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DEFLECTOMETRIA

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by

Juan Carlos Vargas León

on 7 December 2013

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Transcript of DEFLECTOMETRIA

DEFLECTOMETRIA
design by Dóri Sirály for Prezi
Memoria Descriptiva
PROYECTO
: MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA TRAMO: TICACO CANDARAVE
UBICACIÓN
: DISTRITOS : TICACO Y CANDARAVE
PROVINCIA
: TARATA Y CANDARAVE

DEPARTAMENTO
: TACNA

REGION
: TACNA
CAPITULO 1
CAPITULO 2
CAPITULO 3
CAPITULO 4
1.- ANTECEDENTES DEL PROYECTO
Para encarar la solcucion de los problemas sociales y economicos del pais y en particular para incrementatar la calidad de vidad de la poblacion rural asi como para restablecer la comunicacion entre el campo y la ciudad.

El gobierno ha fijado la construccion y mejoramiento de la Carretera Ticaco - Candarave que viene ser la infraestructura rural de transporte que haga posible la reactivacion economica.


OBJETIVOS
Ojetivo General

El objetivo de este proyecto es el mejoramiento de carretera TA-109, Tramo Ticaco Candarave, con el fin de brindar condiciones de transitabilidad de carretera, en las provincias de Tarata y Candarave, departamento de Tacna.

Objetivos específicos

Reducir los tiempos de transporte de productos agropecuarios hacia los mercados.
Reducir los costos de transporte de productos e insumos para la actividad agrícola.
Reducir el riesgo de accidentes y menores gastos de transporte de personas.
Brindar adecuado acceso vial a los servicios básicos

CARACTERISTICAS GEOGRAFICAS Y CLIMATOLOGICAS.

Ubicación
Departamento : Tacna.
Provincia : Tarata, Candarave.
Distrito : Ticaco.
Progresiva de inicio : 97+500.00
Progresiva de fin de tramo : 164+155.00
Longitud del tramo : 65.655 km
Ruta Departamental : TA-109

Ubicacion del Proyecto
1.1.- ALCANCES

Este capitulo se presenta la metodología de medición, análisis e interpretación de las deflexiones para la evaluación estructural del pavimento. La primera parte describe conceptos claves de lo que es deflectometria; seguidamente se explican en forma detallada los métodos y procedimientos para la medición de deflexiones con el deflectometro conocido como la VIGA BENKERMAN utilizado en la CARRETERA TICACO- CANDARAVE , explicando también la medición de las curvas de deflexión que es un procedimiento singular.
1.2.- DEFINICIONES PREVIAS

1.2.1 ¿QUE ES DEFLECTOMETRIA DE PAVIMENTO?

• Es una medición de la deformación o hundimiento de la superficie del pavimento cuando un peso estándar. Imagínese un colchón que se hunde al colocar un peso.
• Este hundimiento es medido en centésimas de milímetro y permite conocer la resitencia del pavimento ante el peso de vehículos.

1.2.2 RESITENCIA – DEFLEXION

Si el pavimento muestra deflexiones altas (>100mm-2), es un inicio de pavimento débil que no resistirá mucho transito de vehículos.
Si el pavimento registra deflexión baja (<40mm-2), es indicio de una estructura resistente para soportar más tráfico y mas pesado.

1.2.3 EJEMPLODE DEFLEXIONES Y ESTADO DE PAVIMENTO

La medida de delfexion se analiza en términos de la estructura de pavimento existente, sea pavimento flexible, pavimento semirigido o pavimiento de concreto y la cantidad de trafico que se usa al pavimento.

1.2.4 TRAMOS HOMOGENEOS DE PAVIMENTO POR DEFLECTOMETRIA

Las mediciones de deflectometria pueden variar por tramos en la carretera o cual dara como resultado tramos de igual deflectometria que son de longitud variable.
Generalmente se mide cada 20,25 y 50 metros para proyectos específicos y cada 500 metros para evaluación global de redes de calles.

