Dr. Ing. Andrés Sotil...
Transcript of Dr. Ing. Andrés Sotil...
Dr. Ing. Andrés Sotil Chávez
Universidad Nacional de Ingeniería (UNI, Lima, Perú) 97-99
Arizona Western College (AWC, AZ, EE.UU.) 99-00
Arizona State University (ASU) en 00-01 (B.Sc.), 02-03 (M.Sc.) y 03-05 (Ph.D.)
Ph.D. en Ingeniería Civil / Transportes, Carreteras, Pavimentos y Materiales
Experiencia Profesional
Diseño, Supervisión, Consultoría, Mantenimiento y Sub-Gerencia (05-11)
Docente Universitario de Pregrado y Postgrado (10-18)
Ex Director de la Carrera de Ingeniería Civil – USIL (14-17)
Gerente General de 3IPE Perú SAC (17-18)
Gerente General Grupo AS Arquitectura e Ingeniería SAC (18)
Si una Nueva Guía de Diseño de Pavimentos
genera un año adicional de vida a toda la
red carretera generará ahorros en el rango
de los miles de millones de dólares
Matt Witczak
ESFUERZO SALVADOREÑO Antes que nada felicitar al Ing. Ricardo Flores por su
presentación de la Propuesta de Diseño Estructural de Pavimentos Flexibles
Es un gran primer paso que permite transicionar del AASHTO 93 empírico ajeno a nuestras realidades hacia algo más nuestro…
Provee una introducción a conceptos mecanísticos que serán vitales para futuras mejoras de sus diseños estructurales…
Lo presentado ayer va en línea con lo expresado en la diapositiva anterior y se constituye en una
GUÍA EMPÍRICA CON CONCEPTOS MECANICISTAS
ESFUERZO SALVADOREÑO Ayer : Guía Empírica AASHTO 1993
Hoy : Guía Empírica con Conceptos Mecanicistas (E-CM) y Coef. Foráneos
En 5 años : E-CM con Coeficientes Salvadoreños
¿Qué necesitan?
En 10 años : M-E Salvadoreña
¿Estarán listos?
SIN EMBARGO… Lo presentado ayer es Diseño Estructural de
Pavimentos, no es de Diseño de Materiales (Mezcla Asfáltica).
Es cierto que incluye E* (Módulo Dinámico)
Incluye conceptos de temperatura y frecuencia de carga pero de respuesta del material, más no de diseño del mismo.
Entiendo que el diseño de mezcla aún se define con la metodología Marshall, ¿correcto?
¿Y supervisión de obra? ¿control de calidad?
PROBLEMAS CON MARSHALL Ensayo que busca determinar la estabilidad de la
mezcla de agregado con asfalto (pensado en frenar ahuellamientos de vías no pavimentadas)
Temperatura de ensayo de 60oC (recordar este valor)
Carga aplicada en forma distinta a lo que se genera en campo
Pregunta:
Si se tiene diabetes, ¿se ensayan triglicéridos o glucosa?
MEZCLA Y ESTRUCTURASMATERIALES Y DISEÑO
Estructuras con Asfaltos
Asfaltos clasificado con el sistema PEN y/o AC
Agregados clasificados con AASHTO y SUCS
Mezcla diseñada con metodología Marshall
Estructuras diseñadas con metodología AASHTO 93
Estructuras de Concreto
Cemento clasificado por ASTM C150
Agregados clasificados con ASTM y AASHTO
Mezcla diseñada con metodología ACI y otras
Estructuras diseñadas siguiendo PCA, AASHTO 93 y otras
¿CÓMO SE CONTROLA LA CALIDAD?CONSTRUCCIÓN Y SUPERVISIÓN
Estructuras con Asfaltos
Agregados con ensayos NTP
Asfalto con ensayos PEN o AC y contenido con ensayos de extracción
Mezcla con ensayos Marshall
Temperaturas medidas en campo
Estructuras de Concreto
Agregados con ensayos NTP
Cementos con ensayos ASTM
Mezcla con ensayos slump, f´c, % aire en laboratorio
Mezcla con ensayos NDT y diamantinas
¿QUÉ MIDE ESA CALIDAD?Estructuras con Asfaltos
¿Si hay desviación en el huso granulométrico?
¿Si no se cumple el contenido de asfalto?
¿Si no se cumple la temperatura o porcentaje de compactación?
¿Cuánto más se deforma por estas desviaciones? ¿Cuánto más se agrieta?
Estructuras de Concreto
¿Si no cumple con f´c o porcentaje de vacíos?
¿Si no cumple con la relación a/c?
¿Si no es curado apropiadamente?
¿Cuánto más grietas por contracción se generan? ¿Cuántos años menos durará si no cumple f´c?
¿QUÉ MIDE ESA CALIDAD?
100g100g
penetration
0 sec 5 sec
¿Y qué pasa con el
contratista?
