1
Condición Estructural de Pavimentos por Deflectometría de Impacto FWD
FWD: usos• Comportamiento Estructural de
Pavimentos Existentes
• Verificación de la CapacidadEstructural de Capas de PavimentosNuevos
Dos Interrogantes• Cuanto tiempo falta para
que el pavimento presentedeterioros estructurales ?
• Qué debe hacerse paraprevenir las fallas antes del año X ?
Principio• Las relaciones entre deflexiones y
comportamiento en servicio de un pavimento fueron desarrolladas por F Hveem en los EEUU (Regla Benkelman).
• FWD aplica cargas pulsantes que se aproximan más al tiempo y la amplitud de las cargas circulantes de un camión.
Falling Weight Deflectometer• Herramienta fundamental en el análisis
de las causas de fallas en los pavimentos.
• Permite estimar la evolución del deterioro de un pavimento en servicio.
AASHTO
• FWD: capacidad estructural efectiva
• FWD: variaciones estacionales del comportamiento estructural
2
Ventajas• Ensayo no-destructivo• Gran cantidad de datos en forma rápida y
precisa• Menor interrupción al tránsito• Capacidad estructural in-situ• Condición de cada capa estructural
incluyendo la subrasante
Ventajas
• Identificar las causas de las fallas• Identificar zonas débiles y áreas con gran
potencial de falla inminente• Estimar la vida remanente• Evaluar las necesidades actuales y futuras
de rehabilitación del pavimento
FWD• Se usa para optimizar las estrategias de
rehabilitación de caminos.
• La información recogida con mediciones FWD más el análisis de materiales extraídos de calicatas y testigos proporciona la base de un estudio estructural, imprescindible para todo proyecto de rehabilitación.
Variación Estacional• Clima: temperatura, gradiente térmico
(stress), humedad y freeze/thaw
• Tiempo: envejecimiento y endurecimiento
• Degradación: fisuras → mayor stress e ingreso de agua, rugosidad → mayores cargas dinámicas.
Cargas Actuantes
• Tamaño• Configuración• Presión de Inflado• Tipo de cubierta• Velocidad• Posición• Frecuencia• Efectos
dinámicos
Variabilidad e Incertidumbre• Variabilidad espacial: en longitud, ancho
y profundidad (materiales, espesores, modulos, propiedades volumétricas, etc.)
• Incertidumbre en los modelos de comportamiento.
3
FWD-HWD Dynatest 8000n
Secuencias de CaídasSecuencias de Caídas
H1H1 H2H2 H3H3 H4H4
Configuración
• Dimensiones del plato: 30 cm, 45 cm• Número y Distribución de sensores• Duración del pulso: 20 a 60 ms• Carga a aplicar: 40, 53, 71 kN• Precisión: ±2 micrones• Resolución: ±1 micrón• Normas ASTM D 4694 y D 4695
Sensor y configuración del plato de carga Sensor y configuración del plato de carga
Dirección del ensayoDirección del ensayo
AASHTOAASHTO
SHRPSHRP
CuencoCuenco
Cuenco de Deflexiones
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 30 60 90 120 150
distancia, cm
Def
lecc
ione
s e
n m
icra
s
4
Deformadas Normalizadas
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
0 30 60 90 120 150
distancia, cm
Def
lecc
ione
s N
orm
aliz
adas
Cuenco de Deflexiones
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 30 60 90 120 150
distancia, cm
Def
lecc
ione
s e
n m
icra
s
-25
-20
-15
-10
-5
0-72 -60 -48 -36 -24 -12 0 12 24 36 48 60 72
PAVEMENT 1PAVEMENT 2PAVEMENT 3
8" PCC E-4,000,000 psi
6" AGG E-80,000 psi
SG E-12,000 psi
4" HMA E-500,000 psi
8" AGG E-20,000 psi
SG E-24,000 psi
PAVEMENT 1 PAVEMENT 2
15,000
PAVEMENT 3
4" HMA E-500,000 psi
8” AGG E-80,000 psi
SG E-12,000 psi
CUENCO DE DEFLEXIONES PARA
3 ESTRUCTURAS DIFERENTES
7.7127287813275.782117025863.55125277656.794196818745.774113726035.78511252482
59245.88711762501TotalAsfaltoInMPaMPamicras
Espesor,cmSNeffMrEpD0Tramo
Procesamiento de DatosAutopista - CED - Julio 04
0
100
200
300
400
500
600
700
800
32.7
0032
.900
33.1
0033
.300
33.5
0033
.700
33.9
0034
.100
34.3
0034
.500
34.7
00
34.9
0035
.100
35.3
0035
.500
35.7
0035
.900
36.1
0036
.300
36.5
0036
.700
36.9
00
37.7
00
37.9
0038
.100
38.3
0038
.500
38.7
0038
.900
39.1
0039
.300
39.5
0039
.700
0
500
1000
1500
2000
2500
3000D0 RC
0
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
0 500 (150)
1,000 (300)
1,500 (455)
2,000 (600)
2,500 (760)
3,000 (900)
3,500(1060)
4,000(1200)
4,500(1370)
5,000(1525)
5,500(1675)
6,000(1825)
6,500(1980)
7,000(2130)
7,500(2285)
8,000(2435)
8,500(2590)
STATION, STA ft. (m)
ISM
, (k/
in)
SECTION 1 SECTION 4SECTION 3SECTION 2
8in(200mm)HMA12in(300mm)stab. base6in(150 mm)stab. subgr
5in(125mm) HMA15in(375mm) stab. base
5in(125mm) HMA28in(700mm) aggregate base
5in(125 mm) HMA16in(400 mm) aggregate base
Note: Bold bars indicate theaverage ISM value for eachsection.
