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8/6/2019 18DeSolminihacEvaluaPacConstruccion

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EVALUACION DE LA CAPACIDAD ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL DELPAVIMENTO DURANTE EL PROCESO DE CONSTRUCCION

HERNN DE SOLMINIHAC T., Msc.Ph.D. U. Ingeniero Civil

Departamento de Ingeniera y Gestin de la ConstruccinPontificia Universidad Catlica de Chile, [email protected]

CRISTIN CABRERA T., Ingeniero CivilAPSA Ltda. Chile, [email protected]

ELVA BENGOA P, Ingeniero CivilDictuc S.A. Chile, [email protected]

RESUMEN

La evaluacin de la capacidad estructural y funcional durante la construccin de pavimentosutilizando ensayos no destructivos en cada etapa de la construccin se presenta como unaalternativa complementaria a las tradicionales, pues permite evaluar el comportamiento de laestructura del pavimento como un conjunto de capas, reflejando las propiedades de cada una deellas y la interaccin entre las mismas, adems de evaluarlas con sus propiedades en terreno. Laevaluacin por capas permitira corregir eventuales diferencias en la construccin de una capa ymejorar la homogeneidad de la estructura del pavimento. Este trabajo forma parte de un proyectode investigacin en el que se busca implementar una metodologa de control de calidadcomplementaria a la tradicional en las diferentes capas del pavimento durante la construccin,mediante el uso de tcnicas no destructivas: Deflectmetro de Impacto (Falling WeightDeflectometer, FWD) y el Perfilmetro Lser. Se presenta la definicin del problema, el esquemade trabajo efectuado, y las pautas a seguir en el corto plazo.

1 INTRODUCCIONLa evaluacin de la capacidad estructural y funcional capa a capa durante la construccin del pavimentos utilizando ensayos no destructivos, es una alternativa usada en otros pases.Actualmente estas tecnologas existen en Chile y son ampliamente utilizadas para la recepcin yevaluacin de pavimentos en servicio, no as para el control de calidad durante la construccin.Durante la construccin de una estructura de pavimento se llevan a cabo un conjunto de ensayos(tradicionales) para determinar las caractersticas de las capas, de forma tal que cumplan con lasespecificaciones del proyecto y los requerimientos del diseo [MOP, 1986]. Sin embargo,muchos de estos ensayos tienen por objetivo determinar las caractersticas constitutivas,mecnicas y de colocacin para cada capa de forma individual y no consideran elcomportamiento de la estructura como un conjunto [Shell, 1978] [Ali and Koshla, 1987].


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Adems, la mayora de los ensayos realizados para control de los materiales representan elcomportamiento del material en laboratorio, y no necesariamente representa su comportamientoin situ [Collop et al, 2001] [Zaghloul et al, 2000].

Es importante buscar indicadores que permitan complementariamente evaluar la estructura de

pavimento como un conjunto y con sus propiedades en terreno. Esto permitir modelaradecuadamente la estructura de pavimento al momento de disearla y realizar correccionesdurante la construccin para obtener una estructura homognea a lo largo del proyecto. Tambines necesario determinar caractersticas funcionales de las capas como su irregularidad y texturadurante la construccin, lo cual permitir mejorar la serviciabilidad inicial al momento de lapuesta en servicio. Con estos indicadores se podra tener control sobre la homogeneidad y calidadde la estructura y superficie de los pavimentos durante su construccin, con ello obtener un buencomportamiento y por consiguiente una mayor rentabilidad de la inversin en obras viales[Livneh, 2001] [Zaghloul, 1996a, 1996b, 2000].

El trabajo que se presenta forma parte del proyecto de investigacin Estudio de Factibilidad paraImplementar Metodologas Complementarias para el Control de Calidad durante la Construccinde Pavimentos, el cual es uno de los siete proyectos de innovacin tecnolgica que resultaronganadores en el Segundo Concurso del Fondo de Innovacin Tecnolgica del Ministerio de ObrasPblicas y se encuentra actualmente en ejecucin. Este proyecto propone la utilizacin detecnologas, de control de capacidad estructural y funcional complementarias al control actual depavimentos durante la construccin, como la utilizacin del Deflectmetro de Impacto (FWD) yel Perfilmetro Lser.

Se estn realizando una secuencia de mediciones con el FWD y el perfilmetro lser en tramos enconstruccin con diferentes caractersticas en las capas que conforman el pavimento y endiferentes condiciones climticas. Estos tramos en construccin forman parte de los proyectosactualmente en ejecucin del MOP. Estas mediciones se efectan en las diversas capas delpavimento con el propsito de definir indicadores para controlar la capacidad estructural exigidaen cada una de ellas y evaluar la irregularidad superficial. Esto permitir obtener una base dedatos adecuada que ayudar a establecer recomendaciones y pautas para umbrales de medicinque permitan asegurar la calidad de la construccin realizando las medidas correctivas in-situ. Amodo general la Figura 1 muestra la secuencia de mediciones considerada.

