de calibración. En esta clase están todos los medidores de regularidad del tipo respuesta debidamente calibrados. Equipos: Equipos de alto rendimiento como el Mays Meter, .

Clase 4: Métodos estimativos o no calibrados: En esta clase se encuentran todos aquellos métodos subjetivos como la estimación del IRI por parte de personas con cierta experiencia en el tema, o mediciones con métodos de Clase 3 no calibrados. Equipos: Merlín, el que podría considerarse en clase 3 siempre que se calibre con respecto a un equipo clase 1.

Merlín

1.6 Perfilometria

Un perfil es una porción bidimensional de la superficie del camino, tomada a lo largo de una línea imaginaria. Los perfiles tomados a lo largo de una línea lateral muestran la elevación y coronamiento del diseño, además de surcos y otros eventos. Los perfiles longitudinales muestran el grado de diseño, la rugosidad y la textura.

Un Perfil de un camino, pavimento o suelo puede ser medido a lo largo de

cualquier línea imaginaria. Si una medida se repite, se espera el mismo perfil sólo si se sigue la misma línea imaginaria continua en la superficie.

Frecuentemente, el perfil es medido a lo largo de dos líneas por un carril,

una en cada huella de las ruedas. La anchura se define por el tipo de instrumento usado.

Por ejemplo las mediciones hechas con un sistema láser puede cubrir una

porción del camino de solo uno pocos mm., por el contrario las mediciones efectuadas con un sistema ultrasónicos pueden cubrir una porción de espesores mayores de varias pulgadas. Sin embargo, es más difícil repetir la medición de un perfil, si la línea para obtener el perfil es muy delgada.

Perfil lateral Perfiles

longitudinales

Que es un Perfilador Son instrumentos y métodos de prueba que son utilizados para producir una

sucesión de números relacionados al “perfil real” a partir de una línea imaginaria en el camino.

Un perfilador es un instrumento usado para producir una serie de

números relacionados a un perfil real de una manera bien definida. Un perfilador trabaja combinando tres ingredientes:

• Una elevación de referencia. • Una altura relativa a la referencia. • La distancia longitudinal.

Estos tres factores se combinan de manera diferente, basándose en el diseño del perfilador. Aplicación de los perfiles obtenidos:

• Para monitorear la condición de una red de caminos para la Dirección de Vialidad.

• Para evaluar la calidad de construcciones recientes • Para diagnosticar las condiciones de sitios específicos y determinar las

reparaciones apropiadas. • Para estudiar la condición de sitios específicos para la investigación.

La manera más común de interpretar la información del perfil, es reducir los perfiles de camino bajo un resumen de estadísticas de rugosidad. Por lo que se debe considerar dos requisitos básicos:

• El perfilador debe ser capaz de detectar la información relevante en el perfil real.

• El software computacional debe procesar los valores medidos para extraer la información deseada (estadística resumen).

2 Conceptos de Diseño Geométrico e IRI Teórico Los criterios a aplicar en los distintos casos se establecen mediante límites normativos y recomendaciones, descritos en detalle en el capítulo 3.200 del Manual de Carreteras Vol.3, que el proyectista deberá respetar y en lo posible, dentro de los límites económicos razonables, superar, para lograr un trazado que satisfaga las necesidades del tránsito y brinde la seguridad y calidad de servicio que se pretende obtener de la carretera o camino, según sea la categoría asignada. El buen diseño entonces, no resulta de una aplicación mecánica de los límites normativos, que en general representan valores mínimos. Por el contrario, el diseño requiere buen juicio y flexibilidad por parte del proyectista, para abordar con éxito la combinación de los elementos de planta y alzado, sin por ello transgredir los límites normativos. Todos los elementos deben conjugarse de manera tal que el trazado resultante sea el más seguro y económico, en armonía con los entornos naturales y al mismo tiempo adecuado a la categoría. 2.1 Localización del eje en planta Si el proyecto consulta calzada única, en la mayoría de los casos el eje en planta será el eje de simetría de la calzada de sección normal, prescindiendo de los posibles ensanches o pistas auxiliares que puedan existir en ciertos sectores. El eje de simetría será también el eje de giro para desarrollar los peraltes. En carreteras unidireccionales provistas de mediana, el eje se localizará en el centro de la mediana y los bordes interiores del pavimento de las calzadas poseerán la misma cota que dicho eje en las secciones transversales correspondientes. Los ejes de giro del peralte corresponderán en este caso a los bordes interiores del pavimento de cada calzada. Para las pistas de aceleración, deceleración, ramales y lazos de intersecciones y enlaces, se definirán ejes adecuados a cada situación según se establece en los capítulos 3.400 y 3.500 del M.C. Vol.3. 2.2 Elementos del trazado en planta La planta de una carretera preferentemente deberá componerse de una sucesión de elementos curvos y tramos en recta, cuando sea indispensable. Los elementos curvos corresponden a:

• Curvas circulares

• La parte central circular y dos arcos de enlace • Otras combinaciones de arco circular y arcos de enlace

La tendencia actual en el diseño de carreteras de cierto nivel se orienta hacia la utilización de curvas amplias que se adapten a la topografía del terreno, haciendo casi desaparecer las rectas. Esta forma de trazado se preferirá por cuanto los largos tramos rectos inducen a velocidades muy por sobre la velocidad del proyecto, aumentan el peligro de deslumbramiento por las luces del vehículo que avanza en sentido contrario, y porque la monotonía en la conducción disminuye la concentración del conductor, lo que en oportunidades es motivo de accidentes. Una sucesión de curvas de radios adecuados limitan la velocidad de operación y mantienen al conductor atento al desarrollo del trazado. Por otra parte, las curvas armonizan en mejor forma con las sinuosidades del terreno, proporcionando claras ventajas desde el punto de vista estético y económico.

Curva circular sin curva de enlace

Curva circular con arco de enlace (clotoide)

2.3 Transición de Peralte El peralte es la pendiente transversal que se le da al camino para que la inclinación compense los esfuerzos de deslizamiento lateral que experimenta el vehículo al ingresar a una curva. Por lo tanto, está asociado al radio de curvatura, coeficiente de fricción transversal y a la velocidad con la cual se diseña. En los tramos rectos o con curvas de radios muy amplios, el perfil transversal del camino posee una pendiente transversal normal denominada bombeo, cuya función es dar una inclinación adecuada a la calzada para evacuar las aguas lluvias. La transición de la pendiente transversal de la calzada depende del tipo de elemento curvo que presenta el trazado en planta y de la ubicación del eje en torno al cual se producirá dicha transición.

2.4 Eje de giro normal en curva sin clotoide

2.5 Eje de giro normal en curva con clotoide

2.6 Trazado en alzado

Donde, 2T = Longitud proyección horizontal de las tangentes a la curva de enlace i1 = Pendiente de la rasante de entrada i2 = Pendiente de la rasante de salida θ = Ángulo de deflexión entre dos rasantes que se cortan f = Flecha, distancia entre vértice y curva vertical K = Parámetro de la curva vertical (parábola de segundo grado)

Ejemplo de plano de diseño geométrico

2.7 IRI teórico

Cálculo de la cota en el eje Para determinar las cotas cada 25 cm a lo largo del eje, se requiere interpolar linealmente en los tramos rectos de la rasante. Para ello se debe seguir el siguiente procedimiento entre vértices del alineamiento vertical:

0ixCCex ∗+=

Donde, Cex = Cota en el eje a la distancia x (m) C0 = Cota inicial (m) x = Proyección horizontal de la distancia desde C0 hasta Cx (m) i1 = Pendiente de la rasante (%) Cálculo de la cota en los tramos con curva vertical En los sectores con curvas verticales, ya sea curvas cóncavas o convexas el procedimiento de cálculo requiere determinar la distancia vertical existente entre la línea de la rasante (recta) y la curva parabólica:

Kxyx 2

yx = Distancia vertical entre curva y línea de rasante x = Proyección horizontal de la distancia desde C0 hasta Cx (m) K = Parámetro de la curva vertical (parábola de segundo grado)

Donde,

TTK−

Para obtener la cota de la rasante corregida en los tramos con curvas verticales basta con sumar o restar, al valor de la cota en el eje Cex, el valor yx, dependiendo del tipo de curva que sea:

xxx yCeCr ±= Cálculo de la cota en la huella Para obtener la cota en la huella se requiere saber cuál es la pendiente transversal existente en dicho metraje. Para ello se interpola linealmente el valor del peralte a partir del diagrama de transición de peraltes en dicho punto.

xxdpCrCh ∗

Chx = Cota en la huella en el punto x Crx = Cota del eje de la rasante en el punto x px = Pendiente transversal en el punto x dh = Distancia de la huella al eje 2.8 Evaluación del IRI teórico Una vez obtenido el perfil en la huella con cotas cada 25cm, se debe procesar dicho perfil con el modelo teórico del IRI, el cual se puede obtener en la Internet (Roadruf, Proval, etc) o bien programar. Finalmente, la evaluación se procesa en tramos cada 200m, utilizando para ello el perfil teórico calculado con cotas discretas cada 25cm y resolución de 0,2mm, por la huella a lo largo del camino en estudio.

