REHABILITACION DE

PAVIMENTOS Carlos Alberto Benavides B

EFECTO DEL TRANSITO Y EL CLIMA

Pérdida de Serviciabilidad

Log N

I

S

P

Inicial

Final

Acción Combinada del tránsito y el

Clima

ISP = 5.03 –1.9 Log (1+SV) –1.38 RD2 – 0.01*(C+P)½

REHABILITACION DE PAVIMENTOS

Mejoramiento funcional o estructural del

pavimento, que da lugar tanto a una extensión de su vida de servicio, como a la provisión de

una superficie de rodamiento mas

cómoda y segura y a reducciones en los

costos de operación vehicular.

ALTERNATIVAS DE

REHABILITACIÓN DE PAVIMENTOS

ASFÁLTICOS

EXCELENTE

TOTALMENTE

FALLADO Edad o NESE

Mantenimiento

rutinario preventivo

Restauración

Refuerzo

Reciclado

Reconstrucción

REHABILITACION

FUNCIONAL

ESTRUCTURAL

Restauración

Refuerzo (Funcional)

Refuerzo

Reciclado

Reconstrucción

GUÍA METODOLÓGICA

PARA EL DISEÑO

DE OBRAS DE

REHABILITACIÓN

DE PAVIMENTOS

ASFÁLTICOS DE

CARRETERAS

Rehabilitación de Pavimentos

1. Recolección de antecedentes

2. Evaluación funcional

3. Evaluación estructural

4. Evaluación condiciones de Drenaje

5. Evaluación del tránsito

6. Evaluación global y Sectorización

7. Modelización

8. Diseño estructural de la rehabilitación

9. Análisis técnico económico de alternativas de rehabilitación

Recolección de Antecedentes

Información sobre diseño y construcción Obras de mantenimiento y/o Rehabilitaciones

Transito circulante

Información de suelos de subrasante

Materiales utilizados en la construcción

Información sobre comportamiento

Costos de ejecución

Información climática

Fuentes de materiales Estabilidad geológica y geotécnica del corredor

Actividad

encaminada

a medir y

valorar el

estado de

un tramo o

de una red

de

carreteras

AUSCULTACION DE PAVIMENTOS

Evaluación Funcional REHABILITACION DE PAVIMENTOS

Aspectos a evaluar de los

Deterioros Del pavimento 1. Tipo

2. Magnitud (área, long,n)

3. Extensión: Se refiere a la proporción longitudinal o de área del tramo evaluado, que es afectada por un determinado tipo de deterioro

4. Gravedad: Representa el nivel de severidad del deterioro en términos de su progresión.(A,M,B)

PC

K0+000 K0+100

Fl

Manual de

Daños

INVIAS

Indice de Deterioro Superficial (Is)

Indice de Fisuración

Depende de la

gravedad y la

extensión de las

fisuraciones y

agrietamientos de

tipo estructural en

cada zona evaluada

Indice de Deformación

Depende de la

gravedad y la

extensión de las

deformaciones de

tipo estructural en

cada zona evaluada

DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE

DETERIORO SUPERFICIAL, Is

0

Extensión

Gravedad

1 1 2 3 1 2 3

2 2 3 4 2 3 4

3 3 4 5 3 4 5

1 2 3 4

3 3 4 5

4 5 5 6

5 6 7 7

Extensión

Gravedad

1 0 0 0

2 0 0 +1

3 0 +1 +1

La calzada no presenta fisuras ni deformaciones

3 4 - 5

ÍNDICE DE

FISURACION

If

0 a

10%

10 a

50%>50%

PRIMERA

CALIFICACIÓN DEL

ÍNDICE DE

DETERIORO, Is

0 a

10%

3

4 - 5

0 1 - 2If

Id

0

1 - 2

10 a

50%>50%

ÍNDICE DE

DEFOR-

MACION

Id

Extensión

Gravedad

1

2

3

Corrección por reparación

EL ÍNDICE DE

DETERIORO

SUPERFICIAL, Is

(Es la nota de 1 a 7)

0 a

10%

10 a

50%>50%

EXAMEN VISUAL

Umbrales de Intervención de Índice de deterioro Superficial (Is)