Figura 1 Secuencia de mediciones

Subrasante

Material Granular

Superficie de RodaduraSuperficie intermedia

Base asfltica


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Este trabajo constituye la primera parte del proyecto. Se presentarn los avances realizados hastala fecha: el estado del arte del tema a investigar, la metodologa empleada para la seleccin de lostramos ms adecuados para realizar las mediciones, los resultados preliminares obtenidos de lasmediciones efectuadas y las recomendaciones y pasos a seguir en la continuacin del proyecto.

Para dar la idea general del proyecto se presentan a continuacin en forma detallada los objetivospropuestos.

1.1 Objetivos generales y objetivos especficos del Proyecto de InvestigacinEl objetivo general del proyecto es analizar la factibilidad de implementar metodologascomplementarias para el control de calidad durante la construccin de pavimentos mediantetcnicas no destructivas.

Los objetivos especficos son:

- Establecer recomendaciones de umbrales para el control de construccin y recepcin depavimentos con las tecnologas propuestas.

- Evaluar la capacidad de considerar cambios de la estructura durante la construccin con elobjetivo de optimizar la capacidad estructural y funcional del pavimento de acuerdo a lascondiciones del terreno.

- Recomendar tcnicas para realizar el control de calidad con la tecnologa propuesta.

2 ESTADO DEL ARTELa informacin que se muestra corresponde a publicaciones, reportes e informes nacionales einternacionales. La evaluacin de la capacidad estructural y funcional de los pavimentos duranteel proceso constructivo con mtodos no destructivos es realizada en la mayora de los casos porlos propios constructores, no existe mayoritariamente una normativa definitiva, existenbsicamente recomendaciones de la metodologa a seguir.

2.1 Especificaciones y controles de evaluacin de capacidad estructural realizados enChile

El Manual de Carreteras de Chile no contempla mediciones con deflectmetro de impacto paraevaluar la capacidad estructural del pavimento durante la etapa de construccin ni la recepcin.Sin embargo, en algunos contratos la Direccin de Vialidad exige actualmente la ejecucin deuna deflectometra de impacto en toda la longitud del camino terminado utilizando una carga de50 kN y espaciadas cada 100 m en cada pista en pavimentos asflticos.

Tambin, en las especificaciones tcnicas generales de la Subdireccin de Pavimentacin y ObrasViales del SERVIU Metropolitano, se exigen controles de deflectometra al trmino de laconstruccin del pavimento. Se debe presentar el retroanlisis del mdulo resiliente, el nmeroestructural y los EE admisibles obtenidos a travs de las mediciones con el FWD (utilizando la


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metodologa AASHTO). Las mediciones se deben efectuar con una carga normalizada de 40 kNy espaciadas cada 50 m. en cada pista.

2.2 Especificaciones y controles de evaluacin de capacidad estructural en otros pases No existe mucha informacin acerca de umbrales establecidos en cada una de las capas pararealizar la evaluacin estructural. Las especificaciones y controles de evaluacin que seencontraron se limitan en su mayora slo a una capa (plataforma de fundacin y superficie derodadura) y los trabajos que se encontraron muestran bsicamente la metodologa empleada de lamedicin por capas verificando la importancia de hacer un seguimiento continuo a la estructuradurante la construccin.

Un programa de auscultacin importante que existe actualmente en Espaa [Ruel, 1998] es eldenominado Programa de Auscultacin Dinmica de Alto Rendimiento (A.D.A.R.). Dicho programa controla el pavimento durante el proceso de construccin para poder detectar lasdeficiencias de construccin existentes y repararlas in-situ. Para la evaluacin estructuralconsidera que las deflexiones medidas con el FWD en cada una de las capas del pavimento nodeben sobrepasar el 15% de las deflexiones obtenidas de un anlisis previo del pavimento atravs de un programa multicapa.

Tambin se encontraron las especificaciones constructivas en Israel Public Works Department[Livneh, 2001] en donde se exije el control de la capa de subrasante con el FWD. Las medicionesse realizan cada 20 m con una carga de 22kN. Las deflexiones obtenidas no deben sobrepasar unpromedio de 0.5mm y un CV de 40% para secciones en corte y un promedio de 0.4 mm y un CVde 30% para las secciones en relleno.

En Francia se tienen valores de deflexin (medidos con deflectgrafo Lacroix) a fin de controlarla capa de subrasante. Los valores estn en funcin del tipo de trfico: menos que 75 m paratrficos T0 y T1; de 75 a 100 m para trficos T2 y T3, y valores entre 100 y 150 m paratrficos T4 y T5.

2.3 Especificaciones y controles de evaluacin de capacidad funcional en ChileEn Chile el Manual de Carreteras [MOP, 1997] exige que se controle la capacidad funcional delos pavimentos nuevos a travs de la medicin de la lisura y del IRI en la superficie de rodadura.El valor del IRI es presentado cada 200 m. y la media mvil de 5 tramos consecutivos de 200 m.No se debe superar el valor de IRI de 2m/km en pavimentos asflticos y de hormign, mientrasque en dobles tratamientos superficiales no se debe superar el valor de 3 m/km. En concesionesde vas principales la media mvil (5 tramos de 200 m.) del IRI no debe superar los 3,5 m/km entodo el perodo de explotacin. En vas secundarias el umbral es de 4 m/km.

