dr. ing. andrés sotil...

Dr. Ing. Andrés Sotil Chávez

18 de Octubre 2018


Universidad Nacional de Ingeniería (UNI, Lima, Perú) 97-99

Arizona Western College (AWC, AZ, EE.UU.) 99-00

Arizona State University (ASU) en 00-01 (B.Sc.), 02-03 (M.Sc.) y 03-05 (Ph.D.)

Ph.D. en Ingeniería Civil / Transportes, Carreteras, Pavimentos y Materiales

Experiencia Profesional

Diseño, Supervisión, Consultoría, Mantenimiento y Sub-Gerencia (05-11)

Docente Universitario de Pregrado y Postgrado (10-18)

Ex Director de la Carrera de Ingeniería Civil – USIL (14-17)

Gerente General de 3IPE Perú SAC (17-18)

Gerente General Grupo AS Arquitectura e Ingeniería SAC (18)

INVESTIGACIÓN EN PAVIMENTOS

¿Sirve?

¿Tiene sentido?

Si una Nueva Guía de Diseño de Pavimentos

genera un año adicional de vida a toda la

red carretera generará ahorros en el rango

de los miles de millones de dólares

Matt Witczak

ESFUERZO SALVADOREÑO Antes que nada felicitar al Ing. Ricardo Flores por su

presentación de la Propuesta de Diseño Estructural de Pavimentos Flexibles

Es un gran primer paso que permite transicionar del AASHTO 93 empírico ajeno a nuestras realidades hacia algo más nuestro…

Provee una introducción a conceptos mecanísticos que serán vitales para futuras mejoras de sus diseños estructurales…

Lo presentado ayer va en línea con lo expresado en la diapositiva anterior y se constituye en una

GUÍA EMPÍRICA CON CONCEPTOS MECANICISTAS

ESFUERZO SALVADOREÑO Ayer : Guía Empírica AASHTO 1993

Hoy : Guía Empírica con Conceptos Mecanicistas (E-CM) y Coef. Foráneos

En 5 años : E-CM con Coeficientes Salvadoreños

¿Qué necesitan?

En 10 años : M-E Salvadoreña

¿Estarán listos?

SIN EMBARGO… Lo presentado ayer es Diseño Estructural de

Pavimentos, no es de Diseño de Materiales (Mezcla Asfáltica).

Es cierto que incluye E* (Módulo Dinámico)

Incluye conceptos de temperatura y frecuencia de carga pero de respuesta del material, más no de diseño del mismo.

Entiendo que el diseño de mezcla aún se define con la metodología Marshall, ¿correcto?

¿Y supervisión de obra? ¿control de calidad?

PROBLEMAS CON MARSHALL Ensayo que busca determinar la estabilidad de la

mezcla de agregado con asfalto (pensado en frenar ahuellamientos de vías no pavimentadas)

Temperatura de ensayo de 60oC (recordar este valor)

Carga aplicada en forma distinta a lo que se genera en campo

Pregunta:

Si se tiene diabetes, ¿se ensayan triglicéridos o glucosa?

CLASICO vs. MODERNO Método AASHTO 1993 y AASHTO 2008

Método Marshall y Método SUPERPAVE

MEZCLA Y ESTRUCTURASMATERIALES Y DISEÑO

Estructuras con Asfaltos

Asfaltos clasificado con el sistema PEN y/o AC

Agregados clasificados con AASHTO y SUCS

Mezcla diseñada con metodología Marshall

Estructuras diseñadas con metodología AASHTO 93

Estructuras de Concreto

Cemento clasificado por ASTM C150

Agregados clasificados con ASTM y AASHTO

Mezcla diseñada con metodología ACI y otras

Estructuras diseñadas siguiendo PCA, AASHTO 93 y otras

¿CÓMO SE CONTROLA LA CALIDAD?CONSTRUCCIÓN Y SUPERVISIÓN

Estructuras con Asfaltos

Agregados con ensayos NTP

Asfalto con ensayos PEN o AC y contenido con ensayos de extracción

Mezcla con ensayos Marshall

Temperaturas medidas en campo


Agregados con ensayos NTP

Cementos con ensayos ASTM

Mezcla con ensayos slump, f´c, % aire en laboratorio

Mezcla con ensayos NDT y diamantinas

¿QUÉ MIDE ESA CALIDAD?Estructuras con Asfaltos

¿Si hay desviación en el huso granulométrico?

¿Si no se cumple el contenido de asfalto?

¿Si no se cumple la temperatura o porcentaje de compactación?

¿Cuánto más se deforma por estas desviaciones? ¿Cuánto más se agrieta?


