Metodologa para la evaluacin de pavimentos flexibles de carreteras, para proyectos de rehabilitacin en Cuba, a partir de la medida de deflexiones con viga Benkelman

Instituto Superior Politcnico Jos AntonioEcheverra CUJAE

METODOLOGAPARALA EVALUACINDE PAVIMENTOS FLEXIBLES DE CARRETERAS...

Mara de la Caridad Alvarez Quintero

TesisdeMaestra

Metodologa para la evaluacin de pavimentos flexibles de carreteras, para proyectos de rehabilitacin en Cuba, a partir de la medida de deflexiones con viga Benkelman. La Habana : Instituto Superior Politcnico Jos Antonio Echeverra (CUJAE), 2012. Tesis (Maestra).

Dewey: 720 - Arquitectura.Registro No.: Maestria885 CUJAE.

(cc) Mara de la Caridad Alvarez Quintero, 2012. Licencia: Creative Commons de tipo Reconocimiento, Sin Obra Derivada.En acceso perpetuo: http://www.e-libro.com/titulos

Facultad de Ingeniera Civil. Departamento de Ingeniera Vial.

Metodologa para la evaluacin de pavimentos flexibles de carreteras, para proyectos de rehabilitacin en Cuba, a partir de la medida de deflexiones con viga Benkelman.

Tesis presentada en opcin al grado cientfico deMster en Ingeniera Vial.Autor: Ing. Ma. de la Caridad Alvarez Quintero. Tutor: Dr. Eduardo Tejeda Piussiaut.

Ciudad de la Habana.2010.

Dedicatoria

A mi familia, por su apoyo y dedicacin.A mi madre e hijo, por el papel que ambos tienen en mi vida.

Agradecimientos.

A mi tutor el Doctor en Ciencias Tcnicas Eduardo Tejeda Piussiaut que puso a mi disposicin sus conocimientos, su bibliografa y me ayud en el desarrollo de la tesis, adems de estimularme a la realizacin de la misma.

Al profesor y maestro Dr. Lus Emilio Serrano por sus conocimientos, ayuda acertada y colaboracin como consultante de esta tesis y por aceptar la oponencia de la misma.

Al Instituto Superior Politcnico Jos Antonio Echevarria por haberme dado la posibilidad de hacer esta maestra.

A mi madre, Lus y mi padre por ser mis guas.

A mi hijo, por confiar y sentirse orgulloso de m.

A mi familia, por apoyarme en realizar este sueo y estar a mi lado siempre.

A Mary y Yoyi, mis hermanos, por tener la dicha de que formen parte de mi vida.

A mi hermano Pedro y mis Abuelas Regla y Cuca, por haberme amado tanto y contribuido a formarme.

A Mary, mi amiga, por ser la promotora de enfrascarnos en este sueo, no dejarme desistir en el camino y estar conmigo hasta el final.

A los trabajadores del Centro Provincial de Vialidad, por su apoyo en todas las etapas de esta Maestra, en especial a Manuel por no permitir que me rindiera y ayudar en la realizacin de esta meta, a Yilian por su apoyo y confianza para lograr la materializacin de esta tesis, a Raquel por permitirme sus conocimientos para lograr la organizacin y belleza de este trabajo y a Raulito y Oscar por permitirme emplear parte de su tiempo.

A Magdalena, Juan Carlos, Albio y Abel, por permitirme contar con ellos y sucolaboracin, para lograr la culminacin de este trabajo de tesis.

A mis vecinos y amigos de Regla y Marianao, por su ayuda y confianza en los resultados finales.

A todos los amigos que me han brindado su apoyo y colaboracin para poder lograrconcluir este trabajo, a todos los que de una forma u otra cooperaron en la realizacin de este sueo.

NDICE

ndice

PginaIntroduccin.. 1

1. Mtodos para la Evaluacin de Pavimentos...121.1. Definiciones fundamentales....121.1.1 Evaluacin Visual141.1.2. Mtodos de Evaluacin con Equipos 151.1.2.1. Mtodos de ensayos destructivos171.1.2.2. Mtodos de ensayos no destructivos..171.2. Mtodos para la Evaluacin con Equipos 191.2.2. Determinacin de la capacidad estructural del pavimento..191.2.3. Evaluacin de las caractersticas superficiales de los pavimentos. 251.3. Evaluacin con Equipos de Bajo Rendimiento.. 30

1.3.1. Deflexiones: Viga Benkelman. 30

1.3.2. Lisura (Irregularidades Superficiales IRI): Regla de 3 m yMerln......................................................................................341.3.3. Rugosidad (Coeficiente de Friccin - APL): Versin Cubanadel DIVA341.4. Consideraciones finales del Capitulo 1 sobre la evaluacin de pavimentos con equipos de bajo rendimiento. 36

2. Desarrollo del trabajo 38

1.1. Tarea Tcnica para el trabajo de campo (visual y deflectomtrica). 381.2. Definicin de los tramos homogneos..40

1.3. Principios generales sobre la rehabilitacin estructural de pavimentos. 411.3.1. Rehabilitacin estructural..42

1.3.2. Reparacin previa de las zonas singulares43

1.4. Volmenes de trfico. Magnitudes de las cargas 44

1.5. Evaluacin deflectomtrica del pavimento. Tramificacin45

1.6. Caractersticas de los materiales para el anlisis de lasestructura 471.7.Revisin de las estructuras existentes.47

1.7.1. Consideraciones para el clculo sobre el vehculo de diseo 48

1.7.2. Revisin de las estructuras existentes. 491.7.2.1. Modelacin de las estructuras..50

1.7.3.Descripcin de la deformada 501.8. Dimensionamiento de las estructuras necesarias para soportar eltrfico futuro 51

1.9. Resultados obtenidos en la va evaluada... 52

1.10. Conclusiones del Capitulo 2.88

3. Anlisis de los resultados y proposicin de Metodologa. 91

3.1 Anlisis de los resultados .913.2. Proposicin de Metodologa.. 94

3.3. Conclusiones y Recomendaciones del Capitulo 3.

Conclusiones y Recomendaciones... Bibliografa y Referencias..Anexos.

99

102

105

109

INTRODUCCIN

INTRODUCCIN.

La infraestructura vial y en especial la dedicada a la rama del transporte, est indisolublemente asociada al crecimiento econmico de un pas. Una red vial en buen estado requiere de la asignacin de importantes recursos y en la actualidad la tendencia internacional es el aumento de fondos en la rama de la conservacin y el mantenimiento de la red de vas existentes, antes que a la aprobacin de financiamiento para inversiones de la construccin de nuevas vas y al respecto se han pronunciado diversas instituciones en el mundo planteando: se tendr que dar prioridad a la conservacin frente a la construccin, ya que controlar el deterioro de las carreteras existentes resulta ms rentables que la expansin de la red.