VARIACION DEL ISM
ISM = L / D
ISM = Impulse stiffness modulus
L = CargaD = Deflexión
Tramos Homogéneos
5
Cálculos
• Paràmetros Estructurales: Mr, Me, D0c, Rc, SCI
• Vida Remanente• Espesores de Refuerzo
Espesores de RefuerzoCarril Externo Descendente
Es pes o re s de Interve nciò n para 5 año s de Vida Ùtil ha s ta e l a ño 2009
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
32.6
50 a
32.8
50
33.1
50 a
33.6
50
33.6
50 a
35.1
50
35.1
50 a
36
.050
36.0
50 a
36.4
50
36.8
50 a
37.0
00
37.6
50 a
38.4
50
38.7
00 a
38.8
00
38.8
50 a
40.7
50
Profundidad, cm
A partir de la deformada del pavimento, sus espesores, y la carga aplicada, se determinan los módulos correspondientes.
Retro-estimación de Módulos
Retro-análisis: convertir las deflexiones medidas en módulos de las capas.
CARG A SUPERFICIE NO CARG ADA
CARPETA DE RO DAMIENTO
BASE
SUBRASANTE
CUENCO DE DEFLEXIO NES
ZO NA DE INFLUENCIA DE LA CARGA
CAPA RIG IDA APARENTE
Comparar espesores de sondeos, calicatas y datos históricos.
Determinar profundidad a la capa rígida aparente
Determinar la sección transversal del pavimento inicial y los espesores de las capas
Determinar los "valores semilla" del módulo elástico para cada capa.
Correr el programa de software de retrocálculo de la capa elástica.
IDENTIFICAR PROBLEMAS POTENCIALES DE LAS CAPAS1. Capas delgadas (<3 pulgadas de espesor)2. Más de 3 capas3. Capa débil sobre capa rígida4. Capa débil entre 2 capas rígidas5. Profundidad a la capa dura < 10 pies (3,0m)
REVISAR LOS RESULTADOS DEL RETROCALCULO1. Están los niveles de error dentro de los límites?2. Son razonables los valores del módulo?3. Para cualquier capa, está el límite superior del
módulo dentro de los valores usuales?4. Para cualquier capa, está el límite inferior del
módulo dentro de los valores usuales?5. Son reales las relaciones entre módulos de capas
adyacentes?
OK?Computar el resumen
estadístico de resultados para cada capa.
Ajustar la sección transversal, losespesores de capa y los límites del
módulo como fuera necesario.
SINO
Tener en cuenta el grado de deterioro del pavimentoVariación de espesores,Capas rígidas y semi-rígidasNivel de napa freáticaNormalización de curvas de deflexiónCapas delgadas y rigideces relativas
Algunas precauciones
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La evaluación de pavimentos ha evolucionado La evaluación de pavimentos ha evolucionado desde los días de la regla Benkelman dando desde los días de la regla Benkelman dando lugar al empleo de mecanismos dinámicos que lugar al empleo de mecanismos dinámicos que reflejan mejor el estado tensionalreflejan mejor el estado tensional producido por producido por el paso del tránsito. el paso del tránsito. Las técnicas de FWD y Las técnicas de FWD y retrocálculoretrocálculo permiten permiten analizar el analizar el estado estructuralestado estructural del pavimento en del pavimento en cualquier punto de su vida de servicio.cualquier punto de su vida de servicio.
Permiten además estimar la Permiten además estimar la Vida RemanenteVida Remanente del del pavimento.pavimento.
El Monitoreo de la El Monitoreo de la evolucievolucióón de la condicin de la condicióón n estructuralestructural es otra de las grandes ventajas que es otra de las grandes ventajas que brinda el FWD. Los datos obtenidos pueden ser brinda el FWD. Los datos obtenidos pueden ser empleados en los programas de Gestiempleados en los programas de Gestióón de n de Pavimentos.Pavimentos.
Las técnicas FWD ayudanLas técnicas FWD ayudan determinar las determinar las Estrategias de RehabilitaciEstrategias de Rehabilitacióónn presentes y presentes y futuras.futuras.
Son ensayos Son ensayos nono--destructivos, de alto rendimiento destructivos, de alto rendimiento (200 a 300 puntos/d(200 a 300 puntos/díía/carril/100m).a/carril/100m).
Siproma Argentina S.A.Siproma Argentina S.A.Societa Italiana Progetto ManutenzioneSocieta Italiana Progetto ManutenzioneHumberto 1Humberto 1ºº 985 985 -- 1010ºº Piso Piso -- Of. 3 Of. 3
(1103) Buenos Aires (1103) Buenos Aires Tel / Fax.: 4307 Tel / Fax.: 4307 –– 7125 7125
EE--mail : mail : infoinfo@@sipromasiproma.com.ar.com.ar