Si no cumple con lo pedido,
se le sanciona o se le pide
reconstruir… ¿está bien?
ENTONCES… Los pasos que ustedes están dando en Diseño
Estructural debe estar acompañado con pasos similares en Diseño de Mezcla, así como de Supervisión y de Control de Calidad en Obra
MEZCLA vs. PAVIMENTO
OBJETIVO:
Se busca un método que permita el diseño de mezcla que
optimice el comportamiento de la estructura del pavimento y
que sea una herramienta de medición del trabajo hecho por
el contratista
PRS: especificación de
Aceptación de Calidad
(QA) basados en la
correlación de
propiedades
fundamentales del
material con el
comportamiento
Si la especificación no
deriva de una relación
con el comportamiento,
entonces…
¿qué sentido tiene?
Reporte publicado
en 2011
MATTHEW WITCZAKARIZONA STATE UNIVERSITY
En 1996 el Dr. M.W. Witczak de la University of Maryland gana dos proyectos de investigación:
NCHRP 1-37A para generar la Guía de Diseño de Pavimentos del 2002 que reemplazaría al AASHTO 93. Esta guía por temas de tiempo se llama hoy la Guía MEPDG AASHTO 2008 (Diseño Estructural)
NCHRP 9-19 para generar el ensayo de laboratorio que confirme los ensayos SUPERPAVE y que reemplace a la métodología Marshall (Diseño de Mezcla)
MATTHEW WITCZAKARIZONA STATE UNIVERSITY
En 1999 Witczak se muda de Maryland a Arizona con sus dos proyectos
Continúan con los trabajos dentro del Advanced PavementResearch Group (…2002)
Dr. Ing. Andrés Sotil Chávez
Universidad Nacional de Ingeniería (UNI, Lima, Perú) 97-99
Arizona Western College (AWC, AZ, EE.UU.) 99-00
Arizona State University (ASU) en 00-01 (B.Sc.), 02-03 (M.Sc.) y 03-05 (Ph.D.)
¿QUÉ SE CONSIGUIÓ? NCHRP 1-37A: Desarrollo del MEPDG AASHTO 2008
NCHRP 9-19: Determinar el Ensayo de Comportamiento Simple que acompañe al Método Superpave
Los proyectos empezaron SEPARADOS, pero ¿se pueden juntar?
NCHRP 9-19: ENSAYOS DE COMPORTAMIENTO DE SUPERPAVE
Célula Triaxial usada para simular las cargas en 3-D
Ensayos que fueron los candidatos finales
(NCHRP 465, Junio 2002)
1. Modulo Dinámico (E*)
(Desarrollado por Terri Pelinen, Finlandia)
2. Carga Triaxial Repetida - Numero de Flujo (Fn)
3. Deformación Triaxial Estática – Tiempo de Flujo (Ft)
(Desarrollado por Kamil Kaloush, Líbano)
y = 8.7521x-0.522
R2 = 0.6457
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 20 40 60 80 100 120 140
E* at 130oF and 10 Hz (ksi)
Ru
t D
ep
th a
t L
ast
Su
rvey
Date
(in
ch
es) Lab Blended Mixes
y = 8.7521x-0.522
R2 = 0.6457
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 20 40 60 80 100 120 140
E* at 130oF and 10 Hz (ksi)
Ru
t D
ep
th a
t L
ast
Su
rvey
Date
(in
ch
es) Lab Blended Mixes
REPORTE NCHRP 465 Se encontró, por ejemplo, que en mezclas preparadas
en el laboratorio, los E*-UC vs. Ahuellamientos tenían un correlación justa
Repetir los ensayos pero con mezclas
recolectadas en campo (Junio 2003 en adelante)
1. Modulo Dinámico (E*)
(Desarrollado por Andrés Sotil, Perú)
2. Carga Triaxial Repetida - Numero de Flujo (Fn)
3. Deformación Triaxial Estática – Tiempo de Flujo (Ft)
(Desarrollado por Aleksander Zborowski, Polonia)
LABORATORIO vs. CAMPO
Variable Medida en el Laboratorio
(E*, Fn, Ft)
Co
mp
ort
am
ien
to d
e D
añ
o e
n e
l C
am
po
(Me
did
o e
n C
am
po
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po
r
AA
HS
TO
20
08
)
Se busca que lo medido en el laboratorio se
relacione con lo observado en campo, así como se
vio en el Reporte NCHRP 465
y = 8.7521x-0.522
R2 = 0.6457
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 20 40 60 80 100 120 140
E* at 130oF and 10 Hz (ksi)
Ru
t D
ep
th a
t L
ast
Su
rvey
Date
(in
ch
es) Lab Blended Mixes
y = 8.7521x-0.522
R2 = 0.6457
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 20 40 60 80 100 120 140
E* at 130oF and 10 Hz (ksi)
Ru
t D
ep
th a
t L
ast
Su
rvey
Date
(in
ch
es) Lab Blended Mixes
ANALICEMOS EJE x EJE Eje X se tenía que ver que variable era mejor (E*, Fn o Ft)
Eje Y es el valor del daño...
