{"id":795,"date":"2013-08-16T09:20:50","date_gmt":"2013-08-16T09:20:50","guid":{"rendered":"http:\/\/www.icog.es\/TyT\/?p=795"},"modified":"2016-09-06T12:56:03","modified_gmt":"2016-09-06T12:56:03","slug":"la-pista-de-ensayo-acelerado-a-escala-real-del-cedex","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.icog.es\/TyT\/index.php\/2013\/08\/la-pista-de-ensayo-acelerado-a-escala-real-del-cedex\/","title":{"rendered":"La Pista de Ensayo Acelerado a Escala Real del CEDEX"},"content":{"rendered":"

Tierra y Tecnolog\u00eda n\u00ba 43 |\u00a0Texto | Roberto \u00c1lvarez de Sotomayor Matesanz, euroge\u00f3logo, m\u00e1ster universitario en Ingenier\u00eda Geol\u00f3gica y Geotecnia (ralvarezdes@gmail.com<\/a>); Javier P\u00e9rez Ayuso, Centro de Estudios del Transporte, CEDEX (Javier.Perez@cedex.es<\/a>); Bel\u00e9n Cadavid J\u00e1uregui, Centro de Estudios del Transporte, CEDEX (Belen.Cadavid@cedex.es<\/a>)<\/strong> |\u00a0Uno de los principales objetivos de la pista de ensayo acelerado a escala real del CEDEX es el conocimiento del comportamiento estructural de los firmes ensayados, similares a los existentes en las carreteras del pa\u00eds. Para ello, una vez dise\u00f1adas y construidas las secciones establecidas, se utiliza instrumentaci\u00f3n, que colocada en aquellos puntos del firme donde se producen las principales variables de tensi\u00f3n, deformaci\u00f3n\u00a0y desplazamiento, miden dichos valores al paso de los veh\u00edculos simuladores de carga, que reproducen el tr\u00e1nsito real de veh\u00edculos en una carretera durante 20 o m\u00e1s a\u00f1os en un reducido periodo de tiempo.<\/em><\/p>\n

La geometr\u00eda de la pista de ensayo acelerado del CEDEX consiste en dos tramos rectos con una longitud de 75 m en cada uno de ellos, unidos por dos tramos curvos, cada uno con un radio de curvatura de 25 m, formando un rect\u00e1ngulo redondeado. Una viga de acero ubicada en el per\u00edmetro interior hace las veces de rail para los dos veh\u00edculos autom\u00e1ticos. Adem\u00e1s de toda la instrumentaci\u00f3n instalada para medir la tensi\u00f3n, deformaci\u00f3n y desplazamiento, se colocan otro n\u00famero importante de sensores para medir variables como temperatura, nivel fre\u00e1tico, humedad de los suelos, etc., que facilitan el an\u00e1lisis de las medidas din\u00e1micas. Complementariamente a la instrumentaci\u00f3n del firme es habitual la auscultaci\u00f3n de caracter\u00edsticas superficiales y estructurales del mismo mediante deflect\u00f3metro de impacto, perfil\u00f3grafo transversal, perfil\u00f3grafo longitudinal, georadar… (figura 1).<\/p>\n

\"tyt43cedex02\"<\/a>La monitorizaci\u00f3n de las secciones de firme se lleva a cabo en los dos tramos rectos, cada uno de ellos dividido en tres secciones tipo de entre 19 y 25 metros de longitud cada una, siendo monitorizadas a la vez las seis secciones. Bajo sendos tramos rectos existen dos galer\u00edas subterr\u00e1neas donde se dispone el sistema de adquisici\u00f3n de datos (figura 2).<\/p>\n

