Conservacion Bueno

ADMINISTRACIN DE PAVIMENTOSADMINISTRACIN DE PAVIMENTOSPARA CARRETERAS EN MXICOPARA CARRETERAS EN MXICO

Por:Por:Dr. Carlos Humberto FONSECA RODRGUEZDr. Carlos Humberto FONSECA RODRGUEZ

Profesor Titular de Ingeniera CivilProfesor Titular de Ingeniera CivilITESM, Campus MonterreyITESM, Campus Monterrey

OBJETIVO

ANTECEDENTES

NDICE DE FRICCIN INTERNACIONAL

CONTENIDO

NDICE DE FRICCIN INTERNACIONAL

NDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONAL

CAPACIDAD ESTRUCTURAL

SOLUCIONES DE REHABILITACIN

OBJETIVOOBJETIVO

Presentar las metodologas existentespara caracterizacin y auscultacinempleadas en la infraestructura vial,relacionados con el diseo, construccin,conservacin y rehabilitacin de

OBJETIVO

conservacin y rehabilitacin depavimentos en carreteras, con el fin deproporcionar un panorama global delestado de arte actual en Mxico.

ANTECEDENTESANTECEDENTES

Cada una de las administraciones endiferentes pases emplean sus metodologasde diseo, construccin y rehabilitacin depavimentos, ya que consideran importanteinvolucrar la experiencia vivida y las

ANTECEDENTES

involucrar la experiencia vivida y lascondiciones tpicas del lugar.

Sin embargo, existen metodologas comunesen estos procesos que tambin son adoptadasy adaptadas a cada situacin, por estasadministraciones.

ANTECEDENTES

TIPOS DE PAVIMENTOS

Histricamente los pavimentos se han dividido en dos tipos:

Flexiblesy

Rgidos

pueden existir soluciones intermedias a las cuales se les ha llamado pavimentos

Combinados o Semirrgidos.

Subbase

Base

Capa Intermedia (Mezcla Densa)

Capa de Rodamiento (Mezcla Abierta)

PAVIMENTOFLEXIBLE

Riego de ImpregnacinY Liga

Riego de Liga

ANTECEDENTES

Terraceras

Subbase

Calzada

Subrasante

Rasante

ANTECEDENTES

Base

Losas de Concreto Hidrulico(Hormign)PAVIMENTO

RGIDO

Riego de Impregnacin

Mezcla Asfltica

Terraceras

Calzada

Subrasante

Rasante

ANTECEDENTES

CARACTERSTICAS FUNCIONALES

Existen dos CARACTERSTICASCARACTERSTICAS muy importantesque hay que tener en cuenta en el desempeo deun pavimento, stos son:


CARACTERSTICAS ESTRUCTURALES

ANTECEDENTES

Proporcionar al usuario un espacio

Funcionalmente un pavimento a travs de susuperficie deben cumplir con:


Proporcionar al usuario un espacioSEGUROSEGURO, CMODOCMODO y UNIFORMEUNIFORME para elusuario al transitar.

ANTECEDENTES

Proteger las CAPASCAPAS de TERRACERASTERRACERAS

Estructuralmente un pavimento y sus capasdeben cumplir con:

CARACTERSTICAS ESTRUCTURALES

Proteger las CAPASCAPAS de TERRACERASTERRACERASde la accin de agentes climticos,evitando que pierdan capacidadportante.

Resistir las CARGASCARGAS de los vehculos ytransmitirlas a las capas inferiores.

ANTECEDENTES

Para determinar el estado actual de estasCARACTERSTICASCARACTERSTICAS, debe de medirse ciertasPROPIEDADESPROPIEDADES FSICASFSICAS, definidas en la mayorasde los casos como NDICESNDICES, stos son:

NDICE DE FRICCIN INTERNACIONALNDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONALPROFUNDIDAD DE RODERA

CAPACIDAD ESTRUCTURAL

NDICE DE FRICCIN INTERNACIONALNDICE DE FRICCIN INTERNACIONALIFI

IFI

Para definir el InternationalInternational FrictionFriction IndexIndexIFI, se parte de un concepto bsico de laFsica que es el Coeficiente de Friccinconocido Miu, .

W

W

F

F = W

= F////W

IFIADHERENCIA NEUMTICO-PAVIMENTO

Lmina de

Sentido de la marcha

Condiciones de contacto entre neumtico movindose y pavimento mojado.

