Ensayos acelerados de pavimento en Costa Rica

Equipos para ensayo acelerado de pavimentos como el Simulador de Vehículos Pesados (HVS en inglés) permiten simular el desempeño en campo de una estructura de pavimento en un período reducido de tiempo. El fin de este presente proyecto de investigación es caracterizar y mejorar los materiales de uso en el país, introducir nuevos materiales o tecnologías, generar o mejorar las especificaciones existentes y desarrollar una guía de diseño estructural de pavimentos para el país. Con tales objetivos es que se han construido los primeros tramos experimentales en las instalaciones del Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales de la Universidad de Costa Rica (LanammeUCR). Se pretende con los resultados iniciales de este experimento, determinar la metodología de ensayo a seguir para futuras aplicaciones del HVS

Development of reliable pavement models

textAs the cost of designing and building new highway pavements increases and the number of new construction and major rehabilitation projects decreases, the importance of ensuring that a given pavement design performs as expected in the field becomes vital. To address this issue in other fields of civil engineering, reliability analysis has been used extensively. However, in the case of pavement structural design, the reliability component is usually neglected or overly simplified. To address this need, the current dissertation proposes a framework for estimating the reliability of a given pavement structure regardless of the pavement design or analysis procedure that is being used. As part of the dissertation, the framework is applied with the Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide (MEPDG) and failure is considered as a function of rutting of the hot-mix asphalt (HMA) layer. The proposed methodology consists of fitting a response surface, in place of the time-demanding implicit limit state functions used within the MEPDG, in combination with an analytical approach to estimating reliability using second moment techniques: First-Order and Second-Order Reliability Methods (FORM and SORM) and simulation techniques: Monte Carlo and Latin Hypercube Simulation. In order to demonstrate the methodology, a three-layered pavement structure is selected consisting of a hot-mix asphalt (HMA) surface, a base layer, and subgrade. Several pavement design variables are treated as random; these include HMA and base layer thicknesses, base and subgrade modulus, and HMA layer binder and air void content. Information on the variability and correlation between these variables are obtained from the Long-Term Pavement Performance (LTPP) program, and likely distributions, coefficients of variation, and correlation between the variables are estimated. Additionally, several scenarios are defined to account for climatic differences (cool, warm, and hot climatic regions), truck traffic distributions (mostly consisting of single unit trucks versus mostly consisting of single trailer trucks), and the thickness of the HMA layer (thick versus thin). First and second order polynomial HMA rutting failure response surfaces with interaction terms are fit by running the MEPDG under a full factorial experimental design consisting of 3 levels of the aforementioned design variables. These response surfaces are then used to analyze the reliability of the given pavement structures under the different scenarios. Additionally, in order to check for the accuracy of the proposed framework, direct simulation using the MEPDG was performed for the different scenarios. Very small differences were found between the estimates based on response surfaces and direct simulation using the MEPDG, confirming the accurateness of the proposed procedure. Finally, sensitivity analysis on the number of MEPDG runs required to fit the response surfaces was performed and it was identified that reducing the experimental design by one level still results in response surfaces that properly fit the MEPDG, ensuring the applicability of the method for practical applications.Civil, Architectural, and Environmental Engineerin

Método de optimización del número de giros de diseño mediante desempeño relativo

El Departamento de Transportes de Texas (TxDOT) recientemente ha especificado el ensayo Hamburg Wheel Tracking Device (HWTD) dentro de sus requisitos para mezclas Superpave. Esto introduce una característica de desempeño a un método de diseño que es principalmente volumétrico, de manera que se garantice la resistencia al ahuellamiento y humedad de estas mezclas asfálticas. Sin embargo, el método de diseño Superpave ha sido originalmente desarrollado para producir mezclas resistentes a este tipo de falla, especialmente ahuellamiento. Esto ha llevado a que se produzcan mezclas con bajos contenidos de ligante asfáltico. Mientras que esto es ventajoso para mezclas resistentes al ahuellamiento, se están reportando mezclas susceptibles al agrietamiento las cuales se están convirtiendo en el más grande problema de los pavimentos asfálticos en Texas.En un intento por producir mezclas con mayor contenido de ligante asfáltico, TxDOT ha investigado la posibilidad de modificar la metodología Superpave. Investigaciones recientes han indicado que el efecto de reducir los vacíos de aire en la mezcla de 4% a 3% o 2.5%, aunque permite un incremento en el contenido de ligante asfáltico, ha sido dañino para las mezclas, en particular para mezclas con ligantes asfálticos de baja viscosidad.Este estudio presenta un procedimiento de diseño basado en intervalos de confianza mediante un análisis de desempeño, enfocado hacia una determinación del nivel de compactación (Ndesign) que incremente el contenido de ligante asfáltico en la mezcla, sin que se comprometa la resistencia al ahuellamiento. Un esquema experimental ha sido diseñado para analizar las características de desempeño de la mezcla asfáltica usando varios niveles de Ndesign. El procedimiento ha indicado la necesidad de la reducción en los niveles de compactación (Ndesign) para la mayoría de las condiciones, con la excepción de pavimentos sometidos a altos volúmenes de tráfico en regiones de altas temperaturas. El número de giros de diseño para la mayoría de las condiciones podría ser reducido en Texas de 100 a 75-85 giros, para mejorar la resistencia a la fatiga y durabilidad, sin tener efectos significativos en la resistencia al ahuellamiento