¿Si no cumple con f´c o porcentaje de vacíos?

¿Si no cumple con la relación a/c?

¿Si no es curado apropiadamente?

¿Cuánto más grietas por contracción se generan? ¿Cuántos años menos durará si no cumple f´c?

Fuera del Huso Granulométrico…

¿Cuánto mas (o menos) daño esto generaría?

AGREGADOS

¿QUÉ MIDE ESA CALIDAD?

100g100g

penetration

0 sec 5 sec

¿Y qué pasa con el

contratista?

Si no cumple con lo pedido,

se le sanciona o se le pide

reconstruir… ¿está bien?

ENTONCES… Los pasos que ustedes están dando en Diseño

Estructural debe estar acompañado con pasos similares en Diseño de Mezcla, así como de Supervisión y de Control de Calidad en Obra

MEZCLA vs. PAVIMENTO

OBJETIVO:

Se busca un método que permita el diseño de mezcla que

optimice el comportamiento de la estructura del pavimento y

que sea una herramienta de medición del trabajo hecho por

el contratista

PRS: especificación de

Aceptación de Calidad

(QA) basados en la

correlación de

propiedades

fundamentales del

material con el

comportamiento

Si la especificación no

deriva de una relación

con el comportamiento,

entonces…

¿qué sentido tiene?

Reporte publicado

en 2011

UN POCO DE HISTORIA…

MATTHEW WITCZAKARIZONA STATE UNIVERSITY

En 1996 el Dr. M.W. Witczak de la University of Maryland gana dos proyectos de investigación:

NCHRP 1-37A para generar la Guía de Diseño de Pavimentos del 2002 que reemplazaría al AASHTO 93. Esta guía por temas de tiempo se llama hoy la Guía MEPDG AASHTO 2008 (Diseño Estructural)

NCHRP 9-19 para generar el ensayo de laboratorio que confirme los ensayos SUPERPAVE y que reemplace a la métodología Marshall (Diseño de Mezcla)

MATTHEW WITCZAKARIZONA STATE UNIVERSITY

En 1999 Witczak se muda de Maryland a Arizona con sus dos proyectos

Continúan con los trabajos dentro del Advanced PavementResearch Group (…2002)


Universidad Nacional de Ingeniería (UNI, Lima, Perú) 97-99

Arizona Western College (AWC, AZ, EE.UU.) 99-00

Arizona State University (ASU) en 00-01 (B.Sc.), 02-03 (M.Sc.) y 03-05 (Ph.D.)

¿QUÉ SE CONSIGUIÓ? NCHRP 1-37A: Desarrollo del MEPDG AASHTO 2008

NCHRP 9-19: Determinar el Ensayo de Comportamiento Simple que acompañe al Método Superpave

Los proyectos empezaron SEPARADOS, pero ¿se pueden juntar?

NCHRP 1-37 - MEPDG

NCHRP 9-19: ENSAYOS DE COMPORTAMIENTO DE SUPERPAVE

Célula Triaxial usada para simular las cargas en 3-D

Ensayos que fueron los candidatos finales

(NCHRP 465, Junio 2002)

1. Modulo Dinámico (E*)

(Desarrollado por Terri Pelinen, Finlandia)

2. Carga Triaxial Repetida - Numero de Flujo (Fn)

3. Deformación Triaxial Estática – Tiempo de Flujo (Ft)

(Desarrollado por Kamil Kaloush, Líbano)

y = 8.7521x-0.522

R2 = 0.6457

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 20 40 60 80 100 120 140

E* at 130oF and 10 Hz (ksi)

Ru

t D

ep

th a

t L

ast

Su

rvey

Date

(in

ch

es) Lab Blended Mixes

y = 8.7521x-0.522

R2 = 0.6457

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 20 40 60 80 100 120 140


Ru

t D

ep

th a

t L

ast

Su

rvey

Date

(in

ch


REPORTE NCHRP 465 Se encontró, por ejemplo, que en mezclas preparadas

en el laboratorio, los E*-UC vs. Ahuellamientos tenían un correlación justa

Ensayo del

Módulo

Dinámico

Tiempo de

Flujo

Numero de

Flujo

Repetir los ensayos pero con mezclas

recolectadas en campo (Junio 2003 en adelante)

1. Modulo Dinámico (E*)

(Desarrollado por Andrés Sotil, Perú)

2. Carga Triaxial Repetida - Numero de Flujo (Fn)

3. Deformación Triaxial Estática – Tiempo de Flujo (Ft)

(Desarrollado por Aleksander Zborowski, Polonia)

