2011 Auscultacion Mediante FWD Vialida Uruguaya

7/26/2019 2011 Auscultacion Mediante FWD Vialida Uruguaya

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UTILIZACIN SUSTENTABLE DE LOS MATERIALES DISPONIBLES

EN VAS URBANAS NO PAVIMENTADAS A PARTIR DE SU

AUSCULTACIN MEDIANTE LWD

J. Rivera1, L. Ricci

2, L. Brizuela

3, N. Ald erete

4

1Sub-Director LEMaC. Docente Investigador UTN. Director del Proyecto. E-mail:[email protected]

2Integrante LEMaC. Docente Investigador UTN.

3Integrante LEMaC.

4Integrante LEMaC.

LEMaC, Centro de Investigaciones Viales, Universidad Tecnolgica Nacional, Facultad Regional La Plata.

Av. 60 y calle 124 (1900), La Plata, Buenos Aires, Argentina.

Tel/Fax: +54-221-4890413E-mail:[email protected]:www.frlp.utn.edu.ar/lemac

RESUMEN

En los ltimos aos han tomado relevante importancia las consideraciones ambientalesen todos los aspectos que hacen al desarrollo de una comunidad, y la ingeniera vial nopermanece ajena a estas cuestiones.

La problemtica de la escasez de recursos se pone en evidencia constantemente,razn por la cual es importante desarrollar mtodos sustentables que tengan en consideracinel menor impacto ambiental posible. Justamente este es el principal objetivo del presentetrabajo desarrollado en el LEMaC, Centro de Investigaciones Viales de la UniversidadTecnolgica Nacional de Argentina, que busca demostrar cmo los aportes de materialessobre la subrasante natural que el municipio y los propios vecinos realizan en vas urbanas nopavimentadas tienen cierta aptitud vial aprovechable.

Con esta premisa se plantea el empleo del Light Weight Deflectometer (LWD), equipoque permite la medicin del mdulo resiliente de capas no ligadas en campo, con el objeto deconsiderar dichos aportes estructurales existentes y disminuir la utilizacin de materiales decanteras, aprovechando al mximo el material disponible. Para validar el empleo de esteequipamiento se requiere realizar ensayos de correlacin entre los valores obtenidos y elensayo de mdulo resiliente de laboratorio.

Mediante el trabajo, adems, se desarrolla una metodologa de utilizacin en campo delLWD adaptada a las condiciones locales y a los equipos disponibles. Logrando de esta maneraobtener como resultado los parmetros necesarios para su posterior utilizacin en los actualesmtodos de clculo emprico-mecanicistas. El trabajo se basa en la optimizacin delprocedimiento de anlisis, obtenindose menores costos de proyecto y de obra, teniendo encuenta que la implementacin del LWD para la obtencin del mdulo resiliente in situ satisfacetanto la ecuacin tcnica como la econmica. Todo esto est firmemente apoyado en elconcepto de satisfacer las necesidades actuales sin poner en peligro la capacidad de lasgeneraciones futuras para satisfacer sus propias necesidades.
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]://www.frlp.utn.edu.ar/lemachttp://www.frlp.utn.edu.ar/lemachttp://www.frlp.utn.edu.ar/lemachttp://www.frlp.utn.edu.ar/lemacmailto:[email protected]:[email protected]


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1. INTRODUCCIN

La prctica habitual en la pavimentacin con mezcla asfltica de vas urbanas en laciudad de La Plata (Buenos Aires, Argentina), como en la mayora de los Municipios de laregin, sobre todo con volmenes medios o bajos de trnsito (arterias de la red secundaria oterciaria), es la de establecer un paquete estructural tipo multicapas (generalmente con unanica carpeta asfltica, ms un mejorado de la subrasante, subbases y/o bases).

Al dimensionar este paquete estructural tipo, el proyectista debe considerar que seraplicado sobre diversas tipologas de suelos de subrasante. Adems, segn los factoreslimitantes establecidos por el proyecto hidrulico asociado, los niveles de umbrales de losfrentistas, etc., se establecern cotas de rasante que determinarn secciones en las cualeshabr que efectuar la apertura de caja, secciones en donde slo se deber efectuar unperfilado superficial por coincidir la subrasante con la superficie actual, y secciones en lascuales se debern agregar capas adicionales por corresponder su terraplenado. Todas estascuestiones tambin son asociables a diferentes aportes de la subrasante. La solucin decompromiso adoptada generalmente es la de establecer un valor de clculo que sea superadopor una dada cantidad de los puntos analizados para ponerse del lado de la seguridad, por

ejemplo el 85 % percentil (Rivera, 2008).