Ya que el grupo desarrollaba en simultáneo el MEPDG se podían utilizar las predicciones del software para correlacionar con valores en el eje X
Se simularon 864 escenarios (en realidad más)
12 Locaciones (desde Alaska a Arizona/Florida)
9 Estructuras (1, 2, 2.75, 3, 4, 6, 8, 12, 20 in)
4 Velocidades Promedio (0.5, 15, 45, y 60 mph)
1 Nivel de Tráfico (107 ESALs, se encontró una ecuación)
2 Tipos de Mezcla (Muy Rígida y Muy Blanda)
COMPARACIÓN DE ESPESOR vs. AHUELLAMIENTO (Sotil, 2005)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0 2 4 6 8 10 12 14
Total Structure AC Thickness (in)
AC
Ru
t D
ep
th
(in
)
Total AC Thickness = 1 in Total AC Thickness = 2 inTotal AC Thickness = 3 in Total AC Thickness = 4 inTotal AC Thickness = 6 in Total AC Thickness = 8 inTotal AC Thickness = 12 in Maximum Total AC Rut Depth Profile
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0 2 4 6 8 10 12 14
TOTAL AC THICKNESS (IN)
20
02
-DG
AC
RU
TT
ING
(IN
)
2002-DG EXCEL DATABASE
2002-DG RUNS
Traffic Speed = 45 mph
Traffic Repetitions = 10^7 ESALs
Continuity
Problems Continuous Difference (High)
2002-DG VALIDATION RUNS
COMPARACIÓN DE ESPESOR vs. AHUELLAMIENTO (Sotil, 2005)
ELDOR YODER En su experiencia enunció:
Si vas a diseñar un pavimento para bajo tráfico, que no supere 2 pulgadas
Si vas a diseñar un pavimento para tráfico alto, que no sea menor a 5 o 6 pulgadas
Nos tomó 35 años de investigación para sustentar lo que mi profesor me indicó con su experiencia…
Lamentablemente, la economía siempre va a diseños de 3 o 4 pulgadas
MATT WITCZAK
COMPARACIÓN DE ESPESOR vs. AHUELLAMIENTO (Sotil, 2005)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0 2 4 6 8 10 12 14
Total Structure AC Thickness (in)
AC
Ru
t D
ep
th
(in
)
Total AC Thickness = 1 in Total AC Thickness = 2 inTotal AC Thickness = 3 in Total AC Thickness = 4 inTotal AC Thickness = 6 in Total AC Thickness = 8 inTotal AC Thickness = 12 in Maximum Total AC Rut Depth Profile
ANALICEMOS EJE x EJE Si ya se tiene el Eje Y, ¿qué pasó con el Eje X?
Fn o Ft no se podían encontrar correlaciones
Para 2005, se pudo publicar el trabajo de E* vs. Ahuellamiento (Sotil, 2005).
WELCOME!!!
The following MS Excel Spreadsheet has been designed to help you in your Mix and/or Structural Design. You have the capability of using the
program only for Asphalt Mix Design, only for Quality Control and Assurance during your project construction, and also for simultaneous Asphalt
Mix and Structural Design. Each different use represents what is called a MODE. The following list shows the 4 MODES identified by the
Research Team:
MODE 1 = M-E 2002-DG fully implemented (Not Possible in the MS Excel Program).
MODE 2 = Simultaneous Asphalt Mix and Pavement Structural Design (MODE 1 Shortcut).
MODE 3 = Asphalt Mix Design Only
MODE 4 = Quality Control and Assurance Process Only
For this MS Excel Spreadsheet, it is required that you input the material characteristics of your asphalt mixes. Your have 4 different options to do it.
OPTION 1 = Use Laboratory Measured E* Values for all the Mixes
OPTION 2 = Use Sigmoidal Master Curve Coefficients for all the Mixes
OPTION 3 = Use Job Mix Formula for all the Mixes (Witczak E* Predictive Equation)
OPTION 4 = Allow Combination of Option 1, 2, and 3 according to Engineer's input 1 2 3 4
1 A E I
Please, select what condition you require: 2 B F J
Indicate the letter from A to P that produces your 3 C G K
desired combination: D 4 D H L
(December 15th 2005)E* IMPLEMENTATION PROGRAM Version 1.0
OP
TIO
N
MODE
NCHRP
Developed By
Sponsored By
Andres Sotil, Graduate Research Assistant
Dr. Matthew W. Witczak, Professor
Under the Guidance of
RELACIÓN E* vs. AHUELLAMIENTO(Sotil, 2005)
E* a Condiciones Recomendadas según Sitio y Tráfico
(Valores obtenidos del Proyecto NCHRP 9-19 Superpave)
De
form
ac
ión
Pe
rma
ne
nte
–A
hu
ell
am
ien
to
(Va
lore
so
bte
nid
os
de
l M
EP
DG
)
Curva única por:
Ciudad (Temperatura)
Tipo de Mezcla (Asfalto y Agregados)
Espesor de Carpeta Asfáltica
Nivel de Tráfico (Volumen y Frecuencia)
Obtenido por simulación
del MEPDG, versión 0.7 (2004)
¿Y ESA CURVA? Como el Dr. Loria mencionó ayer, E* sin indicar
Temperatura o Frecuencia no tiene sentido…
¿Qué temperatura?