3 Normativa y Cálculo de Multas por IRI

Este capítulo tiene por objetivo que; a través de la Normativa vigente (Manual de Carreteras), determinar mediante el Método de perfilometría la Rugosidad de los diferentes tipos de pavimentos ( asfáltico, hormigón y tratamientos superficiales); como así también reconocer las diferentes singularidades de los pavimentos para evaluar el calculo de multas respectivas.

3.1 Item 5.407 Tratamientos Superficiales

En la sección 5.407.308 Control de Rugosidad (IRI), señala que la medición

del IRI la hará el contratista mediante su Autocontrol, según lo especificado en el método 8.502.8 (LNV 107) del M.C.-V.8, con la excepción de que las mediciones deberán ser las clasificadas como clase I según el Banco Mundial.

Los resultados de las mediciones deberán ser informados en un plazo

máximo de 30 días contados desde el término de las faenas de pavimentación de la superficie de rodado o de un sector que pueda ser auscultado por el Autocontrol. Con estas mediciones el Autocontrol, hará una preevaluación mediante medias fijas, considerando el promedio de tramos consecutivos en sectores homogéneos de pavimento, según lo especificado en el Método 8.502.8 (LNV 107) del MC-8.

Se entenderá que la superficie del pavimento tiene una rugosidad

aceptable, si todos los promedios de cinco (5) tramos consecutivos de 200 m o fracción tiene un valor de IRI igual o inferior a 3,0 m/km y ninguno de los valores individuales supera 4,0 m/km. El inspector Fiscal podrá autorizar un valor mayor para la exigencia individual del contrato, previa consulta formal al Laboratorio Nacional, y respuesta expresa de éste.

En caso de incumplimiento de la exigencia de los valores individuales, el

Contratista deberá efectuar las reparaciones necesarias para llegar a un valor del IRI bajo el límite máximo establecido para valor individual, previa consulta al Inspector Fiscal, quien estará facultado para autorizar o rechazar la metodología de reparación propuesta por el Contratista. Las reparaciones deberán considerar tramos completos de 200 metros o fracción en el caso de inicio o término del contrato. Si hay deficiencias en las medias fijas, el Contratista podrá solicitar al Inspector Fiscal autorización para reparar el tramo afectado, quien, al igual que en

el caso de los valores individuales, estará facultado para autorizar o rechazar estas reparaciones, las cuales deberán considerar el ó los tramos completos de 200 metros o fracción en el caso de inicio o término del contrato.

Una vez finalizadas las reparaciones, en caso de que las haya, el

Autocontrol deberá realizar una nueva medición los sectores reparados e informarlos al Inspector Fiscal en un plazo no superior a 30 días de efectuadas las reparaciones.

Cuando el Inspector Fiscal lo solicite, la Dirección de Vialidad efectuará la

recepción definitiva y oficial del IRI, midiendo la totalidad del contrato. Alternativamente y si lo estima necesario podrá medir parte de él, situación en la cual, se aplicará la prueba de hipótesis estadística establecida en el Método 8.003.11 del MC-V8, para validar las mediciones del Autocontrol y realizar con ellas la evaluación correspondiente. Excepcionalmente, la Dirección de Vialidad por razones de fuerza mayor relacionadas con la disponibilidad de Equipos, personal u otras, podrá utilizar las mediciones realizadas por el Autocontrol para realizar la evaluación respectiva, situación en la cual éste deberá incluir en medio óptico (CD o DVD) las cotas del o los sensores que hayan intervenido en el proceso de medición.

Con las mediciones de IRI antes mencionadas, se realizará la evaluación

definitiva y oficial del IRI mediante media fijas, considerando el promedio aritmético de cinco(5) tramos consecutivos en sectores homogéneos de pavimento y según lo especificado en el Método 8.502.8 (LNV 107) del MC-V8.En caso de cumplimiento de la exigencia por media fija se aplicará las multas indicadas en la tabla 5.407.308.A, sobre el valor de la superficie de rodadura .La multa que afecta a una media fija se aplicará al tramo completo que la determina, es decir, el porcentaje de multa será el mismo para los cinco o menos tramos involucrados.

Todos los tramos que no cumplan la exigencia por valor individual o

aquellos que habiendo sido reparados continúan con incumplimiento de esta exigencia, se le aplicará una multa de 100% y se incluirán para efectos de evaluación.

En el caso que un tramo tenga multa por valor individual y además le

corresponde multa por media fija, se considerará sólo el mayor valor. No habrá exigencia de cumplir con el Control de Rugosidad IRI en las

bermas pavimentadas con concreto asfáltico, ni en otras singularidades, entendiéndose como tal, todas aquellas alteraciones del perfil longitudinal del camino que no provengan de fallas constructivas y que incrementen el valor de IRI

en el tramo que se encuentren. Se considerarán como singularidades los cuellos de empalme, acceso, puentes, badenes, cámaras u otros, autorizadas por el Inspector Fiscal previa consulta al Laboratorio Nacional de Vialidad.

Para efectos de la evaluación, las singularidades que se pudieran presentar

afectarán el tramo completo de 200 metros en la pista en que se encuentran ubicadas, el cual no se incluirá en la evaluación. Los tramos de 200 metros que no se consideren en la evaluación por efecto de singularidades, no dividirán el sector homogéneo en que se encuentran.

No se exigirá este control en recarpeteos asfálticos sobre pavimentos

existentes, excepto cuando en el proyecto se establezca cotas de rasante para dichos recarpeteos.

TABLA 5.407.308.A

MULTAS POR INCULPLIMIENTO DE IRI

IRI (m/km)

MULTAS CON RESPECTO AL VALOR DE LA CAPA DE SUPERFICIE EN EL AREA

AFECTADA POR INCULPLIMIENTO

3,0<IRI< 3,3 3,3<IRI< 3,6 3,6<IRI< 4,0

4,0<IRI

25% 50% 75% 100%

Para los efectos de establecer el valor del área afectada, se considerará los metros cuadrados (m²) con deficiencias y un precio unitario equivalente a 1,25 veces el del Presupuesto Compensado correspondiente al tratamiento superficie I.V.A incluido y debidamente reajustado.

3.2 Item 5.408 Mezclas asfálticas en caliente

En la sección 5.408.304(5) Control de Rugosidad (IRI), señala que la medición del IRI la hará el contratista mediante su Autocontrol, según lo

especificado en el método 8.502.8 (LNV 107) del M.C.-V.8, con la excepción de que las mediciones deberán ser las clasificadas como clase I según el Banco Mundial.

Los resultados de las mediciones deberán ser informados en un plazo

máximo de 30 días contados desde el término de las faenas de pavimentación de la superficie de rodado o de un sector que pueda ser auscultado por el Autocontrol. Con estas mediciones el Autocontrol, hará una preevaluación mediante medias fijas, considerando el promedio de tramos consecutivos en sectores homogéneos de pavimento, según lo especificado en el Método 8.502.8 (LNV 107) del MC-8.

Se entenderá que la superficie del pavimento tiene una rugosidad

aceptable, si todos los promedios de cinco (5) tramos consecutivos de 200 m o fracción tiene un valor de IRI igual o inferior a 2,0 m/km y ninguno de los valores individuales supera 2,8 m/km. El Inspector Fiscal podrá autorizar un valor mayor para la exigencia individual del contrato, previa consulta formal al Laboratorio Nacional de Vialidad, y respuesta expresa de éste.

En caso de incumplimiento de la exigencia de los valores individuales, el

Contratista deberá efectuar las reparaciones necesarias para llegar a un valor del IRI bajo el límite máximo establecido para valor individual, previa consulta al Inspector Fiscal, quien estará facultado para autorizar o rechazar la metodología de reparación propuesta por el Contratista. Las reparaciones deberán considerar tramos completos de 200 metros o fracción en el caso de inicio o término del contrato.

Si hay deficiencias en las medias fijas, el Contratista podrá solicitar al Inspector Fiscal autorización para reparar el tramo afectado, quien, al igual que en el caso de los valores individuales, estará facultado para autorizar o rechazar estas reparaciones, las cuales deberán considerar el ó los tramos completos de 200 metros o fracción en el caso de inicio o término del contrato.

Una vez finalizadas las reparaciones, en caso de que las haya, el Autocontrol deberá realizar una nueva medición de los sectores reparados e informarlos al Inspector Fiscal en un plazo no superior a 30 días de efectuadas las reparaciones.

Cuando el Inspector Fiscal lo solicite, la dirección de Vialidad efectuará la

recepción definitiva y oficial del IRI, midiendo la totalidad del contrato. Alternativamente y si lo estima necesario podrá medir parte de él, situación en la cual, se aplicará la prueba de hipótesis estadística establecida en el Método

8.003.11 del MC-V8, para validar las mediciones del Autocontrol y realizar con ellas la evaluación correspondiente. Excepcionalmente, la Dirección de Vialidad por razones de fuerza mayor relacionadas con la disponibilidad de Equipos, personal u otras, podrá utilizar las mediciones realizadas por el Autocontrol para realizar la evaluación respectiva, situación en la cual éste deberá incluir en medio óptico (CD o DVD) las cotas del o los sensores que hayan intervenido en el proceso de medición.

Con las mediciones de IRI antes mencionadas, se realizará la evaluación

definitiva y oficial del IRI mediante media fijas, considerando el promedio aritmético de cinco(5) tramos consecutivos en sectores homogéneos de pavimento y según lo especificado en el Método 8.502.8 (LNV 107) del MC-V8. En caso de cumplimiento de la exigencia por media fija se aplicará las multas indicadas en la tabla 5.408.304.1 del MC-V5, sobre el valor de la superficie de rodadura. La multa que afecta a una media fija se aplicará al tramo completo que la determina, es decir, el porcentaje de multa será el mismo para los cinco o menos tramos involucrados.