Pero existen otros aspectos que tambin condicionan al proyectista. Uno de ellos es elhecho de que, aunque se establezca claramente una tipologa para las subbases y bases, eshabitual especificar cierta tolerancia en cuanto al coeficiente de compactacin admisible,redundando en que en obra luego se tengan paquetes que presenten un rango de valores deaporte estructural, an para un nico paquete estructural diseado. Otro de estos aspectos esla existencia tambin de un espectro en cuanto al volumen de trnsito y su clasificacin en lasvas incluidas en el programa de pavimentacin. Ante estos hechos el proyectista tambin debeefectuar una toma de decisiones ponindose del lado de la seguridad.

Todo lo hasta aqu citado termina dando lugar a paquetes estructuralessobredimensionados, en gran parte de las vas a ser pavimentadas, ya que se utiliza unprograma de pavimentacin en particular para distintas condiciones de borde. A su vez no sedebe dejar de lado las correspondientes implicancias econmicas que esto conlleva,generando innecesariamente un mayor impacto ambiental.

La solucin a los inconvenientes puestos de manifiesto se obtiene modificando la formahabitual en que se realiza la contratacin de estas tareas, especificando no slo un paqueteestructural tipo, sino un paquete tipo hasta el nivel de base incluido y distintas alternativas decapa de rodamiento por separado (tratamiento superficial, carpeta asfltica en 4 cm, carpetaasfltica en 5 cm, etc.), que sern asignadas expeditivamente para cada va en cuestin enfuncin de su trnsito estimado, de la subrasante en particular que presenten y del aporteestructural real de las capas de subbase y base, al momento de esta ltima ser terminada.

De entre estas cuestiones hay una que se resuelve en forma sencilla para lospropsitos de este estudio, ya que el trnsito puede estimarse rpidamente si se establecendiversos niveles del mismo, en funcin de ciertas particularidades del entorno de la va encuestin, por medio de la Metodologa LEMaC para Estimacin Expeditiva del TMDA en laRegin Pampeana (Rivera, 2007).

Las otras dos cuestiones pueden resolverse mediante mediciones con el Falling WeightDeflectometer (FWD) sobre la base y la aplicacin de la metodologa de retroclculo segnAASHTO93. De esta manera se determina el mdulo efectivo Epde las capas de subbase ybase, que permite la determinacin del nmero estructural efectivo SNeff, y del mduloresiliente Mrde la subrasante, que permite estimar el nmero estructural requerido SN. Pordiferencia entre ambos nmeros estructurales se establece cul es la solucin de capa derodamiento que corresponde entre las alternativas especificadas.


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Pero existe un claro factor limitante para la aplicacin de la citada metodologa detrabajo, el cual reside en el hecho de que no resulta econmicamente justificable el contar conun equipo de FWD en forma constante en obra para ser utilizado con esta nica aplicacin.Este aspecto se puede resolver si se instrumenta adecuadamente el empleo de un equipo dereciente disponibilidad a nivel regional, como es el caso del Light Weight Deflectometer (LWD).El mismo resulta mucho ms econmico que el FWD, tanto que su precio justificara su uso enla aplicacin planteada. Pero la metodologa de retroclculo de AASHTO93 ha sidodesarrollada considerando los condicionantes propios del FWD. Es decir, los modelos son deaplicacin cuando la solicitacin dinmica ejercida es del orden de los 40 KN (correspondientea la mitad del eje de 80 KN utilizado de referencia) tal cual se da con el FWD pero no con elLWD, en donde la solicitacin es mucho menor.

Desde el LEMaC, Centro de Investigaciones Viales de la Universidad TecnolgicaNacional La Plata, se han advertido tales situaciones, por lo cual se ha planteado un proyectoI+D en busca de obtener las correspondientes correlaciones que permitan instrumentar el usode las mediciones con el LWD, para la aplicacin del retroclculo segn AASHTO93. Sepresentan en esta oportunidad los primeros avances registrados en tal sentido.