Segn la Ley 60 del Cdigo de Vialidad y Transito las vas se clasifican segn su administracin en cuatro tipos: de Inters Nacional, Provincial, Municipal y Especfico y el Ministerio del Transporte administra la Red Vial de Inters Nacional para lo cual design al Centro Nacional de Vialidad para ejercer su papel rector de la vialidad en el pas. Las Redes Viales de Inters Provincial y Municipal son administradas por los respectivos gobiernos y las de Inters Especfico por los organismos responsables de la produccin en las reas donde se desarrollan.En Cuba como en muchos otros pases, se enfrenta en la actualidad el problema de la falta de recursos financieros para conservar en buen estado la red vial que creci de forma abrupta durante las dcadas del 60 al 90 y en la actualidad estamos entre los pases de mayor cantidad de kilmetros por milln de habitantes y por kilmetro cuadrado en Amrica Latina.El total de la Red Vial de Inters Nacional es de 11 554 Km y son de pavimento flexible 10 398,87 Km. para un el 90% y para las diferentes etapas de su conservacin se han trazado estrategias para mantener los niveles alcanzados en estado Bueno y elevar la calificacin en aquellas carreteras tramos de la red que se encuentran en estado Regular y Malo. Para esta tarea se asignan anualmente alrededor de 250 millones de pesos a la actividad de conservacin, de un estimado necesario de 390 millones y el simple anlisis de las cifras indica que el

99estado de la red vial tendera hacia el deterioro, lo que requiere una correcta administracin de los fondos disponibles.Entre el ao 2007 y principios del ao 2008 el pas invierte cuantiosos recursos para construir nuevas plantas de fabricacin de Hormign Asfltico Caliente y modernizar y adquirir nuevos equipamientos relacionados con las tareas que son necesarias ejecutar para la conservacin y rehabilitacin de los pavimentos, a la par de que se adquiran nuevos mnibus para la recuperacin del transporte, lo que motivo que a partir de Septiembre del 2007 con el inicio una recuperacin nacional de transporte y como consecuencia del estado de la red vial del pas, se creen nuevos programas para la rehabilitacin de los principales ejes viales de las Capitales de provincia y la Red Vial nacional existentes, factor que implica un aumento en los recursos materiales y del financiamiento destinados a la actividad de mantenimiento y rehabilitacin de vas y ms que nunca la adecuada administracin de los mismos.Los deterioros producidos en la superficie del pavimento y las irregularidades producidas por los trabajos de mantenimiento de las redes fundamentalmente, requieren despus de un determinado perodo de tiempo, la colocacin de una nueva capa de HAC, que se conoce como recape que es la colocacin de nuevas capas asflticas sobre pavimentos existentes sobre superficies que fueron sometidas al proceso de fresado de la capa de rodadura siendo esta una tcnica que se ha usado tradicionalmente en Cuba y en casi todos los pases del mundo, estas capas se traducen en mejoras al servicio, ya que los vehculos transitan sobre pavimentos mas regulares y seguros, se aumenta la vida til, disminuyen los costos de conservacin, de consumo de combustible y los de mantenimiento y reparacin del parque automotor, pero actualmente las mismas se ejecutan sin ningn fundamento tcnico econmico, ni clculos que avalen el espesor a colocar y el costo que requerir. Este recape esta dirigido fundamentalmente a mejorar la calidad del servicio que se oferta, con nfasis comodidad de la rodadura, pero los puntos donde se ejecutan y el espesor colocado en muchas ocasiones es insuficiente y desde el punto de vista

estructural, ocurre el fallo prematuro traducindose en un uso irracional de los materiales y recursos financieros empleados.Ante esta problemtica se requiere de la evaluacin estructural del pavimento existente para dilucidar que tipo de rehabilitacin es necesaria y si hay necesidad de colocar una capa de mayor espesor que acte como refuerzo, o para determinar si el estado del pavimento es muy malo y puede ser ms econmica la reconstruccin.La evaluacin del estado del pavimento es una tarea de alto nivel tcnico por la multitud de causas que intervienen en el deterioro de los mismos, as como por el costo econmico que implica, por lo que la decisin ms difcil que ha de tomar el ingeniero es, como y cuando rehabilitar el pavimento de manera rentable, ya que una decisin de esta naturaleza no se puede realizar sin una informacin a tiempo y precisa sobre el estado del pavimento.El equipamiento necesario para la realizacin de la evaluacin existente en nuestro pas es escaso y es de 1ra Generacin de bajo rendimiento, (especialmente la viga Benkelman), por lo que se requiere de la mayor racionalidad en el uso de los mismos y de la confeccin de una metodologa para la evaluacin de pavimentos flexibles de carreteras, para proyectos de rehabilitacin en Cuba, a partir de la medida de deflexiones, que sirva como gua para la ejecucin de la evaluacin de pavimentos.Actualmente en el pas y ante la prioridad de los trabajos previstos en la recuperacin de la red vial, es cada vez ms necesario esta metodologa, que determine el estado del pavimento y las soluciones que deben ser aplicadas para la rehabilitacin de la estructura en los diferentes tramos y de manera puntual, junto a un estimado del costo de ejecucin, por lo que para realizar el trabajo que se pretende ser necesario elaborar una tarea tcnica de investigaciones que comprende la evaluacin visual de un tramo de carretera, al que tambin se le aplicarn tcnicas de evaluacin con equipos de bajo rendimiento de Primera Generacin, que existen en Cuba, e inferir mediante la combinacin de estos procedimientos el estado del pavimento y las soluciones que deben ser aplicadas, para la rehabilitacin de la estructura.

En los estudios de rehabilitacin de pavimentos se tienen en cuenta diversos factores con el propsito de obtener una solucin racional debido a la carencia en Cuba de alta tecnologa para evaluar los pavimentos, lo que ha llevado a la bsqueda de soluciones econmicas que permitan conocer el estado estructural del pavimento con una fiabilidad admisible.Aunque no existe actualmente en Cuba una metodologa normada para el anlisis de la rehabilitacin de los pavimentos con equipos a partir del diagnostico de la situacin existente, los estudios consultados muestran algunos resultados fiables aplicando un procedimiento de evaluacin para los estudios de rehabilitacin de pavimentos flexibles, utilizando la medida de las deflexiones y basado en experiencias internacionales.En este trabajo de tesis se comentan estas experiencias, tanto en los anlisis de la rehabilitacin de los pavimentos, como la determinacin de los espesores de refuerzo necesarios y el objetivo final ser establecer mediante una metodologa, la forma de proceder para abordar un proyecto de rehabilitacin mediante el uso de equipos de medicin que existen en el pas.En el desarrollo de esta tesis se determina como:

Percepcin de la situacin problemtica.

En las vas de Cuba se presentan diferentes causas de deterioros:

Deficiencias en los materiales de construccin.

Deficiencias constructivas.

Uso de inadecuada tecnologa constructiva.

Deficiente preparacin y tecnologa de las brigadas de conservacin vial.

Soluciones de rehabilitacin basadas en insuficiente evaluacin del pavimento.

Formulacin problmica.

En Cuba no existe una metodologa normada para la evaluacin estructural del pavimento con equipos de bajo rendimiento de 1ra generacin, ni procedimientos normados para la rehabilitacin de los mismos, a partir del diagnstico de la situacin existente, que satisfaga el proyecto de conservacin.

Novedad cientfica.

Procedimiento de rehabilitacin que brinden recomendaciones prcticas de soluciones a partir del diagnstico con equipos de medicin.Evaluacin de un tramo de va, con el equipamiento existente en el pas, e incorporando o, con modificaciones para que puedan estimarse los costos de reparaciones.

Aporte econmico:

Establecer estrategia de conservacin ms racional, que posibilitar por tanto un ahorro de recursos.Destinar la cantidad de recursos que realmente hacen falta para restablecer el estado de la va.

Objeto: Debido a los deterioros que surgen en los pavimentos flexibles de las carreteras establecer una metodologa que instruya la aplicacin de tcnicas para su rehabilitacin.

Objetivos especficos:

1. Determinar las deformaciones que se producen en la va al paso del vehiculo cargado mediante uso de equipos de bajo rendimiento (Viga Bekelman).2. Determinar la vida residual del pavimento.

3. Valoracin de los factores que intervienen.

4. Estudios de las causas de los deterioros.

5. Modos de evaluacin.

6. Determinar las actuaciones a realizar en funcin de la evaluacin obtenida diseo de las soluciones superficiales y estructurales al pavimento.

Objetivos de la investigacin.

Establecer, proponer o asimilar una metodologa para el diagnstico del estado del pavimento flexible de carreteras en Cuba, a partir de la evaluacin estructural con equipos de bajo rendimiento de 1ra generacin.

Recomendar soluciones de rehabilitacin a partir de los resultados de la evaluacin.

Hiptesis:

Es posible realizar un proyecto de conservacin utilizando la metodologa que se propone a partir de la informacin que se obtiene por la evaluacin con equipos de bajo rendimiento o de 1ra generacin.