Todos los tramos que no cumplan la exigencia por valor individual o

aquellos que habiendo sido reparados continúan con incumplimiento de esta exigencia, se le aplicará una multa de 100% y se incluirán para efectos de evaluación.

En el caso que un tramo tenga multa por valor individual y además le

corresponde multa por media fija, se considerará sólo el mayor valor. No habrá exigencia de cumplir con el Control de Rugosidad IRI en las

bermas pavimentadas con concreto asfáltico, ni en otras singularidades, entendiéndose como tal, todas aquellas alteraciones del perfil longitudinal del camino que no provengan de fallas constructivas y que incrementen el valor de IRI en el tramo que se encuentren. Se considerarán como singularidades los cuellos de empalme, acceso, puentes, badenes, cámaras u otros, autorizadas por el Inspector Fiscal previa consulta al Laboratorio Nacional de Vialidad.

Para efectos de la evaluación, las singularidades que se pudieran presentar

afectarán el tramo completo de 200 metros en la pista en que se encuentran ubicadas, el cual no se incluirá en la evaluación. Los tramos de 200 metros que no se consideren en la evaluación por efecto de singularidades, no dividirán el sector homogéneo en que se encuentran.

No se exigirá este control en recarpeteos asfálticos sobre pavimentos existentes, excepto cuando en el proyecto se establezca cotas de rasante para dichos recarpeteos.

TABLA 5.408.304.1

IRI (m/km)

MULTAS CON RESPECTO AL VALOR DE LA CAPA DE SUPERFICIE EN EL AREA AFECTADA POR INCULPLIMIENTO

2,0<IRI< 2,2 2,2<IRI< 2,5 2,5<IRI< 2,8

2,8<IRI

25% 50% 75%

Para los pavimentos asfálticos que presenten simultáneamente en un sector

deficiencia de IRI y espesor, será el Proyectista, previa consulta a la Dirección de Vialidad quien determinará en definitiva la metodología de reparación a utilizar.

El contratista deberá cancelar la multa en el plazo de 30 días contados desde

la notificación; si así no ocurriere, La Dirección de Vialidad deberá sacar dichas multas con cargo a las retenciones y garantías del Contrato.

3.3 Item 5.409 Mezclas asfálticas en frío

Este control se regirá por lo establecido en el Ítem 5.408.304(5) de la sección 5.408 Mezclas asfálticas en caliente. Sin embargo no se exigirá este control en recarpeteos asfálticos sobre pavimentos existentes, excepto cuando en el proyecto se establezcan cotas de rasante para dichos recarpeteos.

3.4 Item 5.410 Pavimentos de Hormigón

Para este control se procederá según lo descrito en el numeral 5.408.304(5) de la sección 5.408 Mezclas asfálticas salvo que se trata de la superficie de un pavimento de hormigón.

3.5 Método 8.502.8

El Método describe el procedimiento para determinar la rugosidad superficial (irregularidades de la superficie) de pavimentos asfálticos, de hormigón, tratamientos superficiales y eventualmente, de otros tipos de capas de rodadura, expresada mediante el indicador IRI (International Roughness Index).

Referencias.

El procedimiento se basa en el documento Guidelines for Conducting and Calibrating Road Roughness Measurements, Publicación Técnica N º 46 del Banco Mundial, 1986. Terminología. Rugosidad: Alteraciones del perfil longitudinal del camino que provocan vibraciones en los vehículos que lo recorren. Se mide con el indicador denominado Índice de Rugosidad Internacional, IRI (Ver Referencias), el que se expresa en m/Km. Singularidad: Cualquier alteración del perfil longitudinal del camino que no provenga de fallas constructivas y que incremente el valor del IRI en el tramo en que se encuentra. Entre ellas se pueden citar puentes, badenes, tapas de alcantarillas, cuñas, cruces de calles y otras, que por diseño geométrico alteren el perfil del camino.

Paso superior

Cámara de la red de alcantarillado en calzada

Sector Homogéneo.

Superficie de rodadura de estructuración uniforme a lo largo del camino.

Sector homogéneo Pavimento Asfáltico

Sector homogéneo Pavimento Hormigón

Equipo.

Existen dos categorías de equipos para medir las irregularidades del perfil longitudinal con el máximo nivel de precisión, que se diferencian sólo por la velocidad con que miden (rendimiento) y no por la precisión con que lo hacen. Los más conocidos son los que se indican a continuación, sin perjuicio que puedan existir otros que cumplan con los requisitos exigidos a una u otra categoría. En todo caso, para los equipos que efectúen mediciones, estás deben corresponder a las clasificadas como clase I según el Banco Mundial. Equipos de Alto Rendimiento.

a) Perfilómetro Óptico Este Equipo esta compuesto por dos sensores que atrapan la luz, están ubicados a la derecha e izquierda del vehículo; las mediciones se graban en cintas magnéticas. Este equipo es muy sensible a la luz del sol. En la actualidad este Equipo no esta operable.

b) Perfilómetro Láser

El Perfilómetro Láser consiste en un furgón o van al cual esta permitido montar

instrumentos que miden los perfiles en ambas huellas de rodadura al ser

conducido a lo largo de un camino.

Esta formado por tres sistemas:

Metodología de uso:

El principio de medida de los equipos perfilómetros se basa en la determinación de la distancia entre el sensor láser y el pavimento; el sensor va colocado sobre una barra (situada en la parte anterior o posterior del vehículo). Con el desplazamiento del vehículo la barra tiene un movimiento vertical que es necesario deducir para que el resultado sea exclusivamente la cota o variación de altura del perfil de la carretera. Esto se consigue con un sistema de referencia inercial que permite conocer la distancia de la barra al pavimento en cada instante. Se dispone de un sensor que mide continuamente la distancia de la barra al suelo con un acelerómetro. Se conoce la distancia del sensor láser al pavimento y con ello se puede determinar la variación de altura (cota) de la carretera en cada instante de medida. El sistema se completa con un odómetro que refiere a la cota obtenida a la distancia horizontal recorrida. Se debe destacar que el perfil obtenido por los equipos de este tipo no es un perfil topográfico puro sino un perfil útil para los propósitos de analizar la Regularidad Superficial.

Sistema Láser

Sistema GPS

Sistema

video digital

Para medición del perfil longitudinal, el MLP mide los siguientes parámetros, separados a 50 mm en sentido de avance del vehículo : •Distancia vertical entre la barra del Perfilómetro y la superficie del pavimento •Aceleración vertical de la barra del Perfilómetro. •Tiempo y distancia de lectura de los parámetros anteriores.

Figura A Indica las componentes básicas de un perfilador láser

Láser invisible se dispara verticalmente a la superficie a la velocidad de muestreo

Un objetivo óptico interno recibe el haz reflejado. La altura del punto analizado se asocia a su posición horizontal en el objetivo.

Figura B indica el proceso de trabajo de una cámara láser

Cada 50 mm de recorrido el MLP mide la forma transversal usando las 13 cámaras láser montadas en la barra. El algoritmo simula una línea extendida ubicada cruzando el pavimento. La máxima distancia entre la superficie del pavimento y el borde recto es determinado para cada perfil. Descripción del equipo

Sistema Láser: Perfil longitudinal Para la medición del perfil longitudinal, el MLP mide los siguientes

parámetros, separados a 50 mm. en sentido de avance del vehículo: • Distancia vertical entre la barra del perfilómetro y la superficie del

pavimento. • Aceleración vertical de la barra del perfilómetro. • Tiempo y distancia de lectura de los parámetros anteriores. • La unidad de medición es m/km.

a.- Transductores de distancia El equipo inercial cuenta con un mecanismo de alta tecnología para obtener

la distancia entre la superficie del pavimento y un dispositivo receptor de onda arrojadas por un emisor, equipo denominado transductor ya que transforma una señal de onda a una lectura de altura entre la superficie de la carpeta y la

ubicación del dispositivo antes mencionado .El tipo de ondas utilizadas va a permitir caracterizar el equipo, es decir equipos láser, Óptico (ondas luminosas) ó Ultrasonido (ondas de sonido). b.- Acelerómetro

Los equipos perfilométricos cuentan con dos acelerómetros, cada uno se encuentra en la parte superior del láser ubicado sobre la huella dejada por ambas ruedas del equipo. c.- Odómetro o transductor de distancia

El transductor de distancia u odómetro es un equipo capaz de entregar la distancia recorrida, ubicada en unas de las ruedas del vehículo, generalmente en la rueda trasera del conductor.

La metodología de entrega de datos se realiza a través de pulsos

electromagnéticos enviados a un procesador computacional por cada vuelta completa que realiza la rueda. Pruebas de calibración: •Calibración rutinaria (Bounce test):

Es usada para chequear cuan bien los acelerómetros están corrigiendo el movimiento vertical del vehículo. Esta prueba se realiza para verificar el correcto funcionamiento de los acelerómetros, sensores láser de desplazamiento, equipo computacional y equipo de adquisición de datos. •Calibración del Odómetro:

Estos han de ser calibrados midiendo una distancia predeterminada en una sección recta del camino. Un error mayor al 0,1% no es aceptado. •Calibración de barra recta:

Los sensores láser de altura son puesto en cero usando el software para medida precisa de profundidad .Se coloca los bloques de medición en turnos (25, 35 y 75mm) bajo cada láser, y se verifica que los cambios de datos de altura sean correctos en cada caso.