No se menciona un control de IRI en las capas de subbase, base, y binder adicional a loscontroles de compactacin, de terminacin y de uniformidad. Sin embargo, en el Manual deCarreteras especifica no obstante que se aceptarn las tolerancias de terminacin sealadas


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para las bases granulares, el Contratista tomar todas las precauciones necesarias para cumplir

con los requisitos de espesor, lisura y rugosidad (IRI) y otros exigidos para el pavimento otratamiento a construir sobre ellas, esto quiere decir que todo ensayo dirigido a evaluar lacalidad de la construccin efectuada es vlido.

2.4 Especificaciones y controles de evaluacin de capacidad funcional en otros pasesActualmente, en otros pases se estn llevando a cabo proyectos para afinar ms an el valor delIRI inicial en la construccin de pavimentos. En Estados Unidos, la Federal HighwayAdministration (FHWA) est desarrollando una investigacin denominada Pavement SmoothnessInitiative, con la finalidad de mejorar la calidad funcional de la red vial [Swanlund, 2000]. Estainvestigacin tiene como objetivos proponer nuevos valores iniciales de IRI para la recepcin depavimentos, proponer acciones de mantenimiento efectivas y recomendar especificaciones paracontrolar el IRI durante el proceso constructivo. Cada estado posee sus propios umbrales derecepcin de pavimentos, as como su metodologa de evaluacin continua de la red vial. En elestado de Georgia, el cual posee las vas con mejor capacidad funcional del pas, el 97% de su redvial posee un valor de IRI menor de 1,20 m/km.

Espaa es otro de los pases que cuenta con continuos proyectos de investigacin para evaluar susprocedimientos de diseo y construccin. La especificacin actual sobre regularidad superficialdel Ministerio de Fomento para tramos de carretera de nueva construccin se encuentra en laOrden Circular 308/89CyE sobre Recepcin definitiva de Obras y en la Nota de Serviciocomplementaria de OC 308/89 en las que fijan criterios sobre regularidad superficial de la capade rodadura y se exige su cumplimiento. La Tabla 1 recoge dicha especificacin para capas derodadura

Tabla 1 Especificaciones Espaolas para el IRI de recepcin% de longitud con IRI (subtramo cada 100m)

50 80 100SUPERFICIE DERODADURA1,5 m/km 2,0 m/km 2,5 m/km

Si se asume una distribucin normal para la serie de valores de IRI, los percentiles que semuestran anteriormente en las especificaciones espaolas permiten definir un valor promedio de1,85 m/km con una desviacin tpica de 0,39 m/km. En un estudio realizado en tramos derecepcin en obra [Crespo del Ro, 1999], se determin que los valores de IRI obtenidos, ascomo los valores de las desviaciones correspondientes eran mucho menores a los propuestos porla Norma. Esto demuestra una buena ejecucin en obra, adems, es importante conseguir un valor promedio adecuado y lograr que las dispersiones de los valores estn acotadas por un valorpequeo de la desviacin respecto a la media. Con estos antecedentes, existen especificaciones

ms rigurosas para algunas concesiones de tramos de autopistas. Se utiliza el IRI dividiendo cadatramo en subtramos de 1000 m. de longitud por sentido y se toman mediciones cada 20 m. encada uno de ellos.


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Los resultados para cada subtramo se presentan en la Tabla 2:

Tabla 2 Especificaciones Espaolas para algunas concesiones

TIPO DE VA IRI MEDIO (m/km) (m/km) VALOR MAX (m/km.) MEDIA+2CONSTRUCCIN 1,25 0,25 3,0 -----CONSERVACIN ----- ----- 3,0 2,0

El Programa A.D.A.R. [Ruel, 1998] contempla las siguientes especificaciones:

Tabla 3 Especificaciones Espaolas para el control de IRI por capas

PORCENTAJE DE TRAMOCAPA

50% 80% 100%SUPERFICIE DE RODADURA 1,5 2,0 2,51a CAPA BAJO RODADURA 2,5 3,5 4,52a CAPA BAJO RODADURA 3,5 5,0 6,5

Tambin se cuenta con las nuevas especificaciones de Portugal [Snchez, 2001], en donde sehace una diferenciacin entre los umbrales de pavimentos de hormign y de asfalto, lo cual se hademostrado que no es conveniente pues los primeros presentan durante su vida til valores tanaltos de IRI como los pavimentos asflticos. [Swanlund, 2000]:

Tabla 4 Especificaciones de Portugal para el IRI inicial

% de longitud con IRI (subtramo cada 100m)TIPO DEPAVIMENTO 50% 75% 80% 90% 100%ASFALTO 1,5 m/km --- 2,5 m/km 3,0 m/km ---HORMIGN 2,0 m/km 2,5 m/km --- --- 3,0 m/km

En Canad [Tremblay, 1999] se estn realizando estudios para especificar valores de IRI para larecepcin de pavimentos medidos con perfilmetro inercial. La siguiente Tabla muestra valorespermitidos actualmente para pavimentos asflticos:

Tabla 5 Especificaciones de Canad para el IRI inicial

% de longitud con IRI (subtramo cada 100m)CAPA

70% 90% 100%SUPERFICIE DE RODADURA 1,2 1,4 1,8

Una metodologa detallada del control del IRI en las distintas capas del pavimento (capas

asflticas) muestra los resultados del proyecto piloto realizado en la Municipalidad de Dubai, enlos Emiratos rabes Unidos [Zaghloul, 1998] en el cual se desarrollaron e implementaron lasespecificaciones de control de regularidad durante la construccin. La metodologa empleadaanaliza el IRI en dos longitudes base: 100 m. para evaluar la calidad de la construccin delpavimento y de 1000 m. para evaluar el comportamiento funcional de la capa final del asfalto enel largo plazo. Se control con un valor de IRI en ambas huellas de la pista de 1,2 m/km para lascapas de asfalto finales y de 1,3 m/km para las capas intermedias. Adems, dos de las lecturas de100 m. de la seccin (1000 m) podan exceder los valores mencionados anteriormente, 1,35 m/km


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en la capa final del pavimento y 1,5 m/km en las otras capas. Ninguna lectura poda ser mayorque 1,6 m/km. Esto se controlaba en cada capa, no se proceda a construir la siguiente capa hastaque se cumplieran las especificaciones. Una vez que se evaluaron todas las capas se calcul el IRIen 1000 m y se compar con los lmites de la siguiente tabla:

Tabla 6 Especificaciones de IRI inicial en el Proyecto de la Municipalidad de Dubai.IRI promedio en 1000 mClase de VaInicial Terminal

Autopistas / Vas Expresas (Urbanas) 0,9 +/- 0,05 3,2Autopistas / Vas Expresas (Rurales) 1,0 +/- 0,05 2,8Vas Arteriales 1,0 +/- 0,05 3,2Vas colectoras 1,2 +/- 0,05 3,8Vas Locales 1,5 +/- 0,05 3,8Areas industriales (todas las clases) 1,5 +/- 0,05 4,5

Con esta metodologa de trabajo los constructores obtienen resultados rpidos de las operacionesde pavimentacin.

Este trabajo se basa en los resultados obtenidos de una investigacin preliminar en donde seevalu la influencia de valores iniciales de IRI en el comportamiento del pavimento en el largoplazo [Zaghloul, 1996 b]. Valores iniciales elevados de IRI ocasionan mayores deterioros en eltiempo, mayor costo de mantenimiento, una vida til de servicio inadecuada y rehabilitaciones oreconstrucciones a temprana edad del pavimento. An solucionndose los deterioros iniciales, elpavimento siempre presentar fallas funcionales en el tiempo ms graves que aquel pavimentoque inici su vida til con un valor de IRI menor [Hossain and Parcells, 1995].

2.5 Estudios y publicaciones relacionados con el presente trabajoUn trabajo en que se muestra la importancia del control de la capacidad estructural capa a capautilizando el FWD es el realizado en Dubai, (Emiratos Arabes Unidos) [Zaghloul, 1996a]. Losresultados de este estudio mostraron que la deflexin de una capa depende altamente de ladeflexin de la capa anterior. Es importante que se repare cualquier zona de baja capacidad antesde construir la siguiente capa.

Otro proyecto interesante del control de la capacidad estructural por capas se realiz enColombia, efectuado por una empresa particular [Bockelmann, 2000] en donde se analizaron vasde la red urbana de Bogot (3000 km, mediciones cada 50 m) conformadas por diversidad deestructuras, encontrndose materiales granulares, materiales estabilizados con cemento,materiales estabilizados con emulsin asfltica, y cemento y mezclas asflticas en caliente. A partir de las mediciones, se retroanalizaron los datos de las deflexiones y utilizando lametodologa AASHTO [AASHTO, 1993] y la metodologa propuesta por Gustav Rohde [Rohde,1994] para determinar el nmero estructural efectivo de cada capa evaluada. Esto permitievaluar la calidad de la construccin, comparando los valores obtenidos con los valores deldiseo inicial. El trabajo realizado permiti calibrar los coeficientes de aporte estructuralutilizados y recomendados por la prueba AASHTO en las diferentes capas que conforman elpavimento. Estos resultados presentan una primera estadstica para la ciudad de Bogot.


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Entre los proyectos de medicin realizados en Chile se tienen mediciones efectuadas por APSAde deflexiones y regularidad en los mismos puntos a nivel de subrasante y binder en diversas partes de Chile, en proyectos realizados estos ltimos 5 aos. Uno de los trabajos efectuadosevalu un pavimento de asfalto en la zona central de Chile durante la etapa de construccin. Los

resultados de esta evaluacin se presentan en la Figura 2 a la Figura 4. Se utiliz el FWD a nivelde subrasante, a nivel del terrapln y a nivel de binder, como se puede observar en la Figura 2 Sepuede identificar la homogeneizacin de las deflexiones mximas a nivel de capa de binder, adiferencia de la base granular.

Figura 2. Ejemplo real de evaluacin de la deflexin mxima a 25 kN por capasEn la Figura 3 se muestra el nmero estructural determinado a nivel de la carpeta de binder y sucomparacin con el valor de diseo requerido para pavimento terminado. Se puede identificarque el primer sector requiere bastante menos nmero estructural de la carpeta de rodado parallegar al valor de diseo que el segundo, el cual no ha alcanzado el valor del NE de diseo. Sinembargo, conocida esta informacin, dicho sector puede modificarse a un costo menor

0

100

200

300

400

500

600

700

800

78.0 80.0 82.0 84.0 86.0 88.0 90.0

Estacin, km

Deflexinmxima,m

a nivel de Base Granular

a nivel de Capa de Binder


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Figura 3 Ejemplo real de evaluacin estructural a nivel de binder.

