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UNIVERSIDAD DE COSTA RICA LABORATORIO NACIONAL DE MATERIALES Y MODELOS ESTRUCTURALES
INFORME DE ASESORÍA
ANÁLSIS ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO ESTERILLOS – LOMA
REALIZADO POR
ING. ROY BARRANTES ING. FABIÁN ELIZONDO
ING. GUSTAVO BADILLA DENIA SIBAJA
Setiembre 2008
2
1 Introducción En atención a la solicitud presentada por la Dirección Ejecutiva del CONAVI (oficio DE04-3568), para la evaluación de la capacidad estructural de la carretera Esterillos – Loma, se procedió a realizar un análisis estructural a partir de los datos de los materiales constitutivos del pavimento y espesores de capa recolectados mediante sondeos realizados por parte del LanammeUCR, además de los resultados de deflectometría y una evaluación visual realizados también por parte del LanammeUCR.
2 Objetivo Realizar un análisis estructural de la capacidad estructural del pavimento existente, aplicando la metodología de retrocálculo de módulos. Presentar un resumen de la evaluación visual realizada.
3 Alcance
El LanammeUCR con la finalidad de realizar un estudio que incluyera un análisis de la capacidad estructural del tramo Esterillos – Lomas, con una longitud aproximada de 11 kilómetros y perteneciente a la Ruta Nacional No.34, Costanera Sur, tramo que pertenece al proyecto Jacó – Lomas y que quedó inconcluso faltando colocar la capa de rodamiento, realizó una asesoría brindada al CONAVI contemplando las siguientes actividades:
• Gira a la sección Esterillos - Lomas por parte del equipo de ingenieros de la Unidad de Investigación para realizar una auscultación visual de la vía y registrar el tipo, severidad y extensión del deterioro encontrado, así como la condición funcional de los drenajes característicos.
• Realización de ensayos de laboratorio “IN SITU” para evaluar la condición
estructural de la ruta por medio de mediciones de deflexiones (FWD) y regularidad superficial (IRI), de esta forma se calcularon tramos homogéneos que permitieron realizar excavaciones tipo trinchera y verificar los espesores de las capas y el tipo de agrietamiento (grietas superficiales o grietas de profundidad total).
3
• Cálculo de los módulos de las capas del pavimento y aplicación del procedimiento de diseño de sobrecapas, basado en la metodología de diseño AASHTO-93.
4 Descripción del proyecto
Ilustración 1 Ubicación del tramo Esterillos Lomas
• Ubicación:
Costanera Sur, entre Jacó y Parrita. El tramo de 10.3 km sobre la ruta 34,
consiste en una sección de ancho aproximado de 10m, ubicada entre las
localidades de Esterillos y Lomas. (Ilustración 1). La sección de estudio inicia
en la entrada a Esterillos Centro (0+000) donde se puede observar el final de la
capa de ruedo que estaba siendo colocada para esta ruta en el tramo Jacó –
Espesor de la sobrecapa colocada entre las localidades de Jacó – Esterillos Centro.
Espesores del pavimento observados en el sitio
4
Lomas. Esta capa tiene un espesor aproximado de 9 cm. Posteriormente, ya
en la sección Esterillos – Lomas el paquete estructural que se pudo observar
correspondía con una base rígida “estabilizada o mejorada” con cemento
hidráulico con un espesor aproximado de 14cm, recubierta por una “carpetilla
delgada” con espesores entre 2.5 y 4cm.
• No. de Ruta: 34
• Ruta: Nacional
• Sección de control: 60082 • Longitud tramo: 10.3 km • Clasificación de la ruta: Primaria
5 Auscultación visual e información de sondeos y evaluaciones
5.1 Drenajes
En la fecha en la que se realizó la visita se pudo observar que algunas
alcantarillas estaban a punto de alcanzar su capacidad máxima, lo cual
evidencia inadecuadas condiciones de drenajes en la sección, favoreciendo el
deterioro del pavimento.
