1 SERVICIOS MEXICANOS DE INGENIERA CIVIL ANLISIS DEL PASO PTIMO DE ENSAYO (HWD) PARA LA EVALUACIN ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS Febrero 2012ii NDICE 1 Antecedentes............................................................................................................11.1 Introduccin.................................................................................................................11.2 Objetivo.......................................................................................................................11.3 Metodologa.................................................................................................................12 Sumario....................................................................................................................22.1 Deflexincaracterstica................................................................................................22.2 Recoleccindedatos....................................................................................................22.3 Anlisisestadstico.......................................................................................................22.4 DiseodeEspesoresdeRefuerzo(InstitutodelAsfaltodelosEstadosUnidosdeNorteamrica).........................................................................................................................33 Conclusionesyrecomendacin.................................................................................4 1 1ANTECEDENTES1.1IntroduccinLadeflexinenlospavimentosnoesmsquelarespuestadelosmismosanteun estmulo,engeneralcargasimpuestasporeltrfico.Endefinitivaladeflexinesla integracin matemtica de las deformaciones verticales con la profundidad. Lamedicindedeflexionessuperficialesdelpavimentocorrespondeaunodelos principales parmetros a determinar en cualquier evaluacin estructural de un pavimento. Medicin de Deflexiones con Equipo Falling Weight Deflectometer (FWD) El FWD es un equipo de medicin de deflexiones de alto rendimiento, basado en impulsos decarga,lascualessontransmitidasalpavimentoporunamasaquegolpeadesdeuna ciertaalturaunplatodeensayocolocadosobreelpavimento.Elequipocuentacon sensores(gefonos)querecogenlosimpulsosgeneradosporlacadadelacarga.Los sensores estn colocados tanto en el punto de mxima carga como a ciertas distancias de dicho punto, esto con la finalidad de modelar el cuenco de deflexiones generado por el impactodelacargasobreelpavimento.Latransmisindelacargaalaestructuraes similaralaqueproduceelejedeunvehculocirculandoaunaciertavelocidadsobreel pavimento. 1.2ObjetivoEl presente documento tiene como objetivo:EstablecerpasooptimodemedicindedeflexionesconelequipoFallingWeight Deflectometer (FWD)1.3MetodologaSerealizaranmedicionesdeflectometricasendiferentestramoscarreterosconuna separacinentrecadamedicinde20metros.Posteriormenteseejecutaraunanlisis estadsticoparadeterminarlavariacinenladeflexincaractersticaparamediciones cada 60, 100 y 500 metros.Finalmentebuscandodeterminarelgradodevariacinenelespesordelacapade refuerzoestructuralseefectuaraeldiseodelespesorderefuerzoporelmtododel Instituto del Asfalto para las diferentes separaciones. 2 2SUMARIO2.1Deflexin caractersticaSedefinedeflexincaractersticacomoelvalordeladeflexinqueseconsidera representativa del estado del firme en un tramo homogneo. La deflexin caracterstica segn la Norma Espaola (N-6.3 IC), el Instituto del Asfalto de NorteamricayenMxicoRicoDelCastillo(LaingenieradesuelosenlasVas Terrestres) la definen como: c = JPom + 2 Donde: Dc: Deflexin caractersticadprom: Media aritmtica de los valores de deflexiones. : Desviacin estndar del valor promedio. 