LABORATORIO vs. CAMPO

Variable Medida en el Laboratorio

(E*, Fn, Ft)

Co

mp

ort

am

ien

to d

e D

añ

o e

n e

l C

am

po

(Me

did

o e

n C

am

po

o C

alc

ula

do

po

r

AA

HS

TO

20

08

)

Se busca que lo medido en el laboratorio se

relacione con lo observado en campo, así como se

vio en el Reporte NCHRP 465

y = 8.7521x-0.522

R2 = 0.6457

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 20 40 60 80 100 120 140


Ru

t D

ep

th a

t L

ast

Su

rvey

Date

(in

ch


y = 8.7521x-0.522

R2 = 0.6457

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 20 40 60 80 100 120 140


Ru

t D

ep

th a

t L

ast

Su

rvey

Date

(in

ch


ANALICEMOS EJE x EJE Eje X se tenía que ver que variable era mejor (E*, Fn o Ft)

Eje Y es el valor del daño...

Ya que el grupo desarrollaba en simultáneo el MEPDG se podían utilizar las predicciones del software para correlacionar con valores en el eje X

Se simularon 864 escenarios (en realidad más)

12 Locaciones (desde Alaska a Arizona/Florida)

9 Estructuras (1, 2, 2.75, 3, 4, 6, 8, 12, 20 in)

4 Velocidades Promedio (0.5, 15, 45, y 60 mph)

1 Nivel de Tráfico (107 ESALs, se encontró una ecuación)

2 Tipos de Mezcla (Muy Rígida y Muy Blanda)

COMPARACIÓN DE ESPESOR vs. AHUELLAMIENTO (Sotil, 2005)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 2 4 6 8 10 12 14

Total Structure AC Thickness (in)

AC

Ru

t D

ep

th

(in

)

Total AC Thickness = 1 in Total AC Thickness = 2 inTotal AC Thickness = 3 in Total AC Thickness = 4 inTotal AC Thickness = 6 in Total AC Thickness = 8 inTotal AC Thickness = 12 in Maximum Total AC Rut Depth Profile

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 2 4 6 8 10 12 14

TOTAL AC THICKNESS (IN)

20

02

-DG

AC

RU

TT

ING

(IN

)

2002-DG EXCEL DATABASE

2002-DG RUNS

Traffic Speed = 45 mph

Traffic Repetitions = 10^7 ESALs

Continuity

Problems Continuous Difference (High)

2002-DG VALIDATION RUNS


LIBROS EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS

1ra Edición – 1959 2da Edición – 1975

Yoder Yoder y Witczak

ELDOR YODER En su experiencia enunció:

Si vas a diseñar un pavimento para bajo tráfico, que no supere 2 pulgadas

Si vas a diseñar un pavimento para tráfico alto, que no sea menor a 5 o 6 pulgadas

Nos tomó 35 años de investigación para sustentar lo que mi profesor me indicó con su experiencia…

Lamentablemente, la economía siempre va a diseños de 3 o 4 pulgadas

MATT WITCZAK


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 2 4 6 8 10 12 14

Total Structure AC Thickness (in)

AC

Ru

t D

ep

th

(in

)

Total AC Thickness = 1 in Total AC Thickness = 2 inTotal AC Thickness = 3 in Total AC Thickness = 4 inTotal AC Thickness = 6 in Total AC Thickness = 8 inTotal AC Thickness = 12 in Maximum Total AC Rut Depth Profile

ANALICEMOS EJE x EJE Si ya se tiene el Eje Y, ¿qué pasó con el Eje X?

Fn o Ft no se podían encontrar correlaciones

Para 2005, se pudo publicar el trabajo de E* vs. Ahuellamiento (Sotil, 2005).

WELCOME!!!

The following MS Excel Spreadsheet has been designed to help you in your Mix and/or Structural Design. You have the capability of using the

program only for Asphalt Mix Design, only for Quality Control and Assurance during your project construction, and also for simultaneous Asphalt

Mix and Structural Design. Each different use represents what is called a MODE. The following list shows the 4 MODES identified by the

Research Team:

MODE 1 = M-E 2002-DG fully implemented (Not Possible in the MS Excel Program).

MODE 2 = Simultaneous Asphalt Mix and Pavement Structural Design (MODE 1 Shortcut).

MODE 3 = Asphalt Mix Design Only

MODE 4 = Quality Control and Assurance Process Only

For this MS Excel Spreadsheet, it is required that you input the material characteristics of your asphalt mixes. Your have 4 different options to do it.

