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Evaluación de los firmes. Criterios que deciden su rehabilitación

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Evaluación de los firmes. Criterios que deciden su rehabilitación
Evaluación de los firmes. Criterios que deciden su
rehabilitación superficial
Rafael Álvarez Loranca
Geocisa
• Existen dos tipos de rehabilitaciones, la
estructural y la superficial
• La primera es necesaria cuando fallan los
parámetros que definen la capacidad
estructural. P.e. deflexiones elevadas.
• La rehabilitación funcional es necesaria
cuando los parámetros que indican el
estado funcional del firme sobrepasan un
umbral
• PARÁMETROS FUNCIONALES
• Regularidad superficial (smoothness)
Representa la comodidad del usuario al
circular por una carretera.
Es tal vez el índice más importante del
firme y algunos importantes sistemas de
gestión se han basado principalmente en
este parámetro
• PARÁMETROS FUNCIONALES
• Coeficiente de rozamiento o adherencia
neumático carretera
Este índice está relacionado con la
seguridad de los usuarios, principalmente
con la carretera mojada, cuando no existe
buena adherencia neumático carretera
• PARÁMETROS FUNCIONALES
• Textura superficial
La falta de textura de un pavimento,
combinada con una superficie de calzada
relativamente plana y una alta velocidad
de circulación de los vehículos, puede
provocar el fenómeno de hidroplaneo,
causa de accidentes de tráfico.
• PARÁMETRO FUNCIONAL
• Regularidad transversal
Analiza dicho perfil transversal a la busca
de roderas o hundimientos en las zonas
de rodadas. Estas deformaciones,
además de ser molestas para el usuario,
pueden llegar a ser peligrosas para
la seguridad vial.
• OTROS PARÁMETROS FUNCIONALES
Otros parámetros funcionales que
ocasionalmente pueden dar lugar a
rehabilitaciones superficiales son: el ruido
de contacto neumático pavimento y las
propiedades ópticas de los firmes
• DEGRADACIONES SUPERFICIALES
Las degradaciones superficiales no son
específicamente un parámetro superficial
ya que suelen afectar a varias capas. Peo
sí pueden dar lugar a rehabilitaciones
superficiales por lo que se tratan en
comunicación independiente.
• ANÁLISIS DEL ESTADO DEL
PAVIMENTO
Antes de decidir una rehabilitación
superficial, analizar el estado de los
parámetros estructurales.
Ver la necesidad de adelantar
rehabilitación estructural.
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– Suma de aceleraciones no deseadas que
sufre el usuario de un vehículo al circular por
la carretera.
– Defectos de la superficie de la carretera entre
longitudes de onda comprendidas entre 0.5 y
50 metros
– Son sensaciones del usuario del vehículo por
lo que no puede definirse exclusivamente por
defectos geométricos de la carretera.
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– Los vehículos de alto rendimiento obtienen un
perfil aplanado de la carretera y sobre dicho
perfil simulan el paso de un modelo de cuarto
de coche con sus correspondientes
amortiguaciones
– El origen del IRI fue un experimento del
Banco Mundial en el año 1982 denominado
IRRE (Internacional Road Roughness
Experiment)
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– El IRI, en resumen es el valor medio de la
suma de las diferencias de los
desplazamientos entre las masas
suspendidas y no suspendidas del modelo,
medidas en la longitud de valoración, que, de
acuerdo con la NLT-330/98 es el hectómetro.
– El IRI se debe obtener en las zonas de
rodadas
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– Existen hoy en día multitud de perfilómetros
láser, con mayor o menor número de
sensores, capaces de obtener la regularidad
superficial en ambas rodadas, pero al menos
debe existir un sensor láser por rodada para
obtener el valor del IRI.
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– Analicemos los criterios que existen para
decidir sí los valores de la regularidad
superficial que obtengamos en nuestra
auscultación indican sí tenemos que
rehabilitar ó no.
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– En función del número de elementos de 100 metros
de longitud que compongan el tramo, puede haber
uno, o varios, que cumplan las especificaciones, o
no, en función del número de hectómetros que
entren en el cálculo
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– Se suele entregar también otro tipo de salidas
como pueden ser el llamado IRI recursivo en
el que se hace el cálculo del IRI cada metro
considerando los 100 metros anteriores, o el
denominado IRI 20 en el que el cálculo se
realiza cada 20 metros en vez de cada cien.
– Cada rodada o la media de las dos.
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– En los contratos de las Autovías de primera
generación se especifica lo siguiente:
• Umbral de valores
puntuales
3,5
• Umbral de valores medios en 1
km.
2,0
• Valores medios en 1 Km., premio
para
IRI ≤1,0
• Valores medios en 1 Km. ,
penalización para
1,5 < IRI< 2,0
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– Los valores puntuales se analizan obteniendo el IRI
10 en el tramo considerado. Es decir obteniendo el
IRI cada 10 metros de longitud. Sí existe un valor por
encima del 3,5 se exige su reparación.