1.3.- PAVIMENTOS

Conjunto de capas estructurales formadas por diversos materiales sueltos o tratados con una sustancia agloramenta, cuya mision es transmitir adecuadamente las cargas generadas por el transito.

ZONAS CRITICAS

Km. 154 + 170 al Km. 154 + 220

Este sector presenta un ojo de agua, que mantiene el talud saturado y por lo tanto la plataforma se está asentando y origina un desnivel en dicha plataforma, se realizó una calicata y los ensayos correspondientes para su análisis de sus componentes, clasificación y humedad natural.

Calicatas en Sector Publico.

Km. 159 + 400 al Km. 159 + 800

Este sector crítico se ubica entre las progresivas Km. 159+400 a Km. 159+800 de la carretera en estudio, abarcando una longitud de 400 metros, La carretera se encuentra cruzando transversalmente un deslizamiento activo, por lo cual continuamente se encuentra afectada por caída de rocas y hundimiento de la plataforma.

Vista Panoramica

PARAMETROS DE DISEÑO

Trafico
Espesor
Tasa de Crecimiento Anual
Periodo de Diseño --> 10años
Confiabilidad --> factor de seguridad
Servicialidad
Por lo tanto se para se adopta lo siguiente:
Tratamiento Superficial Bicapa : 1”
Base : 15 cm
Sub base : 20 cm
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

De acuerdo con el Perfil Estratigráfico de la carretera Ticaco – Candarave, se establece que los suelos predominantes del terreno de fundación son suelos granulares, tales como gravas y arenas en sus diferentes clasificaciones en el sistema SUCS.
Los suelos encontrados en el estudio de suelos califican de acuerdo a su capacidad de soporte como regulares a buenos; determinándose como
CBR de diseño = 23.2%.
Dada la continuidad y predominancia de los suelos granulares, se ha establecido todo el tramo en estudio como homogéneo.
La metodología empleada para la estructuración del pavimento es la desarrollada por la AASHTO – 93; presentándose como superficie de rodadura tratamiento superficial bicapa.
2.1.- GENERALIDADES

Las deflexiones producidas en la superficie de un pavimento flexible, por acción de cargas vehiculares, pueden ser determinadas haciendo uso de deflectómetros tales como el denominado "Viga Benkelman". Llamado así en honor al Ing. A.C. Benkelman, quién la desarrollo en 1953 como parte del programa de ensayos viales de la WASHO (WASHO Road Test). Desde entonces su uso se ha difundido ampliamente en proyectos de evaluación estructural de pavimentos flexibles, tanto por su practicidad como por la naturaleza directa y objetiva de los resultados que proporciona.
2.2.- LA VIGA BENKELMAN

El deflectómetro Benkelman funciona según el principio de la palanca. Es un instrumento completamente mecánico y de diseño simple. Según se esquematiza en la figura.
2.2.1.- EQUIPO REQUERIDO

El equipo mínimo para la realización de ensayos de medición de deflexiones es el siguiente:
Deflectómetro Viga Benkelman, tal como el modelo SoiltestHT-350 (con relación de brazos 1:2).
Extensómetro con dial indicador de divisiones cada 0.01 mm (ModeloSoiltestHT-300M).
Camión cargado, con eje trasero de 18000 libras igualmente distribuidas en un par de llantas dobles infladas a una presión de 75 a 85 psi.
Vehículo auxiliar para transportar al personal y equipo misceláneo (camioneta).
Balanza portátil para pesaje del camión, con capacidad de 10 toneladas.
Accesorios de medición y varios (Cinta métrica de 3 m, plumones de punta gruesa, plomada, destornillador, alicates, hojas de campo, lápices, señales de seguridad, termómetro, cincel, martillo, varilla de metal o madera de 2m, alambre de amarre, etc.)
2.2.2.- PROCEDIMIENTO EN EL CAMPO