OPTION 1 = Use Laboratory Measured E* Values for all the Mixes

OPTION 2 = Use Sigmoidal Master Curve Coefficients for all the Mixes

OPTION 3 = Use Job Mix Formula for all the Mixes (Witczak E* Predictive Equation)

OPTION 4 = Allow Combination of Option 1, 2, and 3 according to Engineer's input 1 2 3 4

1 A E I

Please, select what condition you require: 2 B F J

Indicate the letter from A to P that produces your 3 C G K

desired combination: D 4 D H L

(December 15th 2005)E* IMPLEMENTATION PROGRAM Version 1.0

OP

TIO

N

MODE

NCHRP

Developed By

Sponsored By

Andres Sotil, Graduate Research Assistant

Dr. Matthew W. Witczak, Professor

Under the Guidance of

RELACIÓN E* vs. AHUELLAMIENTO(Sotil, 2005)

E* a Condiciones Recomendadas según Sitio y Tráfico

(Valores obtenidos del Proyecto NCHRP 9-19 Superpave)

De

form

ac

ión

Pe

rma

ne

nte

–A

hu

ell

am

ien

to

(Va

lore

so

bte

nid

os

de

l M

EP

DG

)

Curva única por:

Ciudad (Temperatura)

Tipo de Mezcla (Asfalto y Agregados)

Espesor de Carpeta Asfáltica

Nivel de Tráfico (Volumen y Frecuencia)

Obtenido por simulación

del MEPDG, versión 0.7 (2004)

¿Y ESA CURVA? Como el Dr. Loria mencionó ayer, E* sin indicar

Temperatura o Frecuencia no tiene sentido…

¿Qué temperatura?

¿Qué frecuencia?

Concepto de Temperatura y Frecuencia Efectiva (Sotil, 2005)

TEMPERATURA EFECTIVA Teff = Una temperatura simple, única y equivalente que

generará la cantidad de daño en el pavimento que sería generado si se considerarán todas las variaciones estacionales de temperatura

Este Teff, por lo tanto, será único por daño (ahuellamiento, fatiga, térmico) y por condición (profundidad, velocidad/frecuencia)

TEMPERATURA EFECTIVA

Comparación de Conceptos de Teff-ahuellamiento de Marshall,

SHRP 7-Day Max (No sensible a frecuencia), la Temperatura

Crítica de Berkeley (10 Hz), y la Teff-Witczak @ 25, 1.0, y 0.1 Hz

TEMPERATURA EFECTIVA Ecuación original de Witczak

Original Witczak Teff EquationTeff = 58 – 5.5 z + 0.92 MAAT

y = 3E-14x6.0953

R2 = 0.9412

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

60 70 80 90 100 110 120 130

Original Witczak Effective Temperature (oF)

(Equation 3.1)

20

02

-DG

Pre

dic

ted

AC

Ru

ttin

g (

inch

)

R2adj = 0.82

Se = 0.017

Sy = 0.04

Se/Sy = 0.425

N = 12 points

y = 8E-13x5.2771

R2 = 0.993

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

60 70 80 90 100 110 120 130 140

Modified Witczak Effective Temperature (oF)

(Equation 3.4)

20

02

-DG

Pre

dic

ted

AC

Ru

ttin

g (

inch

)

TEMPERATURA EFECTIVA Ecuación Teff-Witczak del 2005

( ) ( )

( ) ( ) ( )RainSunshineWind

MAATzFreqLnT

MMAT

eff

071.0337.0)(132.1254.1

11.1021.9261.3534.41

++−+

+−−=

R2adj = 0.99

Se = 0.003

Sy = 0.04

Se/Sy = 0.073

N = 12 points

FRECUENCIA Se utiliza la siguiente ecuación

Freq = 17.6 * (Speed / LEFFGUESS)

Donde LEFFGUESS se calcula en un proceso iterativo

basado en Z (profundidad), R (radio de llanta), P

(presión de llanta),

RELACIÓN E* vs. AHUELLAMIENTO

E* a Condiciones Recomendadas según Sitio y Tráfico

(Valores obtenidos del Proyecto NCHRP 9-19 Superpave)

De

form

ac

ión

Pe

rma

ne

nte

–A

hu

ell

am

ien

to

(Va

lore

so

bte

nid

os

de

l M

EP

DG

)

Criterio de Falla de Ahuellamiento

Región de

Penalidad o

Rechazo Región de Aceptación y/o Bono


El valor de E* permitido para

condiciones dadas


Falla

Aceptable

Curva obtenida

por el software

en MS-Excel

solo para

Ahuellamientos

¿QUÉ REPRESENTA? Se puede definir una límite de daño y asociarla con una

medición de laboratorio

Ventajas de E*

Se caracterizan mezclas en reemplazo de a1 = 0.44

Se utiliza la Teff y la Freqeff.