(Desmond F. Moore).

Lmina de agua

Zona A Zona B Zona C

Superficie de rodamiento

IFIPROPIEDADES ANTIDESLIZANTES

En el Congreso Mundial de la AIPCRcelebrado en Bruselas en 1987 se definieronciertas bandas de la textura de la capa derodamiento de los pavimentos, stas son:

Microtextura, irregularidades superficialesdel pavimento menores de 0.50 milmetros,que depende de la mineraloga del ptreo.

Macrotextura, irregularidades superficialesdel pavimento entre 0.50 y 5 milmetros,que depende de la granulometra delptreo.

rodamiento de los pavimentos, stas son:

IFI

A continuacin se listan algunos equipos.NORSEMETER (Noruega)SKIDDOMETER (Suiza)STUTT REIBUNGSMESSER (Alemania)

MEDICIN DE MICROTEXTURA

STUTT REIBUNGSMESSER (Alemania)Camin Bloqueado ASTM E-274 (EEUU)Pndulo de Friccin Ingls (Reino Unido)MuMeter (Reino Unido)ODOLIOGRAPH (Blgica)SCRIM (Reino Unido)

IFIMEDICIN DE MICROTEXTURAASTME305StandardTestMethodForStoppingMeasuringMeasuringSurfaceFrictionPropertiesUsingthe BritishPendulumTester

IFIMEDICIN DE MICROTEXTURA

ASTME305StandardTestMethodForStopping

Friccin, Valor de CDR

EVALUACIN

< 0.32 PROHIBIDO

Especificacin de Microtextura propuesta para el Estado de Nuevo

Len, Mxico

StoppingMeasuringSurfaceFrictionPropertiesUsingthe BritishPendulumTester

0.32 0.42 MALO

0.42 0.52 BUENO

> 0.52 MUY BUENO

IFI

Vehculo para textura FHWA (EEUU)Perfilmetro mvil VTI (Suiza)RST AEPO (Espaa)

A continuacin se listan algunos equipos.MEDICIN DE MACROTEXTURA

RST AEPO (Espaa)Perfilmetro mvil CRR (Blgica)Perfilmetro estacionario CRR (Blgica)Crculo de arena ASTM (EEUU)Drenmetro (Espaa, Blgica, EEUU)SCRIM (Reino Unido)

IFIIFIMEDICIN DE MACROTEXTURAASTM E 965 Standard Test Method For Stopping Stopping Measuring Surface MacrotextureDepth Using a Sand Volumetric Technique

IFIMEDICIN DE MACROTEXTURA

Textura (mm) EVALUACIN

< 0.43 PROHIBIDO

ASTM E 965 Standard Test Method For Stopping

Especificacin de Macrotextura propuesta para el Estado de Nuevo

Len, Mxico

0.43 0.63 MALO

0.63 0.83 BUENO

>0.83 MUY BUENO

Stopping Measuring Surface MacrotextureDepth Using a Sand Volumetric Technique

METODOLOGA

Con los valores de FriccinFriccin (microtexturamicrotextura) y deTexturaTextura (macrotexturamacrotextura) arrojados por las

IFI

anteriores normas sirven de base para elclculo de los valores FF6060 y SpSp que son losparmetros que definen al ndice de Friccininternacional, IFIIFI, expuesto por el modeloPIARC (Asociacion Mundial de Carreteras).(NORMANORMA ASTMASTM EE--19601960--9898)

NDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONALNDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONALIRI

IRI

A pesar de la contribucin de CAREYCAREY [[6060]],no fue sino hasta el proyecto desarrolladopor la AASHO en su proyecto ROAD TEST[Highway Research Board, HBR 62], cuando

SERVICIABILIDAD

[Highway Research Board, HBR 62], cuandose desarrollo a plenitud el CONCEPTOCONCEPTO DEDESERVICIABILIDADSERVICIABILIDAD, dndosele pocaimportancia a la calidad de servicio que lospavimentos prestaban.

Las distorsiones de la superficie del pavimentogeneran ACELERACIONESACELERACIONES en las dos direcciones delvehculo VERTICALVERTICAL y LATERALLATERAL.

