METODOLOGIA PARA LA DETERMINACION DE LA RUGOSIDAD DE LOS PAVIMENTOS CON EQUIPO DE BAJO COSTO Y GRAN PRECISION1 Por Ing. Pablo del Aguila Rodrguez2 RESUMEN Este trabajo presenta una metodologa basada en los conceptos publicados por el Laboratorio Britnico de Investigacin de Transportes y Caminos (TRRL) en 1990, sobre el rugosmetro denominado MERLIN, y en los resultados obtenidos durante 5 aos de empleo intensivo del equipo en diferentes tipos de pavimentos. El rugosmetro MERLIN se introdujo en el Per en el ao 1993, tres aos despus que fuera dado a conocer por el TRRL. Si bien la metodologa original para el clculo de la rugosidad, comprende un mtodo de medicin simple y un procedimiento sencillo de clculo grfico, no permite de por s obtener un buen rendimiento con el equipo, aspecto relevante identificado desde un principio. Entre 1993 y 1998, el MERLIN fue empleado para la evaluacin de la rugosidad de mas de 3,000 km de carreteras en el Per, experiencia que sirvi para establecer las bases de una metodologa propia. La metodologa propuesta comprende fundamentalmente un nuevo mtodo para los ensayos de campo, que permite quintuplicar el rendimiento del equipo al mismo costo, y un procedimiento de clculo mecanizado, que incluye una nueva ecuacin de correlacin para el caso de pavimentos asflticos recin construidos. El sistema se complementa con criterios para la calificacin de los resultados, desarrollados para la realidad peruana. La metodologa expuesta es utilizada oficialmente en el Per para la evaluacin de la rugosidad de todo tipo de pavimentos, siendo aplicada al estudio de pavimentos para su rehabilitacin, para el control de calidad de pavimentos recin construidos, y como parte de programas de mantenimiento vial.

1.

INTRODUCCION El Laboratorio Britnico de Investigacin de Transportes y Caminos (TRRL) desarroll el rugosmetro MERLIN (acrnimo de la terminologa inglesa Machine for Evaluating Roughness using low-cost Instrumentation), basndose en el principio del perfilmetro esttico, con el objetivo de obtener un equipo de bajo costo, fcil manejo y un mtodo de anlisis simple con resultados confiables (1)(2)(3). A pesar de la gran exactitud de los resultados que proporciona el MERLIN, slo superada por la exactitud que proporciona el mtodo topogrfico, la desventaja del equipo es su bajo rendimiento si se compara con los rugosmetros dinmicos automatizados, tales como: el Bump Integrator, Mays Meter, Perfilmetro Laser, etc. La gran cantidad de tiempo consumido en la toma de datos y clculo del IRI, utilizando el mtodo grfico original establecido por el TRRL, se hace ms notoria cuando se trata de evaluar la rugosidad de vas de gran longitud (100 km o ms) y se dispone de muy poco tiempo para ello.

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Ponencia presentada al X Congreso Ibero Latinoamericano del Asfalto, Sevilla, Espaa, 1999. Ingeniero de Suelos y Pavimentos. Consultor Independiente.

Metodologa para la determinacin de la rugosidad de los pavimentos con equipo de bajo costo y gran precisin

Ing. Pablo del Aguila

Debido a que en los pases latinoamericanos la oportunidad de empleo de los rugosmetros an sigue siendo espordica, lo que no justifica muchas veces la manutencin de vehculos ad hoc destinados a la operacin de equipos dinmicos y los costos de calibracin relativamente altos, o a que las redes a ser evaluadas no son de gran extensin, el MERLIN constituye una buena alternativa, siempre y cuando sea resuelto el problema del bajo rendimiento (uso de mtodos adecuados para medicin y clculo), mas an cuando los resultados que proporciona son ms exactos que los de cualquier equipo automatizado. En dicho contexto las tareas principales, para establecer una metodologa que permita una mayor eficiencia, han sido las de estudiar las fuentes que inciden en el bajo rendimiento del equipo y desarrollar mtodos que permitan procesos automatizados, complementndose esto con la inclusin de criterios de anlisis y especificaciones tcnicas para la calificacin de los resultados, lo que ha sido posible por la experiencia ganada entre 1993 y 1998, luego de la evaluacin de ms de 3,000 km de pavimentos, en mas de 100 proyectos de carreteras, en el Per (4). 2. 2.1 METODOLOGIA PARA LA DETERMINACION DE LA RUGOSIDAD Fundamentos Tericos La determinacin de la rugosidad de un pavimento se basa en el concepto de usar la distribucin de las desviaciones de la superficie respecto de una cuerda promedio. La Figura N 1 ilustra como el MERLIN mide el desplazamiento vertical entre la superficie del camino y el punto medio de una lnea imaginaria de longitud constante. El desplazamiento es conocido como la desviacin respecto a la cuerda promedio.

La longitud de la cuerda promedio es 1.80m, por ser la distancia que proporciona los mejores resultados en las correlaciones. Asimismo, se ha definido que es necesario 2

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medir 200 desviaciones respecto de la cuerda promedio, en forma consecutiva a lo largo de la va y considerar un intervalo constante entre cada medicin. Para dichas condiciones se tiene que, a mayor rugosidad de la superficie mayor es la variabilidad de los desplazamientos. Si se define el histograma de la distribucin de frecuencias de las 200 mediciones, es posible medir la dispersin de las desviaciones y correlacionarla con la escala estndar de la rugosidad (Ver Figura N2). El parmetro estadstico que establece la magnitud de la dispersin es el Rango de la muestra (D), determinado luego de efectuar una depuracin del 10% de observaciones (10 datos en cada cola del histograma). El valor D es la rugosidad del pavimento en unidades MERLIN.

El concepto de usar la dispersin de las desviaciones de la superficie respecto de una cuerda promedio, como una forma para evaluar la rugosidad de un pavimento no es nuevo ni original del TRRL. Varios parmetros de rugosidad precedentes, tal como el conocido Quarter-car Index (QI), han sido propuestos por otros investigadores basndose en el mismo concepto, los que son analizados en la referencia (5). 2.2 Correlaciones D versus IRI Para relacionar la rugosidad determinada con el MERLIN con el Indice de Rugosidad Internacional (IRI), que es el parmetro utilizado para uniformizar los resultados provenientes de la gran diversidad de equipos que existen en la actualidad, se utilizan las siguientes expresiones: a. Cuando 2.4