¿Qué frecuencia?
Concepto de Temperatura y Frecuencia Efectiva (Sotil, 2005)
TEMPERATURA EFECTIVA Teff = Una temperatura simple, única y equivalente que
generará la cantidad de daño en el pavimento que sería generado si se considerarán todas las variaciones estacionales de temperatura
Este Teff, por lo tanto, será único por daño (ahuellamiento, fatiga, térmico) y por condición (profundidad, velocidad/frecuencia)
TEMPERATURA EFECTIVA
Comparación de Conceptos de Teff-ahuellamiento de Marshall,
SHRP 7-Day Max (No sensible a frecuencia), la Temperatura
Crítica de Berkeley (10 Hz), y la Teff-Witczak @ 25, 1.0, y 0.1 Hz
TEMPERATURA EFECTIVA Ecuación original de Witczak
Original Witczak Teff EquationTeff = 58 – 5.5 z + 0.92 MAAT
y = 3E-14x6.0953
R2 = 0.9412
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
60 70 80 90 100 110 120 130
Original Witczak Effective Temperature (oF)
(Equation 3.1)
20
02
-DG
Pre
dic
ted
AC
Ru
ttin
g (
inch
)
R2adj = 0.82
Se = 0.017
Sy = 0.04
Se/Sy = 0.425
N = 12 points
y = 8E-13x5.2771
R2 = 0.993
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
60 70 80 90 100 110 120 130 140
Modified Witczak Effective Temperature (oF)
(Equation 3.4)
20
02
-DG
Pre
dic
ted
AC
Ru
ttin
g (
inch
)
TEMPERATURA EFECTIVA Ecuación Teff-Witczak del 2005
( ) ( )
( ) ( ) ( )RainSunshineWind
MAATzFreqLnT
MMAT
eff
071.0337.0)(132.1254.1
11.1021.9261.3534.41
++−+
+−−=
R2adj = 0.99
Se = 0.003
Sy = 0.04
Se/Sy = 0.073
N = 12 points
FRECUENCIA Se utiliza la siguiente ecuación
Freq = 17.6 * (Speed / LEFFGUESS)
Donde LEFFGUESS se calcula en un proceso iterativo
basado en Z (profundidad), R (radio de llanta), P
(presión de llanta),
RELACIÓN E* vs. AHUELLAMIENTO
E* a Condiciones Recomendadas según Sitio y Tráfico
(Valores obtenidos del Proyecto NCHRP 9-19 Superpave)
De
form
ac
ión
Pe
rma
ne
nte
–A
hu
ell
am
ien
to
(Va
lore
so
bte
nid
os
de
l M
EP
DG
)
Criterio de Falla de Ahuellamiento
Región de
Penalidad o
Rechazo Región de Aceptación y/o Bono
Criterio de Falla de Ahuellamiento
El valor de E* permitido para
condiciones dadas
Criterio de Falla de Ahuellamiento
Falla
Aceptable
Curva obtenida
por el software
en MS-Excel
solo para
Ahuellamientos
¿QUÉ REPRESENTA? Se puede definir una límite de daño y asociarla con una
medición de laboratorio
Ventajas de E*
Se caracterizan mezclas en reemplazo de a1 = 0.44
Se utiliza la Teff y la Freqeff.
Ya no se tendría que utilizar % asfalto, granulometrías, u otras mediciones (estabilidad y flujo de Marshall) que no se relacionan con el comportamiento del pavimento.
MEPDG y QRSS
Arizona State University continuó el trabajo y extendió las predicciones del MEPDG en versión MS Excel para:
Ahuellamiento (Sotil, 2005)
Agrietamiento por Fatiga (NCHRP Report 704, 2011)
Agrietamiento Térmico (NCHRP Report 704, 2011)
IRI (NCHRP Report 704, 2011)
En Abril 2006 se decidió modificar la presentación en MS Excel para un programa propio en versión MS Windows denominado:
Quality-Related Specification Software (QRSS) o
Software de Especificaciones Relacionadas con la Calidad
y = 0.8175x
R2 = 0.89
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
2002-DG Rutting from Load Spectra Approach
20
02
-DG
Ru
ttin
g f
ro
m
ES
AL
Ap
pro
ach
ESAL vs. MATRIZ VEHICULAR
Simulación DG2002 en 61 Secciones LTPP
Matriz Vehicular convertida a ESAL vs. Matriz Vehicular (Sotil, 2005)
PRODUCTO FINAL DEL QRSS
El software determina los bonos o penalidades
a ser aplicados a los contratistas según la
predicción de comportamiento que viene del MEPDG y el
resultado del E* (Superpave)
MODULO DINÁMICO (E*)
El MEPDG se basa en E*-UC (ensayos no confinados) siguiendo la recomendación del Reporte NCHRP 465 (trabajo de T. Pellinen).