Rangos de Índice

Is

Estado del

pavimento

Trabajos de

Mantenimiento requerido

1 a 2 Buen Estado Mantenimiento

rutinario

3 a 4

Regular

Estado

Tratamientos de

rehabilitación de

mediana intensidad

5, 6 , 7

Pavimentos

Altamente

Deteriorados

Trabajos importantes

de rehabilitación

E

S

Q

U

E

M

A

I

T

I

N

E

R

A

R

I

O

REGULARIDAD SUPERFICIAL 3° Congreso Salvadoreño del Asfalto

La regularidad es un indicativo del estado funcional de un pavimento, y se entiende como aquella característica de la carretera que contribuye a producir, o no, movimientos en los vehículos afectando la comodidad de los usuarios de las vías, la seguridad y los costos de operación. También está asociada como un posible indicativo del estado estructural de un pavimento

APL

Mediciones deRugosidad (IRI)

Girardot-Bogotá (4005)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

1.1

2.4

3.4

4.4

5.4

6.6

7.6

8.6

9.6

10

.7

11

.9

12

.9

13

.9

14

.9

15

.9

16

.9

17

.8

18

.8

19

.8

20

.8

21

.8

22

.8

23

.8

24

.8

25

.8

26

.8

27

.8

28

.8

29

.8

30

.8

31

.8

32

.8

33

.8

34

.8

35

.8

36

.8

37

.8

38

.8

Abscisa Km No

IRI(

m/K

m)

Prom = 2.8

STD =1.5Prom = 3.5

STD =1.7

Prom = 2.4

STD =0.6

Prom = 2.4

STD =0.9

Prom = 3.2

STD =1.7Prom = 2.4

STD =0.9Prom = 3.1

STD =0.9

9/12/2018

Umbrales de Intervención de

Rugosidad Rangos de

Índice

IRI (m/Km)

Estado del

Pavimento

Trabajos de Mantenimiento

Requerido

< 2.0 Buen Estado Mantenimiento Rutinario

2.0 a 4.0 Regular Estado Tratamientos de

rehabilitación de mediana

intensidad

4.0 a 5.0

Regular a mal

estado

Rehabilitación inmediata

del pavimento

> 5.0

Pavimentos

Altamente

Deteriorados

Trabajos Importantes de

Rehabilitación

O Fricción superficial, es

la fuerza desarrollada

en la interfaz

neumático-pavimento,

que resiste el

deslizamiento del

neumático cuando se

aplican los frenos.

Resistencia al deslizamiento

SCRIM Sideway Coefficient Routine Inventory Machine

Equipo de Investigación del Coeficiente de Rozamiento

Transversal

9/12/2018

MU METER

CFT INTERPRETACION

< 0.35 Estado Inadecuado .

Acción Inmediata

0.35 a 0.50 Seguimiento Especial

>0.50 Estado adecuado

CFT= Coeficiente de Fricción Transversal

Componente Normal de la fuerza Tangencial entre el neumatico y pavimentoCFT=

Fuerza vertical sobre la rueda

GRIP TESTER

Fuerza Tangencial entre el neumatico y pavimentoCFL=

Fuerza vertical sobre la rueda

Un simple sistema de transmisión frena la rueda

de medición, y la carga y resistencia a la

rodadura sobre dicha rueda se miden

constantemente.

Coeficiente de resistencia

al deslizamiento (CRD)