Tareas de la investigacin:

1.Revisin y anlisis bibliogrfico detallado sobre el tema de diagnstico y soluciones de rehabilitacin de pavimentos flexibles, definiendo los mtodos existentes, el equipamiento y su factibilidad de aplicacin en Cuba.2. Definicin del tramo objeto de estudio.

3. Desarrollo de un procedimiento para el diagnstico del estado del pavimento, primero de forma visual, establecindose los umbrales de actuacin de las tareas de rehabilitacin y luego el diagnstico estructural mediante el uso de equiposde bajo rendimiento (Viga Bekelman), para determinar las deformaciones que se producen en la va al paso del vehiculo cargado.4. Valoracin del transito mediante el mtodo indirecto para determinar cargas

5. A partir de las deflexiones medidas modelar el pavimento como un sistema de capas elsticas superpuestas y definir el estado del tramo objeto de estudio y proponer en el mismo las soluciones de rehabilitacin para el trfico admisible.6.Estimar los costos de reparaciones, a partir de la solucin de rehabilitacin proyectada.7. Proponer la metodologa a utilizar.

Mtodos utilizados: Se ha realizado un enfoque dialctico materialista del conjunto de los mtodos ms generales de la investigacin cientfica, algunas expresiones particulares son las siguientes:xHistrico, para el anlisis de los diferentes procedimientos utilizados para el diagnstico y el diseo de refuerzo y evolucin en el tiempo.

xAnlisis crtico de documentos existentes relacionados al tema de rehabilitacin.xObservacin, para la obtencin de los datos necesarios en la investigacin para la etapa del diagnstico inicial, para el establecimiento de los umbrales de intervencin, as como para la obtencin de datos histricos necesarios.xAnlisis y sntesis, para la formulacin del procedimiento general de la investigacin y sus resultados.xExperimentacin, para llegar a las expresiones de correccin necesarias para las mediciones de deflexiones con viga Benkelman.

Aportes tericos:

Retrocalculo (Calculo Inverso) mediante el uso de:

- Programa ALIZE.

- Leyes del comportamiento.

- Norma de Pavimentos.

Aportes prcticos:

La metodologa propuesta permite diagnosticar el estado estructural del pavimento con el equipamiento disponible en el pas y proponer en el mismo las soluciones de rehabilitacin, logrando un uso ms racional de las mezclas asflticas en las tareas de rehabilitacin y por lo tanto un efecto econmico.

Resultados alcanzados:

xProcedimiento para el diagnostico del estado del pavimento a partir de la inspeccin visual, definiendo el rango donde se requiere la evaluacin con equipos.xProcedimiento para la medicin de las deflexiones y divisin del proyecto en tramos homogneos partiendo de las mismas.xProcedimiento para la determinacin de la vida residual del pavimento existente partiendo del estado del mismo, como una herramienta de gestin para la administracin y planificacin de recursos.

xMetodologa para la evaluacin estructural del pavimento con equipos de bajo rendimiento de 1ra generacin.

La Tesis se estructur en Introduccin, Captulo 1, Captulo 2, Captulo 3, Anexos y las Conclusiones Recomendaciones.xEn el Captulo 1: Se realiza una revisin cronolgica de los mtodos de evaluacin de pavimentos flexibles existentes, especificando la evaluacin con equipos, tanto de ltima generacin, como con el equipamiento de 1ra generacin de bajo rendimiento existente en el pas y tambin se analiza la estrecha interrelacin entre la evaluacin de pavimentos y el equipamiento disponible para sta, proponindose la necesidad de una metodologa para la evaluacin estructural del pavimento con equipos de bajo rendimiento de 1ra generacin.xEn el Captulo 2: Se propone una Tarea Tcnica para el trabajo de campo (visual y deflectomtrica), donde se realiza en la va seleccionada una recopilacin y anlisis de datos de acuerdo a las caractersticas de la estructura del pavimento y su estado, el entorno y los datos del transito, con estos datos se definen los tramos homogneos del proyecto a partir de la inspeccin visual y de las mediciones de deflexiones con Viga Benkelman, se analiza y procesa la informacin de los volmenes de trfico y las magnitudes de las cargas que transitaron a lo largo de los 20 aos de explotacin del tramo objeto de estudio y se pronostica el trafico futuro para el diseo de la nueva solucin de rehabilitacin estructural que se propondr, con las caractersticas de los materiales que se emplearan y los costos de ejecucin de los mismos, despus de concluidos los resultados de las evaluaciones y la revisin de las estructuras. Con los resultados alcanzados se proponen unas conclusiones generales para este capitulo.xEn el Captulo 3: Se realiza un anlisis de los resultados obtenidos en el tramo objeto de estudio y se propone una metodologa a partir de la informacin que se obtiene por la evaluacin con equipos de bajo rendimiento de 1ra

generacin, para realizar un proyecto de conservacin. Tambin se proponen unas conclusiones para este capitulo.

xDespus se proyectan las Conclusiones y Recomendaciones derivadas del estudio desarrollado, as como una recopilacin de los datos obtenidos en la arteria vial analizada, para una mejor comprensin del trabajo desarrollado en esta tesis, los cuales se pueden encontrar en el acpite de los Anexos.

CAPTULO 1

1. Mtodos para la Evaluacin de Pavimentos.

El diagnostico del estado del pavimento a partir de la evaluacin superficial y estructural y las recomendaciones que se derivan como soluciones de rehabilitacin, pueden ser obtenidos mediante los siguientes mtodos:xEvaluacin visual: Se obtiene informacin del deterioro del pavimento, tanto superficial como estructural, solamente inspeccionando superficialmente el tramo, y cantidad y severidad de los deterioros.xMtodos de Evaluacin con equipos: Se aplican equipos que ayudan a la evaluacin, en general para medir irregularidades, rugosidad o resistencia por deflexin.Para determinar la solucin ms adecuada de la rehabilitacin estructural o superficial de un pavimento, se debern, en el caso ms general, cubrir las siguientes etapas:x Recopilacin y anlisis de datos (inventario fsico).

xEvaluacin de los deterioros en el tramo y procesamiento de la informacin recogida.x Diagnstico sobre el estado del pavimento.

x Anlisis de soluciones y seleccin de la ms apropiada.

x Proyecto de la solucin adoptada.

En algunos casos, las etapas anteriores se podrn simultanear o simplificar, segn sea la naturaleza de los deterioros del pavimento y la tcnica de rehabilitacin que se vaya a utilizar o si el trabajo es a nivel de red o de proyecto.

1.1. Definiciones fundamentales.

La evaluacin del pavimento existente tiene como objetivo establecer un diagnstico de su estado, de manera que permita seleccionar la solucin de rehabilitacin ms adecuada, en cada uno de los tramos homogneos en que pueda dividirse la carretera en estudio.Para comenzar este estudio se debe partir de definiciones fundamentales relacionadas con el objetivo principal del trabajo, las que se relacionan a continuacin:

x Pavimento: Conjunto de capas de la estructura de una obra vial, cuya funcin es resistir los esfuerzos producidos por la circulacin del trfico, proporcionando a sta una superficie de rodadura cmoda y segura, durante un perodo prolongado de tiempo.x Evaluacin de un pavimento: Reconocimiento de las caractersticas estructurales o superficiales de un pavimento mediante observacin y medicin de deterioros o con el empleo de tcnicas y/o equipos para conocer su estado.x Diagnstico: Descripcin del fenmeno que ocurre y anlisis e identificacin de las posibles causas de los deterioros existentes en el rea evaluada.x Deflexin: Es el desplazamiento vertical de la superficie del pavimento bajo una carga normalizada de referencia. Es un valor evolutivo que representa el estado estructural del pavimento respecto a un valor inicial de deflexin mnima.x Deflexin caracterstica: Valor de la deflexin que corresponde a la media de las deflexiones, ms dos veces el valor de la desviacin tpica muestral de las deflexiones en un tramo homogneo de comportamiento uniforme.x Deflexin de clculo: Deflexin caracterstica de un tramo homogneo corregida por humedad y temperatura.x Deflexin patrn: Recuperacin elstica de la superficie de un pavimento, al tomarse su medida mediante la viga Benkelman, siguiendo el mtodo de recuperacin y en las condiciones indicadas.x Tramos homogneos: Es un segmento de va que presenta caractersticas similares, de acuerdo a un parmetro o conjunto de parmetros previamente establecidos. A efectos de esta trabajo los tramos homogneos pueden ser de los siguientes tipos:a) Por caractersticas fsicas: Son aquellos que presentan uniformidad en cuanto a nmero de carriles por calzada, seccin estructural del pavimento, fecha de realizadas la ltima rehabilitacin, la categora de trfico pesado, etc.b) Por resultados de la evaluacin: Son aquellos que una vez inspeccionados presentan uniformidad en el resultado de algn parmetro evaluado, ya sea, rugosidad, irregularidad o deflexin.