En la Figura 4 se muestran mediciones de rugosidad a nivel de binder y capa asfltica.

Figura 4 Ejemplo real de la evaluacin de IRI por capa.

Otro proyecto que se considera es el estudio de la deflectometra de impacto y perfilometra de laRuta 5 Norte, Sector Polpaico - La Trampilla (Tramo de Prueba). Este estudio se utilizar debidoa que las mediciones programadas no se realizarn en forma continua para un mismo tramo, porlo cual, no se analizar el efecto del clima. Para evaluar esta variable se realizarn mediciones enel Tramo de Prueba, durante el perodo de estudio para analizar el efecto del clima en elcomportamiento de las capas.

3 SELECCIN DE TRAMOSLa medicin propuesta considera tramos en construccin proporcionados por el MOP. Los tramosfueron elegidos de una serie de contratos en ejecucin. La seleccin de tramos se realiz en formacomplementaria con la informacin recolectada de los antecedentes del Estudio definitivo decada contrato y con la inspeccin visual en terreno.

0

50

100

150

200

250

300

78,0 80,0 82,0 84,0 86,0 88,0 90,0

Estacin, km

Mduloresiliente,

MPa

MR diseo = 95 MPa

MRdiseo = 62 MPa

0

2

4

6

8

10

12

14

16

78.0 80.0 82.0 84.0 86.0 88.0 90.0

Estacin, km

Nmeroestructural,cm

NE total requeridodiseo = 11.22 cm

NE requeridodiseo = 12.97 cm

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

12.000 12.500 13.000 13.500 14.000 14.500 15.000

Estacin, km

IRI,m/km

Asfalto

Binder


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Adems, los tramos seleccionados deban completar el factorial de casos propuesto por el estudioel cual se describe a continuacin.

3.1

Definicin del Factorial de CasosEl factorial de casos que se propone en el proyecto contempla como parmetros las estructurastipo de pavimento y capacidad de soporte de la plataforma de fundacin (conjunto terrapln msterreno natural); el cual ser posteriormente contrastado con los casos posibles o efectivos demedir. El factorial de casos incluye dos grandes grupos de pavimentos, divididos por tipo deestructuras, bsicamente pavimentos asflticos (capas asflticas sobre capas granulares) y dobletratamiento superficial. Para la eleccin de los tramos y priorizacin de las mediciones, el primergrupo es considerado obligatorio, mientras que el segundo es de carcter alternativo y decomplemento.

De esta forma, el factorial de casos propuesto combina los grupos de estructuras con la capacidadde soporte de la plataforma de fundacin. Cada grupo de tipo de estructura tiene distintos rangosde espesores, que representan a los existentes en los Contratos donde se realizarn lasmediciones. La capacidad de soporte de la plataforma de fundacin ha sido caracterizada por elMdulo Resiliente Compuesto dado por el conjunto terrapln y terreno natural, a ste se la hadenominado Mdulo Resiliente de la Plataforma de Fundacin (MRPF). En este caso se haconsiderado como material de terrapln tambin el material de mejoramiento.

Los rangos para los valores de MRPF se definieron en base a una revisin bibliogrfica de losvalores utilizados en distintos pases (Francia, Espaa, Estados Unidos, Gran Bretaa, Sudfrica)y segn las caractersticas de los suelos naturales chilenos[MOP, 1997] [MOP, 1986], peroespecialmente de los disponibles en los contratos considerados en el estudio (combinacin deterrapln con el terreno natural). La Tabla 7 muestra el factorial de casos propuesto relacionadocon la clasificacin de la Plataforma de Fundacin utilizada para la obtencin de los valores deMRPF

Tabla 7 Caractersticas de los tramos a evaluar

TIPO DE PAVIMENTOCARPETA ASFALTICA

(GRUPO 1)DOBLE TRATAMIENTO

SUPERFICIAL(GRUPO 2)

CLASIFICACION DE LA PLATAFORMA DEFUNDACION (TERRAPLEN+TERRENO

NATURAL)TIPO 1 TIPO 2 TIPO 1 TIPO 2

TIPO CAPACIDAD DESOPORTE MRPF(MPa) CBR(%) *

CA 5-10;BG 15-20;SBG 15-20

CA 10-15BG 15-20;SBG 15-20

BG 15-25 BG 15-25;SBG 15-25

PF1 Malo a Regular 40 60 3 7 X X X XPF2 Regular a Bueno 60 120 7 20 X X X XPF3 Bueno a muy bueno 120 200 20 60 X X X XPF4 Muy Bueno > 200 > 60 X X X X

* Utilizando la relacin CBR MR recomendada por la DV CA= Carpeta Asfltica BIN = Capa de BinderBA = Base asfltica BG= Base Granular SBG= Subbase Granular SR= Subrasante


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3.2 Descripcin de contratos seleccionadosDe un nmero inicial de 10 contratos que se nos proporcion inicialmente se descartaron 6debido al estado de avance (finalizando o an sin fecha de inicio). Las caractersticas ms

importantes de cada contrato se encuentran contenidas en la siguiente tabla resumen.