Ya no se tendría que utilizar % asfalto, granulometrías, u otras mediciones (estabilidad y flujo de Marshall) que no se relacionan con el comportamiento del pavimento.

INTEGRACIÓN DE DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA CON DISEÑO DE

ESTRUCTURA

MEPDG y QRSS

Arizona State University continuó el trabajo y extendió las predicciones del MEPDG en versión MS Excel para:

Ahuellamiento (Sotil, 2005)

Agrietamiento por Fatiga (NCHRP Report 704, 2011)

Agrietamiento Térmico (NCHRP Report 704, 2011)

IRI (NCHRP Report 704, 2011)

En Abril 2006 se decidió modificar la presentación en MS Excel para un programa propio en versión MS Windows denominado:

Quality-Related Specification Software (QRSS) o

Software de Especificaciones Relacionadas con la Calidad

Breve comentario sobre el tráfico

utilizado (ESALs)

y = 0.8175x

R2 = 0.89

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

2002-DG Rutting from Load Spectra Approach

20

02

-DG

Ru

ttin

g f

ro

m

ES

AL

Ap

pro

ach

ESAL vs. MATRIZ VEHICULAR

Simulación DG2002 en 61 Secciones LTPP

Matriz Vehicular convertida a ESAL vs. Matriz Vehicular (Sotil, 2005)

PRODUCTO FINAL DEL QRSS

El software determina los bonos o penalidades

a ser aplicados a los contratistas según la

predicción de comportamiento que viene del MEPDG y el

resultado del E* (Superpave)

PRODUCTO FINAL DEL QRSS - IRI

¿Qué E*?

MODULO DINÁMICO (E*)

El MEPDG se basa en E*-UC (ensayos no confinados) siguiendo la recomendación del Reporte NCHRP 465 (trabajo de T. Pellinen).

Sin embargo, en 2003 trabajando con mezclas modificadas con caucho asfalto, se determinó que E*-UC no es el ensayo apropiado:

The Asphalt Rubber Demonstration Program (Arizona)

I-40 Project

The Performance Evaluation of Arizona Asphalt Rubber Mixtures Using Advanced Dynamic, Material Characterization Tests Project (Arizona)

I-17 Project

The 2002 Alberta Asphalt Rubber Project (Canada)

Alberta Project

MODULO DINÁMICO (E*)

RATIO MODULAR (R)

R = E*mix

E*Reference

Donde:

R = Ratio Modular

E*mix = Módulo Complejo Dinámico para una mezcla

E*Reference = E* para mezcla de referencia

ANÁLISIS DEL RADIO MODULAR

Evaluado a 14oF y 100oF, ambos a 10 Hz.

Se usaron mezclas convencionales que se tenían de la base de datos de ASU

Comportamiento Deseado

En Condiciones Frías: La mezcla con el R más bajoBuen potencial para prevenir agrietamiento por bajas temperaturas

En Condiciones Calientes: La mezcla con R más altoBuen potencial para prevenir ahuellamiento