Ilustración 2 Condiciones de drenaje
5
5.2 Uso del suelo en la zona
Las principales actividades que se desarrollan en la zona están relacionadas
con el turismo. Sin embargo esta ruta, es parte de la costanera y aunque la
ruta aún no es utilizada plenamente por los transportistas de carga pesada, es
evidente el flujo de vehículos pesados importante, el cual posiblemente
incremente cuando la carretera Costanera sea completada. Se observa un
desarrollo en la construcción de complejos habitacionales y afluencia masiva
de vehículos livianos y buses por aumento en la actividad turística.
5.3 Auscultación visual de la estructura existente
En cuanto a deterioros, se observó un patrón generalizado de
desprendimientos (peladuras) de severidad alta en la capa de ruedo, esta
capa se caracteriza por su poco espesor en relación con el tamaño máximo
nominal de la mezcla observada (12.5mm), además presenta una macrotextura
rugosa producto de los desprendimientos de agregados.
El desprendimiento observado no es total, aún se mantiene gran cantidad de la
sobrecapa, sin embargo corresponde a un área, medida en tramos de 100m
cada uno, superior al 30% de la superficie de toda la sección, calificándolo
como un deterioro de severidad alta según el “Catálogo de Deterioros para
Pavimentos Flexibles” 1 del Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e
Ibero América y califica como este tipo de deterioro (“raveling”) por tratarse de
una carpa delgada de mezcla densa convencional, si embargo, se debe tener
presente que esta capa de ruedo no cumple con los espesores mínimos de
acuerdo con el tamaño máximo de agregado.
Además, de acuerdo con lo indicado por los representantes del CONAVI, esta
carpeta de mezcla asfáltica delgada fue colocada como capa de protección de
la base estabilizada existente y no como capa estructural. 1 Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e Iberoamérica. M5.1. CÁTALOGO DE DETERIOROS DE PAVIMENTOS FLEXIBLES. Colección de documentos. Volumen 11. 2002
6
Ilustración 3 Desprendimientos característicos de la sección observada, ruta 34, Esterillos – Lomas
Adicionalmente, se observó un patrón de agrietamiento transversal sobre la
carpeta delgada, que es característico de las bases o capas estabilizadas con
cemento hidráulico que presentan agrietamiento por contracción. Este
agrietamiento que se ha reflejado sobre la carpeta delgada existente,
indudablemente se va a reflejar sobre cualquier otra sobrecapa que quiera
colocarse a menos que se tomen medidas de mitigación de reflejo de grietas.
7
El patrón observado presenta un agrietamiento transversal continuo a lo largo
de toda la sección, con presencia de grietas en espaciamientos que varían de
4 – 10 m convirtiendo este deterioro en un deterioro de severidad alta (> 25
grietas en tramos medidos de 100m) según el “Catálogo de Deterioros para
Pavimentos Flexibles” del Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e
Iberoamérica, adicionalmente, el agrietamiento observado presenta anchos
promedio superiores a los 60mm, calificando este tipo de agrietamiento de
severidad alta según el catálogo de deterioros de la “Federal Higway
Administration”.
Ilustración 4 Diagrama de agrietamientos reflejados en la capa superior
Ilustración 5 Patrón de agrietamiento presente a lo largo de toda la sección
8
Ilustración 6 Ancho de grietas de severidad alta
6 Excavaciones a cielo abierto y caracterización de materiales
Se realizaron cinco muestreos con excavaciones a “cielo abierto” de los cuales
se obtuvo la información de espesores y descripción cualitativa de los
materiales que se muestra en la Tabla 3. Los espesores o promedio
ponderados de los mismos, serán utilizados más adelante para el Retrocálculo
de Módulos.
9
Estacionamiento Nombre de
la capa Espesores Descripción
CA 3 Muy delgada se deforma, se quiebra fácilmente
BE 14 Base Estabilizada muy compacta
Base 55 Base granular, arenoso, medianamente compacta, gris oscuro muy húmedo0+000
Subbrasante Material de gran tamaño, color café claro muy compacto
CA 3 Carpeta muy delgada
BE 14 Base estabilizada muy compacta
Base 55 Base granular arenosa 2+250
Subbrasante Arcilloso material con piedras color café claro
CA 3
BE 14
Base 88 Material de río
Subbase -
4+250
Subbrasante 27 Material arcilloso, con piedras
CA 1.5
BE 16.5
Base 34 Gris oscuro, matrial de río, tamaño máximo 6.5 cm
Subbase 20.5 Material de río, tam max 11.5
7+750
Subbrasante 48.5 Muy compacta, material arcilloso plástica, color terracota
CA 3
BE 14
Subbase 62 Desde muy compacta hasta suelto, gris oscura. 10+100
Subbrasante 28 Subrasante húmeda, café claro material arcilloso con segmentos gris claro
Tabla 1 Espesores obtenidos en los cielos abiertos y descripción
cualitativa de los materiales hallados
En el Grafico 1 se puede observar el perfil de los materiales presentes en las
diferentes excavaciones
10
Gráfico 1 Perfil de los espesores hallados en las excavaciones a cielo abierto.