Condición

Mayor de 0.50 Bueno

0.40 < CRD <0.50 Seguimiento de la evolución

Menor de 0.40

Intervención

PÉNDULO TRL

EVALUACION ESTRUCTURAL

Evaluación Deflectometrica Evaluación Geotecnica

12/09/2018

DEFLEXIÓN

Equipos para Medir Deflexiones

Aplicación de las Deflexiones

1. Delimitar secciones homogéneas

2. Programar estudios detallados

3. Determinar periodos críticos de deterioro

4. Conocer capacidad estructural del pavimento

5. Analizar vida residual del pavimento

6. Determinar parámetros para mantenimiento y

rehabilitación de pavimentos

7. Determinar rigidez de las capas del

pavimento y subrasante

EVALUACION GEOTECNICA

Preliminar Definitiva

DETERMINACION DE ESPESORES DE LA

ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO CON GEORADAR

PERFIL ESTRATIGRAFICO

•CUNETAS

•BERMAS

• SUMIDEROS

•ALCANTARILLAS

• FILTROS

• ETC

Evaluación de

Condiciones de Drenaje

E

S

Q

U

E

M

A

I

T

I

N

E

R

A

R

I

O

Estudio de transito

Proyección del TRANSITO EQUIVALENTE DIARIO

N = 98.818x - 196005

R 2 = 0.9436

N = 6.8881x 2 - 27454x + 3E+07

R 2 = 0.9794

N = 1E-49e 0.06x

R 2 = 0.9562

1200

1700

2200

2700

3200

3700

4200

4700

2005 2009 2013 2017 2021 2025 2029 2033

AÑO

Tra

nsito

Eq

uiv

ale

nte

Lineal Polinómica Exponencial

Transito Soportado

Transito Futuro

Juicio sobre la capacidad del

pavimento Evaluación Funcional

Evaluación estructural

Evaluación del drenaje

Evaluación de tránsito

Indicación clara de las

causas del deterioro

Unidad 1 Unidad n

K0 K10 Kn SECTORIZACION

0

20

40

60

80

100

120

140

De

fle

xió

n (

1/1

00

mm

)

-60

-40

-20

0

20

40

K0

+0

00

K1

+0

00

K2

+0

00

K3

+0

00

K4

+0

00

K5

+0

00

K6

+0

00

Va

lor

de

Zx

Método diferencias acumuladas

Nombre de la vía: Autopista Sur Calzada: Central Derecha Sentido: Sur - Oriente

Abscisa inicial: K0 + 000 Abscisa final: K9 + 400

If

Id

Is

D

Dm

Dc

R

Rm

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

Calificación

%w

39

.56

39

.97

33

.73

38

.32

39

.08

28

.04

20

.25

36

.34

34

.77

14

.26

20

23

18

39

30

34

28

23

40

23

29

22

36

26

27

36

32

29

21

25

28

34

.03

9.2

20

.92

qu 3.1

4

1.2

1

0.7

4

0.6

0

1.5

6

6.8

1

1.0

9

0.9

8

7.7

4

1.6

6

1.8

8

1.7

3

1.2

8

0.6

5

1.2

9

1.8

2

1.7

9

1.1

1

1.0

7

1.1

6

2.5

8

2.8

8

1.9

0

1.5

1

0.6

8

1

1.3

6

3.8

8

0.9

2

2.9

8

3.8

3

1.5

4

2.7

DRENAJE

CHCH CH CHCL CH CH

0.40

0.52

SUBBASE

2 - 3

0 - 3

0.27 - 0.54

MH MH

BA

SE

LO

SA

SB SUBBASE

CA

BASE

SUBBASE

CA

BASE

SUBBASE

CA

SUBBASE

BASE

0.73

40- 44640- 446

3

0 - 3

2 - 6

0.40-

1.20

3 - 6

9000 10000

1.07

0.62

0.86

91 - 520

2 - 4

0.20 - 1.050.13 - 0.53

0.65 0.49

6000 7000

2 - 4

0 - 3

80004000 5000

CA

2 - 4

0

1 - 4

0.20 - 1.53

0.77

CA

1000 2000 3000

CA

BASE

SUBRASANTE

DAÑOS

DEFLEXIONES

(mm)

RADIO DE

CURVATURA (m)

ESTRUCTURA

TIPICA

SUBBASE

CA

SUBBASE

SUBBASE

CA

BASE

1.22

23 - 450

0.27 - 0.88

0.52

0.72

115 - 520

0 - 2

0

1 - 3

0 - 2

0

1 - 2

0 - 2

0

1 - 3

0 - 2

0 - 2

1 - 3

0.10 - 0.66

0.39

0.53

95 - 520

0.13 - 0.78

0.55

0.72

80 - 164 115 - 520

1 - 4

0 - 2

2 - 4

0.27 - 0.88

0.46

0.66

115 - 520

REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

ETAPA DE MODELIZACION

CALCULO INVERSO

P

E2,u2, H2

E3,u3, H3

E1,u1, H1

E4,u4,

Modelización Utilizando modelo multicapa

Método General utilizando FWD

S

N

efec

SNef = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3

D1

D2

D3

Programas de Retrocálculo

Programa Base NC

BISDEF BISAR 4

ELSDEF ELSYM 4

CHEVDEF CHEVRON 4

MODULUS WESLEA 4

MODCOMP2 ELSYM5 8

BOUSDEF Espesor Equiv 4

ELMOD Espesor Equiv 4

EVERCALC CHEVRON 5

WESDEF WESLEA 5

BAKFAA 10

GRÁFICA DE RETROCALCULO

SOFTWARE BAKFAA

INFORMACION DE ESTRUCTURA

P

Concreto Asfáltico Existente

E3,U3

E2,U2

Base

Sub-Base

H1

H2

a

Q

a

a

E1,U1

a P

Q S

a

H3

Subrasante E4,U4 a

Estructura Modelizada

0

200

400

600

800

1000

0 500 1000 1500 2000MO

DU

LO

RE

SIL

IEN

TE

kg

/cm

²

ABSCISAS (m)