2. CONCEPTOS PREVIOS

2.1. Determinacin de Mdulo Resiliente en Laboratorio

Cuando los materiales son considerados bajo las hiptesis de materiales homogneos yelsticos, los parmetros que relacionan las tensiones con las deformaciones son el Modulo de

Elasticidad (E) y el coeficiente de Poisson () propios de cada material. Esto es aplicable ainfinitas situaciones, pero no para los materiales que normalmente se utilizan para conformarlos paquetes de pavimento, sobretodo por el tipo de solicitacin a la que se ven sometidos losmismos. Cuando un vehculo circula sobre un pavimento sus ruedas transmiten cargas quegeneran, al interior de la estructura de ese pavimento y al suelo de fundacin, un estado de

esfuerzos que a su vez induce a un estado de deformaciones. Slo parte de la deformacintotal generada se recupera al cesar la solicitacin aplicada. Esto implica que, en rigor, estosmateriales no presenta un comportamiento lineal elstico. Es decir, si se extrae un elementodiferencial de un paquete estructural y se estudian sus condiciones de borde y solicitacin sepuede ver que ste se encuentra bajo dos acciones, una de ellas est formada por elconfinamiento brindado por el material circundante y su grado de compactacin, y la otra esuna solicitacin dinmica ocasionada por la presin producida por la impronta del neumtico delos ejes que conforman el trnsito. Bajo este estado de carga dinmica no se puedenconsiderar a los materiales como elsticos y por lo tanto es necesario definir una relacindiferente entre las tensiones y las deformaciones, dicha relacin es nombrada en la bibliografacomo Mdulo Resiliente (Mr) que es bsicamente aquella que relaciona las tensiones aplicadasy las deformaciones recuperables (George, 2006) y se calcula segn la Ecuacin 1.

r

r

dM

(1)

Donde:

d = Esfuerzo desviante

r = Deformacin Especfica Resiliente Axial

La obtencin del Mren laboratorio se realiza con un dispositivo como el de la Figura 1,que cuenta con una cmara triaxial que posibilita modelar el confinamiento lateral que le brindael suelo circundante en el campo y un dispositivo neumtico para aplicar el esfuerzo desvianteque simula las acciones del trnsito.


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Figura 1. Equipo para determinacin de Mdulo Resiliente

Ahora bien, si el Mrse calcula como indica la Ecuacin 1 queda claro que el mismo

varia para distintos d, entonces para diferentes condiciones de borde un mismo material darMr diferentes, por lo que este concepto le da origen a lo que se denominan ecuacionesconstitutivas, que pueden representarse con diversos modelos de ajuste. Entonces, ensayandoun material compactado a una densidad prefijada y con una humedad establecida, paradistintas combinaciones de confinamiento y esfuerzo desviante, se puede obtener unaecuacin constitutiva propia de ese material en esas condiciones. El modelo en tal sentido que,por ejemplo, emplea la metodologa ME-PDG es el de la Ecuacin 2 (NCHRP, 2004).

32

11

k

a

octa

k

a

arpp

pkM

(2)

Donde:

Mr = Mdulo Resiliente, psi

= Invariante de Tensiones =1+2+3

1 =Tensin Principal mayor

2 =Tensin Principal intermedia(3para el ensayo de MR en probetas cilndricas)

3 =Tensin Principal menor (presin de confinamiento)

octa = esfuerzo cortante octadrico = 2322

31

2

2131

Pa = Presin atmosfrica

k1 = Constante propia del material



El ajuste consiste en determinar por regresin los parmetros k1, k2 y k3, y elcoeficiente de determinacin R

2, el cual debe ser igual o superior a 0,9 para que la ecuacin

sea representativa (NCHRP, 2004).

Finalmente en suelos finos, es decir la totalidad de las subrasantes existentes en lapavimentacin urbana correspondiente al Partido de la Plata y a la inmensa mayora de laslocalidades que conforman la regin central de la Argentina, los modelos resultantes son deltipo que se observan en la Figura 2.


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Figura 2. Forma tpica del modelo de Mren suelos plsticos, paraconstante

2.2. Determinacin del Mdulo Resiliente en CampoUno de los instrumentos que permiten la obtencin de los mdulos resilientes en

campo, sobre una traza existente, son los Deflectmetros de Impacto. En trminos generalesun Deflectmetro de Impacto es un equipo que mide las deformaciones verticales (cuenco dedeflexiones) 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 ycaractersticas dinmicas de las cargas que imponen los vehculos sobre los pavimentos ymide la respuesta de stos en forma bastante precisa.