Tabla 8 Contratos disponibles para realizar mediciones

No Contrato Regin EstructuracinCBR (%)

diseo01 Carrizal Puente Belco (Los Conquistadores) VII 0.08CA/0.18BG/0.20SBG 10.8

02 Bifurcacin Chovelln Lmite Regional VII TSD/0.25BG/0.15SBG 20

03 Los Pozos Combarbal (Tramo II y III) IV TSD/0.20-0.25BG/ 20

04 Mara Pinto Santa Ins Met DTS/0.14-0.20BG/0.18-0.26SBG 3-15

05 Valparaso Laguna Verde V 0.05CA/0.05BIN/0.15BG/0.15SBG 9.4

06 San Felipe - Los Andes V

0.05CA/0.05-0.06BIN/0.05-

0.06BA/0.15BG/0.12SBG 12CA= Carpeta Asfltica BIN = Capa de Binder BA = Base asfltica BG= Base GranularDTS = Doble tratamiento Superficial SBG= Subbase Granular SR= Subrasante

3.3 Ubicacin de contratos seleccionados en el factorial propuestoPara poder llenar el factorial de casos propuesto, es necesario analizar los valores del mdulocompuesto terrapln-terreno natural (MRPF). Los valores del MRPF fueron obtenidos a travs dela ecuacin de Palmer y Barber para hallar el mdulo compuesto terrapln-plataforma defundacin en funcin de los datos de CBR de los materiales del terreno natural y de los

terraplenes proyectados, as como de la altura de los mismos.

La seleccin de tramos para las mediciones se realiz con el aporte de la informacin existente enlos antecedentes del diseo y las visitas realizadas en terreno con fin de completar el factorial decasos propuesto. En algunos casos se han seleccionado tramos en base a los antecedentesdisponibles, pero debido a las modificaciones normales en un proceso de construccin es posibleque estos cambien de ubicacin (posicin de celda) en el factorial de casos, los cuales se indicanmediante un *.


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Tabla 9 Tramos de medicin correspondientes al Factorial de Casos

TIPO DE PAVIMENTOCARPETA ASFALTICA

(GRUPO 1)DOBLE TRATAMIENTO SUPERFICIAL

(GRUPO 2)

TIPO 1 TIPO 2 TIPO 1 TIPO 2MRFP(MPa)

CA 5-10;BG 15-20;SBG 15-20

CA 10 - 15;BG 15-20;SBG 15-20

BG 15-25 BG 15-25;SBG 15-25

40-60 (*) (*) (*) CH 20420 2053060-120 CA 17820 17980

CA 24940 25080SF 4780 5080 (*) CH 20540 20560

120-200 CA 17760 17800CA 18000 18060CA 25100 25160

SF 7000-8000 CO 61980-62000 MP 6140 6440MP 6130 6200MP 720 900

MP 3200 3520> 200 VA: 3500-4500 SF 12240 12540 CO 65120 65740

CO 60720 61020CO 61480 - 61520CO 61040 61340CO 61730 61770CO 62000 62020

MP 5720 6130

CA: CARRIZAL PUENTE BELCO SF: SAN FELIPE LOS ANDESCO: LOS POZOS COMBARBAL MP: MARIA PINTO SANTA INESCH: BIFURCACION CHOVELLEN LIMITE REGIONAL VA: VALPARAISO-LAGUNA VERDE

Dentro de lo posible, con el avance del estudio se complementarn los espacios en blanco de lasceldas del factorial.

4 METODOLOGIA DE MEDICIONSe recomiendan mediciones en tramos de 300 m para las mediciones con el FWD. La frecuenciade 10 m depender en algunos casos de conseguir efectivamente la homogeneidad de las alturasde terraplenes y tipo de terreno natural. En caso contrario se aumentar la frecuencia demediciones con el fin de obtener grupos de mediciones comparables entre s. En formacomplementaria se realizarn mediciones en torno a puntos donde se hayan efectuado calicatas enel estudio definitivo del contrato. De esta forma se tiene la certeza del material que constituye elsuelo natural, as como la poca variacin de altura de terrapln.

En las capas de subrasante y subbase granular se utilizar el plato de carga grande (r=0,23m). Serealizarn mediciones con ambos platos de carga (grande y chico, de r=0,15m) en la capa de basegranular con el fin de comparar las deflexiones obtenidas al medir las capas asflticas (medidascon plato chico). En las capas asflticas se utilizar solamente plato chico.

Respecto a las mediciones realizadas con el Perfilmetro Lser, los resultados de las medicionesen la capa de subrasante no dan valores representativos pues esta capa es abierta al trnsitoinmediatamente luego de su colocacin. Adems, las tolerancias de nivelacin son mayores para


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esta capa, las cuales se corrigen con las siguientes capas granulares que son colocadas. Como unaconclusin inicial se tiene que las mediciones de IRI en la capa de subrasante no seranrepresentativas para controlar el comportamiento de este parmetro durante el proceso deconstruccin en los tipos de contratos que tenemos para medir. Esta medicin sera mssignificativa en aquellos contratos en que el avance de construccin sea continuo.