Digital Multi Láser Profiler

Su velocidad de operación varia entre 30 y 120 km/h. Parámetros que mide: Perfil longitudinal (IRI)

Perfil transversal (Ahuellamiento) Macrotextura

Equipos de Bajo rendimiento (Portátiles)

a) Nivel y mira (topográficos). Uno de los primeros métodos del perfil del camino fue a través de una mira y nivel siendo un método ideal para la calibración de instrumento de alto rendimiento. Su proceso de medición es fácil obtención datos, pero de bajo rendimiento.

El equipamiento es de fácil lectura, solamente requiere de un nivel, una mira con precisión y una cinta para medir la distancia entre ambos instrumentos, este sistema requiere que se disponga de un equipo mínimo de tres personas para efectuar la medición. (Los resultados obtenidos mediante este instrumento son de alta confiabilidad, pero existe el inconveniente que el equipo dadas sus características lleva a una ocupación de tiempos muy prolongados).

b) Perfilómetro portátil (con inclinómetro): Walking Profiler. El Walking Profiler es un instrumento eficiente y preciso para distancias

corta, recopila y presenta información de la superficie del pavimento. Es liviano y fácil de transportar.

La información de salida incluye distancia, perfil y el Índice de Regularidad

Superficial (IRI).Tiene clasificación 1 de acuerdo al Banco Mundial.

Podrán incluirse en estas categorías otros equipos que cumplan los

requisitos exigidos.

Métodos de Control.

Para el autocontrol, el Contratista debe utilizar alguno de los sistemas perfilométricos mencionados, siempre que cumpla con que sus mediciones sean las denominadas clase I. Para el control de la rugosidad, se deberá procesar el programa computacional del Índice de Rugosidad Internacional IRI (Ver Referencias). Las mediciones se realizarán longitudinalmente por cada pista, en forma separada, mediante un sistema perfilométrico de precisión. Se registrará la variación del perfil al milímetro, a razón de no menos de cuatro puntos por metro, es decir, con un distanciamiento no superior a 250 mm.

La medición se efectuará en forma continua, comenzando desde el inicio

del tramo o Contrato a controlar, hasta el término de él y/o viceversa, según sea el caso.

3.6 Procedimiento de Evaluación.

La evaluación como control receptivo de la rugosidad (IRI) de un tramo de camino o de un Contrato, deberá ajustarse al siguiente procedimiento:

Forma de Procesar.

Procesar según el sentido del tránsito, cada pista separadamente en tramos de 200 m o fracción, en caso de que un tramo determinado al inicio o al término de un sector homogéneo no alcance los 200 m.

El kilómetro debe ajustarse al primer múltiplo de 200 m según el balizado del contrato. Si la longitud del tramo es inferior a 100 m, no se considerará en la evaluación; si es igual o superior, considérelo como tramo independiente. Lo anterior también es válido en los sectores finales del tramo o contrato.

Los informes con valores de IRI se entregarán referidos al kilometraje o

balizado del contrato. Registre el IRI en m/km, aproximando a un decimal.

Singularidades.

Se determinará si hay singularidades y se identificarán. Las singularidades que se pudieran presentar afectarán el tramo completo de 200 metros en la pista en que se encuentran ubicadas, él cual no se considerará en las evaluaciones. Las singularidades que se emplacen en dos tramos vecinos, ubicadas al final de un tramo y al comienzo del siguiente (ambas en la misma pista), afectarán los dos tramos de 200 m, los que no se considerarán en las evaluaciones. Las singularidades que tengan longitudes de más de 200 m afectarán los tramos que las contengan, su longitud será múltiplo de 200 m y no se considerarán en las evaluaciones y para las que tengan longitudes de más de 200 metros, en cuyo caso la longitud a considerar será un múltiplo de 200 m.

Cálculo del IRI en los Sectores Homogéneos.

En los sectores homogéneos se evaluará el IRI por medias fijas, tomando

los valores de cinco tramos consecutivos. Se entenderá que el pavimento tiene una rugosidad aceptable si todas las medias aritméticas fijas de 5 valores consecutivos de IRI son iguales o inferiores al valor indicado en las Especificaciones Técnicas del Contrato y ninguno de los valores individuales supera los límites establecidos en dichas Especificaciones.

En caso de incumplimiento, se procederá de acuerdo a lo estipulado en las Especificaciones Técnicas Especiales del Contrato o en su defecto a lo indicado en el Volumen 5 del Manual de Carreteras.

Si no es posible disponer de 5 valores consecutivos para formar una media

fija, se determinará el promedio aritmético de los valores con que se cuente hasta un mínimo de dos. Se aceptará la rugosidad si el promedio resulta igual o inferior

al valor indicado en las Especificaciones Técnicas del Contrato para media fija y ninguno de los valores individuales supera los límites estipulados en dichas Especificaciones. El procedimiento es válido sólo cuando existan al menos dos valores para determinar el promedio; si no es así y sólo se dispone de un valor, éste no tendrá más exigencia que la de un valor individual. Informe. El informe correspondiente deberá contener al menos los siguientes antecedentes: a) Nombre del Contrato b) Región c) Rol y Código del camino d) Número y fecha de la resolución que adjudicó el contrato e) Empresa Contratista f) Tipo de Pavimento g) Sector controlado h) N° de la pista controlada i) Fecha de medición

En la Lámina.8.502.8 A se incluye un formulario tipo que define la forma en que debe presentarse el Informe. Para llenarlo se debe proceder como sigue:

• En las primeras dos columnas se debe anotar el kilometraje inicial y el

final del tramo medido. • En la tercera se debe registrar el valor de IRI [m/km]. • En la cuarta columna, encabezada por la palabra “topónimo”, se

identificará cualquier singularidad que exista en el camino como por ejemplo un puente, un paso superior o un cambio del tipo o características del pavimento, que sirva de antecedente o referencia a quien evalúe la información.

Lámina.8.502.8 A formato a emplear para informar las mediciones de IRI

3.7 Cálculo de Multas.

En el cálculo de las medias fijas procese todos los tramos de los sectores homogéneos, incluyendo aquellos que no cumplen por muestra individual, a menos que dichos tramos se reparen o se rehagan.

Para calcular las multas utilice el formulario de 9 columnas que se incluye

en la Lámina 8.502.8 B. En la primera columna debe indicar el N° del tramo, en la segunda el kilometraje de inicio del tramo, en la tercera el kilometraje de término, en la cuarta la longitud del tramo en metros, en la quinta el IRI individual, en la sexta los cálculos de las medias fijas de cinco valores, en la séptima las multas por valores individuales si corresponden, en la octava la multas correspondientes a las medias fijas, y finalmente en la novena las multas finales en cada tramo de 200 m si corresponde.

La multa que afecta a una media fija se aplicará al tramo completo que la

determina, es decir, el porcentaje de multa será el mismo para los cinco o menos tramos involucrados. Determine la multa tramo a tramo. En el caso que un tramo tenga multa por valor individual y además le corresponda una multa por media fija, se considerará el mayor valor, el que no debe exceder el 100%. Ejemplo de Cálculo. A modo ilustrativo se muestra en la Lámina 8.502.8 B un ejemplo de cálculo de multas por incumplimiento de IRI, aplicable tanto a pavimentos de asfalto como de hormigón.

Se supone que las especificaciones de la obra señalan lo siguiente: - IRI individual: 2,8 (m/km). - IRI Media Fija: 2,0 (m/km)

Las multas (%) a aplicar por incumplimiento del valor promedio de cinco muestras consecutivas (IRI Media Fija) son las que se muestran en el siguiente cuadro:

IRI (m/km)

MULTAS CON RESPECTO AL VALOR DE LA CAPA DE SUPERFICIE EN EL AREA

AFECTADA POR INCULPLIMIENTO

2,0<IRI< 2,2 2,2<IRI< 2,5 2,5<IRI< 2,8

2,8<IRI

25% 50% 75% 100%

Fuente: Manual de Carreteras, Volumen 5 Especificaciones Técnicas Generales de Construcción, Sección 5.408.