Un caj\u00f3n de hormig\u00f3n de 2,6 m de profundidad y 8 m de ancho permite la construcci\u00f3n del terrapl\u00e9n con, al menos, un espesor de 1,25 m; estas dimensiones adem\u00e1s facilitan las operaciones de la maquinaria convencional para la construcci\u00f3n de obras de tierra y carreteras. El prop\u00f3sito de la utilizaci\u00f3n del caj\u00f3n de hormig\u00f3n para la construcci\u00f3n de las secciones proyectadas es el de aislar los firmes de los suelos de alrededor, produciendo un soporte homog\u00e9neo del pavimento a lo largo de cada ensayo y entre diferentes ensayos, permitiendo que los resultados sean\u00a0comparables. Adem\u00e1s, el caj\u00f3n ofrece la posibilidad de inundarlo, de forma que las condiciones de humedad de los terraplenes y explanadas pueden ser controladas y, por tanto, simular condiciones reales (figura 3).<\/p>\n

La carga es aplicada al firme por medio de dos veh\u00edculos autom\u00e1ticos que circulan a una velocidad m\u00e1xima de 60 km\/h y aplican una carga din\u00e1mica de 65 kN a su paso, reproduciendo la carga que produce el semieje de un veh\u00edculo pesado sobre la rodada de una carretera. La viga rail situada en el per\u00edmetro interior de la pista, adem\u00e1s de servir como gu\u00eda de los veh\u00edculos autom\u00e1ticos, permite un control total de la carga aplicada por los veh\u00edculos durante su recorrido (figura 4).<\/p>\n

El \u00e9xito en el cumplimiento del objetivo para el que se dise\u00f1a la pista no depende \u00fanicamente de una correcta elecci\u00f3n de los tipos de sensores o de su colocaci\u00f3n en el firme, ni siquiera del tipo de equipo de auscultaci\u00f3n elegido para cada variable a medir. Es muy importante realizar una correcta construcci\u00f3n de la pista poniendo especial cuidado en la disposici\u00f3n de cada capa de suelos, adem\u00e1s de disponer de gran n\u00famero medidas debido a la variabilidad de los numerosos factores que intervienen en el ensayo. Para ello, es indispensable disponer de un sistema de gesti\u00f3n de instrumentaci\u00f3n y de an\u00e1lisis de las medidas obtenidas.<\/p>\n

\"tyt43cedex03\"<\/a>El sistema integral de gesti\u00f3n de instrumentaci\u00f3n de la pista de ensayo ha sido desarrollado por personal del CEDEX bas\u00e1ndose en la experiencia y en las necesidades que requiere una correcta explotaci\u00f3n de la instalaci\u00f3n. El sistema lleva a cabo las tareas de gesti\u00f3n en base de datos de cada uno de los sensores utilizados, calibraci\u00f3n de cada sensor y de todos aquellos elementos que intervienen en la medida, programaci\u00f3n de los procesos de medida, automatizaci\u00f3n de la toma de datos y an\u00e1lisis de resultados (figura 5).<\/p>\n

En el dise\u00f1o y explotaci\u00f3n de la pista se le ha dado una enorme importancia a la automatizaci\u00f3n del proceso, con el objetivo de obtener un funcionamiento continuado. Tambi\u00e9n es importante se\u00f1alar que toda la instalaci\u00f3n incluyendo veh\u00edculos, sistema de gobierno y sistema de gesti\u00f3n de la instrumentaci\u00f3n se ha realizado con tecnolog\u00eda \u00edntegramente espa\u00f1ola.<\/p>\n

En carretera, cuando un neum\u00e1tico se desplaza sobre la superficie en un punto cualquiera de la secci\u00f3n estructural situado por delante de la carga, aparecen unas tensiones y deformaciones cuya magnitud depende del tipo y direcci\u00f3n de la carga, constituci\u00f3n del firme, tipo de explanada, temperatura, profundidad del elemento considerado, etc. Salvo en los casos de los firmes mal proyectados o construidos, las tensiones a que se ven sometidos los distintos elementos del firme son inferiores a las de rotura. El fallo se produce por la repetici\u00f3n de las solicitaciones, que producen un fen\u00f3meno de fatiga.<\/p>\n