La ACELERACINACELERACIN VERTICALVERTICAL es la que mscontribuye a violentar la comodidad de los usuarios ydepende de la DISTORSINDISTORSIN LONGITUDINALLONGITUDINAL del

REGULARIDAD SUPERFICIALIRI

Aceleracin Vertical

Aceleracin Lateral

depende de la DISTORSINDISTORSIN LONGITUDINALLONGITUDINAL delPERFIL del pavimento

IRI

Fue desarrollado en BRASILBRASIL en 19821982,auspiciado por el BANCOBANCO MUNDIALMUNDIAL.

INTERNATIONAL ROUGHNESS INDEX

Fue adoptado como estndar por la FederalHighway Administration, FHWAFHWA, comoHighway Performance Monitoring System,HPMS, en 1987.

Condiciones Superficiales

El ndice de Regularidad Internacional, IRI, de unasuperficie de pavimento, es una escala utilizadapara medir las irregularidades de la superficie porla cual transitan los vehculos, las cuales generan

IRI

la cual transitan los vehculos, las cuales generanuna respuesta de un vehculo de motor genrico yson representadas por aceleraciones verticales delmismo.

La unidades del IRI estn en m/km.

PERFILGRAFOSIRI

CALIFORNIACALIFORNIA

RAINHARTRAINHART

Response-Type Road Roughness Measuring System,RTRRMSRTRRMS.

MAYS RIDE METERIRI

Mide perfiles longitudinales en la huellas. Mide a 22, 55 y 90 Km/h. Mide longitudes de onda entre 0.6 y 30 m.

ANALIZADOR REGULARIDAD SUPERFICIALIRI

Mide 15 perfiles longitudinales. Mide el perfil transversal. Mide la textura de la superficie, Macrotextura.

PERFILGRAFO LASER ALTA CAPACIDADIRI

Equipo de nueva generacin, ligero y verstil.

NON-CONTACT LIGHTWEIGHT PROFILINGDEVICES

IRI

IRI y PR

Condiciones SuperficialesIRI

1 2 3 4 5

5 LASER

Este equipo permite obtener:

Cinco perfiles longitudinales de carril, IRI

Condiciones SuperficialesIRI-PR

Cinco perfiles longitudinales de carril, IRI

Un perfil transversal del carril, PR

Clasificacin del IRI:

IRI 2.81 m/Km. Si el promedio del IRI ensubtramos de 1 Km que forman parte de secciones


subtramos de 1 Km que forman parte de seccionesde 10 Km de longitud o menores est en esterango, se puede considerar que la superficie derodamiento del pavimento est en buenascondiciones y requiere solamente de aplicacionesde tcnicas de conservacin rutinaria.

Condiciones SuperficialesClasificacin del IRI:

IRI > 2.81 m/Km. Si el promedio del IRI ensubtramos de 1 Km que forman parte de secciones

IRI-PR

de 10 Km de longitud o menores est en esterango, se puede considerar que la superficie derodamiento del pavimento est en malascondiciones y requiere de aplicaciones de tcnicasde conservacin correctiva en zonas aisladas y/ode tcnicas de conservacin preventiva, realizandoestudios previos para definir las tcnicas aemplear.

Clasificacin de la Profundidad de Rodera, PR:

PR 5.0 mm. Las condiciones de la superficie derodamientos es buena y las zonas son aceptables.


rodamientos es buena y las zonas son aceptables.

5.0 < PR 15.0 mm. Las condiciones de lasuperficie de rodamientos es regular y las zonas eneste rango deben de ser corregidas.

PR > 15.0 mm. Las condiciones de la superficie derodamientos son malas y las zonas son rechazadas.

12

14

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20

INDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONAL, IRI (m/km)

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

CADENAMIENTO (km)

I

R

I

(

m

/

k

m

)

RODADA IZQUIERDA RODADA DERECHA

3.833.6223.533.26220+00010+0004.033.5613.673.22110+00000+000

C. BajaC. AltaSeccinC. BajaC. AltaSeccinCuerpo BCuerpo A

Al KmDel Km


3.123.1083.102.87876+80070+0002.672.6273.322.96770+00060+0003.213.4563.243.03660+00050+0003.923.9753.613.17550+00040+0003.333.2743.072.84440+00030+0003.473.8432.982.75330+00020+0003.833.6223.533.26220+00010+000

5.00

Carril Alta Carril BajaCuerpo A


2.00

3.00

4.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Secciones

I

R

I

(

m

/

k

m

)

2.81

05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

CADENAMIENTO (km)

PROFUNDIDAD DE RODERA, PR (mm)