Ejemplo1

Tramo Inicio Término Longitud IRI Media Fija Nº km km m m/km m/km 1 0.050 0.200 150 1.6 2 0.200 0.400 200 1.8 3 0.400 0.600 200 2.0 4 0.600 0.800 200 1.3 5 0.800 1.000 200 1.5 1.6 6 1.000 1.200 200 1.8 7 1.200 1.400 200 2.1 8 1.400 1.600 200 2.0 9 1.600 1.800 200 2.5 10 1.800 2.000 200 2.2 2.1 11 2.000 2.200 200 1.8 12 2.200 2.400 200 Singularidad 13 2.400 2.600 200 3.0 14 2.600 2.800 200 2.0 15 2.800 3.000 200 2.4 16 3.000 3.200 200 2.3 2.3 17 3.200 3.400 200 2.2 18 3.400 3.600 200 2.7 19 3.600 3.800 200 2.2 20 3.800 4.000 200 2.0 21 4.000 4.100 100 2.1 2.2

Ejemplo Nº2: Ejemplo con un tramo de inicio mayor o igual a 100 metros, en que su valor de IRI se considera en la evaluación y con un tramo de término mayor o igual a 100 metros, en que su valor de IRI se considera también en la evaluación. Tramo Inicio Término Longitud IRI Media Fija Multa (%) Multa Final

Nº km km m m/km m/km Individual Media Fija (%) 1 0.050 0.200 150 1.6 0 0 0 2 0.200 0.400 200 1.8 0 0 0 3 0.400 0.600 200 2.0 0 0 0 4 0.600 0.800 200 1.3 0 0 0 5 0.800 1.000 200 1.5 1.6 0 0 0 6 1.000 1.200 200 1.8 0 25 25 7 1.200 1.400 200 2.1 0 25 25 8 1.400 1.600 200 2.0 0 25 25 9 1.600 1.800 200 2.5 0 25 25 10 1.800 2.000 200 2.2 2.1 0 25 25 11 2.000 2.200 200 1.8 0 50 50 12 2.200 2.400 200 Singularidad 13 2.400 2.600 200 3.0 100 50 100 14 2.600 2.800 200 2.0 0 50 50 15 2.800 3.000 200 2.4 0 50 50 16 3.000 3.200 200 2.3 2.3 0 50 50 17 3.200 3.400 200 2.2 0 25 25 18 3.400 3.600 200 2.7 0 25 25 19 3.600 3.800 200 2.2 0 25 25 20 3.800 4.000 200 2.0 0 25 25 21 4.000 4.100 100 2.1 2.2 0 25 25

Ejemplo Nº3: ejemplo con un tramo de inicio menor a 100 metros, en que su valor de IRI no se considera en la evaluación y con un tramo de término menor a 100 metros, en que su valor de IRI tampoco se considera en la evaluación.

Tramo Inicio Término Longitud IRI Media Fija Multa (%) Multa FinalNº km km m m/km m/km Individual Media Fija (%) 1 0.150 0.200 50 --- 0 0 0 2 0.200 0.400 200 1.8 0 0 0 3 0.400 0.600 200 2.0 0 0 0 4 0.600 0.800 200 1.3 0 0 0 5 0.800 1.000 200 1.5 0 0 0 6 1.000 1.200 200 1.8 1.7 0 0 0 7 1.200 1.400 200 2.1 0 25 25 8 1.400 1.600 200 2.0 0 25 25 9 1.600 1.800 200 2.5 0 25 25 10 1.800 2.000 200 2.2 0 25 25 11 2.000 2.200 200 1.8 2.1 0 25 25 12 2.200 2.400 200 Singularidad 13 2.400 2.600 200 3.0 100 50 100 14 2.600 2.800 200 2.0 0 50 50 15 2.800 3.000 200 2.4 0 50 50 16 3.000 3.200 200 2.3 0 50 50 17 3.200 3.400 200 2.2 2.4 0 50 50 18 3.400 3.600 200 2.7 0 50 50 19 3.600 3.800 200 2.2 0 50 50 20 3.800 4.000 200 2.0 2.3 0 50 50 21 4.000 4.090 90 ---

44 Evaluación de lisura

4.1 Alcance y campo de aplicación

La correcta terminación de los pavimentos es de primerísima importancia para el confort de los usuarios y su evaluación se hace a través de las irregularidades del perfil. Este método describe la medición de los altos y bajos del perfil con Detector Hi-Lo. Descripción del equipo El detector Hi-Lo es una regla rodante que permite medir la irregularidad de la superficie. Este equipo está conformado por una viga metálica indeformable que se traslada sobre tres ruedas. Una rueda, la detectora, dispuesta al centro de la viga, se desplaza verticalmente por los altos y bajos de la superficie del pavimento. Estas variaciones son amplificadas sobre un cuadrante montado en el centro del equipo, con una escala graduada al milímetro y rango de ± 10. Las magnitudes de las irregularidades del pavimento pueden leerse directamente en dicha escala. El detector Hi-Lo se opera por medio de una manilla de barra con sistema de dirección que controla la rueda timón delantera y está conformado por los siguientes elementos. A - Viga metálica: De una longitud de 3000 ± 50 mm. Es deseable que para su maniobrabilidad el material sea en base a aluminio, de tal forma que su masa no sobrepase los 40 Kg. B - Ruedas de apoyo: Estas deberán ser metálicas, con buje o rodamientos que faciliten su movimiento y con llantas de goma-neoprene. Estas deberán ir colocadas en los extremos de la viga. C - Rueda detectora: Esta deberá ser metálica, con buje o rodamiento que facilite su movimiento y con llantas de goma-neoprene. Esta irá ubicada al centro de la viga. D - Sistema transductor: Consiste en un cuadrante tipo abanico, calibrado en milímetros con una amplitud de ± 10 mm y un sistema de conversión angular de ampliación 1 a 15 mínimo.

Calibración del equipo Esta calibración se deberá efectuar al inicio de cada faena o por lo menos una vez al año por un laboratorio competente, el cual debe certificar el cumplimiento de las especificaciones en cuanto a dimensiones, dureza de las llantas, sistemas de medida y flechas. 1.- Calibración Sistemática a) Calibración de Nivel b) Calibración o control de la escala milimétrica c) Verificaciones a ) Calibración de nivel: La posición de nivel o posición cero en las mediciones

corresponde a la recta imaginaria que une tangencialmente las tres ruedas del equipo Hi-Lo. La calibración se debe efectuar sobre un piso o viga rectos, sin resaltes, en una longitud mínima de 3500 mm que no sufra deformación. Con el equipo apoyado sobre este patrón se calibrará la posición cero

b) Control de la escala milimétrica: Se debe realizar con el equipo montado sobre

un piso completamente nivelado. Con la aguja indicadora en posición cero, ya calibrada, se colocan placas de espesor conocido de 1 a 10 mm bajo la rueda control hasta completar las lecturas del rango de altos, las cuales deben corresponder a las grabadas en el cuadrante. Para los valores bajos se colocan las placas de calibración bajo ambas ruedas de apoyo hasta completar el rango de bajos.

Las placas empleadas en la calibración deben tener 30 mm. de ancho por 40 mm. de largo.

c) Verificaciones: Además como parte de la calibración sistemática se deberán efectuar controles tales como:

Que las características y flechas estén dentro de tolerancias Que las ruedas estén en condiciones y de acuerdo a dimensiones Que las llantas no presenten durezas y si las tiene que sean uniformes Que las condiciones del estado mecánico sean las adecuadas

Calibración Rutinaria Calibración rutinaria: Se realiza inmediatamente antes de emplear el equipo, en cada jornada y después de cada transporte dentro de la faena. Consiste esencialmente en el chequeo de la posición cero, control a realizar sobre una viga de calibración con una precisión de 0,4 mm. Alternativamente el control de nivel, puede efectuarse con el equipo suspendido sobre las ruedas de apoyo determinando la posición cero mediante un nylon de pesca de 1 mm. de diámetro, el hilo debe tensarse uniendo ambas ruedas de apoyo lo que permite verificar la rueda central o detectora con respecto a la lectura del cuadrante.

4.2 Mediciones de lisura en pavimentos de asfalto El presente instructivo se refiere a las evaluaciones de la lisura de los pavimentos, correspondientes a mediciones realizadas con equipo detector HI-LO. Manual de Carreteras Volumen 8, Método 8.502.4 Auscultaciones y Prospecciones: Método para determinar las irregularidades Superficiales de los Pavimentos mediante HI-LO. Consideraciones para las mediciones de la irregularidad en las superficies de rodado de pavimentos asfálticos. Antes de comenzar las mediciones se efectúa la calibración rutinaria del equipo. Se ubica el equipo en la dirección de medición, con la rueda trasera o la central en el inicio del tramo a medir, según corresponda. Y luego se procede a avanzar en dirección predominantemente paralela al eje del camino a una velocidad de caminata normal, procurando que la rueda detectora no salte. Un sector presenta irregularidad cuando la rueda detectora indica en el cuadrante o abanico un valor mayor al máximo permisible ya sea en los altos o en los bajos, al que está estipulado en las especificaciones de lisura del contrato. Cuando la aguja sobrepasa el máximo permisible, se detiene el equipo se marca este punto, luego se avanza lentamente para determinar si la irregularidad va en aumento y se ubica el máximo de la misma. A continuación se delimita el comienzo y el fin de la zona que presenta irregularidades en el pavimento. Se determina luego el valor opuesto de la irregularidad registrada, para lo cual se avanza o retrocede el equipo dos metros antes y dos metros después de la zona delimitada. Si la aguja no pasa al otro lado del cero, se considera cero. Si pasa, se considerará el máximo valor a que llegó dentro de los cuatro metros. El área afectada se determina sumando dos metros a cada extremo en el sentido longitudinal a la zona delimitada y multiplicando por el ancho de la pista o carril. Zona de traslapes, En caso que la distancia entre dos zonas delimitadas sea inferior a cuatro metros, se suman dos metros antes y dos metros después de cada zona delimitada. Se produce con esto una superposición de áreas, obteniéndose dos tramos: uno con la irregularidad mayor, incluida la zona de superposición y el otro con la irregularidad menor, sin incluir la zona de superposición.

