Norma Tecnica IRI

23
Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V. 1 INFORME FINAL OBTENCIÓN DEL ÍNDICE DE RUGOSIDAD INTERNACIONAL (IRI) EN LA VIALIDAD LAS TORRES DE LA ZONA METROPOLITANA DE LA CD. DE TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO. 11 de Noviembre de 2011

description

CALCULO DEL INDICE DE REGULARIDAD IRI

Transcript of Norma Tecnica IRI

Page 1: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

1

INFORME FINAL

OBTENCIÓN DEL ÍNDICE DE RUGOSIDAD INTERNACIONAL (IRI) EN LA VIALIDAD LAS TORRES DE

LA ZONA METROPOLITANA DE LA CD. DE TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO.

11 de Noviembre de 2011

Page 2: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

2

ÍNDICE

1. Antecedentes

2. Localización

3. Trabajos de Campo

4. Resultados obtenidos

5. Obtención del Índice de Rugosidad Internacional

6. Resumen de Resultados del IRI

7. Conclusiones

8. Referencias

9. Anexos

Page 3: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

3

1. Antecedentes

La Constructora Vialidad Las Torres, S.A. de C.V., encomendó a la empresa Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V., la obtención del Índice de Rugosidad Internacional (IRI) mediante el empleo del Perfilográfo Láser (LWP, por sus siglas en inglés) en la Vialidad Las Torres localizada en los municipios de Toluca y Metepec en el Estado de México.

Para medir la rugosidad de los pavimentos se han fabricado una gran variedad de

equipos y a la par se ha desarrollado, establecido y aceptado el indicador conocido como “Índice de Rugosidad Internacional”, en lo subsecuente IRI. Este parámetro fue aceptado como estándar de medida de la regularidad superficial de un camino por el Banco Mundial en 1986.

El Índice de Rugosidad Internacional se ha definido matemáticamente como la suma de

irregularidades verticales (en valor absoluto) de la superficie de rodamiento de un camino con respecto a una superficie plana ideal, dividida entre la distancia recorrida, su unidad de medida es el m/km o mm/m. (1)

La obtención de Índice de Rugosidad Internacional contempla etapas claramente

diferenciadas y ajustadas a un desarrollo sistemático, en el cual se involucran aspectos de análisis estadístico del perfil y una posterior modelación para medir la rugosidad asociado al perfil de un camino. Lo anterior involucra la utilización de herramientas matemáticas, estadísticas y computacionales, que permiten el cálculo de la rugosidad asociada al camino. Inicialmente es necesario medir las cotas del terreno que permitan representar el perfil real del camino a través de un sistema clasificatorio asociado a la precisión obtenida por parte del perfilómetro, después, mediante análisis estadístico (media móvil) y artificios matemáticos, generar un nuevo perfil posible de ser analizado desde el punto de vista de las irregularidades que en él se pudieran observar. Posteriormente, el perfil longitudinal del camino es sometido al análisis mediante el modelo de simulación del “Cuarto de Coche” , a través del cual se registran las características asociadas al camino, basadas en los desplazamientos verticales inducidos a un vehículo estándar. En la figura 1 se muestra el modelo cuarto de coche.

(1) Publicación Técnica No. 20 del IMT

Page 4: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

4

Figura 1 Modelo “Cuarto de Coche”

El modelo de simulación de cuarto de coche persigue representar y medir los

movimientos verticales no deseados y atribuibles a la irregularidad del camino. Consta de dos masas, una “amortiguada o suspendida” y la otra “no amortiguada” conectadas entre sí a través de un resorte y un amortiguador lineal (suspensión). Por último, el neumático es representado por otro resorte lineal. Los movimientos sobre el perfil de la carretera están asociados a desplazamientos verticales, velocidad y aceleraciones de masas, quedando todo en el sistema regido por la segunda ley de Newton: F=m *a.

Para los caminos pavimentados el rango esperado del IRI es de 0 a 12 m/km, donde 0 representa una superficie perfectamente uniforme y 12 un camino intransitable; para caminos no pavimentados la escala se puede extender hasta el valor de 20 m/km. En la figura 2 se presenta la clasificación que hace el Banco Mundial de las carreteras y aeropistas dependiendo de los valores típicos del IRI.