Sin embargo, en 2003 trabajando con mezclas modificadas con caucho asfalto, se determinó que E*-UC no es el ensayo apropiado:
The Asphalt Rubber Demonstration Program (Arizona)
I-40 Project
The Performance Evaluation of Arizona Asphalt Rubber Mixtures Using Advanced Dynamic, Material Characterization Tests Project (Arizona)
I-17 Project
The 2002 Alberta Asphalt Rubber Project (Canada)
Alberta Project
RATIO MODULAR (R)
R = E*mix
E*Reference
Donde:
R = Ratio Modular
E*mix = Módulo Complejo Dinámico para una mezcla
E*Reference = E* para mezcla de referencia
ANÁLISIS DEL RADIO MODULAR
Evaluado a 14oF y 100oF, ambos a 10 Hz.
Se usaron mezclas convencionales que se tenían de la base de datos de ASU
Comportamiento Deseado
En Condiciones Frías: La mezcla con el R más bajoBuen potencial para prevenir agrietamiento por bajas temperaturas
En Condiciones Calientes: La mezcla con R más altoBuen potencial para prevenir ahuellamiento
Modular Ratio TablesUnconfined Conditions – 14oF – 10 Hz
Mix Binder AC Va Nominal E*
ID Type (%) (%) Aggregate (ksi) R Rank
AR-ACFC 58-22 (R) 8.8 17.6 9.0-mm OG 1237 0.6 1
ARAC 58-22 (R) 6.8 10.9 19.0-mm GG 1525 0.74 2
WesTrack Section C2 64-22 4.8 9.3 12.5-mm FDGM 1642 0.8 3
Alberta Rubber Pen 150-200 (R) 8.9 9.7 19.0-mm GG 1780 0.86 4
ALF Lane 8 Novophalt 4.7 11.9 19.0-mm DGM 1926 0.93 5
ADOT Conventional1
64-22 4.1 10.5 19.0-mm DGM 2065 1 6
ADOT Conventional 58-28 6.1 6.4 19.0-mm DGM 2245 1.09 7
ALF Lane 12 AC-20 4.1 7.4 37.5-mm DGM 2626 1.27 8
MnRoad Section 20 PEN 120/150 6.1 6.3 12.5-mm DGM 2715 1.31 9
ALF Lane 4 AC 20 4.9 9.7 19.0-mm DGM 2727 1.32 10
WesTrack Section C24 64-22 5.8 7.5 12.5-mm CDGM 2833 1.37 11
ADOT Conventional 76-16 Chevron 4.9 7.9 19.0-mm DGM 3044 1.47 12
I-17 PG 58-22 58-22 (R) 7.5 8 19.0-mm GG 3475 1.63 13
WesTrack Section R4 64-22 5.2 6.6 19.0-mm FDGM 3646 1.77 14
WesTrack Section R23 64-22 5.8 4.9 19.0-mm CDGM 3772 1.83 15
ALF Lane 3 AC-5 4.8 7.7 19.0-mm DGM 4101 1.99 16
I-17 PG 64-16 64-16 (R) 8.9 5.5 19.0-mm GG 4235 2.05 17
Alberta Control Pen 150-200 5.4 5.4 9.0-mm FDGM 4713 2.28 18
Mix Binder AC Va Nominal E*
ID Type (%) (%) Aggregate (ksi) R Rank
Alberta Control Pen 150-200 5.4 5.4 9.0-mm FDGM 592 4.85 1
ADOT Conventional 76-16 4.9 7.9 19.0-mm DGM 490 4.02 2
I-17 PG 64-16 64-16 (R) 8.9 5.5 19.0-mm GG 490 4.02 3
WesTrack Section R4 64-22 5.3 6.6 19.0-mm FDGM 409 3.35 4
WesTrack Section R23 64-22 5.8 4.9 19.0-mm CDGM 327 2.68 5
I-17 PG 58-22 58-22 (R) 7.5 8 19.0-00 GG 296 2.43 6
ALF Lane 8 Novophalt 4.7 11.9 19.0-mm DGM 267 2.19 7
ALF Lane 12 AC-20 4.1 7.4 37.5-mm DGM 215 1.76 8
WesTrack Section C24 64-22 5.8 7.5 12.5-mm CDGM 200 1.64 9
ADOT Conventional 58-28 6.1 6.4 19.0-mm DGM 196 1.61 10
WesTrack Section C2 64-22 4.8 9.3 12.5-mm FDGM 193 1.58 11
ALF Lane 4 AC 20 4.9 9.7 19.0-mm DGM 173 1.42 12
ADOT Conventional1
64-22 4.1 10.5 19.0-mm DGM 122 1 13
MnRoad Section 20 PEN 120/150 6.1 6.3 12.5-mm DGM 115 0.94 14