Además de estos sitios se extrajeron muestras para realizar ensayos que se
detallan en la Tabla 2.
Número de
muestra Excavación2 Estacionamiento Descripción inicial
0964-07 a Excavación 1 saco Base granular
0964-07 b Excavación 1 saco Subrasante
0965-07 a Excavación 1 bolsa Base granular
0965-07 b Excavación 1 bolsa
2+250
Subrasante
0966-07 a Excavación 3 saco Subbase
0966-07 b Excavación 3 saco Subrasante
0967-07 a Excavación 3 bolsa Material de Base Granular
0967-07 b Excavación 3 bolsa Material de Subbase
0967-07 c Excavación 3 bolsa
7+750
Material de Subrasante
0990-07 Excavación 4 saco Agregado grueso
0991-07 a Excavación 4 bolsa Material de Base arenoso
0991-07 b Excavación 4 bolsa
10+100
Material de Subrasante
Tabla 2 Muestras extraídas en excavaciones a cielo abierto
2 Se realizó una excavación en el estacionamiento 0+000 y 4+250, sin embargo de este punto solo se anotaron los espesores y no se extrajo material para pruebas de laboratorio.
0 10+1007+7504+2502+2500
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10
Distancia entre puntos de excavaciones (km)
Espe
sore
s (c
m)
CA BE Base-Subbase Subrasante
11
A las muestras 0965-07 a, 0965-07 b, 0967-07 a, 0967-07 b, 0967-07 c, 0991-07 a
y 0991-07 b se les realizaron pruebas para determinar el Índice de Plasticidad y
así definir la correspondiente clasificación según la Carta de Plasticidad. Los
resultados de estas pruebas se presentan en la Tabla 3.
Número de
muestra LL LP IP %w Est. Descripción inicial Clasificación según Carta Plasticidad
0965-07 a NP NP NP 8.81 Base granular Material no plástico
0965-07 b 57 25 32 31.52 2+250
Subrasante
Según la carta de plasticidad clasifica
como CH: Arcillas
inorgánicas de plasticidad elevada,
arcillas grasas
0967-07 a NP NP NP 10.72 Material de Base Granular Material no plástico
0967-07 b NP NP NP 5.12 Material de Subbase Material no plástico
0967-07 c 73 33 40 32.97
7+750
Material de Subrasante
Según la carta de plasticidad clasifica
como MH: Limos inorgánicos, suelos
limosos o arenosos finos micáceos o
con diatomeas, limos elásticos.
0991-07 a NP NP NP 9.36 Material de Base arenoso Material no plástico
0991-07 b 49 23 26 29.05 10+100
Material de Subrasante
Según la carta de plasticidad clasifica
como CL: Arcillas inorgánicas de
plasticidad baja a media, arcillas con
grava, arcillas arenosas, arcillas
limosas, arcillas magras
Tabla 3 Resultados de las pruebas de laboratorio de suelos
Por otro lado a las muestras 0964-07 a, 0964-07 b, 0966-07 a, 0966-07 b y 0990-
07 se les realizó un análisis granulométrico para comparar el material presente en
las excavaciones con las especificaciones granulométricas para distintos
materiales presentes en el CR 20023. A continuación se presentan los gráficos
que presentan los resultados para cada muestra.
3 Ministerio de Obras Públicas y Transportes. Consejo Nacional de Vialidad. ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE CARRETERAS, CAMINOS Y PUENTES DE COSTA RICA. MOPT-CONAVI. Costa Rica. Mayo 2002.