Masa del vehículo

Amortiguador

Resorte de la

masa del

vehículo

Masa

asociada a la

suspensiónResorte

asociado

a la llantaPerfil

Page 5: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

5

Figura 2 Escala de valores del Índice de Rugosidad Internacional

En términos de los requerimientos del contrato, los valores de IRI normativos para niveles

de aceptación y rechazo son: Índice de Rugosidad Internacional (IRI) Intervalo de aceptación 0 < IRI ≤ 2.95 m/Km Intervalo de rechazo IRI > 2.95 m/Km

El objetivo de esta actividad es obtener el perfilograma o perfil longitudinal de la

superficie de rodadura y determinar a partir de él, el Índice de Rugosidad Internacional (IRI). La prueba consiste en medir las irregularidades en la superficie de rodadura que se obtienen al desplazar el Perfilógrafo LWP, a lo largo de una franja de pavimento que se pretende estudiar.

AeropistasPavimentos nuevos

Pavimentos viejos

Caminos no pavimentados

en buen estado

Pavimentados

dañados

Caminos no

pavimentados

rugosos

0 = PERFECCION

ABSOLUTA

Page 6: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

6

Las mediciones se realizaron en las rodadas izquierda y derecha de los tres carriles de circulación (ALTA, CENTRAL y BAJA velocidad) de cada uno de los cuerpos laterales (NORFTE y SUR) de la Vialidad Las Torres.

2. Localización.

De acuerdo con la información proporcionada por la Constructora Vialidad Las Torres, a

continuación se muestran las secciones que conforman la vialidad en estudio. Este seccionamiento se utilizó para realizar las mediciones en campo:

Sección Cuerpo Cadenamiento Tramo

2.1 Norte 9+420 – 14+900 Blvd. Miguel Alemán - Comonfort

2.2 Sur 9+850 – 15+200 Blvd. Miguel Alemán - Comonfort

2.3 Norte 6+750 – 9+420 Comonfort – Ma. Isabel

2.4 Sur 7+230 – 9+850 Comonfort – Ma. Isabel

2.5 Norte 5+130 – 6+750 Av. Juárez – H. Enríquez

2.6 Sur 5+550 – 7+230 Av. Juárez – H. Enríquez

2.7 Norte 0+000 – 5+130 H. Enríquez – Torres Chicas

2.8 Sur 0+000 – 5+500 H. Enríquez – Torres Chicas

Page 7: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

7

3. Trabajos de campo.

Las secciones en donde se llevaron a cabo las mediciones motivo del presente estudio, son estructuras que actualmente se encuentran en operación, por tal motivo se encomendó realizar la evaluación para la determinación del Índice de Rugosidad Internacional mediante el empleo de perfilográfo láser LWP, y así poder determinar la situación bajo la cual operará la vialidad, en lo que a nivel de servicio respecta.

El perfilográfo cuenta con dos sensores láser colocados en la parte frontal de un

vehículo tipo ranger, de funcionamiento a gasolina, y cuya separación entre ellos se ajusta de tal manera que represente la separación real de un vehículo ordinario tal y como los que circulan sobre la superficie de rodamiento de la vialidad.

Previo al inicio de los trabajos fue necesario identificar los cadenamientos de inicio y

final para cada una de las secciones a evaluar, además de verificar la limpieza de la superficie ya que al haber piedras, basura o grumos de suelo provocarían alteraciones en las mediciones.

El perfilográfo se colocó al inicio del tramo de la vialidad a evaluar identificando el

cadenamiento indicado por la constructora, una vez colocado el vehículo de prueba en el cadenamiento de inicio se procedió a montar el equipo de cómputo para la recepción de los datos el cual tuvo que ser programado de tal manera que se registraran las características particulares del tramo tanto ubicación, carril, sentido de circulación, cadenamiento inicial y final, entre otros.

Dado que los sensores láser del perfilográfo son retraíbles para su fácil traslado, al

llegar al lugar de las mediciones se procedió a ajustar el equipo láser garantizando de esta manera que el equipo registrará las lecturas correctas para cada uno de sus sensores durante el recorrido de los subtramos.