x Rehabilitacin estructural: Aumento de la capacidad estructural del pavimento existente, adecundola a las condiciones previsibles de trfico durante su vida til.x Acciones de rehabilitacin estructural: Las soluciones a aplicar en una rehabilitacin estructural podrn ser las siguientes:a) Eliminacin parcial y reposicin del pavimento existente, incluyendo el reciclado de los materiales.b) Repavimentacin sobre el pavimento existente. c) Combinacin de los dos tipos anteriores.d) Reconstruccin total del pavimento, que podr incluir la base y subbase.

x Rehabilitacin superficial: Restauracin o mejora de las caractersticas superficiales de un pavimento. A diferencia de la rehabilitacin estructural, no tiene por objeto aumentar la capacidad resistente del pavimento, aun cuando en determinados casos pueda mejorarla.x Acciones de rehabilitacin superficial: Se aplican cuando la superficie del pavimento presente deterioros que afecten a la seguridad de la circulacin, a la comodidad del usuario o a la durabilidad del pavimento, las soluciones a aplicar pueden ser:a) Sellado de grietas longitudinales o transversales. b) Bacheo superficiales.c) Tratamientos superficiales.

d) Repavimentacin con capas delgadas de hormign asfltico. e) Riegos de Slurry micro aglomerados asfalticos.f) La combinacin de diferentes soluciones.

1.1.1 Evaluacin Visual.

En el trabajo Estudio para determinar las causas del deterioro de las carpetas asflticas en Bogot, Colombia (13), se especifica que la inspeccin visual es un mtodo para definir el estado superficial de la carretera y todo tipo de obras elementos auxiliares relacionados con el pavimento, que de manera directa indirecta pueden afectar a la comodidad y seguridad del usuario. La misma en una

inspeccin realizada directamente a la va, por profesionales calificados y debidamente adiestrados que recorren la carretera, con el objetivo de detectar y cuantificar los deterioros existentes siguiendo criterios preestablecidos.La inspeccin visual o auscultacin es un procedimiento esencial para el inventario de los daos de una va. Como resultado del examen superficial del pavimento puede obtenerse una importante serie de conclusiones para el desarrollo de trabajos futuros de conservacin, algunas de las cuales se relacionan a continuacin:o Detectar los inicios de posibles fallas y determinar sus causas.

o Establecer zonas prioritarias para conservacin.

oDeterminar la necesidad de una evaluacin de tipo estructural para el diseo de refuerzos.oPresentar elementos de juicio que permitan confirmar o modificar los criterios de diseo vigentes.Un complemento importante para la inspeccin visual es la existencia de Catlogos de Deterioros o Desperfectos. Se trata de una recopilacin de los principales deterioros que pueden aparecer en la va y que incluye la denominacin del mismo y su descripcin, una explicacin de sus posibles causas, forma de medirlos y evaluarlos (niveles de severidad) e imgenes fotogrficas de la aparicin de los mismos en un pavimento.La investigacin que se propone realizar, ser basada fundamentalmente con ayuda de equipamiento de evaluacin, pero en la etapa inicial de reconocimiento, la evaluacin visual es una herramienta de ayuda que permite reducir las observaciones con equipos. Por esta razn en este documento se ha tratado de una forma somera el tema de la evaluacin visual, enfatizndose especialmente en el uso de equipamiento.

1.1.2. Mtodos de Evaluacin con Equipos.

La evaluacin del estado del pavimento mediante auscultacin con equipos consiste en utilizar equipamiento especfico para estos fines, con el propsito de medir sobre la va diferentes variables, que luego son comparadas con valores

lmites admisibles umbrales, para definir el estado estructural funcional de la va y establecer las intervenciones correspondientes. Dicha evaluacin es un elemento fundamental para desarrollar los programas de rehabilitacin y conservacin.Se describen en la bibliografa (24) algunas consideraciones importantes que

determinan actualmente el presente y el futuro de la auscultacin de pavimentos con equipos:o Los ensayos no destructivos son preferibles para evitar deterioros innecesarios de la estructura del pavimento.o Las interferencias y cortes del trfico deben ser mnimas. Siempre que sea posible deben utilizarse mtodos de ensayo que no afecten al trfico.o La velocidad de los ensayos debe ser suficientemente alta para auscultar una red de carreteras en un perodo de tiempo adecuado para cubrir los requisitos de operacin.oLa evaluacin de los ensayos de auscultacin debe ser ajustada, confiable y basada en anlisis racionales.o El procesamiento y evaluacin de los resultados de las auscultaciones debe realizarse en un tiempo eficiente para cumplir los requisitos de operacin.Se definen dos etapas bsicas en la evaluacin con equipos, las cuales son: Recorrido por el tramo para realizar una inspeccin y evaluacin visual de los deterioros del pavimento, detectando posibles causas para planificar los trabajos con equipos.1) Evaluacin estructural y funcional con equipos de auscultacin.

Para realizar una evaluacin con las tcnicas actuales de auscultacin, existe una gran variedad de equipos en el mercado, algunos incluso capaces de realizar mediciones con tcnicas sin contacto, a velocidades del trfico normal para medir la superficie de la carretera y determinar la regularidad superficial (IRI), la profundidad de las roderas, la irregularidad transversal, la textura y las deflexiones.

1.1.2.1. Mtodos de ensayos destructivos.

Los mtodos de ensayos destructivos son aquellos en los que necesita obtener mediante calicatas muestras de los materiales que conforman las diferentes capas del pavimento, para evaluar las caractersticas resistentes y de compactacin de las mismas, as como llevar muestras al laboratorio para continuar las investigaciones o precisar algunos valores necesarios. Su ventaja radica en que este mtodo nos podr fijar exactamente cual ser el refuerzo preciso en cada punto, mxime si completamos el estudio con ensayos de C.B.R in situ o en laboratorio o ensayo de capacidad de carga con placa, tanto del pavimento como del suelo, para lo cual seria necesario efectuar calicatas cada 200 m como mximo. Estos mtodos han dejado de usarse, ya que es un mtodo lento de evaluacin estructural de los pavimentos, con elevados costos y la necesidad de restituir posteriormente la estructura afectada durante las pruebas.

1.1.2.2. Mtodos de ensayos no destructivos

Los ensayos no destructivos son aquellos donde no se afecta la integridad del pavimento para obtener informacin de una variable evaluada cualquiera. Se emplean para evaluar la capacidad estructural y las caractersticas superficiales de los pavimentos de carreteras. Ensayos no destructivos para evaluar la capacidad estructural del pavimento.

En el articulo Ingeniera de firmes del siglo XXI (22) y los libros Proyecto y Construccin de Carreteras (25) el concepto de auscultacin estructural no destructiva puede ser establecido a partir de diferentes mtodos, como son:o Ensayo del Trafico Acelerado.

o Ensayos de cargas repetidas sobre placas los ensayos de placa de carga.

o Mtodo de auscultacin dinmica prospeccin por vibracin.

o Ensayos de deflectometra empleando equipos como:

La principal aplicacin de la medida no destructiva de la deflexin desde los primeros das fue el dimensionamiento del refuerzo del pavimento [California Department of Highways 1972, Asphalt Institute 1981]. La medida de la deflexin

incrementa su importancia al comienzo de los aos 70, cuando fue introducido el concepto de Sistema de Gestin de Pavimentos. Ensayos no destructivos para evaluar las caractersticas superficiales de las

carreteras.