PERFIL DE MODULOS RESILIENTES

DE LA SUBRASANTE

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 500 1000 1500 2000

MO

DU

LO

PA

VIM

EN

TO

(K

g/c

m²)

ABSCISAS (m)

PERFIL DE MODULOS DEL

PAVIMENTO

9/12/2018

Diseño de la Rehabilitación

Enfoque de Espesores Efectivos

Enfoque de Deflexiones

Metodología Empírico-Mecanicistas

P P

Q Q a a

S

Concepto de Refuerzo

9/12/2018

SNref = aref x Dref= SNf-SNef

SNref

SNef

Subrasante

Refuerzo Dref

D

aref

an

Pavimento

Existente

SNf ai

Diseño de Refuerzo Método AASHTO

• Recolectar información

• Análisis del tránsito

• Evaluación funcional

• Evaluación deflectométrica

• Evaluación geotécnica

• Determinación SNreq. Tto futuro.

• Determinación SNefectivo

• Determinación del SN refzo y el

Espesor H de refuerzo

Determinación de Número Estructural Requerido para el Tto Futuro (SNf)

9/12/2018

SNref = aref x Dref= SNf-SNef

SNref

SNef

Subrasante

Refuerzo Dref

D

aref

an

Pavimento

Existente

SNf ai

Determinación de Número Estructural Efectivo (SN efec)

9/12/2018

SNref = aref x Dref= SNf-SNef

SNref

SNef

Subrasante

Refuerzo Dref

D

aref

an

Pavimento

Existente

SNf ai

Determinación de Número Estructural y Espesor de Refuerzo

9/12/2018

SNref = aref x Dref= SNf-SNef

SNref

SNef

Subrasante

Refuerzo Dref

D

aref

an

Pavimento

Existente

SNf ai

9/12/2018

Diseño del Refuerzo

Método Mecánico - Empírico

• Determinación de tránsito de diseño

• Caracterización dinámica de materiales de refuerzo

• Determinación de solicitaciones críticas admisibles

• Determinación del modelo estructural

• Análisis o evaluación estructural

• Selección de espesores de refuerzo

Estudio de transito

Proyección del TRANSITO EQUIVALENTE DIARIO

N = 98.818x - 196005

R 2 = 0.9436

N = 6.8881x 2 - 27454x + 3E+07

R 2 = 0.9794

N = 1E-49e 0.06x

R 2 = 0.9562

1200

1700

2200

2700

3200

3700

4200

4700

2005 2009 2013 2017 2021 2025 2029 2033

AÑO

Tra

nsito

Eq

uiv

ale

nte

Lineal Polinómica Exponencial

Transito Soportado

Transito Futuro

Ensayo Marshall

A

G

R

E

G

A

D

O

%CA 1

%CA 2

%CA 3

%CA n

Db1

E1 , F1

%Vv1

%VAM1

Db2

E2 , F2

%Vv2

%VAM2

Dbn

En , Fn

%Vvn

%VAMn

%CA

%CA

%CA

%CA

%CA

%CA

Db

E

F

%Vv

%VAM

%Vfb

Estimar los parámetros A y VTS del ligante, usando la

ecuación que relaciona la rigidez y la viscosidad

4.8628

senδ

1

10

Gη

G = Módulo Complejo (MPa)

= Ángulo de fase (°)

= Viscosidad (CP)

TR = Temperatura a la cual fue

determinada la viscosidad (Rankine)

A, VTS = Parámetros de regresión

Log Log = A + VTS Log (TR)

9/12/2018

Temperaturas y frecuencias para

determinar E Mezcla (NCHRP 128-A)

TEMPERA

TURA

(OF)

E y (mezcla)

0.1

Hz

1

Hz

10

Hz

25

Hz

10 X X X X

40 X X X X

70 X X X X

100 X X X X

130 X X X X

Ensayo de Modulo dinámico

Curva Maestra de módulo dinámico

9/12/2018

))(.)(..(

.)(....