Los sensores láser son ajustados por medio de tornillos de uso común, sin embargo,

fue necesario realizar una verificación periódica de los sensores durante el recorrido de los subtramos o al final del mismo, ya que si se registraba una variación en el nivel se tendría que ajustar nuevamente.

Así mismo fue necesario realizar previamente un chequeo general de las cuatro

ruedas del equipo de medición ya que para este tipo de prueba es indispensable mantener la misma presión en cada una de ellas, estas revisiones provén de seguridad al operador ya que le permite garantizar la lectura correcta de cada uno de los láser, la baja presión en una de las llantas genera una descompensación de carga por lo cual el láser al ser muy sensible al movimiento registraría mediciones de forma incorrecta.

Page 8: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

8

4. Resultados obtenidos

La prueba para la obtención del Índice de Rugosidad Internacional (IRI) por medio del

perfilográfo láser resulta ser rápida y eficaz, ya que el equipo puede desplazarse a la velocidad de operación, esta velocidad permite al operador transitar de forma continua sobre la superficie de rodamiento.

Para obtener esta velocidad fue necesario iniciar el avance 50 m antes del

cadenamiento inicial, esta distancia permite al vehículo acelerar hasta alcanzar una velocidad constante que garantiza que las mediciones recopiladas no se verán afectadas por cambios de velocidad.

Teniendo en cuenta estos lineamientos de operación el equipo de medición resulta ser

de operación sencilla. Después de haber colocado el perfilográfo en el cadenamiento de arranque se montó

el equipo de computo, el cual controla los sistemas de medición y almacena todos y cada uno de los movimiento detectados por los sensores láser con los que cuenta el equipo. El equipo de cómputo funciona en este sentido como interfaz entre los sensores de movimiento y el sistema de control, cabe señalar que el equipo de cómputo se tuvo que programar de tal manera que identificara las condiciones bajo las cuales tendría que operar.

Esta programación del centro del control no es más que identificar datos generales del

lugar de trabajo que faciliten al operador la identificación de los subtramos evaluados, para su posterior procesamiento.

Para la obtención del índice de rugosidad internacional de la vialidad Las Torres, fue

necesario cargar al programa datos necesarios como: lugar de trabajo, cadenamientos de inicio y fin del tramo o subtramo, sentido de circulación y/o carril, nombre de la carretera, entre otros.

Cargados los datos de trabajo, el equipo se encuentra listo para comenzar el recorrido,

es importante hacer notar que estos parámetros son constantes para toda la prueba; sin embargo, solo es necesario identificar los cadenamientos de inicio y fin de la prueba así como el nombre del archivo con el que guardarán los datos recopilados.

Lo único que resta antes de comenzar a operar el perfilográfo es nivelar los láseres de

medición mediante el empleo de un nivel de burbuja, este ajuste es necesario ya que para el traslado el equipo los sensores son retraídos hasta una posición de seguridad para el transporte. Además de configurar también la separación de estos mediante el empleo de un flexómetro.

El nivel de burbuja o niveleta garantiza la horizontalidad del dispositivo y el flexómetro

permite ajustar la separación de estos respecto al centro del dispositivo de medición, separación que permite a los sensores simular el paso de un eje vehicular ordinario tipo.

Page 9: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

9

Después de haber realizado los ajustes necesarios tanto al equipo y sistema de

computó, se procede a comenzar con la prueba. Para el inicio basta con acelerar el vehículo hasta alcanzar un velocidad constante y presionar la tecla de inicio al momento de pasar por el cadenamiento de inicio, el vehículo se opera entonces durante todo el recorrido manteniendo una velocidad constante, al detener la prueba los datos son almacenados en un archivo ejecutable que habrá de utilizarse en un software especial para procesarse.

Al termino del recorrido del subtramo se realizó una verificación de la horizontalidad de

los sensores láser, si se detectaba desplazamiento alguno se realizaba el procedimiento de ajuste descrito anteriormente.

Para el recorrido de los subtramos subsecuentes, se realizó el mismo procedimiento

descrito. Para cada uno de los carriles recorridos se realizaron los ajustes necesarios tal y

como se describieron en el procedimiento del subtramo 1.