Alberta Rubber Pen 150-200 (R) 8.9 9.7 19.0-mm GG 111 0.91 15
ALF Lane 3 AC-5 4.8 7.7 19.0-mm DGM 111 0.91 16
ARAC 58-22 (R) 6.8 10.9 19.0-mm GG 107 0.88 17
AR-ACFC 58-22 (R) 8.8 17.6 9.0-mm OG 101 0.83 18
Modular Ratio TablesUnconfined Conditions – 100oF – 10 Hz
Mix Binder AC Va Nominal E*
ID Type (%) (%) Aggregate (ksi) R Rank
ARAC1
58-22 (R) 6.8 10.9 19.0-mm GG 1498 1 1
AR-ACFC 58-22 (R) 8.8 17.6 9.0-mm OG 1615 1.08 2
ALF Lane 3 AC-5 4.8 7.7 19.0-mm DGM 1947 1.3 3
ALF Lane 8 Novophalt 4.7 11.9 19.0-mm DGM 2351 1.57 4
Alberta Rubber Pen 150-200 (R) 8.9 9.7 19.0-mm GG 3920 2.62 5
WesTrack Section C2 64-22 4.8 9.3 12.5-mm FDGM 4233 2.83 6
WesTrack Section C24 64-22 5.8 7.5 12.5-mm CDGM 4601 3.07 7
I-17 PG 58-22 58-22 (R) 7.5 8 19.0-mm GG 4876 3.26 8
I-17 PG 64-16 64-16 (R) 8.9 5.5 19.0-mm GG 5936 3.96 9
ALF Lane 4 AC-20 4.9 9.7 19.0-mm DGM 6137 4.1 10
Alberta Control Pen 150-200 5.4 5.4 9.0-mm FDGM 8393 5.6 11
Modular Ratio TablesConfined Conditions – 14oF – 10 Hz
Modular Ratio TablesConfined Conditions – 100oF – 10 Hz
Mix Binder AC Va Nominal E*
ID Type (%) (%) Aggregate (ksi) R Rank
I-17 PG 64-16 64-16 (R) 8.9 5.5 19.0-mm GG 934 1.08 1
AR-ACFC 58-22 (R) 8.8 17.6 9.0-mm OG 875 1.02 2
ARAC1
58-22 (R) 6.8 10.9 19.0-mm GG 862 1 3
WesTrack Section R4 64-22 5.2 6.6 19.0-mm FDGM 812 0.94 4
I-17 PG 58-22 58-22 (R) 7.5 8 19.0-mm GG 746 0.87 5
ALF Lane 12 AC-20 4.1 7.4 37.5-mm DGM 664 0.77 6
Alberta Rubber Pen 150-200 (R) 8.9 9.7 19.0-mm GG 579 0.67 7
WesTrack Section R23 64-22 5.8 4.9 19.0-mm CDGM 518 0.6 8
Alberta Control Pen 150-200 5.4 5.4 9.0-mm FDGM 338 0.39 9
ALF Lane 8 Novophalt 4.8 7.7 19.0-mm DGM 314 0.36 10
CONCLUSIONES DEL ESTUDIO COMPARATIVO (SOTIL, 2003)
Bajo las mismas condiciones, las mezclas modificadas han mostrado sus beneficios en el campo.
Cuando se buscó usar los resultados de E* No Confinada como indicador de comportamiento de campo, se encontró que éste NO proveía una Buena correlación usando el Ratio Modular a Altas Temperaturas.
Cuando se cambió con Resultados de E* Confinadosse obtuvieron las correlaciones apropiadas.
MODULO DINÁMICO (E*) Más aún, se tiene que tener claro que cuando se hizo la
evaluación con mezclas de campo, el MEPDG tenía SERIAS complicaciones en predecir los daños según la forma de cargar las secciones
National Comparisons by Hierarchical Level
y = 0.6593x
R2 = 0.4011
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0 0.5 1 1.5 2
Field Measured AC Rut Depth (inch)
20
02
-DG
Reg
ion
all
y C
ali
bra
te A
C
Ru
t D
epth
Pre
dic
tio
n (
inch
)
.
SES = 47.344
n = 1332
Se = 0.189
Sy = 0.196
Se / Sy = 0.961
R2adj = 0.077
NCHRP 9-19
Level 1
Overall Correlations are very poor
with a moderate underprediction
tendency (y = 0.66x)
y = 0.9669x
R2 = 0.6594
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0 0.5 1 1.5 2
Field Measured AC Rut Depth (inch)
20
02
-DG
Reg
ion
all
y C
ali
bra
te A
C
Ru
t D
epth
Pre
dic
tio
n (
inch
)
.
