Algoritmo de fatiga por deflexiones de capas asfálticas

La presentación se refiere a un nuevo Método de Cálculo de Espesores de Capas Asfálticas en obras de repavimentación utilizando Evaluaciones Deflectométricas “BENKELMAN” y / o “LACROIX”. La novedad reside en el algoritmo o “Ley de Fatiga” adoptada, que constituye la clave del trabajo, ya que la metodología de cálculo es la misma que se emplea en Argentina, Francia, Bélgica, Suiza y Alemania, entre otros países.
Idéntica situación ocurre con la expresión para determinar el espesor asfáltico del refuerzo a construir sobre el pavimento a recapar, las herramientas de la Estadística y Probabilística (Gauss – Normal ) para analizar los resultados de las deflexiones \»puntuales\» o localizadas obtenidos por mediciones LACROIX y/o BENKELMAN a lo largo del tramo de carretera en estudio, las clases y tipos de mezclas asfálticas empleadas, la respuesta estructural y al usuario (PSI) obtenidas, la vida útil de la repavimentación a ejecutar, los conceptos de Ejes Equivalentes (EAL), los principios, fundamentos y leyes de la Mecánica de Calzadas y el comportamiento integral del pavimento así reforzado que se condice en un altísimo grado con el de las obras ejecutadas y evaluadas integralmente a lo largo de su vida útil en la República Argentina entre 1977 y el presente.
Lo más remarcable y que aporta un gran valor al algoritmo definido es que los espesores de capas asfálticas de refuerzo resultantes, son del orden de 30 % menores a los de cualquier otro método de cálculo, a igualdad de todas las variables que alguien pudiera utilizar, a partir de Deflexiones “BENKELMAN” / “LACROIX”.
La ley o algoritmo para calcular espesores de capas en repavimentaciones asfálticas basado en Deflexiones con Viga “Benkelman” fue “descubierto” y plasmado simultáneamente por el Doctor en Química Celestino Ruiz (Argentina) y la “École nationale des ponts et chaussées” (Francia) en 1972.
La expresión matemática es de la forma:
h (cm) = R x Log natural [ Dk / Dadm ] Unidades [D] = mm / 100

Donde:
“R” es un coeficiente variable.
“h” es el espesor de la capa asfáltica de refuerzo del pavimento que reduce la Deflexión del mismo al valor de la Admisible (Dadm), para conseguir una vida útil de un determinado Nº de Ejes Equivalentes a 18.000 libras = 8, 2 ton.
“Dk” es la Deflexión BENKELMAN característica obtenida estocásticamente a través de las medidas en el pavimento existente. En Argentina y el presente estudio, se utiliza el Percentil 95. Es decir un valor que supera al 95 % de los “puntuales” obtenidos al medir.
“Dadm” es la Deflexión BENKELMAN admisible para el Nº de Ejes Equivalentes que circularán luego de la repavimentación o recapado. Es función de dicho Nº de ejes y se ha obtenido empíricamente. Existen decenas de algoritmos que relacionan ambos parámetros. Esta propuesta toma como válidas las expresiones de “AASHTO” para un valor dado del PSI final, que responde muy ajustadamente a la realidad de la Argentina y se ha verificado con millones de datos obtenidos de obras de mejoramiento ejecutadas, evaluadas y estudiadas entre 1977 y el presente.

OBJETO
Este estudio demuestra que, basándose en las Deflexiones Admisibles de “AASHTO” para dos Índices de Serviciabilidad Presente Final “PSI f” de 2,5 y 1,5 y apoyándonos en los miles de obras de repavimentaciones evaluados, es posible llegar a una expresión de la “Dadm” real y con altísimo porcentaje de certeza a partir de los parámetros que utiliza la Dirección Nacional de Vialidad (DNV) de la República Argentina para sus proyectos y los valores exigidos para recepcionar con conformidad una obra de recapado, de acuerdo a su Pliego de Especificaciones Técnicas Generales vigente:
h = R log natural [ Dk / Dadm ]
Pero utilizando el valor de “Dadm” obtenido a través del presente, se verifica que los espesores de capas asfálticas a ejecutar necesarios se reducen en un 30 % aproximado frente a los calculados con todas la Metodologías Deflectométricas. V. g.: Método California; Método Ruiz / Lilli (Argentina), etc.

EXPRESIÓN PROPUESTA

• Congruente con Rugosidad máxima admitida por PETG – 98 DNV = 1,5 m / KM (Pliego especificaciones técnica Dirección Nacional de Vialidad)
• Congruente con Ah = 0 (Ahuellamiento) y Fisuras= 0; Desprendimientos y baches abiertos o cubiertos = 0
• Congruente con expresiones de AASHTO para humedad crítica de capas subyacentes debida a napa freática; precipitaciones y / o deshielo primaveral. De tal manera.

Siendo más conservador, por seguridad de respuesta:
PSI final DNV – ADOPTADO = 2,0 ∆PSIADOPTADO = 1,5
Para llegar a un PSI final DNV – ADOPTADO = 2,0 y operando con las expresiones (1) y (2) de los algoritmos AASHTO.
* “Dadm” (humedad crítica), ∆PSI 1,5 = 54,593

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Comparación entre los espesores de capas de concreto asfáltico a ejecutar en una repavimentación calculada a partir de deflectometría mediante expresiones de fatiga Ruiz / Lilli”, “California division of highways” y la análoga “Try Falling” (Ing. H. M Ghiglione-compatible con AASHTO y especificaciones técnicas DNV).
Datos para el cálculo:
W18 = 7 x 10 ^ 6 Período cálculo= 8 años
Factor de ejes equivalente 8,2 toneladas s/Clasificación vehicular= 1,2399
Dk95 =84 mm/100 (Percentil 95) Dk80 =72 mm/100 (Percentil 80)

• Según Ruiz (1972)-Lilli (1980)

Espesor de refuerzo obtenido= 14 cm

• Según método “California Division of Highways”

Nº Ejes equivalentes a 10.000 libras =10,49 x7x 10 ^6 = 73 x10 ^6
Traffic Index (TI)= 11.0 Dk80= 72 mm/100= 0,028 ” (Percentil 80)
Espesor de refuerzo obtenido= 16 cm

• Según expresión “Try-Falling”- Ing. Ghiglione 2013

Espesor de refuerzo obtenido= 10 cm

CONCLUSIONES
Diferencia de espesores según criterios.
Nótese el orden del menor espesor de capa asfáltica utilizado por el nuevo método “Try-Falling”

• Ruiz/Lilli (14 cm) – Try Falling (10 cm)= 4 cm

Diferencia porcentual= 40%

• “California D. of H.” (16 cm)- Try Falling (10 cm)= 6 cm

Diferencia porcentual = 60%