Método de optimización del número de giros de diseño mediante desempeño relativo

El Departamento de Transportes de Texas (TxDOT) recientemente ha especificado el ensayo Hamburg Wheel Tracking Device (HWTD) dentro de sus requisitos para mezclas Superpave. Esto introduce una característica de desempeño a un método de diseño que es principalmente volumétrico, de manera que se garantice la resistencia al ahuellamiento y humedad de estas mezclas asfálticas. Sin embargo, el método de diseño Superpave ha sido originalmente desarrollado para producir mezclas resistentes a este tipo de falla, especialmente ahuellamiento. Esto ha llevado a que se produzcan mezclas con bajos contenidos de ligante asfáltico. Mientras que esto es ventajoso para mezclas resistentes al ahuellamiento, se están reportando mezclas susceptibles al agrietamiento las cuales se están convirtiendo en el más grande problema de los pavimentos asfálticos en Texas.En un intento por producir mezclas con mayor contenido de ligante asfáltico, TxDOT ha investigado la posibilidad de modificar la metodología Superpave. Investigaciones recientes han indicado que el efecto de reducir los vacíos de aire en la mezcla de 4% a 3% o 2.5%, aunque permite un incremento en el contenido de ligante asfáltico, ha sido dañino para las mezclas, en particular para mezclas con ligantes asfálticos de baja viscosidad.Este estudio presenta un procedimiento de diseño basado en intervalos de confianza mediante un análisis de desempeño, enfocado hacia una determinación del nivel de compactación (Ndesign) que incremente el contenido de ligante asfáltico en la mezcla, sin que se comprometa la resistencia al ahuellamiento. Un esquema experimental ha sido diseñado para analizar las características de desempeño de la mezcla asfáltica usando varios niveles de Ndesign. El procedimiento ha indicado la necesidad de la reducción en los niveles de compactación (Ndesign) para la mayoría de las condiciones, con la excepción de pavimentos sometidos a altos volúmenes de tráfico en regiones de altas temperaturas. El número de giros de diseño para la mayoría de las condiciones podría ser reducido en Texas de 100 a 75-85 giros, para mejorar la resistencia a la fatiga y durabilidad, sin tener efectos significativos en la resistencia al ahuellamiento