– El umbral de valores medios en 1 kilómetro se
obtiene haciendo la media de los 10 IRI normales
obtenidos en ese kilómetro. Cuando dicho valor
medio supera el valor 2 de IRI se exige su
reparación.
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– La idea es mantener la Autovía entre los
valores de IRI 1 y 1,5. Si se mantiene la
regularidad con una regularidad superficial
con un IRI menor que 1, la Concesionaria
recibirá una bonificación económica y sí, por
el contrario los valores medios superan el 1,5
tendrán una penalización, pero sin obligación
de reparar hasta que supere el valor 2.
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– En la conservación de la M-30 en Madrid se exige lo
siguiente al concesionario, pidiéndose en este caso el
IRI 100 pero con valores cada 20 metros.
• Valor máximo en una medición
≤ 2,50
• Valor medio de cincuenta
mediciones
≤ 1,70
• Desviación típica de la muestra de cincuenta mediciones
(de las mediciones por encima del valor
medio)
≤ 0,40
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– En la gestión de firmes de la Diputación de
Vizcaya se divide la red en cuatro categorías,
de más importante a menos. Para la
Categoría 1, la más importante se exige un
IRI menor que 2,5. Para la categoría 2, se
exige un IRI menor que 3,0 , para la
Categorías 3 un IRI menor que 3,5 y para la
Categoría 4, que comprende carreteras
locales y de fondo de saco, menor que 4,0.
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– Para la gestión de firmes de la Comunidad
de Madrid, la red se divide en seis categorías
estableciéndose para las dos carreteras más
importantes, las 1 y 2, un IRI menor que 2,0.
Para las dos intermedias, 3 y 4, un IRI menor
que 2,5 y para las dos de menor categorías, 5
y 6, un IRI menor que 3,0.
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– Casos especiales son las carreteras de
montaña o las zonas de glorietas donde el
trazado es muy virado y las incomodidades
“longitudinales” del usuario pasan a ser
menos importantes que las incomodidades
“laterales” originadas por curvas cerradas.
– Estructuras el gran problema
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
– Existen intentos de algunos países europeos
de sustituir el IRI por el análisis espectral ó
por el Weighted Longitudinal Profile que
propone Alemania y que es un análisis
espectral ponderado.
– No parece positivo porque enfoca a la
carretera y no al usuario.
• ROZAMIENTO TRANSVERSAL
– El rozamiento transversal es el parámetro
generalmente adoptado para medir la
adherencia entre el neumático y la superficie
de la carretera. Valores bajos de este
coeficiente pueden ser causa de accidentes
por lo que es uno de los índices donde
cualquier deficiencia se debe reparar con
urgencia.
• ROZAMIENTO TRANSVERSAL
– En carreteras en Europa se utiliza
fundamentalmente el coeficiente de
rozamiento transversal fundamentalmente
porque las carreteras tienen curvas y se
pretende evitar este tipo de accidente más
peligroso que el alcance.
• ROZAMIENTO TRANSVERSAL
– Especificaciones PG 3 para mezclas
bituminosas en caliente
• ROZAMIENTO TRANSVERSAL
– Especificaciones PG 3 para mezclas
drenantes y discontinuas
• ROZAMIENTO TRANSVERSAL
– Se exige un coeficiente de rozamiento
mínimo de 0,65 en las mezclas normales y de
0,60 en las mezclas BBTM B y drenantes
debido a que, en estas últimas, es más fácil la
evacuación del agua por los poros de la
mezcla. El coeficiente de rozamiento debe ser
medido una vez transcurridos dos meses de
la puesta en servicio de la capa.
• ROZAMIENTO TRANSVERSAL
– Para la conservación de las Autovías de primera
generación, se exige lo siguiente:
• Se tomarán 3 medidas en Marzo, Junio y Septiembre
• Actuación en fallos puntuales CRT < 0,35
• Actuación con umbral de valores medios en 1 km.,
excluyendo túneles con CRT< 0,40
• Premio para valores medios en 1 km., excluyendo túneles,
CRT > 0,60
• Penalización para valores medios en 1 km., excluyendo
túneles, CRT < 0,50
• ROZAMIENTO TRANSVERSAL
– Para la M-30, se debe de dividir la
infraestructura en tramos de 1000 metros de
longitud por sentido en los que, como se ha
dicho, se tienen valores cada 20 metros. Las
exigencias por Pliego son:
• Valor mínimo de una medición ≥ 0,45
• Valor medio de 50 mediciones (1 kilómetro) ≥ 0,50
• Desviación típica de la muestra de 50 mediciones
≤ 0,03
• ROZAMIENTO TRANSVERSAL
– En la gestión de firmes de la Diputación de
Vizcaya se divide la red en cuatro categorías,
de más importante a menos. Para la
Categoría 1, la más importante, se exige un
CRT mayor que 55 para las Categorías 2 y 3
mayor que 50 y para la Categoría 4,
carreteras locales, fondo de saco, etc., se
exige un valor mínimo de 0,45.
