Unidad de Gestión Municipal Programa de Infraestructura de Transporte 19 de Noviembre de 2013

1. CLASIFICACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS POR EL DEFLECTÓMETRO DE IMPACTO PARA LA EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DE LA RED VIAL CANTONAL DE COSTA RICA Unidad de Gestión Municipal Programa de Infraestructura de Transporte 19 de Noviembre de 2013 Ing. Eliécer Arias Barrantes Ing. Sharline LópezRamírez Ing. Jaime Allen Monge MSc

2. Qué es el LanammeUCR? LanammeUCR es un laboratorio de la Universidad de Costa Rica dedicado a: • Investigación aplicada • Docencia • Transferencia tecnológica • Cooperación técnica • Primer laboratorio del ramo ACREDITADO ISO 17025 – 2002 en la región latinomericana • 80 ensayos acreditados

3. Áreas de Especialidad • Ingeniería Sísmica y Gestión del Riesgo. • Ingeniería de Suelos y Rocas (Geotecnia). • Ingeniería Estructural. • Ingeniería de Materiales de Construcción. • Ingeniería Vial (Programa PITRA – • Ley 8114 y 8603). • LEY 7099: Laboratorio nacional de referencia • LEY 8603: Garantizarla máxima Eficiencia de Inversión Pública en Reconstrucción y Conservación de la Red Vial Costarricense • LEY 8114: Fiscalización, investigación, transferencia de Tecnología, apoyo a municipios, evaluación de redes viales y puente especificación vial costarricense 1.0% Impuesto al combustible

4. Introducción • La red vial cantonal de Costa Rica abarca más de 34 000 km, una de las labores que ejecuta el Laboratorio Nacional de Materiales de la Universidad de Costa de Rica es su evaluación. • Para la evaluación se utiliza el deflectómetro de impacto (FWD), el perfilómetro inercial láser, calicatas para realizar mediciones de CBR en la subrasante, y medir espesores así como conteos vehiculares y auscultación visual.

5. Introducción (Cont.) • Para la red vial asfaltada se ha utilizado la clasificación por deflexiones para determinar la condición estructural de las diferentes pavimentos. • La clasificación por deflectometría está enfocada a los flujos vehiculares de la red vial nacional de Costa Rica, que distan de los flujos de la red vial cantonal. • Este estudio se detalla la metodología utilizada para estimar una clasificación por deflexiones utilizando parámetros de entrada acordes a la red vial cantonal.

6. Metodología Propuesta

8. Bases de datos de suelos Se realizaron 250 puntos de muestreo, en 17 Municipalidades de Costa Rica, donde se registró: Tipo de material. Registro fotográfico. Medición de espesores. Tipos de suelo de la subrasante. Medición de CBR en sitio. La ubicación mediante sistemas de información geográficos (SIG).

9. Bases de datos de suelos (Cont.) Mediante un análisis de datos se determinó que el CBR en sitio más representativo corresponde a un 2,9%. Se utilizó una familia de datos correspondientes a un intervalo del 15% con datos cercanos al CBR de 2,9%. Se identificó el ensayo de deflectometría más cercano y el tramo homogéneo asociado para poder realizar el retrocálculo de los módulos.

10. Bases de datos de suelos (Cont.) Tabla 1: Valores promedio obtenidos para las capas del pavimento A partir de los datos de retrocálculo se determinaron los módulos resilientes de los materiales que se han colocado sobre la subrasante típica en nuestro país y la capacidad al momento de la evaluación.

11. Bases de datos de conteos vehiculares Tabla 2: Clases y porcentaje de vehículos pesados Se analizaron datos de 271 conteos vehiculares correspondientes a 15 municipios y que acumulan un total de 895 000 vehículos contados.

12. Estimación de los Ejes Equivalentes Bases de datos de conteos vehiculares (Cont.) Para estimar la cantidad de ejes equivalentes según cada categoría de flujo vehicular (T1, T2, T3, T4, T5) se utilizaron las siguientes ecuaciones:

13. Factor camión Bases de datos de conteos vehiculares (Cont.) Tabla 3: Factores camión promedio para vehículos pesados Se utilizaron las encuestas de carga realizadas en Costa Rica (LanammeUCR, 2007) en las principales rutas nacionales. Se considera un DS=100% y un LDF=80%

14. Factor de crecimiento vehicular Parámetros de diseño Tabla 4: Porcentaje de crecimiento en las principales rutas de Costa Rica Se analizaron los flujos vehiculares de las rutas más importantes de Costa Rica, producto de encuestas de cargas y datos de las estaciones de peaje.

15. Índice de serviciabilidad • Período de diseño Parámetros de diseño (Cont.) • 12 años • 15 años • Drenajes PSI inicial: 4,2 PSI final: 1.5 ∆PSI: 2.7 • Confiabilidad • Drenaje entre regular y bueno. • Expuesto más del 25% a humedades de saturación • Cd= 0,9 • Nivel de confianza: 80% • Zr: 0,841 • So: 0,35

16. Fórmula Diseño por AASHTO 93 Donde • W18= Cantidad de ejes equivalentes de 8,2 toneladas. • Zr= Desviación normal estándar para un nivel de confianza dado. • So= Desviación estándar promedio. • SN= Número estructural. • ΔPSI=Diferencia entre el PSI inicial y final. • Mr=Módulo de la subrasante en psi.

17. Vida remanente Diseño por AASHTO 93 (Cont.) • Esta metodología sigue el concepto de daño por fatiga en las diferentes capas que componen el pavimento y depende directamente de la cantidad de repeticiones de carga en un determinado momento, se denota según al siguiente ecuación: RL= Vida remanente (0-100). Np= cantidad de ejes de 8,2 toneladas en un momento determinado. N1,5= cantidad de ejes para la falla del pavimento (PSI=1,5).

18. Vida remanente (Cont.) Diseño por AASHTO 93 (Cont.) Para el estudio se utilizará:

19. Se utilizará un software de análisis de multicapa elástica para determinar las deflexiones en la superficie del pavimento para cada paquete estructural, en las condiciones de 100%, 60%, 20% y 0% de vida remanente. Cálculo de deflexiones Datos de entrada • Espesores • Características de materiales • Condiciones de deflectómetro de impacto: • Radio de carga: 15 cm • Carga: 40 000 N • Presión de contacto: 566 kPa

20. 16 diseños para cada condición de flujo vehicular. • 320 modelaciones en un software de multicapa elástica. • Análisis estadísticos de las deflexiones entre categorías. • Anova de un factor entre categorías. • Fusión de categorías T2-T3 y T4-T5. Resultados Obtenidos

21. Cuadro con resultados. Resultados Obtenidos (Cont.)

22. Ambas clasificaciones. Resultados Obtenidos (Cont.) Fuente: Proyecto N-UI-04-08, 2008

23. ¡Muchas Gracias! http://www.lanamme.ucr.ac.cr/ eliecer.arias@ucr.ac.cr