3a Tesis Doctoral

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“Evaluación de Pavimentos Flexibles con Métodos no Destructivos” M.I. Raúl Vicente Orozco Santoyo DEP- Doctorado (Mecánica de Suelos) Junio, 2005

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EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES CON MÉTODOS NO DESTRUCTIVOS 3) Desplazamiento Vertical 4) Calificación Estructural 5) Espesor de Capa 6) Propiedades Geotécnicas 7) Módulos Elásticos 8) Opciones Rehabilitación 9) Simulación Opciones Levantamiento Deterioro 2) Irregularidad Superficial LO QUE SÍ SE VE: LO QUE NO SE VE: 10) Selección Propuesta

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1) Levantamiento Deterioro 2) Irregularidad Superficial 3) Desplazamiento Vertical 4) Calificación Estructural 5) Espesor de Capa 6) Propiedades Geotécnicas 7) Módulos Elásticos 8) Opciones Rehabilitación 9) Simulación Opciones 10) Selección Propuesta

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EVALUACIÓN SUPERFICIAL (LEVANTAMIENTO DE DETERIORO)

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EQUIPO DE MEDICIÓN

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PRINCIPAL DETERIORO DEL PAVIMENTO SECUNDARIO: DEFORMACIONES/ONDULA- MIENTOS/AGRIETAMIENTOS * A veces descendente ** Por raíces de árboles, en ocasiones DEFICIENCIAS SUPERFICIALES PRIMARIO: INESTABILIDAD DE TALUDES EN TERRAPLÉN ENFRIAMIENTO BRUSCO E INTENSO O CALENTAMIENTO INESTABILIDAD VOLUMÉTRICA (EXPANSIÓN/CONTRACCIÓN) PROPAGACIÓN GRADUAL ASCENDENTE * MOVIMIENTOS DIFERENCIALES EXAGERADOS** ENVEJECIMIENTO PREMATURO DEL ASFALTO CONSOLIDACIÓN IRREGULAR ( BOMBEO) INCAPACIDAD ESTRUCTURAL ( RODERAS) CORRIMIENTO DE CARPETA ASFÁLTICA A L I S A D O DESGRANAMIENTO DERRAPAMIENTO

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FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DETERIORO DEL PAVIMENTO

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DETERIORO PRIMARIO DEL PAVIMENTO D E F O R M A C I O N E S / O N D U L A M I E N T O S / A G R I E T A M I E N T O S INESTABILIDAD INESTABILIDAD CONSOLIDACIÓN INCAPACIDAD MOVIMIENTOS DE TALUDES VOLUMÉTRICA IRREGULAR ESTRUCTURAL DIFERENCIALES EN TERRAPLÉN (EXPANSIÓN/CONTRACCIÓN) ( BOMBEO) ( RODERAS) EXAGERADOS ** PROPAGACIÓN VARIACIONES ESPESOR, COMPACIDAD ESPESORES Y CAMBIO DE RIGIDECES GRADUAL CÍCLICAS DE Y HUMEDAD INICIALES RIGIDECES RELA- POR ESTRUCTURAS ASCENDENTE * HUMEDAD HETEROGÉNEOS TIVAS INSUFICIENTES U OBRAS INDUCIDAS ENVEJECIMIENTO FUERTE LLUVIA INFILTRACIONES FATIGA POR CORRIMIENTO PREMATURO E INTENSA POR FISURAS Y/O SUB- REPETICIÓN DE DE CARPETA DEL ASFALTO EVAPORACIÓN DRENAJE INEFICIENTE CARGAS ASFÁLTICA ENFRIAMIENTO GRANDES CAMBIOS REBLANDECIMIENTO GRAN INTENSIDAD EXCESO DE BRUSCO E INTENSO ESTACIONALES DE CON O SIN PÉRDIDA Y/O FRECUENCIA ASFALTO O O CALENTAMIENTO TEMPERATURA DE FINOS DE CARGAS FALTA DE LIGA C L I M A M A T E R I A L E S T R Á N S I T O * A veces descendente ** Por raíces de árboles, en ocasiones

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DETERIORO SECUNDARIO DEL PAVIMENTO

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3) Desplazamiento Vertical

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PERFILES DE DESPLAZAMIENTOS VERTICALES OBTENIDOS CON EL DEFORMÓMETRO DE IMPACTO

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4) Calificación Estructural (Criterio Antiguo)

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ECUACIÓN MODELADA DE LA CUENCA DE DEFLEXIONES (Boussinesq) Ie= Índice Estructural, adimensional

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PREVENCIÓN DE LA FATIGA EN PAVIMENTOS

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5) Espesor de Capa

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6) Propiedades Geotécnicas

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CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES PARA PAVIMENTO MÓDULO ELÁSTICO (E), kg/cm 2 RELACIÓN DE RECOMENDADO OBTENIDO * POISSON ( m ) ASFÁLTICO 30,000 a 40,000 5,000 a 60,000 0.35 CONCRETO HIDRÁULICO 250,000 a 400,000 150,000 a 450,000 0.15 a 0.20 COMPACTADO 70,000 a 120,000 40,000 a 100,000 0.25 a 0.35 SUELOS BASES 3,000 a 5,000 1,500 a 4,000 GRUESOS SUB-BASES 2,000 a 4,000 700 a 2,000 SUB-RASANTE SUELOS FINOS Y CAPAS 300 a 1,500 70 a 1,000 0.45 INFERIORES * A partir de mediciones con el "deformómetro de impacto" (FWD y HWD) 0.40 MATERIAL