10

15

20

25

P

R

(

m

m

)

RODADA IZQUIERDA RODADA DERECHA


Del Km Al KmCuerpo A

Seccin C. Alta C. Baja00+000 10+000 1 2.05 7.8900+000 10+000 1 2.05 7.8910+000 20+000 2 2.74 8.8520+000 30+000 3 2.49 10.8130+000 40+000 4 2.54 10.0440+000 50+000 5 2.53 8.5950+000 60+000 6 2.35 9.5360+000 70+000 7 2.42 9.9470+000 76+800 8 3.03 11.10


15.00

20.00

Carril Alta Carril BajaCuerpo A

0.00

5.00

10.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Secciones

P

R

(

m

m

)

CAPACIDAD ESTRUCTURALCAPACIDAD ESTRUCTURAL

CE

Las DEFLEXIONESDEFLEXIONES han sido empleadas paraevaluar la CAPACIDADCAPACIDAD ESTRUCTURALESTRUCTURAL delos pavimentos InSitu.

DEFLEXIONES

Con sus valores es posible realizar unCLCULOCLCULO INVERSOINVERSO para determinar elMDULOMDULO DEDE ELASTICIDADELASTICIDAD de las capas quecomponen el pavimento.

CEDatos generales del camino.

3.62 m 1.02 m 0.85 m 3.62 m 3.46 m 0.46 m 1.70 m 3.60 m CARRIL DE BAJA CARRIL DE BAJA CARRIL DE ALTA CARRIL DE ALTA

Autopista en Estudio3.62 m 1.02 m

CUERPO A CUERPO B

0.85 m 3.62 m 3.46 m 0.46 m 1.70 m 3.60 m

CEEstructura Actual del Pavimento

Radar de Penetracin, GPR.

CE

Sondeo Km 41+000 Cuerpo

Estructura Actual del Pavimento

CE

km

0.0

10.0

0

.

0

2

.

0

4

.

0

6

.

0

8

.

0

1

0

.

0

1

2

.

0

1

4

.

0

1

6

.

0

1

8

.

0

2

0

.

0

2

2

.

0

2

4

.

0

2

6

.

0

2

8

.

0

3

0

.

0

3

2

.

0

3

4

.

0

3

6

.

0

3

8

.

0

4

0

.

0

4

1

.

9

4

3

.

9

4

5

.

9

4

7

.

9

4

9

.

9

5

1

.

9

5

3

.

9

5

5

.

9

5

7

.

9

5

9

.

9

6

1

.

9

6

3

.

9

6

5

.

9

6

7

.

9

6

9

.

9

7

1

.

9

7

3

.

9

7

5

.

9

Estructura Actual del Pavimento

P

R

O

F

U

N

D

I

D

A

D

(

c

m

)

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

CARPETA BASE SUBBASE

CEEstructura Actual del Pavimento

Carpeta Base

Mediante el Radar de Penetracin se obtiene los Espesoresde las capas que integran el pavimento, Cuerpo A

Carpeta Asfltica

Base Asfltica Sub-Rasante

Valor Medio (cm) 6.29



Desv.Est. (cm) 0.82

Desv.Est. (cm) 7.11

Desv.Est. (cm) 7.71

Valor Mx. (cm) 11.01



Valor Mn. (cm) 3.20

Valor Mn. (cm) 6.74

Valor Mn. (cm) 1.45

CEMedicin de DESPLAZAMIENTOS VERTICALES:

Se emplea un equipo de impacto, tipo HWD, simulael efecto producido por el paso de las cargas(vehculos). Durante el impacto se registran losdesplazamientos verticales y sus tiempos deocurrencia mediante 7 gefonos (sensores), conespaciamiento usual de 30, 45, 60, 90, 120 y 180 cm,a partir del sensor localizado bajo la carga. La cargaaplicada para este tipo de autopistas oscila entre 6toneladas, con una placa de 30 cm de dimetro.