Modular Ratio TablesUnconfined Conditions – 14oF – 10 Hz

Mix Binder AC Va Nominal E*

ID Type (%) (%) Aggregate (ksi) R Rank

AR-ACFC 58-22 (R) 8.8 17.6 9.0-mm OG 1237 0.6 1

ARAC 58-22 (R) 6.8 10.9 19.0-mm GG 1525 0.74 2

WesTrack Section C2 64-22 4.8 9.3 12.5-mm FDGM 1642 0.8 3

Alberta Rubber Pen 150-200 (R) 8.9 9.7 19.0-mm GG 1780 0.86 4

ALF Lane 8 Novophalt 4.7 11.9 19.0-mm DGM 1926 0.93 5

ADOT Conventional1

64-22 4.1 10.5 19.0-mm DGM 2065 1 6

ADOT Conventional 58-28 6.1 6.4 19.0-mm DGM 2245 1.09 7

ALF Lane 12 AC-20 4.1 7.4 37.5-mm DGM 2626 1.27 8

MnRoad Section 20 PEN 120/150 6.1 6.3 12.5-mm DGM 2715 1.31 9

ALF Lane 4 AC 20 4.9 9.7 19.0-mm DGM 2727 1.32 10

WesTrack Section C24 64-22 5.8 7.5 12.5-mm CDGM 2833 1.37 11

ADOT Conventional 76-16 Chevron 4.9 7.9 19.0-mm DGM 3044 1.47 12

I-17 PG 58-22 58-22 (R) 7.5 8 19.0-mm GG 3475 1.63 13

WesTrack Section R4 64-22 5.2 6.6 19.0-mm FDGM 3646 1.77 14

WesTrack Section R23 64-22 5.8 4.9 19.0-mm CDGM 3772 1.83 15

ALF Lane 3 AC-5 4.8 7.7 19.0-mm DGM 4101 1.99 16

I-17 PG 64-16 64-16 (R) 8.9 5.5 19.0-mm GG 4235 2.05 17

Alberta Control Pen 150-200 5.4 5.4 9.0-mm FDGM 4713 2.28 18





I-17 PG 64-16 64-16 (R) 8.9 5.5 19.0-mm GG 490 4.02 3



I-17 PG 58-22 58-22 (R) 7.5 8 19.0-00 GG 296 2.43 6


ALF Lane 12 AC-20 4.1 7.4 37.5-mm DGM 215 1.76 8




ALF Lane 4 AC 20 4.9 9.7 19.0-mm DGM 173 1.42 12

ADOT Conventional1

64-22 4.1 10.5 19.0-mm DGM 122 1 13

MnRoad Section 20 PEN 120/150 6.1 6.3 12.5-mm DGM 115 0.94 14


ALF Lane 3 AC-5 4.8 7.7 19.0-mm DGM 111 0.91 16

ARAC 58-22 (R) 6.8 10.9 19.0-mm GG 107 0.88 17

AR-ACFC 58-22 (R) 8.8 17.6 9.0-mm OG 101 0.83 18

Modular Ratio TablesUnconfined Conditions – 100oF – 10 Hz



ARAC1

58-22 (R) 6.8 10.9 19.0-mm GG 1498 1 1

AR-ACFC 58-22 (R) 8.8 17.6 9.0-mm OG 1615 1.08 2

ALF Lane 3 AC-5 4.8 7.7 19.0-mm DGM 1947 1.3 3





I-17 PG 58-22 58-22 (R) 7.5 8 19.0-mm GG 4876 3.26 8

I-17 PG 64-16 64-16 (R) 8.9 5.5 19.0-mm GG 5936 3.96 9

ALF Lane 4 AC-20 4.9 9.7 19.0-mm DGM 6137 4.1 10


Modular Ratio TablesConfined Conditions – 14oF – 10 Hz

Modular Ratio TablesConfined Conditions – 100oF – 10 Hz



I-17 PG 64-16 64-16 (R) 8.9 5.5 19.0-mm GG 934 1.08 1

AR-ACFC 58-22 (R) 8.8 17.6 9.0-mm OG 875 1.02 2

ARAC1

58-22 (R) 6.8 10.9 19.0-mm GG 862 1 3


I-17 PG 58-22 58-22 (R) 7.5 8 19.0-mm GG 746 0.87 5

ALF Lane 12 AC-20 4.1 7.4 37.5-mm DGM 664 0.77 6





CONCLUSIONES DEL ESTUDIO COMPARATIVO (SOTIL, 2003)

Bajo las mismas condiciones, las mezclas modificadas han mostrado sus beneficios en el campo.

Cuando se buscó usar los resultados de E* No Confinada como indicador de comportamiento de campo, se encontró que éste NO proveía una Buena correlación usando el Ratio Modular a Altas Temperaturas.

Cuando se cambió con Resultados de E* Confinadosse obtuvieron las correlaciones apropiadas.

MODULO DINÁMICO (E*) Más aún, se tiene que tener claro que cuando se hizo la

evaluación con mezclas de campo, el MEPDG tenía SERIAS complicaciones en predecir los daños según la forma de cargar las secciones

National Comparisons by Hierarchical Level

y = 0.6593x

R2 = 0.4011

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 0.5 1 1.5 2

Field Measured AC Rut Depth (inch)

20

02

-DG

Reg

ion

all

y C

ali

bra

te A

C

Ru

t D

epth

Pre

dic

tio

n (

inch

)

.

SES = 47.344

n = 1332

Se = 0.189

Sy = 0.196

Se / Sy = 0.961

R2adj = 0.077

NCHRP 9-19

Level 1

Overall Correlations are very poor

with a moderate underprediction

tendency (y = 0.66x)

y = 0.9669x

R2 = 0.6594

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 0.5 1 1.5 2


20

02

-DG

Reg

ion

all

y C

ali

bra

te A

C

Ru

t D

epth

Pre

dic

tio

n (

inch

)

.