El área afectada se determina multiplicando cada tramo por el ancho del carril o pista. A modo ilustrativo se incluyen a continuación dos ejemplos prácticos de cálculo de áreas afectadas por incumplimiento de lisura en pavimentos asfálticos, en los cuales el valor máximo permisible es de 5 mm. Ejemplo 1, irregularidad aislada

Se toma el mayor valor de los altos, que en este caso es 7 mm. Los bajos en las zonas de 2 m son de 3 y 4 mm. El mayor valor absoluto de irregularidad, incluidas las zonas de 2 m, es igual a 7 mm. Por lo tanto, el área afecta a multa, es en este caso:

Área afectada 7mm = ( 2,00 + 1,80 + 2,00 ) x 3,50 = 20,3 m2.

Ejemplo 2, irregularidades con traslapes

Hay dos zonas afectas a multa, distanciadas en 3,30 m. Se genera por lo tanto una zona de traslape de 4,00 m – 3,30 m = 0,70 m. Se analiza, cuál de las dos zonas tiene un valor de lisura de mayor magnitud. En este caso, es la zona izquierda con 7 mm, que es mayor a los 6 mm que tiene la zona derecha. La zona de traslape se agrega a la zona de la izquierda. Por lo tanto, las áreas afectas a multa son: Área de la zona 7mm a multar = ( 2,00 + 1,80 + 2,00 ) x 3,50 = 20,3 m2 Área de la zona 6mm a multar = ( 1,30 + 1,50 + 2,00 ) x 3,50 = 16,8 m2

4.3 Mediciones de lisura en pavimentos de hormigón Consideraciones para las mediciones de la irregularidad superficial en los pavimentos de hormigón. En el caso de pavimentos de hormigón la unidad de muestro es la losa, por lo que se multa por losas completas aún cuando sólo una parte presente incumplimiento de lisura. Antes de comenzar las mediciones es necesario efectuar la calibración rutinaria del equipo. Se ubica la rueda en la dirección de medición en el primer paño, con la rueda trasera o la central en el inicio del paño a medir, luego se procede a avanzar para medir. Una losa presenta irregularidad cuando la rueda detectora indica en el cuadrante un valor mayor al máximo permisible, se detiene el equipo. Luego se avanza lentamente para determinar si la irregularidad va en aumento y se ubica el máximo de la misma dentro del paño. A continuación se determina dentro del paño afectado el valor opuesto de la irregularidad registrada. Para ello se avanza o retrocede el equipo dentro del paño, pero siempre con la rueda central dentro de la losa, si la aguja no se pasa al lado de los negativos, considere cero; si pasa registrar su valor máximo. Ejemplo pavimento de hormigón

Se toma el mayor valor absoluto de la irregularidad y su valor opuesto. El área afecta a multa en el tramo indicado es: Losa 1 : HI 7 ( 4,5 x 3,50) = 15,75 m2. Losa 2 : Sin Multa Losa 3 : HI 6 ( 5,0 x 3,50) = 17,50 m2. Losa 4 : LO 8 ( 5,0 x 3,50) = 17,50 m2. Losa 5 : Sin Multa

L=4,5 L=5,0

L=5,0 L=5,0 L=5,0

Losa 1 Losa 2 Losa 3 Losa 5 Losa 4

HI 7 HI 4 HI 6 HI 3 HI 3 LO 3 LO 3 LO 4 LO 8 LO 3

C.- Formato a emplear para informar las evaluaciones Los valores de irregularidad medidos, tanto en pavimentos asfálticos como de hormigón, se informarán aproximando a entero absoluto inmediatamente inferior. El encabezamiento del informe debe incluir como antecedente, lo siguiente:

a) Identificación del contrato (nombre de la obra, sector, provincia, región). b) Número y fecha de la resolución que adjudica el contrato. c) Empresa constructora. d) Tipo de pavimento y fecha de medición e) Tramo medido y pista controlada.

A continuación se incluyen formatos tipo de informe a utilizar para cada tipo de pavimento y en los que deberá registrar los valores de las irregularidades mayores a las admisibles.

Formato para pavimentos Asfálticos

Formato para pavimentos de Hormigón

4.4 Control de Lisura Manual de Carreteras Volumen 5 (Oct. 2008 ) Lisura Pavimentos Asfálticos 5.408.304 (4) Este control será receptivo sólo cuando las bases de licitación así lo señalen o cuando no se especifique control de Rugosidad (IRI). En cualquier caso no se aceptará en la capa asfáltica de superficie irregularidades superiores a 8 mm, para caminos principales (TMDA >= 1.000 vehículos/día) y 10 mm, para caminos secundarios (TMDA< 1.000 vehículos/día ).

Será responsabilidad del contratista a través de su autocontrol, verificar la Lisura del pavimento, tan pronto sea posible tras su construcción. El contratista deberá realizar las correcciones necesarias si se detectan valores sobre estos límites, sin alterar las características estructurales, de seguridad, previa autorización deI Inspector Fiscal.

Lisura Pavimento de Hormigón 5.410.315 (3) Este control será receptivo sólo cuando las bases de licitación así lo señalen o cuando no se especifique control de Rugosidad (IRI) En cualquier caso no se aceptarán losas de hormigón con irregularidades sobre 8 mm para caminos principales (TMDA>= 1.000 veh/día), además no se aceptarán irregularidades sobre 10 mm para caminos secundarios (TMDA< 1.000 veh/día). Será responsabilidad del contratista a través de su autocontrol, verificar la Lisura del pavimento, tan pronto sea posible tras su construcción. El contratista deberá realizar las correcciones necesarias si se detectan valores sobre estos límites, sin alterar las características estructurales, de seguridad, previa autorización del Inspector Fiscal.

Remuestreo de Lisura 5.408.304 (6)

El contratista tendrá derecho a solicitar sólo un remuestreo por cada uno de los controles receptivos. Los remuestreos por concepto de lisura se efectuarán sólo cuando hayan hecho las reparaciones autorizadas por el Inspector Fiscal. Los resultados de este remuestreo reemplazarán a los del muestreo original y se hará la evaluación según lo indicado en 5.408.308.304 (4). 4.5 Evaluación de Multas de Lisura Una vez que se hayan detectado todas las irregularidades del contrato se procede a hacer la evaluación de multas según los siguientes formatos:

CONTRATO :RESOLUCION :CONTRATISTA :FECHA :

Pista LongitudÁrea

AfectadaSuperficie Multada

Nº Fecha Nº Km inicio Km Final Alto Bajo (m) (m2) 5 6 7 8 9 10 (m2)

Total (m2):Observaciones:

Volumen Multa (m3) = Total (m2) x Espesor (m)

EVALUACION LISURA EN PAVIMENTOS ASFALTICOS

CertificadoControl Irregularidad

(%) Multa Respecto al Valor de la capa de superf icie en el área afectada.

Irregularidad (mm)Ubicación Área

AfectadaLaboratorio

CONTRATO :RESOLUCION :CONTRATISTA :FECHA :

PistaPaño o Losa

Área Afecta a

MultaSuperficie Multada

Nº Fecha Nº Alto Bajo Nº Km inicio Km Final (m2) 5 6 7 8 9 10 (m2)

Total (m2):Observ aciones:

Volumen Multa (m3) = Total (m2) x Espesor (m)

EVALUACION LISURA EN PAVIMENTOS DE HORMIGON

CertificadoControl Irregularidad

(%) Multa Respecto al Valor de la capa de superficie en el área afectada.

Irregularidad (mm)Ubicación Losa o Paño Afectado

Laboratorio

5 Adherencia Superficial

La adherencia es una propiedad funcional de un pavimento que tiene relación

directa con la seguridad vial. Se puede definir como la habilidad de movilizar

las fuerzas de fricción del contacto entre neumático y pavimento por efecto

de las solicitaciones inducidas por el proceso de conducción, tales como

aceleración, frenadas y virajes” .De este modo, la adherencia permite: que el

vehículo conserve en todo momento su trayectoria, especialmente en los virajes;

reducir las distancias de frenado en condición de control y de pánico; favorecer las

maniobras de recuperación de trayectoria.

FACTORES QUE AFECTAN LA ADHERENCIA

VEHÍCULO:•Peso del Vehículo•Presión de Inflado•Tipo de Neumático•Dibujo del Neumático•Velocidad

GEOMETRIA:•Curvatura•Pendiente•Singularidades

SUPERFICIE:•Aspereza de la Superficie•Aspereza de los Agregados•Presencia de Agua•Presencia de Contaminantes•Temperatura

CLIMA:•Temperatura del Aire•Precipitaciones

ADHERENCIA

• Textura del pavimento: microtextura y macrotextura. • Características del neumático. • Espesor de película de agua en el pavimento. • Carga del neumático

5.1 Textura del pavimento

La superficie de rodado esta constituida por áridos, unidos por un cemento o

ligante bituminoso. El tipo y característica de la mezcla depende así, de la

naturaleza y granulometría de los áridos, del ligante utilizado y de la dosificación.

La textura superficial obtenida, es originada por las irregularidades superficiales

que dependerán del tipo de pavimento. En los de hormigón esta se genera por las

características del mortero, áridos y del acabado superficial, mientras que en los

asfálticos por las características y exposición de los agregados en la superficie.