El Deflectmetro de Impacto ms comnmente utilizado es el Falling WeightDeflectometer (FWD). Este equipo simula el paso de un eje de 80 KN (utilizado de referenciaen la mayora de las metodologas de clculo de pavimentos) por medio de la aplicacin de la

carga correspondiente al eje en cada extremo (40 KN). El mismo viene provisto con unacantidad variable de gefonos ubicados a diversas distancias del punto de aplicacin de lacarga, lo cual permite la obtencin del cuenco de deflexin. Debido a sus caractersticas esempleado en la evaluacin estructural no destructiva de vas ya pavimentadas, generalmentecuando se analizan sus requerimientos en cuanto a rehabilitacin con capas de refuerzo. Esteempleo justifica su valor elevado, dado que con un FWD pueden efectuarse mediciones enforma continua a lo largo varios kilmetros al da.

En los ltimos aos han aparecido en el mercado regional Deflectmetros de Impactoms livianos y econmicos, denominados comnmente Light Weight Deflectometer (LWD),como el que se observa en la Figura 3. En un principio estos se han propuesto para su empleoen la verificacin de la compactacin de capas de base, debido a que por ejercer cargas

mucho menores que las del FWD, no pueden ser empleados sobre capas asflticas o inclusosobre capas de base muy fuertemente cementadas (Fleming et al, 2000).


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Figura 3. Light Weight Deflectometer

2.3. Empleo de Retroclculo en Funcin de las Deflexiones

Conceptualmente, el retroanlisis de deflexiones consiste en determinar los valores delos mdulos de las capas de un pavimento, que mejor modelan la forma y magnitud del cuencode deflexiones medidas. Los mdulos determinados de esta manera se consideranrepresentativos de la respuesta estructural del pavimento.

El mtodo de retroanlisis propuesto por AASTHO93 permite determinar el Mr de lasubrasante y el Mdulo Efectivo del Pavimento (Ep), datos que pueden ser luego utilizados enla evaluacin de la capacidad estructural del pavimento (AASHTO, 1993). En este mtodo elpavimento se modela como un conjunto de tres capas, una semi-infinita correspondiente a lasubrasante, otra correspondiente a todas las capas del pavimento sobre la subrasante y la

tercera correspondiente a la capa de refuerzo a determinarse. Se basa en la hiptesis de quesi existe una distancia lo suficientemente importante entre el punto 0de aplicacin de la cargaP y el punto i donde se mide la deflexin (ri), la misma slo ser funcin del Mr de lasubrasante, siempre y cuando esa distancia no sea lo suficientemente importante para que elerror de medicin en la deflexin tenga incidencia, ya que a mayor distancia menor deflexinproducida. Con este criterio la deflexin por debajo del punto 0de aplicacin de la carga serfuncin de la relacin Ep/Mr, conociendo Mrpuede entonces calcularse Ep. En la Figura 4 seobserva el esquema modelizado para el retroclculo.


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Figura 4. Esquema para anlisis de retroclculo

En conclusin, existen equipos como el LWD que permiten determinar deflexiones antecargas dinmicas de manera similar a lo efectuado por el FWD, que seran aplicables almodelo de retroclculo propuesto por AASHTO93. Pero en suelos plsticos, dado lo analizado

en la Figura 2, por aplicarse con el LWD menor d que con el FWD es de esperarse laobtencin de Mrmayores (Nazzal, 2003). Ser necesario entonces determinar la correlacinentre los mdulos y deflexiones obtenibles con el LWD y los de referencia con el FWD, para deesa forma s poder emplear la metodologa de retroclculo de AASHTO93 para determinacinde espesores de capas asflticas para pavimentacin.

3. METODOLOGA DE ESTUDIO

3.1. Hiptesis Simplificativas

Existen una serie de condicionantes de diversa importancia que pueden restringir la

obtencin de las correlaciones planteadas para el trabajo. Para dar solucin a este aspecto sedeben establecer una serie de hiptesis simplificativas que deben ser debidamente justificadas.A continuacin se ponen en relieve las dos ms importantes de estas hiptesis.