Page 10: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

10

5. Obtención del Índice de Rugosidad Internacional (IRI)

Al término de la prueba el centro de control guarda automáticamente los datos obtenidos en archivos ejecutables para uso del Software ProVAL.

El uso de este software permite cargar el perfil obtenido por los dos sensores láser y

de esta manera procesar las gráficas obteniendo el IRI del subtramo recorrido, el software resulta ser de operación compleja ya que es necesario ajustar los parámetros de medición para posteriormente mediante las corridas del programa nos devuelva el IRI para el subtramo almacenado.

Con ayuda del programa de computadora ProVAL, (Profile Viewing and Analysis

Software), versión 3.00 se realizó el cálculo para la obtención del índice de Rugosidad Internacional de la superficie de rodamiento de la Vialidad Las Torres en sus dos cuerpos en todos los carriles de circulación.

El procedimiento para calcular el IRI es el siguiente: a) Con los archivos ejecutables almacenados en la computadora portátil el programa

ProVAL genera el perfil obtenido con datos crudos los cuales son procesados mediante el empleo del simulador del IRI, de esta manera los datos son transformados en datos reales para los cadenamientos y tramos evaluados.

b) Obtenidos los datos procesados el equipo genera una serie de datos la cual es

posible exportar a un archivo en Excel. c) El proceso puede repetirse o no, siempre y cuando los resultados reflejen la

semejanza con el perfil obtenido inicialmente, de esta manera se procede a realizar la gráfica correspondiente para los resultados obtenidos. Es necesario para esta parte del análisis identificar aquellos factores que motiven resultados que se encuentren fuera de rango tales como cruceros con diferente nivelación de la vialidad principal, ya que estos datos afectan el proceso de cálculo para el IRI.

En los Anexos se muestran las tablas correspondientes con los resultados obtenidos

del IRI después de haber realizado el procesamiento de los datos almacenados por el sistema de control del Perfilográfo Láser. Así mismo se muestran las gráficas correspondientes para cada tramo analizado.

Page 11: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

11

6. Resumen de resultados IRI

A continuación se presenta la condición de la corona en cuanto a lo que se refiere al Índice de Rugosidad Internacional por sección, así como los promedios que se presentan en cada caso.

Sección IRI (m/km) Límite

2.1 2.49 2.95

2.2 2.25 2.95

2.3 1.94 2.95

2.4 2.15 2.95

2.5 1.98 2.95

2.6 1.98 2.95

2.7 2.57 2.95

2.8 2.49 2.95

2.49

2.25

1.94

2.15

1.98 1.98

2.57 2.49

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8

IRI (

m/k

m )

Sección de la Vialidad

Page 12: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

12

7. Conclusiones

Se observa que el Índice de Rugosidad Internacional, se encuentra por debajo del

máximo permitido en términos del contrato es de 2.95 m/km en todas las secciones. Se recomienda llevar un seguimiento puntual de las mediciones, comparándolas

sección por sección, con objeto de determinar el deterioro que en su caso se registre, y prevenir cualquier tipo de problema antes de que se presente en lo que se refiere a deterioro superficial del pavimento.

8. Referencias

1. “Owner’s Manual, Dynatest LWP Test System” 2. The Little Book of Profiling.

ATENTAMENTE

ING. FRANCISCO JAVIER MORENO FIERROS DIRECTOR GENERAL

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V. Ced. Prof. 1293196

Page 13: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

13

9. ANEXOS

REPORTES DE LAS MEDICIONES DEL ÍNDICE DE RUGOSIDAD INTERNACIONAL

Page 14: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

14

SECCIÓN 2.1

Page 15: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

15

SECCIÓN 2.2

Page 16: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

16

SECCIÓN 2.3

Page 17: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

17

SECCIÓN 2.4

Page 18: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

18

SECCIÓN 2.5

Page 19: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

19

SECCIÓN 2.6

Page 20: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

20

SECCIÓN 2.7

Page 21: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

21

SECCIÓN 2.8

Page 22: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

22

LARGUILLO DE RESULTADOS CUERPO NORTE

Page 23: Norma Tecnica IRI

Alta Tecnología en Ingeniería de Pavimentos y Seguridad Vial, S.A. de C.V.

23

LARGUILLO DE RESULTADOS CUERPO SUR