INTRODUCCIÓN.

Estos son los ensayos que se realizan en el sitio para determinar los parámetros más significativos en el diseño de pavimentos. En la evaluación estructural de los pavimentos, se consideran como parámetros más significativos las deflexiones y deformaciones obtenidas como respuesta de un firme flexible ante la aplicación de una carga sobre la superficie del pavimento. Aunque existen otras medidas que pueden dar una idea del estado estructural del pavimento, la deflexión en superficie es, sin duda, la que ofrece las posibilidades de análisis más amplias.

La viga Benkelman es un equipo que fue desarrollado durante el ensayo de la “Western Association of State Highway Organizations” (WASHO) en 1952. Se trata de un dispositivo bastante simple, que funciona aplicando la conocida “regla de la palanca” (Nazzal, 2003). Este método se puede considerar simple y económico y su principio de aplicación es ampliamente conocido y consiste en medir el desplazamiento vertical del pavimento ante la aplicación de una carga estática o de lenta aplicación (Goel & Das, 2008).

Este equipo se usa junto con un camión cargado; el ensayo se realiza colocando el extremo de la viga entre las dos ruedas gemelas del camión, midiendo la recuperación vertical de la superficie del pavimento cuando el camión avanza y se retira. (Crespo del Rio & Bardasano, 2004).

OBJETIVO

Detallar el procedimiento para determinar simultáneamente con una viga Benkelman la Deflexión Recuperable y el Radio de Curvatura de un pavimento flexible, producidos por una carga estática. A tal fin se utiliza un camión donde la carga, tamaño de llantas, espaciamiento entre ruedas duales y presión de inflado están normalizadas.

Los valores se deben expresar en unidades SI.

Esta norma no considera los problemas de seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad de quien la emplee, establecer prácticas apropiadas de seguridad y salubridad determinar la aplicación de limitaciones regulatorias antes de su empleo.

Determinar la deflexión vertical y puntual de una superficie del pavimento bajo la acción de una carga normalizada, transmitida por medio de ruedas gemelas de un eje simple tipo.

VIGA BENKELMAN

La viga Benkelman es un equipo que fue desarrollado durante el ensayo de la “Western Association of State Highway Organizations” (WASHO) en 1.952. Se trata de un dispositivo bastante simple, que funciona aplicando la conocida “regla de la palanca”. Este equipo se usa junto con un camión cargado (en el caso de España con una carga por eje simple de 128 kN, ruedas gemelas, y una presión de inflado de 900 kPa); el ensayo se realiza colocando el extremo de la viga entre las dos ruedas gemelas del camión, midiendo la recuperación vertical de la superficie del pavimento cuando el camión avanza y se retira. Las principal ventaja de este equipo es que se trata de un ensayo bastante económico; no obstante, es muy laborioso, y no permite obtener el cuenco de deflexiones, sino únicamente la deflexión bajo carga, en el centro de las ruedas gemelas.

Cuando se utiliza una viga Benkelman doble, con dos brazos de medida de longitud diferente, se pueden encontrar dos puntos del cuenco de deflexiones, para el mismo punto de aplicación de la carga, y unos puntos de medida fijos.

Es necesario tener en cuenta, para determinar el tiempo de aplicación de la carga, la velocidad del camión que se emplea con el equipo. Se ha considerado una velocidad de aproximadamente 1 km/h.

EQUIPO

Según se esquematiza, la viga Benkelman consta esencialmente de dos partes:

Un cuerpo de sostén que se sitúa directamente sobre el terreno mediante tres apoyos (dos delanteros fijos "A" y uno trasero regulable "B")

Un brazo móvil acoplado al cuerpo fijo mediante una articulación de giro o pivote "C", uno de cuyos extremos se apoya sobre el terreno (punto "D") y el otro se encuentra en contacto sensible con el vástago de un extensómetro de movimiento vertical (punto "E").

Esquema de viga Benkelman

Fuente: Estudios de evaluación estructural de pavimentos basados en la interpretación de curvas de deflexiones (Ensayos no destructivos); Hoffman Mario & Del Aguila Pablo; 1985.

Viga Benkelman – Es un deflectómetro mecánico simple. Una palanca, suspendida en un bastidor, transmite la deflexión vertical del punto de medida a un comparador o dial medidor. Las dimensiones son las que se indican en la Figura 1 y comprende los siguientes elementos:

Bastidor – Viga (1) con tres pies de apoyos sobre el suelo (4), que sirve de sustentación a la palanca de medida y de soporte al comprador o dial medidor.

Palanca de medida (2) De 3.6 m de longitud, que se puede desmontar en tres partes durante el transporte. Se suspende al bastidor con un eje (3) que la divide en dos partes con relación 2:1.

Suspensión (3) Un eje, punto de apoyo de la palanca, suspendido en dos rodamientos a bolas, estancos al polvo y solidarios al bastidor.

Puntos de apoyo (4) Son tres pies solidarios al bastidor, con regulación de su altura mediante tornillo; los dos anteriores están situados simétricamente con respecto al eje longitudinal de la viga a 170 mm del mismo y separados del posterior, situado en el extremo del batidor, 1208 mm.

Pasador (5) Sujeto al bastidor por una cadenilla, sirve para bloquear la palanca, dejándola fija al bastidor.

Nivel (6) Para nivelar transversalmente la viga y, por tanto, poner horizontal el eje de rotación de la palanca, por medio de los tornillos de los apoyos anteriores.

Deformímetro (7) Aparato con limbo dividido en 0.01 mm y con un recorrido igual o superior a 10 mm. Se fija al bastidor con un soporte solidario de éste, de modo que su vástago prolongado apoya en el extremo de la palanca de medida. El deformímetro puede ser sustituido por un captador electrónico con presentación de lectura digita. (Si está ubicado como en el esquema la relación de la viga simple es 1:2 o sea que la deflexión en el punto de medida es la lectura en el deformímetro multiplicada por 2)

Palpador (8) Pieza metálica de la forma y dimensiones indicadas en la Figura 1, que reposa sobre el suelo en el punto de medida.

Nudos (9) Para unir los tramos en que se puede dividir la palanca de medida.

Viga Benkelman de doble brazo (Opcional) Viga con doble brazo de medida, con sus correspondientes diales registradores (al 0.01 mm y recorrido 10 mm) y las siguientes dimensiones fundamentales:

Longitud del primer brazo de ensayo, desde el pivote al punto de prueba de 2440 mm.

Longitud del primer brazo de ensayo, desde el pivote al punto de apoyo del vástago del deformímetro registrador de 610 mm. (Relación 1:4).

Longitud del segundo brazo de ensayo, desde el pivote a la punta de prueba de 2190 mm.

Longitud del segundo brazo de ensayo, desde el pivote al punto de apoyo del vástago del deformímetro registrador de 548 mm. (Relación 1:4).

Nota 1.- Se permite el empleo de vigas con dimensiones diferentes siempre y cuando no sean tan reducidas que el radio de acción de la carga no afecte permanentemente la posición de sus patas.

Vehículo de carga – El vehículo usado para transportar el dispositivo de deflexión estática y cargar el pavimento deberá ser un camión que lleve una carga de prueba de 80 kN (18000/lbf) en eje simple trasero. La configuración de la carga incluyendo cargas por eje, el tamaño de las llantas y la presión de inflado se pueden obtener a partir de las especificaciones del fabricante; sin embargo, esta información se debe indicar claramente en el informe de ingeniería.

Medidor de pre sión de inflado.Termómetro – De 0º a 100º C con divisiones cada grado.Barreno – Para ejecutar orificios en el pavimento de 40 mm de profundidad y 10 mm de diámetro.