La primera se relaciona con la humedad de los suelos. Es sabido que los suelosplsticos poseen distintos comportamientos en cuanto a sus caractersticas mecnicas adistintos contenidos de humedad. Es por ello que para un estudio completo se deberan tenerpara un mismo suelo distintas correlaciones en funcin de su contenido de humedad, lo cualhace ms complejo el estudio en cuestin. Este aspecto suele simplificarse estableciendo quelas mediciones se deben efectuar en un perodo determinado del ao, por ejemplo luego de laestacin hmeda, de forma tal de contar con un estado de humedad nico (Drumm et al,1998). Esto resulta aplicable para cierto tipo de actividades, pero para la pavimentacinurbana, que en la regin involucrada se efecta a lo largo de todo el ao, no lo es tanto. Porello se ha simplificado este aspecto por medio de la demostracin de que en las subrasantesen el rea en estudio, en realidad, la variacin de humedad no es tan significativa, dado quelas mismas permanecen saturadas la mayor parte del tiempo. Es decir que,independientemente de la poca del ao en que se realice una medicin, las subrasantestendrn un contenido de humedad similar y cercano a la saturacin, al menos en la regin enestudio. Esto se demuestra aplicando parte de lo especificado por AASHTO93 para ladeterminacin del coeficiente de drenaje, lo cual se trascribe a continuacin.

Para poner el anlisis del lado de la seguridad por ser ms permeable se supone que lasubrasante est constituida por un suelo del tipo A-4 (en rigor difcilmente este suelo en laregin sea constitutivo de la subrasante, ya que habitualmente se trata de suelos ms finosan, de los tipos A-7-5 y A-7-6), presentando los valores habituales de PTN200 del 70 %,

dimetro imaginario que deja pasar el 10 % del material (D10) de 0,02 mm, densidad secamxima (Dsmax) de 1,400 g/cm

3y porosidad mxima (Nemax) de 0,48, que al poder drenar una


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cantidad de agua C de 8 (ver Tabla 1) permite establecer una porosidad efectiva (Ne) de0,0384, segn se observa en la Ecuacin 3.

100max

CNeNe = 0,48 . 0,08 = 0,0384 (3)

Tabla 1. Cantidad de agua que se puede drenar por gravedad (Fuente: EICAM, 1998)

Esto permite estimar la permeabilidad kde 1 x 10-4cm/seg, segn el nomograma de la

Figura 5.

Figura 5. Abaco para estimar permeabilidad (Fuente: EICAM, 1998)

Se adopta adems un espesor Ha ser drenado de 20 cm, una pendiente longitudinalmedia Sdel 1,5 % y una pendiente transversal Sx tpica de pavimentos asflticos del 2,0 %para un ancho a drenar W de 365 cm (un carril en calles de un carril por sentido). Esto permiteestablecer mediante la Ecuacin 4, la longitud de escurrimiento resultante (Lr) de 456 cm,mediante la Ecuacin 5 la pendiente resultante de la base (Sr) de 0,025, la pendiente S1de0,57 con la Ecuacin 6 y el factor mde 46,2 das con la Ecuacin 7.

5,02 1/ SxSWLr = 365 cm . [(0,015 / 0,020)2+ 1]0,5= 456 cm (4)

5,022

)( SxSSr

= (0,015

2

+ 0,020

2

)

0,5

= 0,025 (5)


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9

H

SrLrS

1

= (456 cm . 0,025) / 20 cm = 0,57 (6)

kH

LrNem

2

= 3.992.371 seg = 46,2 das (7)

Con el grfico de la Figura 6 se establece factor de tiempo de drenaje del 50 % ( T50) de0,34, lo que permite calcular el tiempo de drenaje en das tdde 15,7 das, segn la Ecuacin 8.

mTtd 50 = 0,34 . 46,2 das = 15,7 das (8)

Finalmente, considerando para la regin central de la Argentina un total de das delluvia anuales (R) de 101 das (OMM, 2009), se arriba por la Ecuacin 9 a una saturacinporcentual terica (P) mayor al 100 %, lo cual no es materialmente posible pero demuestra lavalidez de la hiptesis simplificativa empleada.