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ESTRUCTURACIÓN DE PAVIMENTOS

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PAVIMENTO CON SECCIÓN INVERTIDA (ENFOQUE GEOTÉCNICO)

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Autopista Guadalajara-Sayula Subbase rigidizada Dosificación de ingredientes

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Autopista Guadalajara-Sayula Ingredientes mezclados con agua SUBBASE RIGIDIZADA Mezclado en el lugar

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Autopista Guadalajara-Sayula SECCIÓN INVERTIDA Base de grava triturada Subbase rigidizada

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Autopista Guadalajara-Sayula SECCIÓN INVERTIDA Concreto asfáltico Sección completa

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Autopista Guadalajara-Sayula SECCIÓN INVERTIDA Abierta al tránsito Textura final

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Autopista Guadalajara-Sayula SECCIÓN INVERTIDA Placa Medición de deflexiones Benkelman

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NÚMERO DE CICLOS A LA FALLA (Nf) Capas de suelo compactado ev = DL / L (deformación unitaria máxima a compresión) Carpeta asfáltica et = DL / L (deformación unitaria máxima a tensión) Capas rigidizadas con cemento Portland st = esfuerzo máximo de tensión en la parte inferior de la capa rigidizada (kg/cm2) 9) Simulación de Opciones

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VIDA ÚTIL ESPERADA, AÑOS (a) Eoi = número total de aplicaciones de carga del eje i, el primer día del período de análisis (el subíndice “i” corresponde a la sumatoria). Ni = número de aplicaciones de carga para el eje considerado, que puede resistir el pavimento. e = número total de tipos de ejes considerados r = tasa de crecimiento vehicular anual (decimales)

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10) Selección Propuesta

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CONCLUSIONES Primera. Las explicaciones subjetivas y empíricas sobre el comportamiento de los pavimentos en las condiciones actual y futura, han sufrido un cambio drástico muy favorable, gracias a la incursión de la mecánica de suelos en estas obras, con el apoyo de equipos no destructivos de medición.

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Segunda. Ahora es posible caracterizar a los materiales constitutivos de las capas del pavimento, gracias al módulo elástico deducido de cálculos programados, pero alimentados de resultados obtenidos con equipos no destructivos. CONCLUSIONES

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Tercera. Aunque existan y se utilicen rutinariamente los equipos no destructivos, sumamente útiles en la evaluación y el proyecto de pavimentos, nunca deben soslayarse los estudios geotécnicos tradicionales que permiten asociar sus conclusiones al entendimiento del complicado funcionamiento de estas obras. CONCLUSIONES

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Cuarta. La evaluación de pavimentos flexibles con métodos no destructivos y la aplicación de criterios ágiles y oportunos, mediante el Índice Estructural (Ie) propuesto en este trabajo y la Calificación Estructural (Ce) correspondiente, permite racionalizar las actividades de proyecto, rehabilitación y/o reconstrucción, así como programar las inversiones de conservación con enfoques prioritarios, dentro de la vida útil esperada de las obras. CONCLUSIONES

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Quinta. La manera de presentar los resultados de la evaluación del pavimento no destructiva en dos planos (superficial y estructural), es un gran avance en la interpretación conjunta de su comportamiento. Esto ha permitido detectar rápidamente las zonas homogéneas y los puntos de conflicto. CONCLUSIONES

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RECOMENDACIONES Primera. Independientemente de la metodología sugerida para el proyecto de pavimentos, se insiste en que es necesario caracterizar los materiales que forman las capas del pavimento mediante módulos elásticos como propiedades fundamentales y no valores relativos de soporte, grados de compactación y otros indicadores (humedad, etc.) que sólo son propiedades subordinadas.

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Segunda. Para cualquier sección transversal elegida del pavimento, conviene establecer claramente el desplazamiento vertical producto de las simulaciones para cada capa constitutiva (subyacente, subrasante, subbase, base y carpeta asfáltica), con el fin de controlar mediante cartas especiales (zonas de aceptación, corrección y rechazo) los valores realmente obtenidos durante la construcción (v.gr. con Viga Benkelman, el analizador sísmico portátil u otro de fácil transporte y manejo) y proceder a los ajustes necesarios en la calidad o los espesores de las capas. RECOMENDACIONES

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RECOMENDACIONES Tercera. Continuar la investigación geotécnica sobre la Sección Invertida, cuyos beneficios han sido notables en muchas carreteras del país. Esta es una actividad prioritaria que requiere la aceptación oficial de las autoridades competentes.

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RECOMENDACIONES Cuarta. Mejorar el arreglo (distribución) de los sensores en el deformómetro de impacto (FWD y HWD), para precisar más la conformación de la cuenca de desplazamientos verticales en la zona del punto de inflexión comprendida entre los sensores primero y segundo.

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