12
Análisis Granulométrico Muestra 0964-07 A
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010.1110100DIAMETRO (mm)
% P
ASAN
DO
0964-07 A SUBBASE D SUBBASE D
Gráfico 2 Análisis granulométrico muestra 0964-07 A.
Análisis Granulométrico Muestra 0964-07 B
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010.1110100DIAMETRO (mm)
% P
ASAN
DO
0964-07 B SUBBASE D SUBBASE DBASE CAL O TOBA BASE CAL O TOBA BE CEMENTO B
BE CEMENTO B BE CEMENTO C BE CEMENTO C
Gráfico 3 Análisis granulométrico muestra 0964-07 B.
13
Análisis Granulométrico Muestra 0966-07 A
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010.1110100DIAMETRO (mm)
% P
ASAN
DO
0966-07 A SUBBASE A SUBBASE A SUBBASE D SUBBASE D
Gráfico 4 Análisis granulométrico muestra 0966-07 A.
Análisis Granulométrico Muestra 0966-07 B
0102030405060708090
100
0.00.11.010.0100.0DIAMETRO (mm)
% P
ASAN
DO
0966-07 B SUBBASE A SUBBASE A SUBBASE DSUBBASE D BASE A BASE A BASE CBASE C BASE CAL O TOBA BASE CAL O TOBA BE CEMENTO ABE CEMENTO A BE CEMENTO B BE CEMENTO B BE CEMENTO CBE CEMENTO C
Gráfico 5 Análisis granulométrico muestra 0966-07 B.
14
Análisis Granulométrico Muestra 0990-07
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010.1110100DIAMETRO (mm)
% P
ASAN
DO
0990-07 SUBBASE A SUBBASE A SUBBASE D SUBBASE D
Gráfico 6 Análisis granulométrico muestra 0990-07.
En resumen y con base en lo que se puede observar en los gráficos anteriores es
posible clasificar los materiales presentes en las excavaciones según las
especificaciones granulométricas presentes en el CR 2002 como se muestra en la
Tabla 4
Número de
muestra Est. Descripción inicial Clasificación según CR 2002
(especificaciones granulométricas)
0964-07 a Base granular Clasifica según granulometría como Subbase D
0964-07 b 2+250
Subrasante Tiene propiedades granulométricas similares una BE o Subbase D
0966-07 a Subbase Tiene propiedades granulométricas similares una Subbase A y/o D
0966-07 b 7+750
Subrasante No tiene propiedades granulométricas similares a alguna especificación.
0990-07 9+250 Agregado grueso Tiene propiedades granulométricas similares una Subbase A y/o D
Tabla 4 Clasificación de materiales según análisis granulométrico comparado con especificaciones del CR 2002.
15
7 Deflectometría de Impacto mediante el FWD
Se realizaron ensayos con deflectómetro de impacto con un intervalo de medición
50 metros. Los resultados se muestran en el Gráfico 7 donde también se pueden
observar los tramos homogéneos que resultan del análisis realizado mediante el
programa de computo SPEC a los datos iniciales del D1 o deflexión central.
Según es posible observar en el Gráfico 7, a pesar de que existen subtramos, en
términos generales, el tramo en su totalidad es bastante homogéneo, salvo en
lugares específicos como los delimitados por los estacionamientos 2+000 y 3+000
y entre el 7+000 y 8+000, donde probablemente existan problemas puntuales tales
como agrietamientos excesivos por fallas asociadas a un drenaje pobre entre
otros.
Las deflexiones utilizadas para realizar el retrocálculo de módulos, tienen como
base las aquí mostradas y se detallan más adelante en la sección
correspondiente.
En el Gráfico 10 se puede observar el esquema que resume la medición
instrumental realizada mediante el defletómetro de impacto y el perfilómetro, así
como la evaluación visual del tramo.
16
0
50
100
150
200
250
300
350
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 10500
Sentido Esterillos - Lomas Sentido Lomas - Esterillos
0
50
100
150
Gráfico 7 Valores de D1 (deflexión central) y análisis de tramos homogéneos.
17
8 Índice de Regularidad Superficial
En cuanto al ensayo de regularidad superficial realizado se tienen los datos de
medición del IRI a cada 100 metros.