La instrumentaci\u00f3n de los firmes nos permite, por tanto, la medici\u00f3n de las tensiones y deformaciones que aparecen en distintos puntos del firme bajo el paso de una carga, y especialmente en aquellos que se consideran cr\u00edticos.<\/p>\n

Para cada capa de material, el punto cr\u00edtico y variable tenso-deformacional es distinto, por lo tanto hay que diferenciar cada tipo de sensor y su punto de colocaci\u00f3n.<\/p>\n

Las mezclas bituminosas apoyadas sobre materiales granulares fallan por la acumulaci\u00f3n de deformaciones horizontales de tracci\u00f3n en el fondo de la capa bituminosa. En consecuencia, la instrumentaci\u00f3n de las capas de mezcla ha tenido como objetivo fundamental la medida de las deformaciones unitarias horizontales en la direcci\u00f3n de la marcha y en su perpendicular en el fondo de la capa.<\/p>\n

\"tyt43cedex04\"<\/a>Las capas granulares y suelos trabajan principalmente repartiendo la tensi\u00f3n vertical que recibe al paso de la carga por contacto entre sus part\u00edculas. Por tanto, la instrumentaci\u00f3n de los suelos se dirigi\u00f3 a las medidas de las deformaciones verticales en el plano superior de este tipo de capas. Asimismo, y para poder realizar diferentes trabajos de tarado de modelos matem\u00e1ticos, an\u00e1lisis de m\u00f3dulos de elasticidad, etc., se han instalado sensores espec\u00edficos para medir las presiones verticales que se producen en dicho nivel.<\/p>\n

Adem\u00e1s de los sensores que nos proporcionan datos sobre la fatiga de cada capa de material, se instalan otros tipos de sensores que nos proporcionan datos para analizar la evoluci\u00f3n de cada tipo de firme. Para realizar estas medidas se colocan sensores de desplazamiento vertical en la superficie y anclados en el fondo del caj\u00f3n de hormig\u00f3n.<\/p>\n

Por \u00faltimo, se instalan una serie de sensores que nos permiten obtener datos sobre las siguientes variables: temperatura, nivel fre\u00e1tico y humedad, que son indispensables para el an\u00e1lisis de los datos obtenidos por el resto de los sensores.<\/p>\n

El sistema integral de gesti\u00f3n de instrumentaci\u00f3n cuenta con tres \u00e1reas diferenciadas. La\u00a0primera corresponde a aquellas tareas de gesti\u00f3n de cada sensor colocado en los firmes. Una segunda \u00e1rea corresponde a las tareas de medida. Y, por \u00faltimo, la tercera \u00e1rea corresponde al almacenamiento y an\u00e1lisis de las curvas medidas.<\/p>\n

Construcci\u00f3n de la pista de ensayo<\/strong><\/p>\n

El inicio del proyecto de construcci\u00f3n de la pista de ensayo acelerado comienza con la elecci\u00f3n de las secciones tipo que ser\u00e1n ensayadas. Lo primero de todo es localizar los pr\u00e9stamos correspondientes para la obtenci\u00f3n de los diferentes tipos de suelos seg\u00fan los art\u00edculos 330 y 512 del PG-3, seleccionado, adecuado, tolerable, etc., y de la norma 6.1 IC de Secciones de Firme.<\/p>\n

\"tyt43cedex05\"<\/a>Una vez los pr\u00e9stamos de suelo han sido seleccionados, ya analizados los ensayos de clasificaci\u00f3n correspondientes, se procede al acopio de los mismos en las instalaciones del Centro de Estudios del Transporte, donde de nuevo se volver\u00e1n a realizar los ensayos de clasificaci\u00f3n correspondientes.<\/p>\n