SES = 1.607
n = 327
Se = 0.070
Sy = 0.115
Se / Sy = 0.609
R2adj = 0.630
NCHRP 1-37A
Level 3
Appropriate since Calibration
was performed with this data
MODULO DINÁMICO (E*) Se entendió que
Habían secciones que tenían sólo valores de nivel 3
Las secciones de MnRoad tenían data de nivel 1 y tráfico normal
Las secciones de Westrack tenían data de nivel 1 y tráfico canalizado automatizado
Las secciones de NCAT tenían data de nivel 1 y tráfico simplificado
Las secciones de FHWA-ALF eran de un ensayo acelerado
Los modelos del AASHTO 2008 no estaban listos para trabajar con un solo set de factores para diversos tipos de carga…
y = 0.8255x
R2 = 0.6785
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Field Measured AC Rut Depth (inch)
20
02
-DG
Reg
ion
all
y C
ali
bra
ted
AC
Ru
t D
epth
Pre
dic
tio
n (
inch
)
LTPP WPE
WesTrack LAB
WesTrack PLANT
FHWA-ALF LAB
FHWA-ALF CORES
MnRoad LAB
MnRoad PLANT
NCAT PLANT
Regional Calibration Measured vs. Predicted Comparison
y = 0.8255 x
R2adj = 0.672
Se = 0.107
Sy = 0.186
Se/Sy = 0.572
N = 1659
points
y = 0.9281x
R2 = 0.3715
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0 0.5 1 1.5 2
Field Measured AC Rut Depth (inch)
20
02
-DG
Reg
ion
all
y C
ali
bra
te A
C
Ru
t D
epth
Pre
dic
tio
n (
inch
)
.
Regional Approach Comparisons by Hierarchical Level
NCHRP 9-19
Level 1 – Input for E* was
measured in the Laboratory
Better Correlations with less
underprediction tendency
(y=0.82x)
NCHRP 1-37A
Level 3 –Input for E* was
Guessed or Calculated
Calibration slightly reduced to
compensate for additional data
SES = 2.147
n = 327
Se = 0.081
Sy = 0.11534
Se / Sy = 0.704
R2adj = 0.502
y = 0.8154x
R2 = 0.7043
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0 0.5 1 1.5 2
Field Measured AC Rut Depth (inch)
20
02
-DG
Reg
ion
all
y C
ali
bra
te A
C
Ru
t D
epth
Pre
dic
tio
n (
inch
)
.
SES = 16.696
n = 1332
Se = 0.112
Sy = 0.1963
Se / Sy = 0.570
R2adj = 0.674
MODULO DINÁMICO (E*) Por lo tanto, es importantísimo tener claro que el E*
debe ser utilizado para condiciones homogéneas (tráfico normal o tráfico acelerado)
A esto se le debe sumar que debe considerarse el ensayo confinado para mezclas no convencionales
La ecuación predictiva de Witczak de 1999 se calibró con mezclas convencionales ensayadas sin confinamiento, y se determinó también que deben hacerse calibraciones para mezclas modificadas…
Predicted versus Measured E*Current Version (1999) with 14 Parameters
Measured E (10^5 psi)
0.01
0.1
1
10
100
0.01 0.1 1 10 100
Pred
icte
d E
(10^
5 p
si)
Data Points = 750 AR Mixtures = 9
R2 = 0.56 ; Se/Sy = 0.67 ; Fair
I-40 ARAC and Alberta Mixes
I-40 AR-ACFC
and I-17 Mixes
Predicted versus Measured E*Recalibrated Version of Equation with 14 Parameters
Measured E (10^5 psi)
0.01
0.1
1
10
100
0.01 0.1 1 10 100
Pred
icte
d E
(1
0^
5 p
si)
R2 = 0.972 ; Se/Sy = 0.170 ; Excellent
Good Accuracy
Small Bias
Predicted versus Measured E*Current Version of Equation with 14 Parameters and a Correction
Factor / Multiplier
Measured E (10^5 psi)
0.01
0.1
1
10
100
0.01 0.1 1 10 100
Pre
dic
ted E
(10^
5 p
si)
R2 = 0.860 ; Se/Sy = 0.377 ; Good
Strong Bias
Multiplier = 2.327
PRS: especificación de
Aceptación de Calidad
(QA) basados en la
correlación de
propiedades
fundamentales del
material con el
comportamiento
Si la especificación no
deriva de una relación
con el comportamiento,
entonces…
¿qué sentido tiene?
Reporte publicado
en 2011
PAVIMENTOSUN CUENTO EN 3 PAISES
EE.UU.