CE

Viga BENKELMANBENKELMAN

DYNAFLECTDYNAFLECT

A continuacin se listan algunos equipos.MEDICIN DE DESPLAZAMIENTOS

DYNAFLECTDYNAFLECT

ROADROAD RATERRATER

DYNATEST Falling Weight Deflectometer

KUAB Falling Weight Deflectometer

PHOENIX Falling Weight Deflectometer

CEVIGA BENKELMANBENKELMAN

CEDYNAFLECTDYNAFLECT

CEROADROAD RATERRATER

CEDYNATEST Falling Weight Deflectometer

CEKUAB Falling Weight Deflectometer

CE

HDW, Cuerpo A

DYNATEST Falling Weight Deflectometer

CECapacidad Estructural

Este equipo permite obtener:

Desplazamiento Verticales en los 7 sensores

Con los desplazamientos y un clculo inverso seobtienen los Mdulos Elsticos de las capas queintegran el pavimento

CE

DESPLAZAM

IENTO

VERTIC

AL (m

m)

km

0.0

0.1

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

Resultados de DESPLAZAMIENTOS VERTICALES

DESPLAZAM

IENTO

VERTIC

AL (m

m)

0.2

0.3

0.4

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7


Carp. Asf. Base Asf. Subrasante Capas Inf.

Valor Medio Valor Medio (Kg/cm2) 29,960 39,052 3,681 2,010

Desv.Est. (Kg/cm2) 12,645 5,799 1,994 1,201Valor Mx. (Kg/cm2) 50,307 63,846 9,725 7,518Valor Mn. (Kg/cm2) 15,022 10,180 1,284 536


Con los valores de los Mdulos Elstico, Ei, sepueden evaluar los Coeficientes Estructurales, ai:

a2 = 0.249 (logE2) 0.997 Base

a3 = 0.227 (logE3) 0.839 Subbase


MATERIAL TIPOCOEFICIENTE ESTRUCTURAL

a1 a2 a3CAPA DE RODAMIENTOMezcla en calienteMezcla en fro InSituMortero asfltico

O.440.200.40

CAPA DE BASEGrava arenosaPiedra TrituradaBASE CEMENTO PORTLANDResistenciaa compresina los y dasBASE CEMENTO ASFLTICOAgregado gruesoMortero asflticoBASE CON CAL

45 kg/cm228 a 45 kg/cm2< 28 kg/cm2

0.070.14

0.230.200.15

0.300.250.20

CAPA DE SUBBASEGrava areniscaArena o arcilla arenosa

0.110.05-0.10


SNact = a1D1 + a2D2 m2 + a3D3 m3En la cual:a1, a2 y a3 son los nmeros estructurales de lacapa de rodamiento, capa base y subbase,respectivamente.respectivamente.

D1, D2 y D3 son los espesores de la capa derodamiento, capa base y subbase,respectivamente.

m2 y m3 son los coeficientes de drenaje de lade la capa base y de la subbase,respectivamente.


S

e

r

v

i

c

i

a

b

i

l

i

d

a

d

1.5N

P1

P2 Np

PAVIMENTO EXISTENTE

Nf

SOBRECARPETA

N Aplicacin de Cargas

S

N

C

a

p

a

c

i

d

a

d

E

s

t

r

u

c

t

u

r

a

l

N Aplicacin de Cargas

N1.5

SNoSNOL

SNeff

Nf

SNf

SOLUCIONES DESOLUCIONES DEREHABILITACIN

Soluciones de Rehabilitacin

Mtodo UNAM Mtodo IA

Mtodo AASHTO

Alt. 1 Alt. 2 Alt. 3Alt. 1 Alt. 2 Alt. 3Carpeta Asfltica 12.0 6.0 9.0 11.4 11.7

Base Asfltica 16.0 26.0 22.0 16.0 16.0Subrasante 31.0 31.0 31.0 31.0 31.0

SUMA 59.0 63.0 62.0 58.4 58.7

Capacidad Estructural

Mtodo UNAMMtodo IA Mtodo AASHTO

Alt. 1 Alt. 2 Alt. 3Esp ai Esp ai Esp ai Esp ai Esp aiEsp ai Esp ai Esp ai Esp ai Esp ai

Carpeta Asfltica 12 0.44 6 0.44 9 0.44 11.4 0.44 11.7 0.44

Base Asfltica 16 0.30 26 0.30 22 0.30 16 0.30 16 0.30

Subrasante 31 31 31 31 31

SUMA 59 63 62 58.4 58.7NMERO

ESTRUCTURAL 4.0 4.1 4.2 3.9 3.9

ADMINISTRACIN DE PAVIMENTOSADMINISTRACIN DE PAVIMENTOSPARA CARRETERAS EN MXICOPARA CARRETERAS EN MXICO

GRACIAS !!! GRACIAS !!!

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