La carga aplicada al pavimento para la realización de ensayos de deflexiones ha sido estandarizada en 18000 libras (8.2 Tn), y es proporcionada por una de las llantas dobles del eje trasero de un camión. Previamente a la realización de los ensayos deberá verificarse que se cumpla esta condición, así como que la presión de las llantas sea la requerida.
Una vez localizado el lugar donde se realizará el ensayo (usualmente los puntos de medición se localizan en la mitad exterior de un carril), se coloca la llanta a usarse sobre el punto de manera tal que éste coincida aproximadamente con el eje vertical del centro de gravedad del conjunto (ver figura)
Para esta operación es aceptable una tolerancia en el rango de 3 pulgadas alrededor del punto. Estacionados los neumáticos se inserta entre ellos el extremo del brazo móvil de la viga colocándolo nuevamente sobre el punto de ensayo seleccionado. Dado que esto último se dificulta por la inaccesibilidad tanto visual como manual, se realizará previamente la siguiente operación: Se coloca la Viga en la posición como si estuviera entre las llantas pero en la parte exterior de las mismas, haciendo coincidir, empleando una plomada, el extremo del brazo móvil con el eje vertical del centro de gravedad. Tomando como punto de referencia una varilla vertical adosada a la parte trasera del camión (ver figura), se efectúa una marca en la viga de manera tal que, en adelante, basta con hacerlas coincidir (lamarca con la varilla vertical) para asegurarse que el extremo de la viga coincide con el centro de las llantas, en el momento de iniciar las mediciones.
2.3.- OTROS METODOS

DEFLECTOMETRO DE IMPACTO
La deflexión es el parámetro universalmente empleado para la caracterización de la capacidad estructural de un pavimento. El ensayo consiste en la aplicación de una carga y la medición de la deformación producida en su superficie por efecto de la misma.
El análisis de los resultados permite en primera instancia, discretizar el itinerario por zonas de deflexión homogéneas, en las que, al menos cualitativamente, se puedan delimitar secciones de distinta capacidad portante.
De esa manera, el Técnico conocerá los tramos en que se precisa actuar, concentrando en ellos los medios materiales necesarios para restablecer en su caso las cualidades estructurales necesarias para soportar el tráfico previsto en proyecto.
3.1.- METODOS DE EVALUACION ESTRUCTURAL

Ante un problema de evaluacion estructural, tradicionalmente se recurre a la perforacion de calicatas, toma de muestras y al analisis de cada uno de sus componentes pero esta metodologia es "DESTRUCTIVA" .
En la actualidad se esta aplicando nueva tecnologia "NO DESTRUCTIVA" basandose en la interpretacion de las deflexiones medidas en la superficie de un pavimento. Su medicion es simple es simple, rapida, economica y lo mas importante no altera el equilibrio de la estructura.

Se fundamente en las deflexiones para interpretarlas, el calculo o analisis inverso puede considerar la aplicacion de los equipos como la Viga Benkelman, El Deflectometro de impacto que registran todo el cuenco de deflexion, por lo cual se puede determinar el modulo de resilente.

Es importante aclarar que al utilizar la Metodologia No Destructiva no implica dejar de realizar ensayos destructivos como las calicatas, ya que cuando se esta en presencia de evaluaciones estructurales de carreteras que no cuentan con antecedentes se procede a realizar calicatas.
3.1.- METODOS DIRECTOS

Los métodos directos de auscultación son métodos destructivos, que
deterioran la estructura del pavimento.
DESVENTAJAS
La obtencion de datos requiere mayor tiempo.
Costos elevados
Mayores molestias en el Trafico
los metodos utilizados son:
Calicatas
Extraccion de Nucleos

CALICATAS
Permiten la inspeccion directa del suelo que se desea estudiar , por lo tanto es un método de exploración confiable pero sacrifica la estructura del pavimento y tiene muy bajo rendimiento.
El área que utilizan es más o menos un metro cuadrado y la profundidad varía según las exigencias de la investigación. Estas suelen realizarse, generalmente, centradas en la línea de borde de la carretera, frente a juntas o grietas.