...)(..)(

η393532log0f31335log06033130

34

2

38384

abeff

beffa4

2

200200

e1

005470p0p0000170003958p00021p08719773

VV

V8022080058097V0002841p0p00176700.02932p 7500633ELog

E = Módulo Dinámico (PSI)

= Viscosidad del ligante (106 Poises)

f = Frecuencia de carga (Hz)

Va = Contenido de aire (%)

Vbeff = Contenido efectivo de ligante (%)

p34 = % retenido en ¾”

p38 = % retenido en 3/8”

p4 = % retenido en # 4

p200 = % pasa en # 200

MODULO DINAMICO MEZCLA ASFALTICA

Witczak

MODULO DINAMICO MEZCLA ASFALTICA

Witczak

12/09/2018

Modelos de Comportamiento

Instituto del Asfalto

32 KK

t

1E

1*

ε

1*C*K*0.00432Nf

M10C

18.4K1 0.854K3 3.291K2

0.6875

VbVa

Vb4.84M

Nz = (1.365 *10 - 9)*(ez) – 4.477

Modelo de Fatiga AASHTO MEPDG

854.0291.3

1100432.0

ECNf

te

De modelo la calibración de los Estados Unidos, se obtuvo los

siguientes parámetros:

β f1 = k1’* βf1’

βf1’ = 1.0

βf2 = 1.2

βf3 = 1.5

281.19492.3

1

11'**00432.0

EkCNf

te

Modelo Estructural Refuerzo

Concreto Asfáltico Existente

E3,U3

E2,U2

Base

Sub-Base

H1

H2

a

a

a

E1,U1

P Q

a P Q

S

SUBRASANTE a

H3

Refuerzo ER,UR

a HR

E4,U4

9/12/2018

Concepto de Deterioro

Acumulado o Vida Consumida

DA o Vc = Nact / Nadm

DA es el daño acumulado del pavimento que

corresponde a la vida consumida por el tránsito previo a

las obras de rehabilitación

Nact = Número de aplicaciones de carga hasta el instante de la

rehabilitación que han circulado por el pavimento.

Nadm = Número de aplicaciones de carga que puede soportar el

pavimento existente, desde su construcción o última rehabilitación,

hasta alcanzar la falla.

9/12/2018

Análisis de Deterioro Acumulado

• Si DA > 1 No hay

vida residual

• Si DA < 1 hay vida

residual

DA = Nact / NAD

P P

Q Q a a

S

CA

Bg

Sb

E 150 a 500 Mpa

P

Q Q a a

S

CA

Bg

Sb

9/12/2018

Concepto de Vida Residual

VR = [1 - (Nact / NAD)] * 100

Se entiende por vida residual la cantidad de tránsito que

el pavimento se encuentra en capacidad de soportar

antes de llegar a la falla.

Nact = Número de aplicaciones de carga hasta el instante de la

rehabilitación que han circulado por el pavimento.

NAD = Tránsito admisible para garantizar un buen comportamiento

según el criterio que se este considerando.Número de aplicaciones de

carga que soporta el pavimento hasta alcanzar la falla.

Análisis estructural SIN VIDA RESIDUAL

9/12/2018

P P

Q Q a a

S

If > 3

Id >2

CA Nuevo

CA Deteriorado

Modelos estructurales

Rehabilitación de pavimento Sin Vida Residual

Log N

P

S

I

Po

Pf

NA

NR

NAD NF

P

Q Q a a

S

CA Bg

Sb

P

Q Q a a

S

Ref Bg

Evaluación estructural Sin Vida Residual

ezs

Concreto Asfáltico

Fisurado

E1 = 1500 - 5000 Kg/cm2

Es,Us

E2,U2 Capas

Granulares

Subrasante

H1

H2

P P a a

Q Q

er1

E1 = E Mat Gran

S

Refuerzo ER,UR HR

Análisis estructural CON VIDA RESIDUAL

9/12/2018

P P

Q Q a a

S

CA Nuevo

CA Existente

If 0,1,2

Id < 2

Modelos estructurales.

Rehabilitación de pavimento con vida residual (1)

Log N

P

S

I

Po

Pf

NA

NR

NDA

NF

P

Q Q a a

S

CA Bg

Sb

P

Q Q a a

S

Ref CA

Evaluación estructural con Vida Residual

ezs

Concreto Asfáltico

No Fisurado E1, U1

Es,Us

E2,U2 Capas

Granulares

Subrasante

H1

H2

P P a a

Q Q

er

S

Refuerzo ER,UR

er

HR

Estructura Diseñada

P

Concreto Asfáltico Existente

E3,U3

E2,U2

Base

Sub-Base

H1

H2

a

Q

a

a

E1,U1

a P

Q

S

SUBRASANTE a

H3

Modelo HDM 4

MUCHAS GRACIAS