1

Condición Estructural de Pavimentos por Deflectometría de Impacto FWD

FWD: usos• Comportamiento Estructural de

Pavimentos Existentes

• Verificación de la CapacidadEstructural de Capas de PavimentosNuevos

Dos Interrogantes• Cuanto tiempo falta para

que el pavimento presentedeterioros estructurales ?

• Qué debe hacerse paraprevenir las fallas antes del año X ?

Principio• Las relaciones entre deflexiones y

comportamiento en servicio de un pavimento fueron desarrolladas por F Hveem en los EEUU (Regla Benkelman).

• FWD aplica cargas pulsantes que se aproximan más al tiempo y la amplitud de las cargas circulantes de un camión.

Falling Weight Deflectometer• Herramienta fundamental en el análisis

de las causas de fallas en los pavimentos.

• Permite estimar la evolución del deterioro de un pavimento en servicio.

AASHTO

• FWD: capacidad estructural efectiva

• FWD: variaciones estacionales del comportamiento estructural

2

Ventajas• Ensayo no-destructivo• Gran cantidad de datos en forma rápida y

precisa• Menor interrupción al tránsito• Capacidad estructural in-situ• Condición de cada capa estructural

incluyendo la subrasante

Ventajas

• Identificar las causas de las fallas• Identificar zonas débiles y áreas con gran

potencial de falla inminente• Estimar la vida remanente• Evaluar las necesidades actuales y futuras

de rehabilitación del pavimento

FWD• Se usa para optimizar las estrategias de

rehabilitación de caminos.

• La información recogida con mediciones FWD más el análisis de materiales extraídos de calicatas y testigos proporciona la base de un estudio estructural, imprescindible para todo proyecto de rehabilitación.

Variación Estacional• Clima: temperatura, gradiente térmico

(stress), humedad y freeze/thaw

• Tiempo: envejecimiento y endurecimiento

• Degradación: fisuras → mayor stress e ingreso de agua, rugosidad → mayores cargas dinámicas.

Cargas Actuantes

• Tamaño• Configuración• Presión de Inflado• Tipo de cubierta• Velocidad• Posición• Frecuencia• Efectos

dinámicos

Variabilidad e Incertidumbre• Variabilidad espacial: en longitud, ancho

y profundidad (materiales, espesores, modulos, propiedades volumétricas, etc.)

• Incertidumbre en los modelos de comportamiento.

3

FWD-HWD Dynatest 8000n

Secuencias de CaídasSecuencias de Caídas

H1H1 H2H2 H3H3 H4H4

Configuración

• Dimensiones del plato: 30 cm, 45 cm• Número y Distribución de sensores• Duración del pulso: 20 a 60 ms• Carga a aplicar: 40, 53, 71 kN• Precisión: ±2 micrones• Resolución: ±1 micrón• Normas ASTM D 4694 y D 4695

Sensor y configuración del plato de carga Sensor y configuración del plato de carga

Dirección del ensayoDirección del ensayo

AASHTOAASHTO

SHRPSHRP

CuencoCuenco

Cuenco de Deflexiones

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 30 60 90 120 150

distancia, cm

Def

lecc

ione

s e

n m

icra

s

4

Deformadas Normalizadas

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

0 30 60 90 120 150

distancia, cm

Def

lecc

ione

s N

orm

aliz

adas

Cuenco de Deflexiones

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 30 60 90 120 150

distancia, cm

Def

lecc

ione

s e

n m

icra

s

-25

-20

-15

-10

-5

0-72 -60 -48 -36 -24 -12 0 12 24 36 48 60 72

PAVEMENT 1PAVEMENT 2PAVEMENT 3

8" PCC E-4,000,000 psi

6" AGG E-80,000 psi

SG E-12,000 psi

4" HMA E-500,000 psi

8" AGG E-20,000 psi

SG E-24,000 psi

PAVEMENT 1 PAVEMENT 2

15,000

PAVEMENT 3

4" HMA E-500,000 psi

8” AGG E-80,000 psi

SG E-12,000 psi

CUENCO DE DEFLEXIONES PARA

3 ESTRUCTURAS DIFERENTES

7.7127287813275.782117025863.55125277656.794196818745.774113726035.78511252482

59245.88711762501TotalAsfaltoInMPaMPamicras

Espesor,cmSNeffMrEpD0Tramo

Procesamiento de DatosAutopista - CED - Julio 04

0

100

200

300

400

500

600

700

800

32.7

0032

.900

33.1

0033

.300

33.5

0033

.700

33.9

0034

.100

34.3

0034

.500

34.7

00

34.9

0035

.100

35.3

0035

.500

35.7

0035

.900

36.1

0036

.300

36.5

0036

.700

36.9

00

37.7

00

37.9

0038

.100

38.3

0038

.500

38.7

0038

.900

39.1

0039

.300

39.5

0039

.700

0

500

1000

1500

2000

2500

3000D0 RC

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

0 500 (150)

1,000 (300)

1,500 (455)

2,000 (600)

2,500 (760)

3,000 (900)

3,500(1060)

4,000(1200)

4,500(1370)

5,000(1525)

5,500(1675)

6,000(1825)

6,500(1980)

7,000(2130)

7,500(2285)

8,000(2435)

8,500(2590)

STATION, STA ft. (m)

ISM

, (k/

in)

SECTION 1 SECTION 4SECTION 3SECTION 2

8in(200mm)HMA12in(300mm)stab. base6in(150 mm)stab. subgr

5in(125mm) HMA15in(375mm) stab. base

5in(125mm) HMA28in(700mm) aggregate base

5in(125 mm) HMA16in(400 mm) aggregate base

Note: Bold bars indicate theaverage ISM value for eachsection.