Indice de Regularidad Internacional (IRI) (m/km)Cada 100m - Sentido Esterillos Lomas
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000
Gráfico 8 Valores de IRI cada 100 metros Sentido Esterillos – Lomas.
18
Indice de Regularidad Internacional (IRI) (m/km)Cada 100m - Sentido Lomas - Esterillos
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000
Gráfico 9 Valores de IRI cada 100 metros Sentido Lomas - Esterillos.
Del ensayo de regularidad superficial por medio del cual se determina el valor
de IRI, representado en los gráficos 8 y 9 se obtienen valores que oscilan entre
3 y 9 (m/km) lo cual, unido con los valores de deflexiones, que en términos
generales son bajos, evidencia que el tramo presenta un mayor deterioro en su
capacidad funcional que en su capacidad estructural.
19
9 Resumen de Información recopilada Se presenta a continuación un resumen de la información generada referente a la
evaluación visual, la caracterización de materiales que conforman la estructura de
pavimento y las mediciones instrumentales de la capacidad estructural (FWD) y
capacidad funcional.
20
Gráfico 10 Esquema resumen de Mediciones Instrumentales y Evaluación Visual
Km
12.1
9.2
11.8
10.0
23.2
21.7
22.0
25.7
15.3
21.5
26.7
42.4
18.0
17.7
39.7
27.2
19.4
16.2
14.8
11.5
17.4
18.1
16.7
33.9
23.3
51.8
32.9
16.0
26.1
50.2
14.9
16.4
27.6
13.5
15.2
20.9
13.4
12.5
11.2
10.7
14.6
29.2
13.0
15.5
14.5
21.5
18.8
16.6
22.0
32.7
18.6
16.3
14.1
14.4
15.7
17.4
19.4
17.4
15.8
11.9
12.0
17.2
19.5
13.7
14.7
22.4
16.2
11.6
8.5
8.912
.012
.513
.017
.415
.333
.325
.121
.914
.577
.627
.051
.413
.613
.818
.916
.410
.16.8
8.15.2
12.3
7.613
.412
.09.0
4.87.
98.4
7.98.
66.4
36.2
29.8
23.0
20.8
20.9
23.2
25.5
41.3
26.9
23.0
17.1
26.5
22.5
14.4
20.7
27.3
26.0
20.7
23.0
28.8
28.4
30.6
44.0
20.0
21.3
59.8
26.9
25.9
23.6
46.6
25.6
27.6
28.5
18.7
21.0
14.1
23.5
12.4
20.5
12.9
16.3
22.4
22.7
14.1
13.0
12.6
29.4
12.8
14.4
17.3
12.4
12.8
15.2
30.7
15.0
11.9
32.8
11.3
16.3
19.4
19.1
17.7
18.9
17.2
27.4
24.4
16.0
17.7
12.8
10.7
10.1
9.317
.714
.215
.119
.527
.423
.025
.127
.518
.917
.436
.829
.912
.616
.514
.810
.88.4
6.96.7
7.08.7
11.9
18.2
8.9
9.28.8
7.5
10.1
8.39.
015
.012
.613
.3
2.63.
22.9
2.72.9
4.62.6
3.22.8
2.8
3.02.9
3.3
2.83.5
2.5
2.63.3
3.45.3
2.83.0
3.74.
75.7
7.26.
06.5
4.96.
65.8
5.65.1
3.74.5
5.14.1
4.8
4.35.0
3.7
5.46.1
6.5
7.16.6
4.84.5
4.64.2
4.76.
24.8
5.25.
57.0
5.55.
33.6
4.43.7
4.73.9
4.33.4
4.6
4.93.8
6.0
8.47.1
6.3
5.26.1
4.84.2
5.05.8
4.65.
74.2
5.54.
84.0
3.13.
44.2
4.23.8
3.72.9
4.03.6
5.1
3.94.3
4.0
5.25.1
4.3
3.84.8
6.3
3.92.
62.6
2.73.2
3.64.2
4.12.4
3.2
3.34.1
4.0
4.73.1
3.5
3.22.9
3.23.1
2.43.0
3.24.
82.6
3.43.
72.8
2.83.