La textura del pavimento se define como la geometría más fina del perfil

longitudinal de una carretera y se clasifica en Megatextura, Macrotextura y

Microtextura de acuerdo a sus dimensiones horizontal y vertical. La microtextura

describe las asperezas de los agregados que tienen la superficie expuesta al

rodado, en tanto la que la mega y macro textura describen el microperfil del

pavimento.

Las irregularidades, que en su conjunto se denominan “Rugosidad

Geométrica” son de desiguales magnitudes, y para facilitar su estudio se ha

dividido en grupos:

Longitud de Megatextura

Longitud de Macrotextura

Profundidad deMegatextura

MicrotexturaProfundidad de Macrotextura

Longitud de Microtextura

Profundidad deMicrotextura

Aspereza

D FINA PULIDA

C FINA ASPERA

A GRUESA ASPERA

B GRUESA PULIDA

MACRO MICROCLASES DE TEXTURA

SUPERFICIE

0.001 – 0.5 0.0 – 0.5 Microtextura

0.01 – 20 0.5 – 50 Macrotextura

0.1 – 50 50 – 500 Megatextura

Frecuencia (mm)

Longitud de Onda (mm) Textura

5.2 Microtextura o textura fina

En los pavimentos de hormigón esta dada principalmente por las características

superficiales del mortero, en cambio en los pavimentos asfálticos esta dada por

las características de los agregados de la porción fina. La textura fina debe

proveer al pavimento el roce necesario para obtener una adecuada resistencia al

deslizamiento a baja velocidad ( ≤50 km/hr).

El principal factor que influye en la resistencia al deslizamiento de los vehículos

sobre pavimentos mojados a baja velocidad es la microtextura de la superficie con

un valor aprox. de 0.0-0.2 mm. Estas pequeñas protuberancias que forman la

microtextura, permiten la penetración de la película de agua entre el neumático y

el pavimento permitiendo una adherencia adecuada.

La resistencia al deslizamiento a baja velocidad, depende principalmente de la

dureza del agregado fino, es decir que la superficie no debería pulirse bajo la

Microtextura

Mortero ligante

Macrotextura

Longitud de onda

amplitud

acción del tráfico. Es importante que la mezcla posea una arena dura con alto

contenido de sílice; la presencia de ella mejora la resistencia al pulimiento

(porcentaje adecuado entre un 10-20 % arena silícea). Por el contrario se ha visto

que un trafico vehicular pule la superficie de la carpeta de rodado con rapidez, si el

agregado fino incluye un alto contenido de piedra caliza, por lo cual existe una

limitación sobre la presencia de esta.

Equipos de medición de RD

Péndulo Británico Grip tester

Griptester

5.3 Macrotextura o Textura gruesa

El objetivo de la macrotextura es ofrecer una adecuada resistencia a altas

velocidades sobre pavimentos mojados, permitiendo desplazar el agua restante

que no alcanza a circular por la microtextura de manera que el neumático esté en

contacto directo con el pavimento.

Los rangos de profundidad de textura en este nivel, van desde 0,5 a 50 mm.

•Norsemeter • El neumático de medición posee un porcentaje de bloqueo variable entre 0 y 100 %.

Rueda Parcialmente Bloqueada con Bloqueo Variable

•Grip Tester

•Runway Friction Tester

• El neumático de medición esta completamente fijo pero con un porcentaje de bloqueo entre 10 y 20 %.

• La velocidad de deslizamiento es: S = ττττ V.

Rueda Parcialmente Bloqueada con Bloqueo Fijo

•ASTM Trailer

•Adhera

• El neumático de medición está completamente fijo y orientado en la misma dirección de avance del equipo.

• la velocidad de deslizamiento es (S = V).

Rueda Totalmente Bloqueada

•SCRIM

•Mu - Meter

• El neumático de prueba mantiene un ángulo fijo respecto al sentido del movimiento.

• La velocidad de deslizamiento (S) es igual a S = V sen αααα.

Rueda inclinada

Ejemplo Descripción Tipo

Equipos de medición de Macrotextura

DMLP Perfilómetro Láser

Círculo de Arena

Para lograr una adecuada resistencia al deslizamiento se debe considerar los siguientes factores:

a) Una adecuada macrotextura, que facilite el drenaje y el desplazamiento del

volumen de agua entre el neumático y el pavimento.

b) Un adecuada microtextura, que contenga partículas duras de alta resistencia al

pulimiento.

c) La dosis de cemento o ligante bituminoso según sea el caso, debe asegurar una

fuerte adherencia entre los agregados evitando su desprendimiento de la

superficie de rodado.

d) La textura debe conservarse durante largo tiempo.

e) Al frenar el vehículo o realizar cierta maniobra se debe obtener la máxima

adherencia de contacto entre los neumáticos

Hasta 100 km/h Rugolaser

Hasta 110 Km./h TRL High Speed Texture Meter (HSTM)

3 – 6 Km./h Profundidad media del perfil

TRL Mini Texture Meter (MTM)

Estático CT Meter Topométrico

Estático Profundidad Media de Textura

Equipo de Círculo de Arena Volumétrico

Estático Tiempo de drenaje de

OutFlow Meter Drenométrica

Velocidad de Operación

Medida Equipo Técnica de Medición

f) En las curvas, las reacciones transversales del pavimento, deben mantener al

vehículo sobre una trayectoria precisa, y que no se produzca deslizamiento.

5.4 Factores relacionados con la textura

El estado de la superficie de rodadura, ya sea a nivel de microtextura como de

macrotextura, influyen directamente en diversos factores relacionados

principalmente con la seguridad en carreteras.

Ruido El ruido es generado por los neumáticos sobre superficies de textura profunda. El

ruido del roce entre el neumático y el pavimento es directamente proporcional a la

eficacia de esa resistencia al deslizamiento a altas velocidades.

Rocío

El problema de las salpicaduras que lanzan las ruedas de vehículos a alta

velocidad, especialmente vehículos pesados, aumenta su importancia a medida

que aumenta la intensidad del transito.

Las estadísticas han indicado que aprox. el 10 % de los accidentes en la ruta son

causados por la disminución de la resistencia al deslizamiento y por la disminución

de la visibilidad, por causa del salpicamiento de agua cuando el camino esta en

presencia de lluvia.

Patinamiento

Entre los factores que hacen perder el control del vehículo por patinamiento

podemos mencionar:

a.- El conductor (factor sicológico).

b.- El vehículo.

c.-El estado superficial.

El patinamiento se puede dividir, a su vez, de acuerdo a la forma en que se puede

ocasionar:

a.- Patinamiento en línea recta, en caso de frenaje.

b.- Patinamiento en curva.

c.- Patinamiento con cambio de dirección del sentido de viaje (trompo).

Hidroplaneamiento

El espesor de la película de agua sobre la calzada, producido por la presencia de

lluvia es un factor importante en la seguridad de los conductores y pasajeros. Esta

película produce una resistencia al avance, tendiente a frenar a los vehículos en

movimiento; y en algunos casos produce la perdida de control cuando se produce

el Hidroplaneamiento.

En este caso los neumáticos pierden contacto con la superficie del pavimento y

literalmente flotan sostenidos por el empuje hidrodinámico de la película del agua.

Para evitar este fenómeno se hace indispensable la presencia de una

macrotextura adecuada en la superficie de rodado, en que su función es permitir la

ruptura y la rápida evacuación de al película de agua bajo el efecto de la presión

de los neumáticos.

Estado del Revestimiento

Cuando ciertos materiales tales como aceites, hojas muertas se depositan en la

calzada, el coeficiente de roce disminuye, haciendo la calzada más peligrosa.

Un revestimiento con una textura más profunda y con aristas mas salientes,

permite conservar mejor el coeficiente de roce a través del tiempo, debido a que

la película contaminante penetra mas fácilmente en la textura, logrando en

presencia de lluvia su rápida evacuación a través de las canalizaciones existentes.

Un estado de revestimiento muy particular es el que se presenta en los

pavimentos asfálticos, ya que el exceso de éste produce la desaparición de los

agregados superficiales, originándose la aparición de capas aglomerantes muy

resbaladizas y peligrosas en presencia de lluvias. Velocidad

Cuando la velocidad aumenta se aprecia en general una tendencia a la

disminución del coeficiente de roce, que depende en parte de los estados de los

neumáticos y del estado superficial de la carpeta de rodado.

5.5 Normativas existentes en Chile

Método para determinar la textura superficial del pavimento mediante perfilometría láser

8.602.27 Perfilómetro Láser

Método para determinar la textura superficial del pavimento mediante ensayo de círculo de arena

8.602.25 Equipo del Círculo de Arena

MacroTextura

Método para determinar el coeficiente de fricción transversal del pavimento con SCRIM

8.602.26 SCRIM

Método para determinar el coeficiente de resistencia al deslizamiento en el pavimento con Péndulo Británico

8.602.24 Péndulo Británico

Resistencia al Deslizamiento

Nombre Código Equipo Variable de Medición

6 Deflectometría La deflexión es el valor del desplazamiento de la superficie del pavimento al aplicarle una carga. Este depende de una serie de factores, entre los que se destacan: la rigidez y espesor del pavimento, su temperatura y el soporte del suelo de fundación. En pavimentos flexibles, la deflexión es utilizada en el método de diseño de pavimentos AASHTO. Podemos conocer también el Número Estructural; el Módulo Resiliente; el Módulo del Pavimento y las Deflexiones Máximas. En pavimentos rígidos las deflexiones medidas en el centro de la losa permiten, mediante métodos de retroanálisis, evaluar las características elásticas del pavimento y del suelo de fundación. Se puede conocer además el Traspaso de Carga; la Existencia de vacíos y el K de Reacción. Mediante la técnica del retroanálisis, es posible determinar los módulos de cada una de las capas que conforman la estructura. Para el retroanálisis de las deflexiones se utiliza un modelo simplificado de dos capas; una superior (capas aglomeradas y granulares) y una inferior (suelo de fundación). 6.1 Aplicaciones de la Deflectometría La Deflectometría permite variadas aplicaciones:

• Evaluar la capacidad de soporte de calles, carreteras, aeropuertos y otras superficies, sean flexibles, rígidas o semirígidas.