VARIACION DEL ISM

ISM = L / D

ISM = Impulse stiffness modulus

L = CargaD = Deflexión

Tramos Homogéneos

5

Cálculos

• Paràmetros Estructurales: Mr, Me, D0c, Rc, SCI

• Vida Remanente• Espesores de Refuerzo

Espesores de RefuerzoCarril Externo Descendente

Es pes o re s de Interve nciò n para 5 año s de Vida Ùtil ha s ta e l a ño 2009

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

32.6

50 a

32.8

50

33.1

50 a

33.6

50

33.6

50 a

35.1

50

35.1

50 a

36

.050

36.0

50 a

36.4

50

36.8

50 a

37.0

00

37.6

50 a

38.4

50

38.7

00 a

38.8

00

38.8

50 a

40.7

50

Profundidad, cm

A partir de la deformada del pavimento, sus espesores, y la carga aplicada, se determinan los módulos correspondientes.

Retro-estimación de Módulos

Retro-análisis: convertir las deflexiones medidas en módulos de las capas.

CARG A SUPERFICIE NO CARG ADA

CARPETA DE RO DAMIENTO

BASE

SUBRASANTE

CUENCO DE DEFLEXIO NES

ZO NA DE INFLUENCIA DE LA CARGA

CAPA RIG IDA APARENTE

Comparar espesores de sondeos, calicatas y datos históricos.

Determinar profundidad a la capa rígida aparente

Determinar la sección transversal del pavimento inicial y los espesores de las capas

Determinar los "valores semilla" del módulo elástico para cada capa.

Correr el programa de software de retrocálculo de la capa elástica.

IDENTIFICAR PROBLEMAS POTENCIALES DE LAS CAPAS1. Capas delgadas (<3 pulgadas de espesor)2. Más de 3 capas3. Capa débil sobre capa rígida4. Capa débil entre 2 capas rígidas5. Profundidad a la capa dura < 10 pies (3,0m)

REVISAR LOS RESULTADOS DEL RETROCALCULO1. Están los niveles de error dentro de los límites?2. Son razonables los valores del módulo?3. Para cualquier capa, está el límite superior del

módulo dentro de los valores usuales?4. Para cualquier capa, está el límite inferior del

módulo dentro de los valores usuales?5. Son reales las relaciones entre módulos de capas

adyacentes?

OK?Computar el resumen

estadístico de resultados para cada capa.

Ajustar la sección transversal, losespesores de capa y los límites del

módulo como fuera necesario.

SINO

Tener en cuenta el grado de deterioro del pavimentoVariación de espesores,Capas rígidas y semi-rígidasNivel de napa freáticaNormalización de curvas de deflexiónCapas delgadas y rigideces relativas

Algunas precauciones

6

La evaluación de pavimentos ha evolucionado La evaluación de pavimentos ha evolucionado desde los días de la regla Benkelman dando desde los días de la regla Benkelman dando lugar al empleo de mecanismos dinámicos que lugar al empleo de mecanismos dinámicos que reflejan mejor el estado tensionalreflejan mejor el estado tensional producido por producido por el paso del tránsito. el paso del tránsito. Las técnicas de FWD y Las técnicas de FWD y retrocálculoretrocálculo permiten permiten analizar el analizar el estado estructuralestado estructural del pavimento en del pavimento en cualquier punto de su vida de servicio.cualquier punto de su vida de servicio.

Permiten además estimar la Permiten además estimar la Vida RemanenteVida Remanente del del pavimento.pavimento.

El Monitoreo de la El Monitoreo de la evolucievolucióón de la condicin de la condicióón n estructuralestructural es otra de las grandes ventajas que es otra de las grandes ventajas que brinda el FWD. Los datos obtenidos pueden ser brinda el FWD. Los datos obtenidos pueden ser empleados en los programas de Gestiempleados en los programas de Gestióón de n de Pavimentos.Pavimentos.

Las técnicas FWD ayudanLas técnicas FWD ayudan determinar las determinar las Estrategias de RehabilitaciEstrategias de Rehabilitacióónn presentes y presentes y futuras.futuras.

Son ensayos Son ensayos nono--destructivos, de alto rendimiento destructivos, de alto rendimiento (200 a 300 puntos/d(200 a 300 puntos/díía/carril/100m).a/carril/100m).

Siproma Argentina S.A.Siproma Argentina S.A.Societa Italiana Progetto ManutenzioneSocieta Italiana Progetto ManutenzioneHumberto 1Humberto 1ºº 985 985 -- 1010ºº Piso Piso -- Of. 3 Of. 3

(1103) Buenos Aires (1103) Buenos Aires Tel / Fax.: 4307 Tel / Fax.: 4307 –– 7125 7125

EE--mail : mail : infoinfo@@sipromasiproma.com.ar.com.ar