5 RESULTADO DE MEDICIONESLas siguientes figuras (5 a 15) muestran los valores promedios de mediciones ms su desviacinstandard en los tramos en que se ha evaluado ms de una capa.

Figura 5 Variacin Estadstica Deflexin Promedio Contrato San Felipe Los Andes

Figura 6 Variacin Estadstica Es Promedio Contrato San Felipe Los Andes

0

20 0

40 0

60 0

80 0

1000

1200

Deflexinpromedio(

m)

SR

PG

BG

PG

BG

PC

BA

PC

BI

PC

CA

PC

0

50

10 0

15 0

20 0

25 0

EsP

romedio(MPa)

SR

PG

BG

PG

BG

PC

BA

PC

BI

PC

CA

PC

MRPF

MR diseo


14/22

Figura 7 Variacin Estadstica NE promedio Contrato San Felipe-Los Andes

Figura 8 Variacin Estadstica Do Promedio Contrato Valparaso-Laguna Verde

Figura 9 Variacin Estadstica Es Promedio Contrato Valparaso Laguna Verde

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

NEpr

omedio(cm)

BG

PG

BG

PC

BA

PC

BI

PC

CA

PC

NE CA diseo

NE BA diseo

NE BI diseo

NE BG diseo

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

DeflexinPromedio(

m)

SF

PG

SR

PG

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

EsProm

edio(MPa)

SF

PG

SR

PG

MR diseo

MRPF


15/22

Figura 10 Variacin Estadstica Do Promedio Contrato Bifurcacin Chovelln-LmiteRegional

Figura 11 Variacin Estadstica Es Promedio Contrato Bifurcacin Chovelln LmiteRegional

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

DeflexinPromedio(

m)

Pista 2,4Pista 2,3

SR

PG

SB

PG

BG

PG

SR

PG

SB

PG

BG

PG

0

20

40

60

80

100

120

140

160

E

sPromedio(MPa)

Pista 2,4Pista 2,3

SR

PG

SB

PG

BG

PG

SR

PG

SB

PG

BG

PG

MR diseo

MRPF


16/22

Figura 12 Variacin Estadstica NE promedio - Contrato Bifurcacin Chovelln LmiteRegional

Figura 13 Variacin Estadstica Do Promedio Contrato Los Pozos Combarbal

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

NEpromedio(cm)

Pista 2,4Pista 2,3

SB

PG

BG

PG

SB

PG

BG

PG

NE SBG

NE BG

0

20 0

40 0

60 0

80 0

1000

1200

1400

1600

DeflexinPromedio(m)

SR

PG

BG

PG

BG

PC

SR

PG

BG

PG

BG

PC

SR

PG

BG

PG

BG

PC

61,980-62,02061,480-61,520 61,730-61,770


17/22

Figura 14 Variacin Estadstica Es Promedio Contrato Los Pozos Combarbal

Figura 15 Variacin Estadstica NE Promedio Contrato Los Pozos Combarbal

0

50

100

150

200

250

300

EsPromedio(M

Pa)

SR

PG

BG

PG

BG

PC

SR

PG

BG

PG

BG

PC

SR

PG

BG

PG

BG

PC

61,980-62,02061,480-61,520 61,730-61,770

MRPF

MRDISEO

0.0

0.5

1.01.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

NEP

romedio(cm)

SR

PG

BG

PG

BG

PC

SR

PG

BG

PG

BG

PC

SR

PG

BG

PG

BG

PC

61,980-62,02061,480-61,520 61,730-61,770

NEBG


18/22

En las siguientes figuras (16 a 19) muestran los resultados detalladamente en uno de los contratosdonde se realiz la secuencia completa de medicin de capas.

Figura 16 Mediciones de Deflexin con Plato Chico

Figura 17 Mediciones de Deflexin con Plato Grande

Deflexiones mximas normalizadas a 40 kN y 20 C.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

4.800 4.850 4.900 4.950 5.000 5.050 5.100 5.150

Estacin, km

Deflexinmxima,m

Pista 1 a nivel CA

Pista 1 a nivel BI

Pista 1 a nivel BA

Pista 1 a Nivel BG (PC)

Deflexiones mximas normalizadas a 40 kN y 20 C.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

4.750 4.800 4.850 4.900 4.950 5.000 5.050 5.100 5.150

Estacin, km

Deflexinmxima,m

Pista 1 a Nivel BG (PG)

Pista 1 a Nivel SR (PG)


19/22

Figura 18 Mdulo Elstico de la Subrasante calculado en cada capa

Figura 19 Nmero Estructural en cada una de las capas

Mdulo elstico de la subrasante.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

4.750 4.800 4.850 4.900 4.950 5.000 5.050 5.100 5.150

Pista 1 a Nivel de CAPista 1 a Nivel de BIPista 1 a Nivel de BAPista 1 a Nivel de BG PCPista 1 a Nivel de BG PGPista 1 a Nivel de PFMr PFMr=f(CBRsr)

Nmero estructural efectivo.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

4.750 4.800 4.850 4.900 4.950 5.000 5.050 5.100 5.150

Estacin, km

Nmeroestructural,cm

Pista 1 a Nivel de CAPista 1 a Nivel de BIPista 1 a Nivel de BG PGPista 1 a Nivel de BG PCPista 1 a Nivel de BA


20/22

En la Tabla 10 se muestra un resumen estadstico de las mediciones realizadas a la fecha.