Arizona State University (1999)
Costa Rica
LanammeUCR
Perú
Ministerio de Transportes y Comunicaciones
LANAME-UCR Empezaron a hacer ensayos de este tipo en 2003
15 años después:
Tienen evaluación Nano, Micro, Macro y Escala Natural
Han recalibrado el MEPDG para las condiciones costarricenses utilizando su HVS.
LANAMME-UCR Empezaron a hacer ensayos de este tipo en 2003
15 años después:
Tienen evaluación Nano, Micro, Macro y Escala Natural
Han recalibrado el MEPDG para las condiciones costarricenses utilizando su HVS.
En mi opinión, la clave del éxito no recae en los equipos que Lanamme-UCR tiene, sino en su personal…
PAVIMENTOSUN CUENTO EN 3 PAISES
EE.UU.
Arizona State University (1999)
Costa Rica
LanammeUCR (2003)
Perú
Ministerio de Transportes y Comunicaciones
PAVIMENTOSUN CUENTO EN 3 PAISES
EE.UU.
Arizona State University (1999)
Costa Rica
LanammeUCR (2003)
Perú
Ministerio de Transportes y Comunicaciones (1997)
No hubo sostenibilidad por no capacitar al personal
RESUMEN Y CONCLUSIONES Se busca tener una metodología de diseño ESTABLE
que genere ahorros con mayores tiempos de servicio
El esfuerzo Salvadoreño presentado ayer representa una Metodología Empírica con Conceptos Mecanicistas y Coeficientes Foráneos
Este paso es importantísimo y en la dirección correcta hacia una guía salvadoreña mecanística-empírica…
Sin embargo, debe complementarse con diseños de mezcla asfálticas avanzadas
RESUMEN Y CONCLUSIONES Metodología MARSHALL no es usable porque sólo se
preocupa de ver la estabilidad de la mezcla de agregado y asfalto, pero ¿cómo se relacionan sus resultados con el comportamiento de campo?
Objetivo del ensayo que reemplace al ensayo de Marshall:
Se busca un método que permita el diseño de mezcla que optimice el comportamiento de la estructura del pavimento
y que sea una herramienta de medición del trabajo hecho por el contratista
RESUMEN Y CONCLUSIONES Para 2002, bajo el proyecto NCHRP 9-19, se tenían 3
ensayos candidatos:
Módulo Dinámico – E*
Número de Flujo – Fn
Tiempo de Flujo - Ft
Candidatos determinados en ensayos realizados con mezclas elaboradas en laboratorio (condiciones controladas)
Para 2005 no se obtenían resultados con Fn y Ft, si con E* para ahuellamiento.
PRS: especificación de
Aceptación de Calidad
(QA) basados en la
correlación de
propiedades
fundamentales del
material con el
comportamiento
Si la especificación no
deriva de una relación
con el comportamiento,
entonces…
¿qué sentido tiene?
Reporte publicado
en 2011
RESUMEN Y CONCLUSIONES E* permite:
Variar las condiciones de la mezcla para la determinación de los daños (MEPDG – Diseño Estructural)
Diseñar mezclas asfálticas para condiciones de temperatura y frecuencia efectivas
Evaluar la condición de las mezclas en campo según las gráficas anteriores
Permite realizarlo para ahuellamiento, agrietamiento por fatiga y térmico, e IRI.
RESUMEN Y CONCLUSIONES Temas asociados explicados:
MEPDG demostró que bajo las mismas condiciones, el daño es mayor en estructuras de 2 a 4 pulgadas.
La temperatura para realizar los diseños debería ser la Teff. Se presenta una versión de dicha ecuación pero hay versiones actualizadas del 2010-2011:
Freq = 17.6 * (Speed / LEFFGUESS)
( ) ( )
( ) ( ) ( )RainSunshineWind
MAATzFreqLnT
MMAT
eff
071.0337.0)(132.1254.1
11.1021.9261.3534.41
++−+
+−−=
RESUMEN Y CONCLUSIONES Temas asociados explicados:
Ahuellamiento calculado con ESALs = 0.8175 Ahuellamiento calculado con Matriz Vehicular (esta relación fue calculado con la versión 0.7 MEPDG)
E* sin confinamiento no siempre es apropiado, en especial para mezclas modificadas
La Ecuación Predictiva de Witczak debería ser recalibrada para condiciones ajenas a su calibración original (se mostró ejemplo)
El modelo del MEPDG no pudo determinar predicciones apropiados para diversas condiciones de carga (real, simulada, canalizada, acelerada)
RESUMEN Y CONCLUSIONES Temas asociados explicados:
Por lo tanto, el MEPDG (o similares) debe ser calibrada para condiciones homogéneas.
Se presentó el ejemplo de Perú, que había adquirido los equipos avanzados en 1997 pero por falta de personal, hoy seguimos con clasificación PEN, Marshall y AASHTO 1993…
Solo un personal capacitado y actualizado le dará SUSTENTABILIDAD a sus desarrollos tecnológicos y vida a los equipos que adquieran.