365

100 d

tRP = (101 das . 15,7 das . 100) / 365 das > 100 % (9)

Figura 6. Factor de tiempo de drenaje del 50 % (Fuente: EICAM, 1998)

La segunda hiptesis a ser considerada al momento de realizar los ensayos enlaboratorio involucra la densidad de la subrasante. La pavimentacin urbana, tiene laparticularidad de efectuarse en reas con densidad poblacional. Es decir, lo habitual es que segenere una apertura de calle de tierra, se produzcan los primeros asentamientos de personas,

se provean los servicios, se produzca el resto de los asentamientos y luego, por el reclamo delos vecinos, se tome la decisin de pavimentar (lo cual es diferente a lo que sucede porejemplo en un barrio cerrado, en donde primero se pavimenta para que sea atractiva la ventade los lotes y luego se producen los asentamientos de personas). Es por ello que, si fueranecesaria la apertura de caja o la reconformacin superficial para establecer la subrasante, sehara sobre terrenos ya consolidados por el trnsito sobre una apertura ya existente. Incluso laapertura de caja no debera ser muy significativa, ya que si bien la rasante de proyecto variarde la existente, seguramente no lo har en forma significativa, si se la compara con losdesmontes en proyectos de vas rurales. Con la necesidad de elevar el terreno para alcanzar lacota de subrasante sucede lo mismo, implicando terraplenes no significativos. Todo esto haceque lo habitual sea contar con subrasantes bien consolidadas, con densidades losuficientemente cercanas a la densidad mxima como para despreciar una variabilidad en ese

sentido.


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3.2. Estructura Metodolgica Propuesta para el Trabajo

La metodologa de estudio contempla, sobre pistas de prueba con diversas subrasantesy bases, el empleo del LWD y la correlacin de los resultados con muestras ensayadas para laobtencin de mdulo resiliente en laboratorio y la simulacin de deflectometras mediante lateora de las capas elsticas.

La aplicacin de esta metodologa requiere la posibilidad de acceder a vas recinconstruidas hasta el nivel de base, con distintos materiales de base y sobre subrasantes dediferente aptitud vial. Dado que el LEMaC tiene por objetivo plantear el uso de la metodologade correlacin a desarrollarse inicialmente en el mbito en el que se desenvuelve, y queactualmente es el responsable de los controles y asesoras en pavimentacin de la totalidad dela ciudad de La Plata, se ha planteado a la Direccin de Pavimentacin de la Municipalidad laposibilidad de generar un convenio de ayuda mutua en tal sentido. De esta manera se haarribado a un acuerdo institucional, en donde el LEMaC efecta los estudios, teniendo a LaPlata como primer destinatario de los resultados de los mismos, y la Municipalidad de La Plataincluye en sus planes de pavimentacin en tres vas sobre subrasantes de aporte bajo, medio yalto, la materializacin de bases de aporte bajo, medio y alto. De esta manera se cuenta con el

espectro estructural que permite la realizacin de las tareas previstas.

Pero existe otro aspecto de relevancia que condiciona el diseo metodolgico. Estereside en el hecho de que si bien existen en el mercado equipos de LWD que vienen provistoscon gefonos, de manera similar a los FWD, estos poseen un costo inferior al de un FWD peropor encima de los justificables para la aplicacin planteada, con una complejidad instrumentalque requiere de ciertos cuidados especiales.

Con costos medios muy inferiores a la mitad de estos ltimos existen equipos LWDmenos complejos, no provistos de gefonos separados del centro de aplicacin de la carga.Estos equipos resultan ms adecuados tcnico/econmicamente a la finalidad planteada, perorequieren de una forma de medicin especialmente diseada para el desarrollo del trabajo.Esta metodologa contempla en lugar de la generacin de una nica carga y la medicin dedeformaciones a distinta distancia, la generacin de una carga sobre la superficie de la baseterminada, la excavacin de sta hasta la subrasante y la generacin de una nueva carga eneste nivel, tal como se observa en la Figura 7.

Figura 7. Forma de medicin propuesta

Mediante estos pasos se registra una deflexin d0 sobre la base y un Mr a nivel desubrasante, utilizables mediante las debidas correlaciones en la determinacin de Epy del Mrreal para retroclculo, respectivamente. Es justamente el hecho de que estas medicionesvayan a ser afectadas por una respectiva correlacin lo que da validez a la metodologa, yaque cualquier discusin que se quisiera plantear en torno a la misma queda excusada en el

hecho de que en el retroclculo intervendrn mediciones corregidas en funcin de lo quehubiera arrojado el FWD. Cabe sealar que en la Figura 7 se ha esquematizado un paquete


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bicapa (subrasante, base) que ser complementado para establecer el paquete tricapa con lacapa asfltica de rodamiento. Debe entenderse all, y de aqu en adelante en este documento,que la capa de base puede estar constituida por una o ms capas.