EXTRACCION DE NUECLOS

Con la extracción de núcleos, se obtienen volúmenes muy pequeños de material físico del pavimento, en comparación con el volumen obtenido con las calicatas; son cilindros con diámetros entre los 10 a 15 cms, en los se puede verificar el espesor de las diferentes capas que conforman la estructura del pavimento.



METODOS INDIRECTOS

Se le puede llamar métodos indirectos de evaluación estructural, a aquellos métodos con los cuales se logra determinar la capacidad estructural del pavimento, sin tener que dañar la estructura, dichos métodos se basan en hipótesis y modelos matemáticos.

Dicha metodologia se fundamenta la forma y dimension de la curva de deflexiones que encierra una valiosa informacion a cerca de las caracteristicas estructurales del pavimento y su subrasante se puede decir que es un proceso de recalculo ya que se utiliza la respuesta del sistema ( pavimento - sub rasante) para establecer sus cacteristicas estructurales.

los equipos de deflectometria pueden registrarse eflexiones en diferentes puntos lo que ayuda a definir completamente la caracterizacion de las deformacion conocdio como cuenco de defleciones.

METODOS INDIRECTOS

De forma general, hay tres tipos de equipo para determinar las deflexiones del pavimento según metodologías no destructivas los cuales son:
Equipos de medición de deflexiones por medio de cargas estáticas.
Equipos de medición de deflexiones por medio de cargas vibratorias
Equipos de medición de deflexiones por medio de cargas de impacto.
Para cualquiera de ellos el principio es el mismo y consiste en aplicar una carga de magnitud conocida a la superficie del pavimento y medir las deflexiones.

MEDICION DE DEFLEXION ESTATICA O DE MOVIMIENTO LENTO

Corresponde a la primera generación, básicamente originada con el desarrollo de la viga Benkelman. Estos equipos tipo viga, proveen la medida de deflexión en un punto, bajo una carga estática o de movimiento lento
.

La lectura tomada de deformación máxima de deflexión, se determina a una distancia inicial cero, disminuyendo la deformación conforme el camión se aleja hasta una distancia aproximada de 8m según lo indica la norma AASHTO T256-01.

4.1 DESCRIPCION DEL ENSAYO DE CBR Y DEL DEFLECTOMETRO DE IMPACTO

ENSAYO DE CBR
En este ensayo, se mide la resistencia que opone un suelo a la penetración de un pistón de 3 plg². de área en una muestra de suelo de 6 plg. (15 cm) de diámetro y 5 plg. (12.5 cm) de altura, a una velocidad de 1.27 mm/min (0.5 plg./min). La fuerza necesaria para que el pistón penetre
dentro del suelo se mide a determinados intervalos de penetración; estas fuerzas medidas, se comparan con las que se necesitan para producir iguales penetraciones en una muestra que sirve de patrón, la cual es piedra partida bien graduada; la definición del CBR es: CBR= Fuerza necesaria para producir una penetración de 2.5 mm en un suelo Fuerza necesaria para producir una penetración de 2.5mm en la muestra patrón

DEFLECTOMETRO DE IMPACTO
En términos generales el Deflectómetro de Impacto es un equipo que mide las deformaciones verticales (cuenco de deflexiones) generadas por una carga de impacto aplicada sobre la superficie de un pavimento. Este equipo es capaz de aplicar una carga que modela, en forma adecuada, la magnitud y características dinámicas de las cargas que imponen los vehículos sobre los pavimentos y mide la respuesta de éstos en forma bastante precisa.
CAPITULO 5
METODO DE RETROANALISIS PROPUESTO POR AASHTO

Este método, permite determinar el módulo resiliente de la subrasante (MR) y el módulo efectivo del pavimento (Ep), datos que pueden ser luego utilizados en la evaluación de la capacidad estructural del pavimento. En este método el pavimento se modela como un conjunto de dos capas, una correspondiente a todas las capas sobre la subrasante y otra correspondiente a la subrasante.