En el articulo Introduccin a la auscultacin de firmes (24) se define que las caractersticas superficiales de las carreteras inciden directamente sobre el usuario y son precisamente las que ms le preocupan, al estar directamente vinculadas a la seguridad y la comodidad que el mismo percibe al transitar por la va.Las caractersticas superficiales que se consideran importantes son:

o Textura: Influye directamente en la capacidad del pavimento de eliminar rpidamente el agua superficial, en el valor del coeficiente de rozamiento del pavimento, que garantiza la adecuada adherencia entre neumtico y la superficie de la calzada. Adems, la textura es la caracterstica determinante en el nivel de ruido del trfico y en el aspecto econmico, influye en el consumo de gasolina y en el deterioro de los vehculos.o Friccin: Es un valor crtico en la seguridad cuando el pavimento est mojado.

La friccin se determina de forma indirecta midiendo el coeficiente de rozamiento entre el pavimento artificialmente mojado y una rueda de goma especial.o Regularidad superficial y perfil longitudinal. Es la caracterstica ms percibida por el usuario ya que afecta a la comodidad de rodadura, la cual depende principalmente del vehculo y del perfil longitudinal de la carretera. La mayor parte de los sistemas miden el perfil directamente y despus se analiza para obtener un indicador de la regularidad superficial.o Perfil transversal, incluyendo peralte y roderas: El perfil transversal sirve para determinar zonas donde el agua no pueda evacuarse a pesar de la pendiente del pavimento. Las roderas son una consecuencia de los esfuerzos provocados por el vehculo y de la deformacin que experimenta el pavimento. Dependen del trfico y del tipo de material usado. Adems de reducir la comodidad, las

roderas pueden resultar peligrosas al interferir en el control del vehculo y permitir el estancamiento del agua, aumentando el riesgo de hidroplaneo.o Trazado de la carretera, incluyendo pendiente y radio de curvatura: Se relaciona con los cambios de rasante vertical y horizontal del pavimento.o Fisuras: Es el primer sntoma del deterioro de la carretera, indicando que las tensiones en la misma han sobrepasado los lmites de la resistencia del pavimento o existen problemas en la explanacin de la va.

1.2. Mtodos para la Evaluacin con Equipos.

La evaluacin del estado del pavimento ha de llevarse a cabo a partir de los parmetros, sntomas y seales que nos permitan caracterizar tanto su estado funcional como su estado estructural.Equipos basados en sistemas rpidos de medicin con Lser, son los utilizados para determinar la calidad de rodamiento, la resistencia al deslizamiento y las deformaciones que permiten identificar las secciones para un mayor estudio y donde las tcnicas de evaluacin estructural se aplican con mayor xito.La historia del desarrollo de los equipos de medida de la deflexin tambin refleja la historia del desarrollo de las tcnicas de evaluacin estructural de pavimentos. Se han desarrollado tcnicas ms avanzadas de clculo inverso para determinar las propiedades de las capas y materiales del pavimento a travs de la interpretacin de las deflexiones. Inicialmente se usaron mtodos semi analticos basados en la magnitud de la deflexin y la forma de la deformada [Wang et al.1978.]

1.2.2. Determinacin de la capacidad estructural del pavimento.

La evaluacin estructural de los pavimentos y el diseo de rehabilitacin, forman parte de los requerimientos generales de un proyecto vial.La deflexin segn bibliografa (24), es un valor evolutivo que representa el estado

estructural del pavimento, respecto a un valor inicial de deflexin mnima. Las tcnicas de interpretacin de los valores de la deflexin permiten cuantificar las actuaciones necesarias de refuerzo o rehabilitacin del pavimento. La mayor

dificultad que presenta la deflexin es la lentitud de la medida con los equipos actuales, por lo que su medida se suele realizar como atributo local (a nivel de tramo donde ya se ha decidido que es necesario actuar). Asimismo la deflexin elevada no es buena o mala por si misma, sino que su valor se tiene que interpretar en funcin del tipo de pavimento y de los espesores de las capas que lo constituyen. Por esta razn disponer de una informacin fiable y suficiente de los espesores es un elemento fundamental para determinar las caractersticas estructurales.La otra variable bsica que interviene en el estudio de la capacidad estructural del pavimento es la cuantificacin adecuada de las solicitaciones. En esta cuestin se descubre la interrelacin entre caractersticas estructurales y superficiales. El efecto de superposicin ms conocido, aunque difcil de cuantificar, es el crecimiento exponencial del dao en el pavimento debido a que las cargas dinmicas se incrementan con la mala regularidad superficial. Es decir, un mismo eje de una carga determinada es mucho mas agresivo para el pavimento en un tramo de mala regularidad (IRI elevado) que en otro en buen estado. La inversa tambin suele ser cierta un tramo de mala regularidad presenta, muy probablemente, un estado estructural deficiente. Por esta razn el IRI es un parmetro de un gran contenido informativo para estimar las caractersticas estructurales.A continuacin se relacionan algunos ensayos y equipos existentes en el mundo para determinar la capacidad estructural de un pavimento:o Ensayo del Trfico Acelerado (25): Es el ms adecuado para experimentar en

vas de pavimentos flexibles y consiste en construir circuitos con calzadas de diferente tipo y someterlas a un trfico controlado y despus contrastar los comportamientos en las distintas clases de calzadas. El mismo tiene el defecto de que precisa de grandes inversiones y gastos de experimentacin elevados y como su posibilidad de es limitada hace que no se desarrolle su difusin.o Ensayos de cargas repetidas sobre placas los ensayos de placa de carga (25):

Estos ensayos de carga repetidas son utilizados en algunos casos con el propsito de evaluar el comportamiento de la estructura del pavimento en

cuestin y en otros casos se persigue caracterizar la reaccin del pavimento ante una secuencia de carga y encontrar los valores de los mdulos de elasticidad de las diferentes capas. Como principal inconveniente tienen que los efectos de las cargas verticales repetidas rpidamente en un mismo punto, en un corto plazo de tiempo, difieren considerablemente de los producidos por el trfico continuo durante el periodo de vida til de la carretera.o Mtodo de auscultacin dinmica prospeccin por vibracin (25): se basan en

que si por una fuente cualquiera se producen una serie de cargas instantneas separadas un cierto tiempo, se producirn en el pavimento unas condiciones de trabajo similares a las cargas reales del trfico. Para este tipo de ensayos se emplean equipos como el Dynaflect y el Road Tester que son vibradores ligeros destinados a ensayos normales y realizan medidas rpidas de deflexiones bajo cargas dinmicas bastantes dbiles; se correlacionan sus resultados con mediciones realizadas con viga Benkelman.o Ensayos de deflectometra (24), (25) empleando equipos como:

a) Viga Benkelman: Es un dispositivo mecnico que mide la deformacin total de la calzada en un punto, bajo el efecto de una carga aplicada conocida.b) Deflectgrafo Lacroix: Es totalmente automtico produce una medida del tipo viga Benkelman con gran rendimiento ya que realiza simultneamente la carga mvil y la medida de la deflexin.c) Deflectgrafo de Impacto FWD (Falling Weight Deflectometer): Mide la deflexin de una calzada bajo el impacto de una masa. En un principio no fueron enteramente satisfactorios en dos aspectos: por una parte el modelo de carga es diferente de las cargas reales actuales (mayores cargas y mayor velocidad de aplicacin de las mismas) del trfico, y por la otra la velocidad global del ensayo es mucho ms baja que la velocidad del trfico real, lo que implica que se necesiten medidas adicionales de interrupcin y control del trfico, con las consiguientes molestias, riesgos y costos.Este equipo es el ms usado actualmente luego de haberse perfeccionado durante ms de dos dcadas, razn por la cual mas adelante se expondrn mas detalles sobre el mismo.