SES = 1.607

n = 327

Se = 0.070

Sy = 0.115

Se / Sy = 0.609

R2adj = 0.630

NCHRP 1-37A

Level 3

Appropriate since Calibration

was performed with this data

MODULO DINÁMICO (E*) Se entendió que

Habían secciones que tenían sólo valores de nivel 3

Las secciones de MnRoad tenían data de nivel 1 y tráfico normal

Las secciones de Westrack tenían data de nivel 1 y tráfico canalizado automatizado

Las secciones de NCAT tenían data de nivel 1 y tráfico simplificado

Las secciones de FHWA-ALF eran de un ensayo acelerado

Los modelos del AASHTO 2008 no estaban listos para trabajar con un solo set de factores para diversos tipos de carga…

y = 0.8255x

R2 = 0.6785

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2


20

02

-DG

Reg

ion

all

y C

ali

bra

ted

AC

Ru

t D

epth

Pre

dic

tio

n (

inch

)

LTPP WPE

WesTrack LAB

WesTrack PLANT

FHWA-ALF LAB

FHWA-ALF CORES

MnRoad LAB

MnRoad PLANT

NCAT PLANT

Regional Calibration Measured vs. Predicted Comparison

y = 0.8255 x

R2adj = 0.672

Se = 0.107

Sy = 0.186

Se/Sy = 0.572

N = 1659

points

y = 0.9281x

R2 = 0.3715

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 0.5 1 1.5 2


20

02

-DG

Reg

ion

all

y C

ali

bra

te A

C

Ru

t D

epth

Pre

dic

tio

n (

inch

)

.

Regional Approach Comparisons by Hierarchical Level

NCHRP 9-19

Level 1 – Input for E* was

measured in the Laboratory

Better Correlations with less

underprediction tendency

(y=0.82x)

NCHRP 1-37A

Level 3 –Input for E* was

Guessed or Calculated

Calibration slightly reduced to

compensate for additional data

SES = 2.147

n = 327

Se = 0.081

Sy = 0.11534

Se / Sy = 0.704

R2adj = 0.502

y = 0.8154x

R2 = 0.7043

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 0.5 1 1.5 2


20

02

-DG

Reg

ion

all

y C

ali

bra

te A

C

Ru

t D

epth

Pre

dic

tio

n (

inch

)

.

SES = 16.696

n = 1332

Se = 0.112

Sy = 0.1963

Se / Sy = 0.570

R2adj = 0.674

MODULO DINÁMICO (E*) Por lo tanto, es importantísimo tener claro que el E*

debe ser utilizado para condiciones homogéneas (tráfico normal o tráfico acelerado)

A esto se le debe sumar que debe considerarse el ensayo confinado para mezclas no convencionales

La ecuación predictiva de Witczak de 1999 se calibró con mezclas convencionales ensayadas sin confinamiento, y se determinó también que deben hacerse calibraciones para mezclas modificadas…

Predicted versus Measured E*Current Version (1999) with 14 Parameters

Measured E (10^5 psi)

0.01

0.1

1

10

100

0.01 0.1 1 10 100

Pred

icte

d E

(10^

5 p

si)

Data Points = 750 AR Mixtures = 9

R2 = 0.56 ; Se/Sy = 0.67 ; Fair

I-40 ARAC and Alberta Mixes

I-40 AR-ACFC

and I-17 Mixes

Predicted versus Measured E*Recalibrated Version of Equation with 14 Parameters


0.01

0.1

1

10

100

0.01 0.1 1 10 100

Pred

icte

d E

(1

0^

5 p

si)

R2 = 0.972 ; Se/Sy = 0.170 ; Excellent

Good Accuracy

Small Bias

Predicted versus Measured E*Current Version of Equation with 14 Parameters and a Correction

Factor / Multiplier


0.01

0.1

1

10

100

0.01 0.1 1 10 100

Pre

dic

ted E

(10^

5 p

si)

R2 = 0.860 ; Se/Sy = 0.377 ; Good

Strong Bias

Multiplier = 2.327

CRITERIO E*



(QA) basados en la

correlación de

propiedades

fundamentales del

material con el

comportamiento




entonces…


Reporte publicado

en 2011

PAVIMENTOSUN CUENTO EN 3 PAISES

EE.UU.

Arizona State University (1999)

Costa Rica

LanammeUCR

Perú

Ministerio de Transportes y Comunicaciones

LANAME-UCR Empezaron a hacer ensayos de este tipo en 2003

15 años después:

Tienen evaluación Nano, Micro, Macro y Escala Natural

Han recalibrado el MEPDG para las condiciones costarricenses utilizando su HVS.

