11. (m) retroanalisis de deflectometria y aplic. en control de calidad- erwin kohler
Post on 01-Feb-2016
18 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Retroanálisis de Deflectometría y Aplicación en Control de Calidad
Erwin Kohler
Dynatest
Contenidos
1.Evaluación de pavimentos
2.Ensayos con FWD
1.Importancia del (buen) analisis
2.La solución
3.Deflectómetro liviano
A- Condición Estructural • Deflectometría de impacto • Fallas estructurales en superficie
B- Condición Funcional • Perfilometría láser • Fricción • Deterioros no estructurales en superficie • Ruido
C- Ensayos acelerados • Cómo falla y cuánto duran nuevos tipos de pavimentos
Ingeniería de pavimentos, en campo
Recepción de pavimentos nuevos Documentar cómo quedó Pavimentos “no nuevos” Determinar qué hacer Gestión del mantenimiento
Por qué?
Deflectometría de impacto:
FWD: Falling Weight Deflectometer
Inspección visual de deterioros relacionados a las cargas
Condición Estructural
Evaluar capacidad de las capas del pavimento de resistir cargas futuras
• Perfilómetro láser • Ruido • Fricción
• Ahuellamiento • Deterioros no estructurales
en superficie
B-Condición Funcional
Evaluar capacidad de servir al
público con seguridad y comodidad
Micrófonos para evaluar ruido rueda pavimento (y perfilómetro)
C-Ensayos acelerados
Entender cuánto dura y cómo fallan nuevos tipos de pavimentos
Cuerpo de Ingenieros del Ejército
Hanover, New Hampshire
Florida DOT
Cuerpo de Ingenieros del Ejército
Vicksburg, Mississippi
Caltrans-UCPRC
Suecia (VTTI ) Sudáfrica (Gauteng-CSIR)
Equipos HVS
Ensayos con FWD
Ensayos con FWD
Manual de Carreteras
Ensayos con FWD
Objetivo deflectometría
• A partir de las deflexiones obtener los módulos elásticos
• Retrocálculo (retroanálisis)
Importancia del (buen) análisis
1-FWD vs laboratorio
• Módulos obtenidos por retroanálisis y aquellos obtenidos en laboratorio presentan diferencias, particularmente para materiales de subrasante.
• Dividir por 2-3?
2-Módulos de capa intermedia • Otro problema encontrado en retroanálisis es que el
módulo de una capa intermedia resulta ser inferior al módulo de la subrasante, aunque se sepa que el material es de calidad superior
– E2 < E3 ?
– Quitar capa 2?
3- Deformación real en subrasante
• Finalmente, un problema común ocurre cuando se compara valores calculados con valores medidos de deformación en la subrasante.
• La deformación unitaria medida al comienzo de la subrasante puede ser el doble del valor teórico
Qué hacer? Modelación más compleja?
• FEM? Distinct Element Method (DEM)?
O ser más prácticos?
• Buscamos resultados que sean razonablemente adecuados
La solución
No linealidad
• Em = módulo en un punto del material donde la tensión o el esfuerzo principal (dinámico) es s1,
• s1 = esfuerzo o tensión vertical
• C y n = constantes (n es un número negativo)
• p es un esfuerzo de referencia, como la presión atmosférica (0.1 MPa).
Solamente subrasante?
• Las capas granulares intermedias son también no-lineales en su comportamiento,
• Pero para efectos de retroanálisis esto es menos importante. Si se necesitara conocer los esfuerzos o deformaciones unitarias al fondo de una capa granular, la no-linealidad del material sería importante
Fuentes de la no-linealidad
• Puede ser verdadera no-linealidad, – Ensayar con diferentes niveles de carga en el FWD
• Parte de la no-linealidad se debe típicamente a otras causas como
– efectos dinámicos del FWD
– limitaciones de la mecánica de sólidos para determinar esfuerzos y deformaciones en materiales que no son sólidos
Qué hacer?