• Evaluación de la transferencia de carga en pavimentos de hormigón • Detección de vacíos en pavimentos de hormigón (estabilidad de losas) • Control de calidad • Análisis de tramos de prueba • Sectorización de zonas dañadas • Dimensionamiento de refuerzos • Incorporación a Sistemas de Gestión de Pavimentos

6.2 Equipos para medir deflexiones Medición de Deflexión con Carga Móvil

• Viga Benkelman • Deflectómetro Transitivo •

Medición de Deflexión con Carga Fija • Deflectómetro de Impacto

Viga Benkelman Equipo de ensaye no destructivo que se posiciona sobre la superficie del pavimento y que cuenta con un brazo articulado cuyo punto de contacto con el pavimento (palpador) detecta la deformación elástica vertical ante la aproximación de una rueda doble cargada con 40kN. Deflectómetro Transitivo (Lacroix) Equipo autopropulsado de ensaye no destructivo que utiliza una viga benkelman automatizada para medir la deflexión del pavimento ante la presencia de una carga móvil proporcionada por el mismo vehículo. Dispone de un mecanismo computacional que registra las deflexiones y mueve automáticamente la viga a su siguiente posición de lectura sin detenerse. Deflectómetro de Impacto (FWD) La característica principal de la Deflectometría de Impacto es realizar un ensaye, no destructivo, rápido y económico que permite evaluar objetivamente, in situ, tanto el valor de soporte de la subrasante, como la capacidad estructural del pavimento existente. Se aplica para medir deflexiones en superficies con pavimentos flexibles, pavimentos de hormigón, pavimentos compuestos (recapados), capas granulares y suelos de fundación. Para diferentes niveles de evaluación: reconocimiento general de la estructura de un pavimento, reconocimiento rutinario utilizado para los diseños de proyectos de construcción, refuerzo o rehabilitación, análisis específicos de la estructura de un pavimento y controles de tipo receptivo. El equipo simula mediante un impacto vertical la carga de un vehículo pesado sobre un pavimento. Mide la deflexión elástica dinámica (deflexión de una masa en movimiento). La fuerza del impulso se crea a partir de dos masas desde diferentes alturas sobre una placa de carga de diámetro dado. Variando la altura de caída y las masas, se puede crear una fuerza de impulso en el rango de 20 a 70 kN. Se simulan cargas de tránsito reales hasta 50 kN, lo que corresponde a un eje de 10 Toneladas. Un dispositivo medidor de carga determina la fuerza máxima aplicada por la masa en el impacto, el valor leído es en kN. El conjunto de deflexiones es registrada por todos los sensores de FWD en el momento del ensayo. El resultado de la deflexión a través de los sensores forma el cuenco de deflexiones.

El equipo registra la temperatura ambiente y del pavimento. Esta información es indispensable para la posterior normalización de las deflexiones a 20ºC y 50 kN. El Deflectómetro de Impacto está montado en un remolque el que es tirado por un vehículo. Inmediatamente después de un ensaye el equipo está listo para su transporte al próximo punto a la velocidad normal de tránsito. Durante el transporte las masas son bloqueadas en una posición elevada mediante un sistema automático. En condiciones normales el equipo FWD puede recoger aproximadamente 150 puntos de ensaye por día, aún cuando ello depende de los traslados que se deban realizar y de las limitaciones que presente el tránsito y sin considerar eventuales fallas del equipo. El tiempo que toma en efectuar un ensayo estándar consistiendo éste de 2 impactos con 50 kN es alrededor de 35 segundos. 6.3 Definición de Parámetros utilizados por el Deflectómetro de Impacto: Carga(Cga) : Carga en Kilonewton (kN) Dmx : Deflexión Máxima se mide en micrones Ep : Módulo Elástico del Pavimento se mide en Megapascal (Mpa)

(capas asfálticas y granulares ) es un módulo compuesto. Epc : Módulo Elástico del pavimento de hormigón se mide en

Megapascal (Mpa) Es : Módulo elástico del suelo de fundación se mide en Megapascal

(Mpa) K : Módulo de Reacción de la Subrasante (Constante de balasto) se

mide en megapascal/metro Tc : Transferencia de carga MR : Módulo Resiliente de la Subrasante es un Módulo elástico de un suelo se mide Megapascal (Mpa) NEef : Número estructural efectivo se mide en cm.

6.4 Tipos de Ensayo del FWD Los resultados de las auscultaciones con Deflectómetro de Impacto requieren dos tipos de análisis: en primer lugar un tratamiento estadístico, que permita identificar y agrupar tramos con igual comportamiento estructural, y un segundo tipo de análisis que se realiza para cada tramo homogéneo que tiene el objetivo de evaluar los módulos elásticos de las capas de pavimento y su fundación. El procedimiento de mayor difusión internacional para el análisis de las deflexiones se conoce con el nombre de “Retroanálisis” o “Backcalculation” que consiste en ajustar las deflexiones medidas a las deflexiones teóricas que se obtendrían con un modelo de estructura de pavimento (definidos por espesores conocidos y módulos por determinar). Existen tres tipos de ensayo FWD, el ensayo base, el de ensayo de junta y el de esquina (los dos últimos sólo en pavimentos de hormigón). El ensaye base se utiliza para evaluar la capacidad estructural de un pavimento, siendo también utilizado en materiales de base y subrasante. El de junta se usa para evaluar la capacidad de transferencia de carga en juntas y grietas, como también evaluar la presencia de huecos bajo pavimentos de hormigón. El de esquina tiene por objeto evaluar la condición de las esquinas de una losa y la presencia de huecos bajo ésta, esta zona es la que está sometida a la mayor solicitación de tensiones. 6.5 Análisis de Transferencia de Carga

La Transferencia de Carga se determina mediante la siguiente fórmula:

%TC=100*Dsc/ Dc(*B) ; con B=D0/D30

donde, B es el Factor de corrección. D0; D3 corresponden a las deflexiones a 0 y 30 cm, medido en el centro de la losa. Conservadoramente, el factor de corrección B se considera igual a 1. Ejemplo de Transferencia de Carga en Juntas Km Pista D0 D30 TC T pav. Nº um um % ºC 42.92 2 303 185 61% 13.8 42.96 2 338 191 57% 13.0

Ejemplo de Transferencia de Carga en Grietas Km Pista D0 D30 TC T pav. Nº um um % ºC 42.99 2 391 365 93% 12.7 43.07 2 451 139 31% 12.4 6.6 Ventajas de la Deflectometría de Impacto

• Ampliamente usado en el mundo • Mejor simulación de carga real • Puede medir el cuenco de deflexión • Rápida adquisición de datos. • Requiere poca preparación del pavimento. • No requiere de puntos de referencia fijos

7 Criterios estadísticos Para la evaluación estructural de un pavimento resulta necesario determinar tramos que presenten comportamientos homogéneos, de manera de evaluarlos mediante los estadígrafos que los representan (promedio, percentil 80%, etc). En el capítulo 8.502.7 del M.C. Vol.8 se presentan métodos para sectorizar con el método de las diferencias acumuladas y determinar si dos muestras de deflexiones corresponden a la misma población. Por otra parte, cada parámetro de la deflectometría puede ser utilizado como indicador del pavimento y con él realizar un análisis de la homogeneidad de la estructura. Para realizar este análisis de homogeneidad, se requiere de herramientas estadísticas para separar o unir tramos homogéneos. Inicialmente siempre se va a requerir de una herramienta que permita sectorizar un muestreo de deflectometría en tramos homogéneos y luego, al tener una determinada cantidad de tramos homogéneos, se requerirá de otra herramienta estadística que permita unir algunos subtramos que estadísticamente sean similares. 7.1 Métodos estadísticos Con el objeto de tomar decisiones es útil hacer supuestos o suposiciones acerca de la población involucrada. Tales supuestos, que pueden o no ser verdaderos, se denominan hipótesis estadística. 7.2 Método de sectorización por diferencias acumuladas

Ejemplo:

7.3 Criterio estadístico para agrupar subtramos

Ejemplo: Se dispone de las siguientes muestras de deflexión de un camino:

7.4 Plan de medición

Los rendimientos de medición son aproximadamente los siguientes: 20 km/día, considerando 10 puntos por km 25 km/día, considerando 8 puntos por km. 50 km/día, considerando 4 puntos por km. De acuerdo a lo señalado en el capítulo 3.603.205(3) del Manual de Carreteras Vol.3 y a lo señalado en el punto 9 del método 8.502.5 del M.C. Vol.8, se recomienda para un proyecto de rehabilitación de pavimentos una cantidad de 10 puntos por km aprox.

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