Comparación de la Guía MEPDG 2002,
la Guía AASHTO 1993 y el modelo
HDM-4Dr. Ing. Alejandro Tanco
Mgter. Ing. Migel Rico
Universidad Nacional de CórdobaCórdoba, Argentina
0
100
200
300
400
500
600
700
0 20 30 60 90 120 150
Distancia (cm)
Defle
xión
(mm
/100
0)
PC310 PC320 PC420
Selección de casosMatriz de red
IRI (m/km)Total
1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 > 5
TMDA (vpd)
< 500 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
500 - 1500 0.0 81.4 0.0 0.0 0.0 81.4
1500 - 3000 69.6 236.0 128.2 18.8 0.0 452.6
3000 - 4500 120.9 105.1 42.1 37.4 0.0 305.4
> 4500 62.3 67.1 9.4 0.0 0.0 138.7
Total 252.8 489.6 179.7 56.1 0.0 978.19
Se seleccionaron tres tramos de las celdas representativas PC310, PC320 y PC420.
Análisis de antecedentes, relevamiento de fallas, extracción de testigos asfálticos para verificación de espesores y realización de ensayos DCP y ejecución de calicatas para extracción de muestras y verificación de espesores.
SR. A-6 (9)
C.A. (16 cm)
B.G. (30 cm)
PC320 TH1
SR. A-6 (9)
C.A. (20 cm)
B.G. (32 cm)
PC420 TH2
SR. A-6 (9)
C.A. (20 cm)
B.G. (32 cm)
PC320 TH3
SR. A-6 (9)
C.A. (16 cm)
B.G. (40 cm)
PC320 TH4
Caracterización de estructuras
Propiedad Forma de obtención
Nº de capas y tipo de material Relevado de trabajos de campoEspesores de capa Relevado de trabajos de campoMódulo resiliente (bases granulares) Retrocalculado a partir de deflexiones medidasCurva maestra (CM) del CA no dañado Relación con propiedades del CA (antecedentes)Curva maestra (CM) del CA dañado Del módulo retrocalculado y la CM no dañada Propiedades del CA existente Relevado de antecedentesRelación de Poisson Valor típicoAhuellamiento De antecedentes (con distribución recomendada)
TramoPC310 PC320 PC420
SNeffMr
(psi) SNeffMr
(psi) SNeffMr
(psi)
TH1 3.42 4674 3.56 5246 3.56 5957
TH2 2.91 3220 3.92 6700 4.33 7148
TH3 3.54 4639 3.66 6252 3.72 6952
TH4 2.89 3903 2.94 5458 4.21 7927
TH5 3.12 5341 - - 3.06 6315
ParámetroTramo
PC310 PC320 PC420
PMA (mm) 10 4 10
AFT (%) 12.1 8.1 64.7
AP (%) 0.0 0.0 0.0
AB (%) 0.0 0.1 0.0
IRI (m/km) 1.9 2.3 2.7
Caracterización de estructuras
Capa(PC420 TH3)
Espesor (cm)
Módulo semilla (psi)
Relación de Poisson (µ)
Módulo in situ obtenido (psi)
Módulo laboratorio obtenido (psi)
C.R. (CA) 21 250000 0.35 159547 159547
B.G. 32 25000 0.35 15823 9810
SR - 20000 0.40 26452 8729
Capa(PC310 TH5)
Espesor (cm)
Módulo semilla (psi)
Relación de Poisson (µ)
Módulo in situ obtenido (psi)
Módulo laboratorio obtenido (psi)
C.R. (CA) 22 200000 0.35 11754 11754
B.G. 18 25000 0.35 12098 7501
SR - 16000 0.40 19546 6450
Caracterización de estructuras
Tránsito
- AASHTO 93: ejes equiv.
Parámetro PC310 PC320 PC420
TMDA (vpd) 2564 2350 3550
Tasa de crecimiento (%) 2.9 3.7 6.9
Livianos (%) 71.4 66.9 52.7
Ómnibus (%) 5.4 6.7 4.7
Camión s/ acoplado (%) 8.1 10.7 7.7
Camión c/ acoplado (%) 8.6 8.7 14.9
Camión c/ semi (%) 6.6 7.1 20.1
Coeficiente CT 0.413 0.455 0.786
Velocidad (km/h) 73.8 88.4 80.6
MesDistribución mensual
PC310 PC320 PC420
Enero 0.91 0.90 0.83
Febrero 0.96 0.97 0.91
Marzo 1.07 1.06 1.17
Abril 1.01 1.02 1.07
Mayo 1.03 1.02 1.07
Junio 1.05 1.06 1.11
. . . .
. . . .