• Se puede usar un programa de Elementos Finitos, con simetría axial
• Pero es mejor usar ecuaciones simples (Boussinesq –Odemark)
• Método de espesor equivalente y no-linealidad de la subrasante
Iterar con defl Medidas vs Calculadas
Módulos semilla
Espesores de capas
Deflexiones medidas
Cálculo de deflexiones
Carga
Error
Buscar nuevos módulos
Bien
Resultados
Mal
“Ajuste al cuenco de deflexiones”
Iteraciones buscando módulos (1)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Radial Distance (in)
Su
rfa
ce D
efl
ecti
on
(m
ils)
.
Measured Calculated - Trial 1
Iteraciones buscando módulos (2)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Radial Distance (in)
Su
rfa
ce D
efl
ecti
on
(m
ils)
.
Measured Calculated - Trial 2
Iteraciones buscando módulos (3)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Radial Distance (in)
Su
rfa
ce D
efl
ecti
on
(m
ils)
.
Measured Calculated - Trial 3
Iteraciones buscando módulos (4)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Radial Distance (in)
Su
rfa
ce D
efl
ecti
on
(m
ils)
.
Measured Calculated - Trial 4
Iteraciones buscando módulos (5)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Radial Distance (in)
Su
rfa
ce D
efl
ecti
on
(m
ils)
.
Measured Calculated - Trial 5
Resultado de retrocálculo:
• “Se obtuvo los módulos de cada capa que producirían deflexiones iguales a las medidas”
Programa ELMOD
Evaluation of Layer Moduli and Overlay Design
Propósito de la evaluación estructural de pavimentos
• Llegar a módulos de capas?
• Sí, pero hay más!
Propósito de la evaluación estructural de pavimentos
• Estimar la vida residual o calcular el espesor de refuerzo necesario para alcanzar la vida de diseño.
• Para poder hacer esto se calculan los esfuerzos y/o deformaciones críticas y se usan con modelos empíricos de fatiga, ahuellamiento o rugosidad.
Visión general de analisis de deflectometría
Retroanálisis de Módulos E
Carga Deflexiones Espesores Módulos de las capas
Non linealidad
Módulos E estacionales
Temperaturas Parámetros estacionales
Módulos para diseño para cada capa en cada estación del año
Cálculo de tensiones y
deformaciones
Cargas de diseño Tensiones y deformaciones en interfaz entre capas
Vida remanente
Tránsito Modelos de deterioro
Vida remanente de la capa crítica
Recapado requerido
Periodo y Material es de diseño
Diseño punto a punto
Integración con ensayos acelerados con HVS
• HVS = Heavy Vehicle Simulator
• Instrumentación del pavimento
• Permite comparar resultados de análisis de deflectometría con las respuestas reales
HVS
• Ensayos a escala real permiten:
– Medir respuestas reales (y ver si la modelación es adecuada)
– Ver cómo falla un determinado tipo de pavimento
– Ver cuánto dura (ciclos a la falla)
Deflectómetro Liviano LWD
Deflectómetro liviano LWD
• Light Weight Deflectometer:
– “Hermano pequeño del FWD”
– Para control durante la construcción
Deflectómetro liviano LWD
– Carro de transporte
– Pesos adicionales de 5 Kg
– Geófonos adicionales (con viga de extensión)
LWD y Computador de mano
1. Bluetooth: LWD - computador
2. Resiste polvo y salpicadoras
3. Altura de caída se ajusta fácil
4. Celda de carga mide fuerza del golpe
5. Plato de carga se cambia fácil entre 30cm y 15cm.
6. Geófono mide deflexión con alta precisión atravezando el centro del plato
LWD • Cuidado! Hay equipos sin:
– Geófono que atraviese el plato
– Celda de carga (Load Cell, LC)
• Debe poder determinar módulos de capas
Uso del LWD
• Permite controlar cada capa
• Alto rendimiento (muchos puntos)
• Identificar necesidad de mayor compactación
• Hace posible ajustar diseño (si módulos de base es diferente al asumido)
1 H
OU
R W
OR
K
P L A C A D E C A R G A
1 E N S AY O P O R H O R A
LW D 3 0 P U N T O S P O R H O R A
A L M E N O S
Gracias ekohler@dynatest.com
Gracias ekohler@dynatest.com
top related