d) Equipos de ltima generacin como el Deflectmetro Rodante (RWD) y el Deflectgrafo de Alta Velocidad (HSD). El Deflectmetro Rodante (RWD) consiste en un equipo instalado en un vehculo que mide continuamente la deflexin mxima del pavimento bajo una carga en movimiento. Actualmente el equipo puede realizar medidas a la velocidad mxima de 10 Km./h con cargas hasta 220 kN, o de 32 km/h hasta 40 kN por rueda. Se est desarrollando una versin de hasta 80 km/h. El otro es un Deflectgrafo de Alta Velocidad (HSD) basado en la utilizacin de sensores de rayos lser que se est desarrollando para medida continua de deflexin en el rango de 20-70 km/h. Ambos equipos poseen el potencial de llegar a desplazar a los deflectmetros de Impacto FWD en el deseable propsito de medir las deflexiones a las velocidades normales del trfico. A continuacin ampliamos la informacin sobre el Deflectgrafo de Impacto

FWD (Falling Weight Deflectometer), segn bibliografa (24) :

El Falling Weight Deflectometer (FWD), se ha convertido en el equipo estndar para la evaluacin estructural, por la precisin en la cual puede medir la forma de de deflexin de un pavimento bajo la accin de cargas variables debidamente aplicadas. El uso de la teora elstica para retrocalcular con las deflexiones de los impactos, permite ser acorde con la realidad en el terreno. Establece las referencias confiables para el calculo de la vida til remanente y diseo de la sobre carpeta la reconstruccin si es lo apropiado.Su principio de trabajo consiste en aplicar una carga dinmica (variable entre 2 y

12 t) en el pavimento causada por la cada de una masa sobre un plato circular (de dimetro 30 cm) cuya superficie de contacto se asemeja al de la rueda de un camin. Las deflexiones producidas son medidas por medio de un grupo de gefonos en unidad de micrones (milsimas de milmetros) en siete puntos cada uno separado de la carga a una distancia de 30 cm, teniendo en cuenta que el primer gefono se encuentra bajo el punto de aplicacin de la carga.

Para efectuar una auscultacin con deflectmetro de impacto (Figura No 1) se establecern las deflexiones en diversos puntos, que se producen en la estructura del pavimento al ser sometidas a una carga. Estas deflexiones debern ser corregidas para obtenerlas en unas condiciones estndar de temperatura, humedad y carga aplicada. Los valores de la deflexin se expresan normalmente en centsimas o milsimas de milmetro.Los resultados de las auscultaciones deflectomtricas requieren dos tipos de anlisis:En primer lugar un tratamiento estadstico que permita identificar y agrupar tramos con igual comportamiento estructural. El anlisis estadstico se realiza por zonas preestablecidas donde se conoce o se supone que la seccin de pavimento es la misma. A las deflexiones obtenidas en esa zona se le aplica algn test de homogeneidad para establecer tramos homogneos (se suele realizar un anlisis de la varianza de las 6 deflexiones obtenidas: Test de Fischer o similar).Definidos los tramos homogneos, estructuralmente hablando, se procede a la realizacin del clculo inverso (back-calculation). Este clculo inverso se realiza utilizando uno de los mltiples programas de este tipo existentes que permiten, ajustando los mdulos de elasticidad de las diferentes capas que componen el modelo, obtener unas deflexiones tericas iguales a las obtenidas en la prctica. Hay que resaltar que en el clculo es necesario introducir los datos de los espesores de las capas existentes as como las deflexiones obtenidas. Con estos datos de entrada, el programa facilita los mdulos de elasticidad de estas capas. Otro dato que se ha obviado pero que es necesario para el clculo es conocer el tipo de material de cada capa. Este dato generalmente se conoce, pero si no es as se deber realizar o bien una extraccin de testigos u otro tipo de actuacin para averiguarlo.

Con los espesores y los mdulos de elasticidad obtenidos, se consigue un modelo estructural del pavimento existente con el que se procede a la realizacin del clculo de las tensiones y deformaciones de todas las capas. Para ello se puede utilizar cualquier modelo multicapa de pavimentos de los empleados usualmente. Realizado dicho clculo, y obtenidos los valores de las tensiones o deformaciones para cada capa existente, se analizan solamente aquellos que causan, segn la teora del clculo de la fatiga, la rotura de cada capa por dicho motivo. En este anlisis se obtiene, con la ayuda de las leyes de fatiga correspondientes, el nmero de ejes estndar que originara la rotura por fatiga en cada capa, obtenido el nmero menor de ejes que produce la rotura de uno de los materiales, es posible, conociendo el trfico anual en la seccin en estudio en nmero de ejes, saber la vida residual estructural que le queda al pavimento. Para poder aplicar todo lo anterior, es preciso corregir las deflexiones obtenidas en la auscultacin ypasarlas a condiciones de temperatura y humedad estndar.

Figura No 2. Esquema de trabajo del Deflectmetro de Impacto.

El punto a continuacin no constituye un objetivo de esta tesis, pero consideramos conveniente incluir los equipos actualmente en uso a modo de ilustracin, nuestro trabajo se dirige a la evaluacin y rehabilitacin estructural de los pavimentos flexibles.

1.2.3. Evaluacin de las caractersticas superficiales de los pavimentos. Durante el transcurso del tiempo se han desarrollado una amplia gama de equipos para evaluar el estado superficial del pavimento, entre los que se encuentran:oEquipos de medida de la Textura (24) :

a) Mtodo de la Arena: Consiste en extender una cantidad de arena de granulometra cerrada entre los intersticios de la superficie del pavimento en un rea normada mediante el empleo de un marco porttil hasta adquirir asperidad. Entonces se puede definir la profundidad media de los intersticios buscando la relacin entre la cantidad de arena extendida y la superficie cubierta.b) Equipos de ltima generacin: Entre ellos se encuentra el Vdeo-Lser RST.

La textura se mide usando cmaras lser de 32 kHz, una para cada rodada o bien una en el centro del carril y otra en la rodada. Con este equipo tambin se evalan las otras caractersticas superficiales del pavimento.o Equipos de medida del rozamiento (Friccin)) (11):

a) Equipos de tipo pndulo (Figura No 3): Son desarrolladosbajo la normativa de los diferentespases, como por ejemplo el Rugosimetro de Leroux, el Rugosimetro del Road Research Laboratory, etc. El Pndulo de Friccin es un equipo porttil, que se utiliza para valorar el coeficiente de friccin en forma puntual. Con el mismo puede obtenerse el CFT o el CFL dependiendo de la forma de ubicacin del equipo en el camino.b) En Cuba se construy y emplea el Pndulo Porttil DIVA para medir la resistencia al deslizamiento.

c) Remolques especiales: Consisten en remolques provistos de una rueda cargada que puede bloquearse durante un tiempo muy corto (de 1 a 2 seg.), midiendo mediante un dispositivo dinamomtrico el esfuerzo de remolque, obteniendo entonces una medida directa del coeficiente de rozamiento instantneo con deslizamiento. Entre estos equipos se encontraban el Trailer del Road Research Laboratory, el aparato Riekert utilizado en Alemania, el Estradgrafo modificado desarrollado en Francia, etc.Una versin ms moderna de este tipo de equipo es el Mu Meter:

Mu Meter (Figura No 4): Consiste en un trailer liviano de tres ruedas, donde las dos ruedas medidoras se encuentran con un ngulo de divergencia entre ellas de 15. Se valora el CFT (Coeficiente de Friccin Transversal). La condicin de medicin para la medicin en carreteras con este tipo de equipos es de 60 Km/h y 1 mm de altura de pelcula de agua.a) Decelermetros: Son en general vehculos automviles provistos de un sistema de medida de deceleracin, que se utilizan bloqueando las 4 ruedas. Han sido desarrollados en diferentes pases como Gran Bretaa, Francia, EEUU, Espaa, etc.b) Equipos de ultima generacin: Existe una amplia diversidad dentro de las que se encuentran equipos de rueda oblicua (como el SCRIM), equipos de rueda parcialmente bloqueada con grado de bloqueo fijo (como el GRIP TESTER,14.5 % de bloqueo), el remolque DWW Holands, el Estradografo Dans, el Odoligrafo Belga, etc.Conviene indicar que la prctica de la auscultacin para determinar el coeficiente de rozamiento est evolucionando hacia nuevos equipos (como el Grip Tester y otros parecidos) mas verstiles (ya que permiten realizar los ensayos a diferentes y mas elevadas velocidades, fijar correctamente la

alineacin de ensayo, etc) y ms econmicos que los SCRIM. A la vez se tiende a dotar a los equipos de un sistema complementario de medida de la textura para poder obtener el IFI (ndice Internacional de Friccin) con un nico ensayo. A continuacin se expone una breve informacin sobre los equipos de ltima

generacin Grip tester y Scrim:

Grip tester (Figura No5): Consiste en un trailer liviano de tres ruedas, donde solo la rueda central es la medidora. La misma se desplaza en el sentido del trnsito con un grado de bloqueo del 14 %. Se valora el CFL (Coeficiente de Friccin Longitudinal). La condicin de medicin adoptada con este tipo de equipos es de 65 Km/h y 0.25 mm de altura de pelcula de agua.Scrim: Est compuesto de un camin cisterna de 5000 litros de capacidad que asegura el riego de agua sobre la calzada y posee dos ruedas medidoras, de caractersticas normalizadas ubicadas a ambos lados del vehculo con un ngulo de deriva de 20. Se valora el CFT. La condicin de medicinadoptada por este equipo fue una velocidad de

medicin de 50 Km /h y 0.50 mm de altura de pelcula de agua.o Equipos de medida de Regularidad superficial y perfil longitudinal (24):

Se han desarrollado diferentes equipos como por ejemplo:

a) Regla de 3 m: Consiste en una regla recta de 3 m que se coloca sobre la superficie de la calzada permitiendo medir los desniveles existentes.b) Regla Mvil de 3 m: Formada por un chasis fijo (tubular compuesto de perfiles) provisto en cada extremidad de 2 rueditas de dimetro reducido y en

el centro una rueda palpadora por medio de la cual se miden por comparacin con el chasis las variaciones de altura, las cuales son amplificadas por un sencillo dispositivo mecnico.c) Vigrafo: Este equipo permite obtener una medida mucho mas precisa de las irregularidades de la superficie y proporcionan un mayor rendimiento en las mediciones.d) Perfilometros: Dentro de este grupo se encuentran los equipos APL y APLI modificado que miden la regularidad superficial (IRI) a travs de la medida del perfil longitudinal de la superficie. (ms adelante se expondrn mas detalles sobre los mismos). En Cuba se ha desarrollado el Perfilometro Merln.e) Equipos de ltima generacin: Entre estos se encuentran el Vdeo-Lser RST y el Lser Portable miden la regularidad superficial en las dos trayectorias de las ruedas independientemente, generando las medidas de IRI para cada rodada. Adems, es posible calcular un ndice de "medio coche" usando los dos perfiles como dato de entrada (que se puede proporcionar si el usuario lo solicita). Aunque el standard de IRI se define para una velocidad constante especificada, los algoritmos del Vdeo-Lser RST y del Lser Portable permiten no slo medir a cualquier velocidad, sino a velocidad variable. A continuacin ampliamos la informacin sobre los equipos APL y APLI

modificado (11):

El IRI (ndice de Rugosidad Internacional) describe el confort que experimenta un usuario cuando se desplaza en un vehculo a una velocidad de 80 Km./h (segn articulo Medida del perfil longitudinal de un pavimento mediante navegacin Inercial).Uno de los equipos empleados para la determinacin del IRI es el APL, equipo diseado por el Laboratorio Central des Ponts et Chausses de Francia, cuyo funcionamiento esta basado en la utilizacin de un sistema oscilatorio mecnico.

El analizador de perfil longitudinal APL (Figura No

6) determina el perfil superficial dentro de un campo de longitud de onda comprendido entre 0,5 y 40 Hz. El equipo realiza ensayos continuos a velocidad cercana a los 30Km/h, puede ser utilizado sobre cualquier tipo de superficie pavimentada o en afirmado y bajo diferentes condiciones ambientales. El APL debe ser remolcado por un vehculo automotor. La unin mediante cardn asegura que el movimiento del vehculo interfiera con las seales registradas por el APL.Con el desarrollo del Analizador de Perfil Longitudinal APLI modificado, se est empleando en el mundo un nuevo mtodo de medicin del IRI basado en la navegacin inercial, con este nuevo sistema se logra la captura de registros digitales de alta resolucin y con un amplio rango de medida.La navegacin inercial se basa en el registro de las aceleraciones generadas durante el movimiento de un objeto y el clculo de los desplazamientos mediante la doble integracin de estos registros. Para el registro de las aceleraciones se emplean instrumentos conocidos como acelermetros. Estos instrumentos son de gran precisin, confiabilidad y de fcil acople con sistemas de adquisicin actuales. Las mediciones inerciales son frecuentemente utilizados en los sistemas de navegacin de aeronaves, botes y automviles para largas distancias y tiempos de monitoreo largo.La instrumentacin del equipo esta compuesta por un codificador de posicin (encoder), un acelermetro (navegacin inercial), un sistema de adquisicin de datos y un software de adquisicin. La instrumentacin del APLI se presenta en la siguiente Figura No 7:

1. 3. Evaluacin con Equipos de Bajo Rendimiento.

En nuestro pas la medida de deflexin, el calculo de la Lisura (Irregularidades Superficiales IRI) y la Rugosidad (Coeficiente de Friccin APL) se ejecutan con equipos de bajo rendimiento, los que se describen a continuacin de manera ms detallada, as como se exponen los procedimientos de trabajo con dichos equipos.

1.3.1. Deflexiones: Viga Benkelman.

Los ensayos de medida de la deflexin con equipos han sufrido con el tiempo transformaciones, hacindose ms sofisticado. Versiones automticas de la Viga Benkelman se construyeron en los aos 60, el deflectmetro mvil de California y el Deflectgrafo Lacroix francs [Kennedy et al. 1978] fueron los representantes de esta generacin de equipos de medida de la deflexin. A mediados los aos 70 la demanda de equipos ms rpidos y efectivos que se necesitan para los sistemas de gestin origin el desarrollo de equipos vibratorios en rgimen permanente, tales como el Dynaflect y el Road Rater [Smith and Lytton 1985]. A finales de los aos 80 los deflectmetros de impacto [Falling Weight Deflectometer, FWD] fueron ganando popularidad y difusin e incrementando la aceptacin de los investigadores y profesionales debido a su mejor representacin de la cargas del trfico respecto a sus antecesores, convirtindose en el equipo de referencia para la mayora de las administraciones de carreteras europeas y americanas.En Cuba la deflexin con viga Benkelman

corresponde segn bibliografa (2), (4), (5), a la realizada con un eje de carga de 100kN con ruedas duales (Figura No 8). Si las mediciones han sido hechas en otras condiciones, la deflexin de clculo se obtiene aplicando a la deflexin obtenida en cada tramo coeficientes de correccin

5cm

31,0cm

rea

Eje simple de 100kN

31,0cm

por humedad de la subrasante y por temperaturadelpavimento.Las

13cm

equivalente

deflexionesennuestropasson

Figura No 8. Caractersticas del eje trasero del vehculo de medicin.

corregidas para una temperatura de 50C (x) de la superficie del pavimento y para la humedad de clculo de la subrasante.

El proyecto de rehabilitacin del pavimento incluye la evaluacin y revisin de la estructura existente y la solucin de refuerzo necesario para reducir las afectaciones provocadas por el trfico.

El procedimiento de medicin con la viga Benkelman consta de las siguientes etapas de trabajo:1. Estudio del proyecto y expediente de la va.