LANAMME-UCR Empezaron a hacer ensayos de este tipo en 2003

15 años después:

Tienen evaluación Nano, Micro, Macro y Escala Natural

Han recalibrado el MEPDG para las condiciones costarricenses utilizando su HVS.

En mi opinión, la clave del éxito no recae en los equipos que Lanamme-UCR tiene, sino en su personal…


EE.UU.


Costa Rica

LanammeUCR (2003)

Perú

Ministerio de Transportes y Comunicaciones

MIENTRAS TANTO, EN PERÚ

MTC Laboratorio

Prof. Andres Sotil

PERU vs. COSTA RICA

Versiones muy diferentes, pero ambas

producen los mismos resultados de E*


EE.UU.


Costa Rica

LanammeUCR (2003)

Perú

Ministerio de Transportes y Comunicaciones (1997)

No hubo sostenibilidad por no capacitar al personal

RESUMEN Y CONCLUSIONES Se busca tener una metodología de diseño ESTABLE

que genere ahorros con mayores tiempos de servicio

El esfuerzo Salvadoreño presentado ayer representa una Metodología Empírica con Conceptos Mecanicistas y Coeficientes Foráneos

Este paso es importantísimo y en la dirección correcta hacia una guía salvadoreña mecanística-empírica…

Sin embargo, debe complementarse con diseños de mezcla asfálticas avanzadas

RESUMEN Y CONCLUSIONES Metodología MARSHALL no es usable porque sólo se

preocupa de ver la estabilidad de la mezcla de agregado y asfalto, pero ¿cómo se relacionan sus resultados con el comportamiento de campo?

Objetivo del ensayo que reemplace al ensayo de Marshall:

Se busca un método que permita el diseño de mezcla que optimice el comportamiento de la estructura del pavimento

y que sea una herramienta de medición del trabajo hecho por el contratista

RESUMEN Y CONCLUSIONES Para 2002, bajo el proyecto NCHRP 9-19, se tenían 3

ensayos candidatos:

Módulo Dinámico – E*

Número de Flujo – Fn

Tiempo de Flujo - Ft

Candidatos determinados en ensayos realizados con mezclas elaboradas en laboratorio (condiciones controladas)

Para 2005 no se obtenían resultados con Fn y Ft, si con E* para ahuellamiento.

CRITERIO E*



(QA) basados en la

correlación de

propiedades

fundamentales del

material con el

comportamiento




entonces…


Reporte publicado

en 2011

RESUMEN Y CONCLUSIONES E* permite:

Variar las condiciones de la mezcla para la determinación de los daños (MEPDG – Diseño Estructural)

Diseñar mezclas asfálticas para condiciones de temperatura y frecuencia efectivas

Evaluar la condición de las mezclas en campo según las gráficas anteriores

Permite realizarlo para ahuellamiento, agrietamiento por fatiga y térmico, e IRI.

RESUMEN Y CONCLUSIONES Temas asociados explicados:

MEPDG demostró que bajo las mismas condiciones, el daño es mayor en estructuras de 2 a 4 pulgadas.

La temperatura para realizar los diseños debería ser la Teff. Se presenta una versión de dicha ecuación pero hay versiones actualizadas del 2010-2011:

Freq = 17.6 * (Speed / LEFFGUESS)

( ) ( )

( ) ( ) ( )RainSunshineWind

MAATzFreqLnT

MMAT

eff

071.0337.0)(132.1254.1

11.1021.9261.3534.41

++−+

+−−=


Ahuellamiento calculado con ESALs = 0.8175 Ahuellamiento calculado con Matriz Vehicular (esta relación fue calculado con la versión 0.7 MEPDG)

E* sin confinamiento no siempre es apropiado, en especial para mezclas modificadas

La Ecuación Predictiva de Witczak debería ser recalibrada para condiciones ajenas a su calibración original (se mostró ejemplo)

El modelo del MEPDG no pudo determinar predicciones apropiados para diversas condiciones de carga (real, simulada, canalizada, acelerada)


Por lo tanto, el MEPDG (o similares) debe ser calibrada para condiciones homogéneas.

Se presentó el ejemplo de Perú, que había adquirido los equipos avanzados en 1997 pero por falta de personal, hoy seguimos con clasificación PEN, Marshall y AASHTO 1993…

Solo un personal capacitado y actualizado le dará SUSTENTABILIDAD a sus desarrollos tecnológicos y vida a los equipos que adquieran.

Preguntas?

[email protected] (email)

(+51) 968-857984

dr. ing. andrés sotil...

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