Influencia de la Humedad de las Capas Granulares en la Optimización de Inversiones para la Conservación del Patrimonio Vial = Influence of Moisture on Optimization of Investments for Road Assets Conservation

Varela Soto, Fernando (2015). Influencia de la Humedad de las Capas Granulares en la Optimización de Inversiones para la Conservación del Patrimonio Vial = Influence of Moisture on Optimization of Investments for Road Assets Conservation. Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Civil (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.54774.

Description

Title: Influencia de la Humedad de las Capas Granulares en la Optimización de Inversiones para la Conservación del Patrimonio Vial = Influence of Moisture on Optimization of Investments for Road Assets Conservation
Author/s:
  • Varela Soto, Fernando
Contributor/s:
  • Delgado Alonso de Martinera, Carlos
  • Cerro Prada, Elena
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2015
Subjects:
Freetext Keywords: deflexiones; capacidad portante; módulos de elasticidad; humedad; capas granulares; cálculo inverso; modelo multicapa; infiltración = deflections; bearing capacity; modulus of elasticity; moisture; granular layers; backcalculation; multilayer model; infiltration
Faculty: E.T.S.I. Civil (UPM)
Department: Ingeniería Civil: Construcción, Infraestructura y Transporte
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

La conservación del patrimonio vial no debe ser una opción sino más bien una obligación de las administraciones públicas que deben preservar las inversiones como un valor cuya amortización acelerada puede producir un impacto grave en la economía. La inversión en conservación suele estar por debajo de las cifras recomendadas por el Banco Mundial (2 % del valor patrimonial) y, en este sentido, cualquier avance técnico que permita optimizar las inversiones de manera preventiva puede constituir una ventaja en los costes de mantenimiento. Uno de los factores clave a la hora de dimensionar una rehabilitación de tipo estructural es conocer la capacidad portante de las capas del pavimento. Las capas de rodadura que están formadas por mezclas bituminosas o bien por hormigones hidráulicos y las capas inferiores hasta llegar a la explanada suelen estar formadas por materiales granulares cuyas características mecánicas se ven influenciadas, en gran medida, por la humedad que poseen. En algunos métodos y normativas de rehabilitación estructural se aplican factores de corrección sobre la medida de la deformación que se produce bajo la aplicación de una determinada carga y que responde a la totalidad de la estructura del pavimento sin discernir qué parte de la misma corresponde a cada capa. La presente tesis pretende establecer una relación entre las precipitaciones y los valores de humedad de las capas granulares así como el valor de los módulos de elasticidad de dichas capas en función de la humedad. El conocimiento de estos valores y su variabilidad permitirá dimensionar cualquier rehabilitación estructural de un modo más homogéneo y racional. De manera secuencial, a lo largo del desarrollo de la presente tesis, se han generado en laboratorio una serie de suelos que responden a una tipología utilizada en los firmes de carreteras, posteriormente se ha evaluado en laboratorio su capacidad portante en función del grado de humedad de dichas capas. De manera paralela se han estudiado diferentes modelos conocidos para prever la infiltración del agua de lluvia, definiendo el más adecuado que, por capas, permite conocer el grado de humedad de los materiales granulares a diferentes profundidades en función de las precipitaciones y del tiempo. Finalmente se ha tratado de contrastar las hipótesis que se extraen de laboratorio y de los modelos de cálculo instalando en un tramo de carretera una serie de sensores de humedad a diferentes profundidades, colocando unas estaciones meteorológicas que han registrado las lluvias entre otros parámetros y, al mismo tiempo, se han tomado medidas de deflexiones durante un año en la zona de ensayo. El análisis de los resultados obtenidos ha permitido avanzar en el conocimiento del comportamiento mecánico de los pavimentos con el objetivo de precisar los cálculos a la hora de dimensionar una rehabilitación y, por lo tanto, optimizar las inversiones en el mantenimiento de los mismos. ----------ABSTRACT---------- The conservation of road assets should not be an option but a requirement for governments, that must preserve investments as a value which accelerated depreciation may cause serious impact on the economy. Investment in conservation is often below the recommendations given by the World Bank (2% in value). In this sense, any technical advance to optimize investments proactively can be an advantage in maintenance costs . One of the key factors when designing structural rehabilitation is the determination of the bearing capacity of the pavement layers. Road layers are formed by bituminous mixtures or hydraulic concrete as well as a set of lower layers usually made of unbound granular materials whose mechanical characteristics are largely influenced by the contained moisture. In some methods and regulations for structural rehabilitation, correction factors are applied to the measurement of the deformation occurring under application of a given load. Such deformations reflect all of the pavement structure without discerning which portion corresponds to each layer. This doctoral thesis aims to establish a relationship between rainfall and humidity values of the granular layers and the value of the modulus of elasticity of such layers depending on the humidity. The knowledge of these values and their variability allow dimensioning any structural rehabilitation in a more homogeneous and rational way. Sequentially throughout the development of this thesis, several series of soils that respond to a typology used in road pavements, were generated in the laboratory, subsequently evaluated their bearing capacity depending on the humidity contained in the layers. In parallel, we have studied different reported models to predict the infiltration of rainwater, determining the most appropriate for granular layers, which has allowed to know the moisture content of granular materials at different depths depending on rainfall and time. Finally, we have tried to test the hypotheses that are extracted from laboratory and computational models by installing some series of humidity sensors at different depths on a stretch of road, along with placing weather stations that have recorded rainfall among other parameters. At the same time, deflection measurements have been taken for a year in the test area. The analysis of the results has provided useful knowledge on the mechanical behavior of pavements in order to clarify the calculations when designing rehabilitation and, therefore, optimizing investments for road assets maintaining.

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Item ID: 54774
DC Identifier: http://oa.upm.es/54774/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:54774
DOI: 10.20868/UPM.thesis.54774
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 28 May 2019 08:10
Last Modified: 28 Nov 2019 23:30
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