Diciembre 0.98 0.99 0.99
TramoCategoría FHWA
4 5 6 7 8 9 10 . . 13
PC310 18.7 26.7 1.5 0.1 16.4 34.6 1.9 . . 0.0
PC320 20.2 28.9 3.3 0.2 15.3 30.0 2.0 . . 0.0
PC420 9.9 14.2 2.0 0.1 25.8 44.8 3.2 . . 0.0
- HDM-4: ESALf- MEPDG 2002: espectros de carga desplazados
Caracterización de estructuras
ArchivoArchivo *.icm*.icm
Parámetro Valor
Temp. media mensual (ºC) 17,4Rango temperaturas medias (ºC) 12,9Días con temp. > 32ºC 53Precip. media mensual (mm) 62Humedad relativa (%) 61.6
Caracterización de estructurasClima
Refuerzo %
Agregado grueso trit. (6-20 mm) 37,8Agregado fino trit. (0-6 mm) 37,8Arena silícea 18,9Cemento asfáltico CA30 5,5
Refuerzo Valor
Estabilidad (kg) 1071Fluencia (mm) 3,2Vacíos (%) 3,8Relación B/V (%) 78,7Densidad (gr/cm3) 2,526
ParámetrosMarshall
10000
100000
1000000
10000000
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6
Log (tiempo reducido, seg.)
E*
(psi
)
14ºF 40ºF 70ºF 100ºF 130ºF Curva maestra
MEPDG y HDM-4 calibrados para cada uno de los 14 tramos. En MEPDG las estructuras fueron modeladas siguiendo sus recomendaciones y reglas.
Como refuerzo de las estructuras existentes se modeló una carpeta de rodamiento de un CA convencional.
Modelación de estructuras
Parámetro Valor DescripciónZr -1.282 Desvío normal estándar para la confiabilidad seleccionada (90%)
So 0,44 Desvío estándar
Mr (psi) Variable Módulo resiliente de la subrasante
SNeff Variable Número estructural efectivo
aol 0.44 Coeficiente de aporte estructural del refuerzo (1/in)
ΔPSI 1.7 Pérdida de serviciabilidad hasta próxima intervención (4.2 - 2.5)
La serviciabilidad final adoptada en todos los casos fue 2.5. Para la MEPDG se consideró un IRI final de 3.0 m/km, compatible con las rugosidades fijadas como máximas admisibles en los contratos CReMa.
Como rugosidad inicial luego de la ejecución del refuerzo se consideró, tanto en MEPDG como en HDM-4, un valor de IRI de 2.0 m/km, tal como el especificado por la DNV para repavimentaciones en los Corredores Viales Nacionales.
Modelación de estructuras
Tramo A-93 (cm)
G-2002 (cm)
PC310 TH1 8 10
PC310 TH2 14 20
PC310 TH3 7 7
PC310 TH4 13 15
PC310 TH5 8 9
PC320 TH1 6 3
PC320 TH2 2 3
PC320 TH3 4 6
PC320 TH4 9 13
PC420 TH1 9 13
PC420 TH2 3 7
PC420 TH3 7 11
PC420 TH4 3 7
PC420 TH5 11 15
Tramo homogéneo
Refuerzo (cm)
IRI inicial (m/km)
IRI final (m/km)
SN ajustado
PC310 TH25 2.00 2.65 3.29
15 2.00 2.64 4.97
PC310 TH34 2.00 2.62 4.29
10 2.00 2.63 5.30
PC320 TH45 2.00 2.61 4.08
15 2.00 2.63 5.77
PC320 TH24 2.00 2.60 5.19
10 2.00 2.61 6.20
PC420 TH55 2.00 2.50 3.89
15 2.00 2.48 5.58
PC420 TH24 2.00 2.47 5.30
10 2.00 2.47 6.31
Resultados
La solución y su sensibilidad depende de la herramienta utilizada.
La calidad de la información permitió caracterizar a los principales parámetros en el nivel 1 de la MEPDG. Además, por la forma de selección de los tramos (matriz de red) constituyen una base de cara a mejoras futuras en los procesos de recalibración.
Para la MEPDG se generaron 23 estaciones climáticas para el período 2006 - 2010, procesándose más de 5.000.000 de datos. Se generaron también las zonas climáticas equivalentes usadas por HDM-4.
Se adaptó la clasificación vehicular de la DNV a la propuesta por la FWHA (MEPDG). La falta de información confiable y sistemática de estaciones WIM o de balanzas fijas que permita la estimación de los espectros de carga es un aspecto importante. Hasta tanto esto sea posible se deberá seguir trabajando y validando ajustes de los espectros tales como el presentado en este trabajo.
Los resultados y las variaciones obtenidas con AASHTO 93 y MEPDG son claramente consistentes.
Conclusiones
Si se comparan los resultados se observa que, en promedio, los espesor requeridos por la MEPDG son 2.5 cm más grandes que los predichos por AASHTO 93.
La MEPDG no simula espesores de refuerzo menores a 3 cm, hecho que explica parte de las diferencias encontradas.
Se observa una sensibilidad importante de la solución MEPDG al módulo dinámico E* especificado para las capas asfálticas existentes. Importancia del retrocálculo.
Las soluciones obtenidas con HDM-4 no respondieron ni ante cambios en la robustez de la estructura y de la subrasantes, del tránsito o del espesor del refuerzo, prediciendo prácticamente la misma rugosidad para el final del período de diseño. Sí se manifestó sensible el modelo ante cambios en la zona climática considerada.
Se agradece a la Dirección Nacional de Vialidad y a la Secretaría de Ciencia y Tecnología de la Universidad Nacional de Córdoba (SECyT - UNC) por el apoyo brindado para este trabajo.
Conclusiones
Muchas gracias por su
atención