2. Evaluacin visual de la va para definir tramos preliminares.

3. Evaluacin deflectomtrica de cada tramo y anlisis de las caractersticas resistentes de la estructura.4. Anlisis del trfico existente y prediccin del trfico futuro.

5. Comprobaciones de la capacidad estructural a partir del trfico futuro.

Despus de realizar el diagnstico sobre el estado de cada tramo homogneo y el nivel de sus deterioros, se analizan las soluciones de rehabilitacin posibles y se proyecta la ms apropiada en cada caso. El proyecto de la solucin de rehabilitacin se individualizar para cada uno de los tramos homogneos que se hayan determinado, basados en los resultados de la inspeccin visual y en el estudio de las deflexiones.Los valores lmites que se han utilizado como parte del procedimiento que se viene aplicando para los estudios de rehabilitacin de pavimentos estn basados fundamentalmente en las consideraciones de la Instruccin de Carreteras para la Rehabilitacin de Firmes del MOPT, Espaa (Norma 6.31C)( ).Para el proyecto de refuerzo de un pavimento se deben manejar una serie de factores entre los que pueden citarse:o Tipo de pavimento existente (definido mediante extraccin de testigos o calicatas) o mediante el conocimiento de su historia constructiva.o Anlisis del trfico pesado actual y el esperado durante el perodo de proyecto.

o Caractersticas de la subrasante y condiciones de funcionamiento de los sistemas de drenaje.

o Evaluacin del estado de la superficie para poder definir la conveniencia de otras soluciones, como reparaciones aisladas, mejora del perfil, fresado de la capa de rodadura, etc.o Evaluacin estructural.

o Caractersticas de los materiales disponibles, as como las tcnicas de ejecucin que se disponen.o Anlisis de la necesidad de regularizacin del perfil previo a la ejecucin del refuerzo.o Anlisis de la necesidad de ampliacin de la seccin transversal de la va, con el objetivo de llevar a cabo estas operaciones simultneamente.o Caractersticas de los paseos, analizando la necesidad de su rehabilitacin estructural.o Necesidades de mantener la circulacin durante la ejecucin de los trabajos.En los ltimos trabajos realizados para la evaluacin de los pavimentos por deflexin (2), (4), (5), se han seguido bsicamente las consideraciones de la Instruccin de Carreteras para la Rehabilitacin de Firmes (Norma 6.31C) (23). Despus de realizar el diagnstico sobre el estado de cada tramo homogneo y el nivel de sus deterioros, se analizan las soluciones de rehabilitacin posibles y se proyecta la ms apropiada en cada caso. El proyecto de la solucin de rehabilitacin se individualizar para cada uno de los tramos homogneos de comportamiento uniforme que se hayan determinado, basndose en la inspeccin visual y en la auscultacin del pavimento y en especial, en el estudio de las deflexiones. De existir zonas singulares dentro de cada tramo homogneo, que por su estado de deterioro as se consideren, se les propone una solucin particular localizada. Rehabilitacin estructural.

Las soluciones a aplicar en una rehabilitacin estructural podrn ser de los siguientes tipos:oEliminacin parcial y reposicin del pavimento existente, incluyendo el reciclado de los materiales.oRecrecimiento del espesor sobre el pavimento existente.

o Combinacin de las dos soluciones anteriores.

o Reconstruccin total del pavimento, lo que puede incluir la subrasante.

En la solucin de eliminacin parcial y reposicin del pavimento se retiran la capa o capas que estn agotadas, o prximas al agotamiento, hasta la profundidad que se considere necesario, y se sustituyen por otras de materiales adecuados. En este caso se entiende que el espesor total a colocar sea adecuado para el nivel de trfico que circular en el nuevo perodo de diseo. La solucin de recrecimiento consiste en colocar sobre el pavimento existente una o varias capas nuevas, elevando la cota de la superficie de rodadura, por consiguiente, la capacidad estructural, como resultado el nmero de ejes de clculo que soportar la nueva estructura. Reparacin previa de las zonas singulares.

Aunque el valor caracterstico de la deflexin del tramo no sea excesivo, pueden existir sin embargo deterioros localizados superficialmente que reflejen falta de capacidad estructural que afecte la subrasante. Suelen presentarse con un aspecto visual diferente al existente en el resto del tramo. Se entender que el agotamiento estructural afecta a la subrasante en las zonas localizadas de blandones, detectadas visualmente, y cuando para la categora de trfico pesado correspondiente, el valor de la deflexin en un punto determinado supera los valores indicados en la tabla de categora de trfico pesado.Se considerar que el pavimento tiene una vida residual insuficiente siempre que el valor de la deflexin patrn en un punto determinado supere los umbrales del valor puntual de la deflexin (102 mm) para el agotamiento estructural.Segn la categora de trfico pesado, la profundidad de eliminacin parcial y de reposicin del pavimento ser la necesaria para que el espesor total de mezclas bituminosas nueva.Despus de eliminar las capas agrietadas, si an quedan mezclas asflticas sin fisuracin, con evidente buen estado y suficiente vida til, los espesores de stas se deben considerar como espesores de mezclas nuevas.

1.3.2. Lisura (Irregularidades Superficiales IRI): Regla de 3 m y Merln.

En Cuba, las experiencias ms difundidas, aplicadas en la determinacin de la lisura de los pavimentos estn basadas en las investigaciones realizadas por Vila J A en las carreteras de la Ciudad y Provincia La Habana, con el equipo trailer mvil AC-200, Snchez W y Machado R con la Regla Rgida de 3 metros, Zaldivar P, en Camaguey con el equipo Merln, Fundora G. en trabajos de Diplomas y ms recientemente Daz E, Feito N y otros en Ciudad y Provincia La Habana. En este ltimo trabajo se realizan comparaciones entre la Regla Rgida de 3 metros, la de1.5 metros y con el conjunto de la mira y el nivel de lnea.

Segn el trabajo (14), la experiencia internacional, en caso de no disponer de equipos de alto rendimiento de mediciones continuas, cuando se utiliza la regla rgida de 3 metros, es posible determinar el valor del IRI en m/Km, considerando el percentil 95 de las desviaciones verticales mximas, aplicando el modelo:

IRI (m/Km.) = 0.35 (DV 95).

Utilizando una regla rgida de 1.5 metros y de acuerdo a los ltimos resultados

alcanzados en Cuba se tiene que:

IRI (m/Km.) = 0.49 (DV 95).

1.3.3. Rugosidad (Coeficiente de Friccin - APL): Versin Cubana del DIVA. La Variacin del Coeficiente de Friccin Longitudinal con la Velocidad se determina en Cuba aplicando el Modelo Friccin. Los valores del coeficiente de friccin longitudinal, CFL pueden ser utilizados sin reserva en investigaciones de accidentes del trnsito o en las inspecciones de tramos de carreteras para precisar las acciones de mantenimiento vial.Desde el punto de vista funcional, la falta de adherencia neumtico - pavimento debe ser evitada, para reducir los accidentes del trnsito. Los esfuerzos para disminuir el riesgo del deslizamiento se han desarrollado paralelamente en dos vertientes: por un lado, aumentando los conocimientos sobre el aporte de la textura de los pavimentos a la adherencia y sobre su medida, y por otro, mejorando los neumticos, y los sistemas de frenado de los vehculos. Para las

mediciones de friccin y textura, el SEDC ( ) utiliza el Pndulo Porttil DIVA (PPI) y el Marco Porttil de Textura (MPT).A continuacin en la Tabla No 1, se muestran los criterios que se estn utilizando en Cuba para calificar la seguridad vial teniendo en cuenta los resultados del CFD en la superficie del pavimento.Tabla No 1. Criterios para calificar la seguridad vial en Cuba.

CondicinCalificacinResultado diagnstico

Tc t 1,83 (P t 95%)

ExcelenteSuperficie muy rugosa y spera, apropiada para el

trnsito intenso o altas velocidades de circulacin incluso con pavimento mojado.

1,10 d tc