Como una tercera pata entre el FWD y el LWD aparece en la metodologa el empleo dela teora de las capas elsticas en base a las curvas constitutivas halladas en laboratorio para

la base y la subrasante. Es posible la aplicacin al cargar el modelo de capas elsticas con lascurvas constitutivas de la base y subrasante, afectado por una carga de 40 KN en unaimpronta de radio 15 cm, dando como resultados en cuanto a desplazamientos y respuestasmodulares las registrables con el FWD luego de la correspondiente afectacin del Mrpor elcoeficiente Cde 0,33 previsto por AASHTO93, para llevar a la medicin a valores de clculo,segn se aprecia en la Ecuacin 10.

rd

PCMr

r

24,0 (10)

El contar con los valores de clculo esperables para la deflexin d0a nivel de base y Mr,en funcin de la caracterizacin dinmica de los materiales en laboratorio, permite entonces laaplicacin de las Ecuaciones 11 y 12 finales.

LWDcalc MrAMr . (11)

LWDcalcdBd 00 . (12)

Donde:

calcMr =Mdulo resiliente de clculo para subrasante

LWDMr = Mdulo resiliente segn LWD de la subrasante

calcd0 = Deflexin de clculo sobre la base

LWDd0 = Deflexin sobre la subrasante medida con LWD

A;B = Coeficientes de correlacin lineales (o modelos de correlacin no lineales)resultantes

La inclusin de la teora de las capas elsticas se realiza mediante la aplicacin delprograma BackVid desarrollado por el IMAE de la Universidad Nacional de Rosario. Esteprograma permite el ingreso de los datos en cuanto al eje solicitante y las ecuacionesconstitutivas de la base y subrasante, obtenindose como resultado la respuesta modular decada capa en su fibra superior e inferior y los desplazamientos verticales producidos,simulando la lectura con el FWD (Giovanon O.H., 2005), segn se ve en la Figura 8.

Figura 8. Pantalla del programa BackVid empleado


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Finalmente, las tareas que conforman la metodologa de estudio son las siguientes:

Seleccin de las vas a ser auscultadas con la combinacin de subrasante de bajo,medio y alto aporte estructural con bases de bajo, medio y alto aporte estructural(nueve casos en total). Para cada caso se establecen tres puntos de medicin.

En concordancia con cada punto de medicin se efecta, sobre la base terminada, elanlisis con LWD para determinar los

LWDd0 .

Determinacin con densmetro nuclear de la densidad y humedad de la capa de base,retiro de la misma en una superficie de 0,5 m por 0,5 m y toma de una muestra.

Determinacin con el LWD delLWDMr .

Determinacin con densmetro nuclear de la densidad y humedad de la subrasante ytoma de una muestra.

Remoldeo en laboratorio de las muestras de subrasante y base con la humedad ydensidad medidas en campo.

Determinacin en laboratorio de las curvas constitutivas de cada una de las muestrasde base y subrasante tomadas.

Inclusin de las curvas constitutivas en el modelo de capas elsticas, mediante elprograma BackVid, simulacin de la carga de 40 KN y determinacin de los

calcMr y calcd0 .

Segn las leyes de variacin observadas, obtencin de los parmetros A y B decorrelacin o modelos de correlacin no lineal correspondientes.

Presentacin de los resultados y aplicacin.

4. CAMPOS DE APLICACIN PREVISTOS

Como se ha visto, la aplicacin del retroclculo sobre mediciones efectuadas con elFWD permite determinar el espesor de capas asflticas en pavimentos ya existentes y ennuevos pavimentos si las mediciones se han efectuado sobre las bases terminadas. Tambinse ha visto que dada la menor carga dinmica ejercida con el LWD, no sera posible su empleodirecto en el clculo de refuerzos, por ello el trabajo en su totalidad ha sido planteado para laaplicacin de retroclculo en la determinacin de espesores de pavimento sobre una baserecin construida. Esto ha sido planteado en estos trminos para su ms sencilla explicacin.Pero la metodologa a desarrollarse tiene otras aplicaciones adicionales, que se desean poneren relieve en este punto.

