EVALUACIÓN FUNCIONAL DE PAVIMENTOS

La evaluación funcional consiste en la evaluación de las fallas superficiales a las que se les asocia el índice de servicio u índice de estado, que afectan en mayor o menor grado la capacidad del camino en proporcionar al usuario un tránsito cómodo y seguro.

En este contexto la regularidad o rugosidad superficial es la característica

predominante, entre otras características tenemos:

Textura. Adecuada fricción superficial.

Trazado de la carretera, incluyendo peralte y radio de curvatura. Fisuras.

REGULARIDAD SUPERFICIAL

Se define como regularidad superficial del perfil longitudinal de una carretera (RUGOSIDAD), la mayor o menor aproximación del perfil real al perfil teórico del proyecto, que es aquel que no produce aceleraciones verticales dentro de un vehículo en marcha.

El índice de rugosidad internacional (IRI) es una medida de la influencia del perfil longitudinal de la vía sobre las condiciones de operación

MODELO DE CUARTO DE CARRO

L= Longitud de cálculo del IRI.v= Velocidad de circulación del vehículo.m1= Masa inferior.m2= Masa superior o suspendida.K1= constante de rigidez de la suspensión primaria (entre el pavimento y la masa inferior), es decir del neumático.K2= constante de rigidez de la suspensión secundaria (entre la masa inferior y la masa superior) es decir la suspensión del vehículo.C1= constante de amortiguación de la suspensión primaria.C2= constante de amortiguación de la suspensión secundaria.

EQUIPOSDE MEDICION DEL IRI

Mira y nivel

El nivel establece la horizontal, y con la mira obtenemos los puntos del perfil longitudinal. El inconveniente es que para grandes distancias, el trabajo puede hacerse largo y tedioso.

El Dipstick

Consiste en un inclinómetro sostenido entre dos apoyos separados por 300 mm ó 250 mm (dependiendo de las unidades de análisis, los apoyos pueden separarse 12 pulgadas), los cuales registran la elevación de un apoyo relativo a la elevación del otro.

Los perfilógrafo california

Tienen una rueda sensible, montada al centro del marco que puede mantener libre el movimiento vertical.

Las irregularidades del pavimento se calculan sumando las amplitudes (alturas) de todas las protuberancias y depresiones que sobresalgan de una banda de referencia (blanking band), y dividiendo por la longitud de la sección de ensayo.

TIPO DE PAVIMENTO

CLIMA BLANKING BAND ECUACIÓN*

ASFÁLTICO TODOS 0.0 IRI=2.66543*IP + 213.01

ASFÁLTICO TODOS 5.0 IRI=3.78601*IP + 887.51

RÍGIDO HÚMEDO** 0.0 IRI=2.35820*IP + 317.19

RÍGIDO HÚMEDO** 5.0 IRI=2.87407*IP + 1229.63

Determinación del IRI a partir del Ip

Los equipos Tipo Respuesta o RTRRMS

Trabajan a la velocidad normal de circulación de la carretera que están midiendo. La tecnología de los equipos RTRRMS está basada en medir los movimientos verticales del eje trasero del automóvil respecto al marco del vehículo. El equipo mide, pues, la reacción o rebote del vehículo a la regularidad del camino, por lo que no es realmente una medida verdadera de la lisura de la superficie.

Perfilómetros láser

Disponen de dispositivos láser para obtener la medición del perfil, y que combinados con este sistema de giróscopos y acelerómetros, permiten obtener medidas de altísima precisión a velocidades estándar de circulación (80-100 Km/h).

APLICACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN DEL IRI

• Suministro de información para el cálculo de los costos de operación vehicular.• Evaluación de las condiciones de comodidad y de seguridad de los usuarios de

las vías.• Sectorización de las vías que serán sometidas a rehabilitación.• Determinación del Índice de Serviciabilidad Presente (ISP.).• A partir de los valores de IRI es posible calificar el sector evaluado.• Los rangos de aceptabilidad varían según el país y de acuerdo con el tipo de

vía: urbana o interurbana.

Rango de Rugosidad (m /Km )

Calificación

0 - 2

EXCELENTE

2 - 3.5

BUENO

3.5 - 5.0

REGULAR

> 5.0

MALO

• Las irregularidades en el perfil longitudinal constituyen el factor dominante en el cálculo del ISP

• Cálculo del ISP a partir del IRI.