Tabla 10 Resumen estadstico de valores obtenidos en las mediciones

Contrato N1

Prom. STD CV (%) Prom. STD CV (%) Prom. STD CV (%)

17,760-18,160 Subrasante P.Grande 1233 278 23 73 19 27 --- --- ---


Contrato N2



Pista 2,3 Subbase P. Grande 1316 255 19 54 21 38 2.4 0.2 7

Base Granular P.Grande 1180 236 20 75 20 26 4.0 0.3 7


Pista 2,4 Subbase P. Grande 1291 214 17 57 19 34 2.4 0.2 7

Base Granular P.Grande 1124 142 13 115 35 30 3.7 0.2 6

Contrato N3



Pista 2,3 Base Granular P.Grande 585 55 9 124 10 8 3.0 0.2 7

Base Granular P.Chico 1221 110 9 98 22 22 2.3 0.1 3





Pista 2,3 Base Granular P.Grande 500 64 13 154 18 12 3.1 0.2 8Base Granular P.Chico 945 109 12 123 19 15 2.5 0.1 5

Contrato N4


5,700-5860 Subrasante P. Grande 590 144 24 155 41 26 --- --- ---


Contrato N5


0,700-1,000 Sello Fundacin P.Grande 1348 509 38 70 21 30 --- --- ---

Pista 2,3 Subrasante P.Grande 1070 114 11 80 8 11 --- --- ---

Contrato N6





Base Asltica P.Chico 833 93 11 126 35 28 4.2 0.2 5

Binder P.Chico 398 47 12 149 16 11 6.8 0.3 5

Carpeta P.Chico 259 27 10 186 31 17 9.2 0.3 4


Pista 2,3 Binder P. Grande 378 42 11 136 15 11 4.3 0.2 6

Es (MPa) NE (cm)

Es (MPa) NE (cm)

Tramo Capa Medida

DO (m)Tramo Capa Medida

Tipo dePlato

Tipo dePlato

DO (m)

Tramo Capa MedidaTipo de

Plato

Tramo Capa MedidaTipo de

Plato

Es (MPa) NE (cm)

DO (m)

DO (m)

Es (MPa) NE (cm)

Es (MPa) NE (cm)

Es (MPa) NE (cm)

Tramo MedicinDO (m)

DO (m)Tramo Capa Medida

Tipo dePlato

Tipo dePlato


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6 COMENTARIOS FINALES Y PASOS A SEGUIR EN LA INVESTIGACINLa medicin de la capacidad estructural y funcional en las distintas capas que conforman el pavimento durante el proceso constructivo se presenta como una alternativa a los ensayostradicionales para mejorar la calidad de la construccin. En base a la revisin bibliogrfica

efectuada nos damos cuenta de la factibilidad de implementarlas en Chile, teniendo presente queexisten diversas metodologas para la implementacin y es necesario desarrollar una metodologaadecuada en funcin de nuestras necesidades.

Actualmente, este proyecto sigue en ejecucin, continan las mediciones y en forma paralela larevisin bibliogrfica respectiva. En cuanto a las celdas o tramos que an hacen falta paracompletar el factorial de casos propuesto, se buscar incorporar nuevos contratos con laDireccin de Vialidad.

Con los resultados obtenidos de las deflexiones y del proceso de retroanlisis se realizar unanlisis estadstico exhaustivo y conceptual de cules son los parmetros representativos para laestructura del pavimento y los umbrales asociados, considerando las distintas variables de diseo.

Como parte de la definicin de umbrales se analizar la aplicacin de conceptos estadsticos dehomogeneidad y control de calidad para los parmetros seleccionados que caracterizan laestructura del pavimento (deflexin, mdulo resiliente, nmero estructural, etc.)

Dentro de las lneas de investigacin, y en la bsqueda de definicin de umbrales, se realizaruna comparacin entre resultados tericos de deflexiones mediante modelos multicapas elsticoscon los obtenidos in-situ, tal como se viene realizando en otros pases (principalmente Espaa).El objetivo es poder incorporar umbrales a estructuras no consideradas en el estudio.

Tambin es importante relacionar las mediciones efectuadas con los cambios de capacidad desoporte que puede sufrir la estructura debido a los efectos de cambio de humedad. Para esto sehan programado las nuevas mediciones en el Tramo de Prueba para distintas condicionesclimticas.

Como un complemento de la investigacin se analizar si existen relaciones de los ensayos dedeflectometra con los ensayos tradicionales de control, como por ejemplo, el nivel decompactacin.

Con las actividades propuestas en el plan de trabajo se esperan obtener los siguientes resultados:

- Dar las bases para la implementacin de metodologas complementarias para el control decalidad de la construccin y recepcin de pavimentos.

- Emitir recomendaciones tcnicas para realizar el control de calidad con las tecnologaspropuestas en base a los trabajos realizados en terreno sobre los pavimentos en construccinproporcionados por el MOP.


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