74.3
3.03.6
2.63.4
3.94.1
3.9
3.93.5
3.8
5.47.5
6.0
6.44.4
4.24.1
4.94.0
4.14.
34.5
4.75.
34.3
4.44.
74.6
5.45.7
6.25.2
5.94.1
4.9
3.24.1
4.1
4.53.5
4.5
4.56.8
5.15.8
6.26.8
5.45.
96.4
6.26.
24.2
4.43.
54.6
4.04.5
4.44.2
4.64.0
4.6
3.43.7
4.9
4.14.9
4.9
7.58.2
7.3
Clas
if.
Clas
if.
men
os 1
0%10
a 3
0%
Desp
rend
imie
nto
Bajo
Mod
erad
om
ayor
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CLAS
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N DE
CA
TEG
ORÍ
ASÁr
ea c
ada
100
m
Muy
Baj
a
men
or a
25
25 -
4545
- 70
may
or a
70
Alta
may
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21
10 Retrocálculo de Módulos de las Capas Existentes En este caso el método empleado toma en cuenta la “cuenca” o curva de
deflexiones, la cual se usó en un procedimiento conocido como retrocálculo para
estimar el módulo elástico de cada capa del pavimento. En este procedimiento se
usó el programa de cómputo Everstress del Washington State Department of
Transportations, por medio del cual se calcularon deflexiones teóricas bajo la
carga aplicada usando un valor asumido de módulo para cada capa. Las
deflexiones teóricas se comparan con las deflexiones medidas en la cuenca y
luego el módulo supuesto se ajusta en un proceso iterativo hasta que el error
entre las deflexiones teóricas y las medidas sea muy bajo (usualmente menor al
10%). Puede aceptarse entonces que los módulos así derivados son similares a
los de las capas del pavimento y estos valores pueden utilizarse, junto con los
espesores de las capas, en los análisis estructurales.
En este caso se analizaron los datos de deflexiones obtenidos y se decide utilizar
las deflexiones obtenidas con el percentil 90, esto porque el percentil 90
representa un nivel de deflexiones de superficie tal que el 90% de las deflexiones
medidas en todo el tramo son inferiores, esto garantiza que los valores elegidos
son representativos para toda la sección. Por las características de las deflexiones
encontradas y bajo el supuesto que, el espesor de capa de ruedo que se utilizará
a lo largo de todo el tramo será homogéneo se decide realizar el retrocálculo de
módulos a las deflexiones obtenidas con el percentil 90, es decir se considera toda
la sección como un tramo homogéneo.
Los valores de deflexiones medidos en el tramo son los siguientes:
22
DEFLEXIONES
mills
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
Unidades US
0 7.87 11.81 17.72 23.62 35.43 47.24 59.06 70.87Promedio 7.5435 6.3920 5.4826 4.8361 3.7386 2.6449 2.1074 1.6372 1.4103
Desv. Estándar
4.8679 3.8062 2.5646 6.5782 1.9708 0.9883 1.7323 0.9760 1.9266
Mediana 6.2677 5.5590 5.0079 4.1358 3.4882 2.5216 1.9606 1.5669 1.3012
Moda 6.6220 4.1850 3.4606 5.1220 3.4567 2.9488 2.0984 2.0748 1.3898
Percentil 80
10.1716 8.3189 7.1189 5.6378 4.6543 3.1409 2.3701 1.9047 1.5905
Percentil 90
12.7693 10.4893 8.9169 6.7941 5.2795 3.7949 2.8374 2.2555 1.8614
Valor mínimo
2.6755 2.5858 2.9181 -1.7421 1.7678 1.6566 0.3751 0.6612 -
0.5163
Valor máximo
12.4114 10.1981 8.0472 11.4143 5.7094 3.6333 3.8397 2.6131 3.3369
Tabla 5 Valores de deflexiones basados en el percentil 90.