• ROZAMIENTO TRANSVERSAL
– Para la gestión de firmes de la Comunidad de
Madrid, la red se divide en seis categorías
estableciéndose para las tres categorías más
importantes un valor de CRT superior o igual
a 0,55 y para las tres menos importantes un
valor de CRT igual o superior a 50.
• ROZAMIENTO TRANSVERSAL
– En Inglaterra, no se adoptan valores
uniformes para toda la carretera sino que, en
función de la peligrosidad del tramo
considerado la exigencia de adherencia crece
con la peligrosidad. Por ejemplo, se exige una
mayor adherencia en zonas de
intersecciones, llegadas a semáforos,
travesías, curvas, etc.
• TEXTURA SUPERFICIAL
– La falta de textura en un pavimento,
combinada con una superficie de la calzada
relativamente plana y una alta velocidad de
circulación de los vehículos, puede provocar
el fenómeno de hidroplaneo, origen de
accidentes de tráfico.
• TEXTURA SUPERFICIAL
– En las Tablas del PG 3, se exige un valor
mínimo de la macrotextura superficial,
obtenido de acuerdo con la UNE-EN 13.0361, de 0,7 para las mezclas bituminosas
normales, de 1,1 para las mezclas
bituminosas BBTM A y de 1,5 para las mezcla
bituminosas tipo BBTM B y PA.
• TEXTURA SUPERFICIAL
– Los Pliegos de concesión de las Autovías de
primera generación piden lo siguiente:
• Umbral de actuación para valores puntuales 0,50
• Umbral de actuaciones para valores medios de 1
km 0,70
• Bonificación para valores medios de 1 km mayores
de 1,70
• Penalización para valores medios de 1 km
menores de 1,20
• TEXTURA SUPERFICIAL
– Se dice en el documento que el indicador no será
aplicable a mezclas drenantes.
– Por los valores umbrales anteriores, la mezcla
bituminosa en la capa de rodadura debe ser abierta.
– El ensayo de referencia es el del círculo de arena, de
acuerdo con la NLT-335, que se corresponde con la
profundidad media de medida MTD (Mean Texture
Depth) que suministran los texturómetros láser.
• TEXTURA SUPERFICIAL
– Tanto en la concesión de la M-30 como en las
Gestiones de Firmes de la Diputación de
Vizcaya y de la Comunidad de Madrid, no se
contempla el control del pavimento ni el
control de éste parámetro.
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
TRANSVERSAL
– La regularidad superficial transversal en una
carretera se centra, fundamentalmente en la
aparición de roderas o de hundimientos en
las zonas de rodadas de los vehículos.
• REGULARIDAD SUPERFICIAL TRANSVERSAL
– ¿Rodadas ó hundimientos?
– Efectos:
• Conducción forzada sobre la degradación, que afecta
principalmente a la comodidad pero también a la seguridad,
sobre todo para las motos. También puede haber problemas
de balanceo por diferencias de deformación entre las dos
roderas, ó hundimientos, en un mismo punto de la carretera
• En las degradaciones, cuando llueve, se acumula el agua de
lluvia, lo que puede originar problemas de hidroplaneo
• REGULARIDAD SUPERFICIAL TRANSVERSAL
– “Deformación transversal, por hundimiento a lo largo
de las rodadas, acompañado en general de cordones
laterales por fluencia del material del pavimento”.
Esto indica que en las Autovías de primera
generación se espera más la rodera por fluencia de
las capas de mezcla bituminosa que la deformación
por hundimiento.
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
TRANSVERSAL
– “Se considera la máxima profundidad de la
rodera en milímetros, en la sección de
medida. Se medirá la diferencia de cota entre
las crestas y senos de la rodera más
pronunciada de cada carril.”
– “Se medirá mediante equipos de alto
rendimiento. Se dará una medida cada 20
metros.”
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
TRANSVERSAL
– Se indican los siguientes valores umbrales:
• Umbral de valores puntuales: Prof. rodera
< 10 mm
• Umbral de valores medios en 1 km: Prof. Rodera
< 7 mm
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
TRANSVERSAL
– Ni en la Concesión de la M-30 ni en los
sistemas de gestión existe indicación sobre la
inclusión de la profundidad de las roderas
como parámetro del estado del firme. En
parte porque no es usual en nuestras
carreteras y, en parte, por la dificultad de
saber, sin realizar una visita específica al
lugar donde existe la rodera, de saber cuál es
el problema que la origina
• REGULARIDAD SUPERFICIAL
TRANSVERSAL
– Sin embargo sí se utilizó el parámetro de la
profundidad de rodera para sistemas de
gestión en el extranjero. Por ejemplo para las
Autopistas de Brisa en Portugal, donde el
valor umbral de actuación se fijó en 15 mm
• OTROS PROBLEMAS QUE PUEDEN
CAUSAR REHABILITACIÓN
SUPERFICIAL
– Existen otros indicadores superficiales que
podrían causar rehabilitación superficial como
son el ruido del contacto neumático
pavimento y las propiedades ópticas de los
pavimentos.
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