ISP = 5*e-018*IRI…..(Paterson) ISP = 5 - 0.633*IRI….(Gillespie)

AHUELLAMIENTO

Se define como una depresión canalizada ubicada en la huella de circulación de los Vehículos. Puede ser ocasionada por cargas altas, cargas lentas y altas temperaturas de servicio.

CAUSAS DEL AHUELLAMIENTO

• Deficiencias de compactación de las capas del pavimento.• Inestabilidad de la subrasante y de las capas inferiores del pavimento, creada

por la presión del agua o por saturación de las mismas.• Mezcla asfáltica inestable.• Falta de apoyo lateral por erosión de las bermas.• Deficiencias de espesor de las capas que integran el pavimento.• Técnica de construcción pobre y deficiente control de calidad.• Utilización de materiales inapropiados o de mala calidad.• Acción del tránsito (sobrecargas y altos volúmenes de tránsito no previstos en el

diseño original).

DETERMINACIÓN CON REGLA Y CUÑA GRADUADA

DETERMINACIÓN CON PERFILÓGRAFOS TRANSVERSALES

DETERMINACIÓN CON EQUIPOS MULTIFUNCIÓN

RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO (FRICCIÓN)

La resistencia al deslizamiento, denominada a veces fricción superficial, es la fuerza desarrollada entre la superficie del pavimento y los neumáticos, que resiste el deslizamiento de estos últimos cuando se aplican los frenos al vehículo.

CARACTERÍSTICAS DE LA FRICCIÓN• La fricción suele ser suficiente cuando la

superficie está seca• En un pavimento húmedo, el agua actúa

como lubricante que reduce el contacto directo neumático –superficie.

• Si la película de agua llega a ser muy espesa o la velocidad del vehículo muy alta, los neumáticos pueden perder contacto con la superficie, creándose el fenómeno conocido como hidroplaneo.

Las dos componentes de la fricción se denominan adhesión e histéresis:

COEFICIENTE DE FRICCIÓN

• La adhesión es el resultado de fuerzas moleculares en la interfaz neumático - pavimento, cuya magnitud depende de la naturaleza de los dos materiales y de la fuerza normal entre ellos

• La histéresis es función de la pérdida de energía en el caucho del neumático a medida que éste es deformado por las asperezas de la textura superficial del pavimento.

• La fuerza efectiva de resistencia al deslizamiento es la suma de las dos componentes que, dividida por la carga vertical (P), da como resultado el coeficiente de fricción (u)

ACTORES DEL PAVIMENTO QUE AFECTAN LA FRICCIÓN

• La microtextura es proporcionada por las pequeñas asperezas superficiales y afecta el nivel de fricción en el área de contacto neumático – pavimento.

• La macrotextura es suministrada por las asperezas mayores y proporciona canales de escape para el agua superficial en la zona de contacto.

MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO

GRIP TESTER Mide un coeficiente de fricción resultante de la relación entre una fuerza horizontal y una fuerza vertical.

TEXTURA

• La textura superficial depende del tipo de pavimento

• En pavimentos de hormigón es generada por las características

del mortero y el tratamiento aplicado en superficie

• En pavimentos asfálticos es generada por las características y

exposición de los agregados en la superficie

• El conjunto de irregularidades de menores dimensiones se

conoce como "rugosidad geométrica" y se divide en dos

grupos: microtextura y macrotextura

MEDICIÓN DE LA MACROTEXTURA:

CIRCULAR TRACK METER (CT METER)

• Medidor portátil de pista circular, de 13 kg de peso• Un sensor láser que está montado en un brazo, gira alrededor de un punto

central a una distancia fija sobre el pavimento formando un círculo de 284 mm de diámetro y mide el cambio de elevación de los puntos sobre la superficie.

• El equipo calcula la profundidad media del perfil (MPD).

TEXTURA Y RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO

• El coeficiente de resistencia al deslizamiento a alta velocidad es

mucho menor que a velocidades bajas, en especial en pavimentos

con macrotextura lisa, por lo que es conveniente conocer este

coeficiente en ambos rangos de velocidad.

• A velocidades medias, la determinación queda cubierta por los

equipos de medida de resistencia al deslizamiento.

• A altas velocidades, la estimación se hace de manera indirecta a

través de medidas de macrotextura.