Método de optimización del número de giros de diseño mediante desempeño relativo

El Departamento de Transportes de Texas (TxDOT) recientemente ha especificado el ensayo Hamburg Wheel Tracking Device (HWTD) dentro de sus requisitos para mezclas Superpave. Esto introduce una característica de desempeño a un método de diseño que es principalmente volumétrico, de manera que se garantice la resistencia al ahuellamiento y humedad de estas mezclas asfálticas. Sin embargo, el método de diseño Superpave ha sido originalmente desarrollado para producir mezclas resistentes a este tipo de falla, especialmente ahuellamiento. Esto ha llevado a que se produzcan mezclas con bajos contenidos de ligante asfáltico. Mientras que esto es ventajoso para mezclas resistentes al ahuellamiento, se están reportando mezclas susceptibles al agrietamiento las cuales se están convirtiendo en el más grande problema de los pavimentos asfálticos en Texas.En un intento por producir mezclas con mayor contenido de ligante asfáltico, TxDOT ha investigado la posibilidad de modificar la metodología Superpave. Investigaciones recientes han indicado que el efecto de reducir los vacíos de aire en la mezcla de 4% a 3% o 2.5%, aunque permite un incremento en el contenido de ligante asfáltico, ha sido dañino para las mezclas, en particular para mezclas con ligantes asfálticos de baja viscosidad.Este estudio presenta un procedimiento de diseño basado en intervalos de confianza mediante un análisis de desempeño, enfocado hacia una determinación del nivel de compactación (Ndesign) que incremente el contenido de ligante asfáltico en la mezcla, sin que se comprometa la resistencia al ahuellamiento. Un esquema experimental ha sido diseñado para analizar las características de desempeño de la mezcla asfáltica usando varios niveles de Ndesign. El procedimiento ha indicado la necesidad de la reducción en los niveles de compactación (Ndesign) para la mayoría de las condiciones, con la excepción de pavimentos sometidos a altos volúmenes de tráfico en regiones de altas temperaturas. El número de giros de diseño para la mayoría de las condiciones podría ser reducido en Texas de 100 a 75-85 giros, para mejorar la resistencia a la fatiga y durabilidad, sin tener efectos significativos en la resistencia al ahuellamiento

Análisis del desempeño de geosintéticos como sistemas intercapa en pavimentos flexibles

Proyecto de graduación (licenciatura en ingeniería civil)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ingeniería::Facultad de Ingeniería::Escuela de Ingeniería Civi

Estimación del módulo resiliente para materiales granulares de Costa Rica

The resilient modulus is a measure of the ability of a material to store or absorb energy without experiencing permanent deformation. This is determined by triaxial tests of repeated load and is an important parameter in the analysis and design of flexible pavements. With its value it is possible to predict the mechanical response of the pavement as stresses, deformations and deflections. However, obtaining it is expensive for the equipment involved and not all material laboratories have the test. Because of this, pavement designers use correlations to approximate a resilient modulus value, which generally differs considerably from that obtained with the test. The following research aims to estimate a universal model of a resilient modulus for granular materials that considers variables related to stress states and the basic characteristics of the materials. For this, a linear regression model was generated using ordinary least squares with data from at least 13 different granular materials. The model was validated by statistical indicators obtaining an acceptable goodness of fit.El módulo resiliente es una medida de la capacidad de un material de almacenar o absorber energía sin que este experimente deformación permanente. Este se determina mediante ensayos triaxiales de carga repetida y es un parámetro importante en el análisis y diseño de pavimentos flexibles. Con su valor es posible predecir la respuesta mecánica del pavimento como esfuerzos, deformaciones y deflexiones. Sin embargo, su obtención es onerosa por los equipos que involucra, razón por la que no todos los laboratorios de materiales cuentan con el ensayo. Debido a esto, los diseñadores de pavimentos recurren a correlaciones para aproximar un valor de módulo resiliente, que generalmente difiere de forma considerable del obtenido con el ensayo. La siguiente investigación tiene como objetivo la estimación de un modelo universal de módulo resiliente para materiales granulares que considere variables relacionadas con los estados de esfuerzo y las características básicas de los materiales. Para ello, se generó un modelo de regresión lineal mediante mínimos cuadrados ordinarios con datos de al menos 13 diferentes materiales granulares. El modelo se validó mediante indicadores estadísticos obteniendo una bondad de ajuste aceptable

Correlación entre el módulo dinámico y el módulo cortante dinámico en mezclas asfálticas en caliente para la evaluación del daño por humedad

Proyecto de gradución (licenciatura en ingeniería civil)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ingeniería::Facultad de Ingeniería::Escuela de Ingeniería Civi

A New Ceramics Approach for Contact Lens

Nowadays the field of dentistry is focusing into a new aesthetic area in the light of an minimal invasive dentistry approach. Aesthetic treatments with dental porcelain veneers without any preparation (ceramic contact lenses) have gained popularity in recent years. Thus, the need for constant improvement and knowledge of innovative techniques and ceramics is fundamental.   This article point out about the essential criteria to promote a clinical succeed of the technique over the years. 

Espectros de carga asociados a distintos tipos de vehículos pesados en rutas de la red vial estratégica nacional no reguladas por estaciones de pesaje

Proyecto de graduación (licenciatura en ingeniería civil)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ingeniería::Facultad de Ingeniería::Escuela de Ingeniería Civi