Donde: MR= Módulo resiliente de la subrasante, retrocalculado. P = Carga aplicada. dr = Deflexión a una distancia “r” desde el centro de carga. r = Distancia desde el centro de carga.
Ensayo de Deflectometría sobre la subrasante terminada

Se requiere un estricto control de calidad tanto de los materiales como de los equipos, procedimientos constructivos y en general de todos los elementos involucrados en la puesta en obra de la subrasante. De dicho control forma parte la medición de las deflexiones que se menciona a continuación.
Una vez terminada la explanación se hará deflectometría cada 25 metros en ambos sentidos, es decir, en cada uno de los carriles, mediante el empleo de Viga Benkelman, FWD o cualquier equipo de alta confiabilidad, antes de cubrir la subrasante con la subbase o con la base granular. Se analizará la deformada o curvatura de la deflexión obtenida de acuerdo al procedimiento del dispositivo utilizado (en el caso del FWD de por lo menos tres mediciones por punto).

Un propósito específico de la medición de deflexiones sobre la subrasante, es la determinación del módulo resiliente de la capa, con la finalidad de detectar problemas puntuales de baja resistencia por módulos resilientes inferiores al de diseño, que puedan presentarse durante el proceso constructivo, su análisis y la oportuna aplicación de los correctivos a que hubiere lugar.

El Contratista deberá cumplir con lo indicado en la Sección 103 para la protección del equipo de trabajo y el control de tránsito. Para el caso de la Viga Benkelman el Contratista proveerá un volquete operado con las siguientes características:
- Clasificación del vehículo: C2
- Peso con carga en el eje posterior: 82 kN (8.200 kg)
- Llantas del eje posterior: dimensión 10x20, 12 lonas. Presión de inflado: 0,56 MPa
o 80 psi. Excelente estado.

Los ensayos de deflectometría serán también realizados con las mismas condiciones y exigencias en las subrasantes terminadas en secciones en terraplén. De cada tramo que el Contratista entregue a la Supervisión completamente terminado para su aprobación, deberá enviar un documento técnico con la información de deflectometría, procesada y analizada. La Supervisión tendrá 24 horas hábiles para aprobar los ensayos presentados y de ser el caso, dictara las medidas correctivas que sean necesarias. Se requiere realizar el procedimiento indicado, para colocar la capa estructural siguiente
CONCLUSIONES

La deflectometría es una medición importante para determinar la resistencia y vida remanente de los pavimentos.
Sirve de base técnica para realizar preservación, conservación, rehabilitación, y reconstrucción.
Es necesario conocer las capas del pavimento y la intensidad de tránsito

MEJORAMIENTO DE SUELOS A NIVEL DE SUB RASANTE

Las estipulaciones que contienen las Normas EG-2013

Según la Subsección 207.01; el Mejoramiento de suelos consiste en “excavar el terreno por debajo de la subrasante o de fundación de terraplenes y su reemplazo parcial o total con materiales aprobados debidamente conformados, acomodados y compactados, de acuerdo con la presente especificación, conforme con las dimensiones, alineamientos y pendientes señalados en los planos del Proyecto y las instrucciones del Supervisor”.
La Subsección 207.04 añade: (…) “Los espesores de las capas a conformar en el mejoramiento deberán ser como máximo de 30 cm, exceptuando los 30 cm por debajo del nivel de la subrasante que será conformado en 2 capas de 15 cm. En lo que corresponda deberán ceñirse a lo especificado en las Subsecciones 205.07 y 205.08”
La Subsección 207.05, considera la siguiente clasificación:
“a. Mejoramiento involucrando el suelo existente
ENSAYOS DEFLECTOMETRICOSCON LA VIGA BENKELMAN
Determinación según la teoría de Ahlvin y Ulery

Según los autores aludidos; la fórmula general de la deflexión vertical es la siguiente:


ANEXOS
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