Una de estas aplicaciones adicionales reside en la reconstruccin de capas asflticas

en vas urbanas, barrios cerrados o en tramos cortos rurales. Si, por ejemplo, la capa derodadura presentara Indices de Estado bajos o altas Deflexiones (por ejemplo con ReglaBenkelman) que indicaran su reconstruccin, pero que no implicaran un dao severo en labase, es posible se den dos alternativas de accin. La primera involucra retirar por completo lacapa asfltica, reconstituir la base y colocar una nueva capa asfltica o una capa asfltica queincluya el material reciclado (reciclado superficial). En este caso la aplicacin de la metodologase efectuara retirando la capa asfltica en algunos sectores y ejecutando las medicionescorrespondientes con el LWD, para luego realizar el clculo del espesor de la capa asfltica.Todo esto si los valores de Epresultaran admisibles por el proyectista. En caso contrario, unaposible solucin es la de reforzar la capa de base y colocar una nueva carpeta asfltica. Esterefuerzo de la base se puede lograr mediante el reciclado en conjunto de la capa asflticaexistente y la totalidad o parte de la base (reciclado profundo). En este caso habra una doble

aplicacin de la metodologa, ya que a la inicial que determin que el Epse ubicaba por debajo


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de lo admisible, se suma otra aplicacin al finalizar la base reciclada, con la cual puededeterminarse el espesor de la capa asfltica nueva.

Otro de los empleos sera en la determinacin de espesores de refuerzos sobrepavimentos asflticos existentes, que si bien se dijo no podra efectuarse de manera directa, sise podra hacer en forma indirecta. La forma de aplicacin de la metodologa sera retirando la

capa asfltica existente, efectuando las mediciones con el LWD y determinando el SNy el SNeffhasta el nivel de base, al cual se debe adicionar un CAeffSN correspondiente a la capa asfltica

existente, que se determinara en forma indirecta en laboratorio mediante el ensayo de testigosy/o el remoldeo de la mezcla asfltica extrada para posibilitar las mediciones.

5. CONCLUSIONES

Del anlisis terico y diseo metodolgico planteado se pueden efectuar las siguientesconclusiones:

En la ciudad de La Plata, como en muchos de los municipios del pas y la regin, existe

un sobredimensionado de las capas asflticas en la pavimentacin urbana de arteriassecundarias o terciarias, con el que se debe convivir en funcin de que el proyectistadebe tomar numerosos criterios que lo pongan del lado de la seguridad, al haber unmismo paquete estructural para todas las arterias.

Esta falencia se da porque no se ha instrumentado una metodologa que permita laexpeditiva medicin de las caractersticas de la subrasante en la va en cuestin y de lacapacitad portante real de las bases efectuadas. Esto se debe, en parte, a que laaplicacin del FWD que permitira solucionar tal defecto no se ve econmicamentejustificada en estos casos.

Existe una alternativa de solucin mediante la aplicacin del LWD, de reciente aparicinen el mercado local, pero que no cuenta con una adaptacin metodolgica que permita

el desarrollo del retroclculo segn AASHTO93.

La manera de remediar esta situacin es estableciendo las correspondientescorrelaciones a tal efecto, lo que puede hacerse mediante la aplicacin combinada decurvas constitutivas de la subrasante y base, obtenidas con el equipo de MduloResiliente en laboratorio, y de la teora de las capas elsticas, simulando la medicincon FWD.

Estas correlaciones son adems aplicables tambin en reconstrucciones de vasurbanas, barrios cerrados y tramos cortos de vas rurales, que pueden incluir recicladossuperficiales o profundos, e indirectamente en la determinacin de refuerzos sobrepavimentos asflticos existentes.

La correcta implementacin de la metodologa expuesta permite contar con datos msciertos, lo que posibilita disear paquetes estructurales que brinden una mejorrespuesta al medio, logrando as un claro uso sustentable de los recursos disponibles.

6. AGRADECIMIENTOS

Se agradece especialmente en el desarrollo de la metodologa planteada a la Direccinde Pavimentacin de la Municipalidad de La Plata, por el inters y el apoyo prestado, y al Mg.Ing. Oscar Giovanon del IMAE, Universidad Nacional de Rosario, por la asistencia en cuanto aplanteos tericos efectuados y aplicacin del programa BackVid.


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7. REFERENCIAS

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2011 Auscultacion Mediante FWD Vialida Uruguaya

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