Los ensayos de clasificaci\u00f3n de los suelos que formar\u00e1n parte de la pista son: determinaci\u00f3n de la granulometr\u00eda de las part\u00edculas por el m\u00e9todo del tamizado seg\u00fan norma UNE 933-1, determinaci\u00f3n del l\u00edmite l\u00edquido de un suelo por el m\u00e9todo del aparato de Casagrande seg\u00fan norma UNE 103 103, determinaci\u00f3n del l\u00edmite pl\u00e1stico de un suelo seg\u00fan norma UNE 103 104, ensayo de compactaci\u00f3n Proctor modificado seg\u00fan norma UNE 103 501, ensayo C.B.R., seg\u00fan norma UNE 103 502, determinaci\u00f3n del contenido en materia org\u00e1nica de un suelo mediante permanganato pot\u00e1sico seg\u00fan norma UNE 103 204, contenido en sales solubles de un suelo distintas del yeso seg\u00fan norma NLT 114, contenido en yeso seg\u00fan norma NLT-115, hinchamiento libre de un suelo en ed\u00f3metro seg\u00fan norma UNE 103 601 y asiento en ensayo de colapso seg\u00fan norma NLT-254.<\/p>\n

Las secciones proyectadas contemplan la disposici\u00f3n de suelos de diferentes caracter\u00edsticas geot\u00e9cnicas por encima del n\u00facleo de terrapl\u00e9n formado por suelo tolerable tipo 0, que presentan espesores determinados en cada capa para cada una de las secciones, siendo los suelos situados por encima del n\u00facleo, adecuado tipo 1 y seleccionado tipos 2 y 3 y suelo estabilizado in situ con cemento del tipo EST 3, que combinados entre s\u00ed dar\u00e1n lugar a los diferentes tipos de explanadas proyectadas (figura 6).<\/p>\n

\"tyt43cedex06\"<\/a>Puesto que la correcta construcci\u00f3n de la pista de ensayo es excepcionalmente importante, durante la misma se pone especial atenci\u00f3n\u00a0en la humedad de referencia del ensayo Pr\u00f3ctor, as\u00ed como en la energ\u00eda de compactaci\u00f3n transmitida por los rodillos, realiz\u00e1ndose ensayos de control de humedad y densidad \u201cin situ\u201d por el m\u00e9todo nuclear y mediante densidad \u201cin situ\u201d de un suelo por el m\u00e9todo de la arena seg\u00fan norma UNE 103 503. Adicionalmente, se realizan ensayos \u201cin situ\u201d de placa de carga est\u00e1tica de 300 mm de di\u00e1metro seg\u00fan norma NLT-357, de placa de carga din\u00e1mica de 600 mm seg\u00fan normas UNE 103807-1, de placa de carga din\u00e1mica de 300 mm seg\u00fan norma UNE 103807-2, complement\u00e1ndose mediante auscultaci\u00f3n con deflect\u00f3metros de impacto ligero LWD y KUAB (figura 7).<\/p>\n

Instalaci\u00f3n de la instrumentaci\u00f3n<\/strong><\/p>\n

La instalaci\u00f3n de los sensores se lleva a cabo durante la construcci\u00f3n de los firmes de ensayo. La programaci\u00f3n de ambas operaciones, construcci\u00f3n de los firmes y colocaci\u00f3n de la instrumentaci\u00f3n se efect\u00faa de manera que al terminar una capa se detiene la ejecuci\u00f3n de la obra para colocar los sensores. Ese tiempo de parada se aprovecha para tomar muestras de materiales y realizar ensayos de control. Con el objetivo del m\u00e1ximo aprovechamiento de tiempo y recursos, mientras se ejecuta la puesta en obra de los sensores en uno de los tramos rectos, en el otro se realizan generalmente labores de construcci\u00f3n del firme (figura 8).<\/p>\n

Como fase previa a la instalaci\u00f3n de cada sensor, se realizaron las tareas necesarias de control de calidad de cada sensor suministrado. La fase siguiente de calibraci\u00f3n de todos los sensores se realiza con su cable correspondiente y con toda la cadena de medida del sistema de adquisici\u00f3n de datos. Estas tareas se realizan, por tanto, a pie de tajo o en las galer\u00edas de instrumentaci\u00f3n de la Pista de Ensayo.<\/p>\n

Las fases en las que se divide la instalaci\u00f3n de los sensores son las siguientes:<\/p>\n