2.2Recoleccin de datosSe realizaron mediciones de deflexiones en 5 diferentes tramos de carretera los ensayos serealizaroncada20metros.Productodeestetrabajoseobtuvieron2100medidas deflectometricas. Los mismos se presentan en el ANEXO II. 2.3Anlisis estadstico En el ANEXO I se presentan las deflexiones caractersticas para todos los tramos con sus respectivas variantes en el paso de medicin.Acontinuacinsepresentaunatablaconloserroresdeterminadosconrespectoala deflexincaractersticadefinidaconlasmedicionescada20metrosencadaunodelos tramos de estudio. Astambinsemuestraelerrorcaractersticoderealizarmedicionescada60,100y500 metros con respecto a realizar mediciones cada 20 m. DESCRIPCIN @60m @100m @500mErrorTramo1 7.33% 2.84% 6.99%ErrorTramo2 0.18% 5.86% 14.92%ErrorTramo3 3.22% 6.14% 0.31%ErrorTramo4 4.00% 3.37% 2.12%ErrorTramo5 5.07% 11.22% 7.09% ERRORPROMEDIO 3.96% 5.88% 6.29%DESVIACINESTNDAR 2.94% 1.69% 6.53% ERRORCARACTERSTICO 8.78% 8.66% 17.00% 3 2.4Diseo de Espesores de Refuerzo (Instituto del Asfalto de los Estados Unidos de Norteamrica) ElclculodelespesorderefuerzoporelMtododelInstitutodelAsfaltobsicamente consisteendeterminarladeflexincaractersticadeltramohomogneo,segnel procedimiento descrito previamente, el valor obtenido se debe multiplicar por un factor de ajusteportemperaturaquereferencialasmedicionesa21C(70F).Paralelamentese deberealizarelclculodelnumerodeejesequivalentesqueseestimeusaralava. Finalmente seingresanestosdatosenlasiguientefiguray sedeterminanlosespesores de refuerzo. Para el presente trabajo que tiene como objetivo determinar la variacin en los resultados de acuerdo a las distancias de medicin de las deflexiones, se considero como factor de ajustedetemperaturade1,debidoaqueestemismofactormultiplicaraalasdiferentes variantesdedistancia,seasumielmismocriterioparalosEXALsdefinindoseconun valor de 20 millones de Ejes Equivalentes para todos los tramos.Acontinuacinsepresentanlasdeflexionescaractersticas[mm]detodoslostramos estudiados,TRAMO@20m @60m @100m @500mTRAMO1 0.78 0.72 0.76 0.84TRAMO2 0.78 0.78 0.78 0.78TRAMO3 1.09 1.09 1.09 1.09TRAMO4 0.99 0.99 0.99 0.99TRAMO5 0.54 0.52 0.61 0.514 Finalmente a continuacin se presentan los espesores de refuerzo para todos los tramos y variantes en cuanto al paso de medicin. TRAMO @20m @60m @100m @500mTRAMO1 10cm 10cm 10cm 11cmTRAMO2 11cm 11cm 11cm 12cmTRAMO3 15cm 15cm 15cm 15cmTRAMO4 14cm 14cm 14cm 14cmTRAMO5 6cm 6cm 6cm 6cm 3CONCLUSIONES Y RECOMENDACINSedeterminoquelavariacinderealizarmedicionescada60y100metros presentaunerrorsimilarquerondael8%,esteerroralahoraderealizarel refuerzoseconsideraaceptabledebidoaqueentodoslosespesorescalculados no existi variacin en el espesor resultado. Lavariacinderealizarmedicionescada500metrospresentaunerrordel17%, esta variacin se refleja con espesores mayores en la capa de refuerzo. Porloexpuestoseconsideracomodistanciaoptimatantotcnicacomo econmica la de 100 metros. I ANEXO I Autopista Mxico CuernavacaCUERPO A Carril 2 DE Km 38+000 A Km 44+000 DESCRIPCIN @20m @60m @100m @500mPromedio 0.40 0.38 0.38 0.40Desv.Estndar 0.19 0.17 0.19 0.22 DPROM+2 0.78 0.72 0.76 0.84 ERROR 7.33% 2.84% 6.99%Autopista Mxico CuernavacaCUERPO B Carril 2 DE Km 44+000 A Km 38+000 DESCRIPCIN @20m @60m @100m @500mPromedio 0.40 0.41 0.43 0.48Desv.Estndar 0.19 0.19 0.20 0.22 DPROM+2 0.78 0.78 0.83 0.91 ERROR 0.18% 5.86% 14.92%Autopista Cuernavaca Acapulco CUERPO A Carril 2 DE Km 124+000 A Km 134+000 DESCRIPCIN @20m @60m @100m @500mPromedio 0.71 0.70 0.70 0.69Desv.Estndar 0.19 0.18 0.16 0.20 DPROM+2 1.09 1.05 1.02 1.09 ERROR 3.22% 6.14% 0.31%Autopista Cuernavaca Acapulco CUERPO B Carril 2 DE Km 134+000 A Km 124+000 DESCRIPCIN @20m @60m @100m @500mPromedio 0.58 0.57 0.56 0.57Desv.Estndar 0.21 0.19 0.20 0.22 DPROM+2 0.99 0.95 0.96 1.01 ERROR 4.00% 3.37% 2.12% II Carretera Pte. Ixtla Iguala Sentido 1 - Carril 2 DE Km 0+000 A Km 10+000 DESCRIPCIN @20m @60m @100m @500mPromedio 0.27 0.28 0.28 0.30Desv.Estndar 0.13 0.12 0.16 0.10 DPROM+2 0.54 0.52 0.61 0.51 ERROR 5.07% 11.22% 7.09%