Por medio del programa Everstress se realiza el retrocálculo de módulos haciendo
uso de un modelo de multicapa elástico y se obtiene luego de repetidas
iteraciones valores de deflexiones con un porcentaje de error de 5.98%. Se
eliminaron los valores de las deflexiones medidas en el geófono D4 ya que el
Everstress solo trabaja con 8 geófonos y elimina ese valor por defecto. En la tabla
8 (se muestran las deflexiones originales obtenidas mediante la deflectometría de
impacto (percentil 90%) las cuales se comparan con las deflexiones
retrocalculadas, mediante este procedimiento iterativo se evalúa la capacidad
estructural existente en las diferentes capas de los materiales, la cual se muestra
en la ilustración 8.
23
x (in) x cm EL24 EL250 0 12.8 13.293 13.0179 79 10.5 10.06 9.68
118 118 8.9 8.33 7.99236 236 5.3 5.53 5.17354 354 3.8 4.18 3.85472 472 2.8 3.32 3.04591 591 2.3 2.72 2.47709 709 1.9 2.27 2.06
Diferencia porcentual Diferencia porcentual3.9% 1.6%4.2% 7.8%6.4% 10.2%4.3% 2.5%10.0% 1.3%18.6% 8.6%18.3% 7.4%19.5% 8.4%10.60% 5.98%
Deflexiónoriginal
Deflexiones retrocalculadas
Tabla 6 Comparación de deflexiones.
Cuenca de deflexiones
0
2
4
6
8
10
12
14
0 100 200 300 400 500 600 700 800
posición de los geófonos x (in)
defle
xión
(mils
)
Deflexiones retrocalculadas EL25 EL24
Gráfico 11 Comparación de deflexiones
24
Al aproximar las deflexiones medidas por el retrocálculo se obtienen los siguientes
módulos para el pavimento existente:
Ilustración 7 Pavimento existente
Considerando como un valor típico de módulo para una base estabilizada BE-35
de 600.000 psi podemos ver como el valor obtenido corresponde con una pérdida
de aproximadamente un 47.5% de su capacidad lo cual es consistente con la
auscultación visual realizada en el tramo, donde la presencia de agrietamiento
transversal severo por contracción ha disminuido la capacidad estructural de la
base, así como agrietamiento en bloques y grietas longitudinales de severidad
alta.
En el caso de la Sub-base y la sub-rasante encontramos valores muy altos de
módulo que contribuyen a aumentar la capacidad estructural del pavimento.
BE (Base estabilizada con cemento hidráulico)
SB (Sub-base mejorada con
cemento hidráulico)
SR (Sub-rasante)
14 cm.
56 cm.
E = 315.000 psi
E = 46.000 psi
E = 17.000 psi
25
11 Conclusiones Mediante la evaluación visual se lograron identificar importantes zonas de deterioro, caracterizadas por agrietamientos transversales y longitudinales de severidad alta, los deterioros mas avanzados e importantes se localizan entre las estaciones 2+000-3+000 y las estaciones 7+000-8+000, sin embargo existen otras zonas deterioradas a lo largo del tramo. El agrietamiento transversal es el que presenta mayor severidad. Los agrietamientos transversales y longitudinales son indicios de fallas estructurales de la base estabilizada, las cuales, es indispensable corregir con reparaciones de profundidad total en la base estabilizada, ya que de no ser así, cualquier espesor de sobrecapa de Mezcla Asfáltica en Caliente colocada sobre esta sección presentará un reflejo de grietas en el corto plazo (máximo 6 años con las técnicas más modernas para retardar el reflejo de grietas). Los cálculos realizados muestran una evidente pérdida de capacidad estructural del pavimento luego de 14 años de servicio desde el año 1994 (referencia según oficio DO-I-07-1107 del 10 de octubre de 2007) la cual es coherente con las condiciones superficiales existentes y las fallas estructurales detectadas. Así las cosas, el análisis realizado por el LanammeUCR demuestran que se requiere intervenir con mayor amplitud la estructura del pavimento actualmente en servicio antes de poder definir un espesor final de mezcla asfáltica en caliente, si se quiere evitar el reflejo de grietas o falla prematura de la nueva estructura a colocar. Una vez restituida la condición de la Base Estabilizada en las secciones identificadas, el nuevo espesor a colocar dependerá del TPD existente y del tránsito proyectado a un periodo de diseño definido por el CONAVI, se recomienda tomar en cuenta factores de crecimiento vehicular que muestren la futura influencia de condiciones como la apertura de la Costanera Sur, entre otras.
