Estudio del coeficiente de fricción en pavimentos

[Resumen del autor]

"ESTUDIO DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN EN PAVIMENTOS". El presente trabajo, referido al estudio del coeficiente de fricción en pavimentos, corresponde a la memoria para optar al título de Ingeniero Civil. En nuestro país no existe un sistema de medida que indique el grado de seguridad de una ruta, ya que los factores de seguridad de la calzada son numerosos y variados: velocidad de circulación, estado de los neumáticos del vehículo, características geométricas y textura del pavimento, además de las condiciones climáticas y del propio conductor. La seguridad en la conducción presenta una importancia social y económica, debido a los costos de un accidente de tránsito por una mala adherencia en el pavimento. El camino +debe proveer un nivel de resistencia al patinaje para seguridad en frenado, maniobras y control del vehículo en cualquier segmento del camino, y en particular dentro de una zona curva. Diversos estudios han demostrado claramente que los niveles de fricción desarrollados por un pavimento en contacto con un neumático están dependiendo de dos características: macrotextura y microtextura propias del pavimento. El Criterio III de Estabilidad dinámica se considera como el principal criterio de diseño de curvas horizontales en el ámbito internacional, este criterio se relaciona directamente con la dinámica de la conducción, la cual es controlada por las leyes físicas del movimiento e involucra sus propiedades, las del trazado y del pavimento de la vía por la que circula. Se debe tener en cuenta las zonas críticas están representadas por las curvas horizontales que presenta el trazado. Este criterio se basa en la diferencia entre la oferta y demanda de fricción. Para una conducción segura el coeficiente de roce ofrecido debe ser mayor que el coeficiente de roce demandado. El roce ofrecido que debe resultar seguro hasta la velocidad de diseño. Cuando no se cumplen los criterios de consistencia, el riesgo asumido por los usuarios aumenta, ya que las condiciones definidas en el diseño son inferiores a los que asume el usuario al circular por la vía. Si la oferta de fricción resulta mucho mayor que la demandada, se presenta un problema económico; ya que la vía se podría haber diseñado con un estándar más bajo, por lo tanto, se habrían economizado recursos. Dentro de las Regiones V y Metropolitana se han seleccionado zonas curvas pertenecientes a caminos primarios bidireccionales de asfalto para llevar a cabo el análisis de consistencia dinámica. El estudio cuenta con un total de 50 curvas y 25 tramos rectos. Para tener una clara descripción de la adherencia de las curvas seleccionadas se utilizan los equipos del Laboratorio Nacional de Vialidad, trabajando con el SCRIM, Péndulo Británico Y Mancha de Arena. El SCRIM (Sideway-force Coefficient Routine Investigation Machine) es el equipo que permite obtener el coeficiente de fricción dinámico (SFC), es decir, una combinación de las componentes de roce longitudinal y radial, circulando a tres velocidades (30, 50 y 70 [Km/hr]), de esta forma es posible obtener curvas que relacionen el coeficiente de fricción con la velocidad. Al tener el universo de mediciones es posible determinar los percentiles, cada percentil representa el porcentaje de vías que tienen valores del coeficiente de fricción mayores al que indica la curva para una velocidad determinada. Luego se puede definir el percentil asociado a la curva internacional, considera

ndo las transformaciones utilizadas en estos análisis para obtener el coeficiente de fricción en la dirección radial. Para obtener la fricción demandada se necesita la Velocidad de Percentil 85 (Vgs), para adquirirla se realizan mediciones en terreno sin que el conductor se sienta controlado y disminuya la velocidad real a la que circula, con estos datos se realiza un análisis de frecuencia obteniendo la velocidad de percentil 85, la cual es mayor que la velocidad de diseño para la mayoría de las curvas. Para poder relacionar la geometría con la fricción, se define la tasa de cambio de curvatura (parámetro no empleado en nuestro país); lo cual permite estudiar el comportamiento tanto en curvas circulares como en clotoides. El análisis de percentiles refleja el estado de los caminos respecto al coeficiente de fricción (SFC). La normativa propone límites a los valores SFC para una velocidad de circulación de 50 [km/hr], por lo tanto, se analizarán los límites respecto a esta velocidad. Según el resultado de los percentiles, si se considera un valor SFC cercano a 0,40 (valor mínimo aceptado actualmente en rectas), se tiene que un 25% de las vías no cumplen esta condición. Por otro lado, al considerar un valor SFC igual a 0,55 (valor límite en casos especiales), el 60% de las vías presentan valores menores. Por lo tanto, el mayor riesgo lo presentan los casos especiales, los bajos valores de fricción unidos a las condiciones climáticas, de visibilidad y al estado del vehículo pueden generar problemas en la seguridad de la conducción. En la comparación con los valores internacionales el percentil característico de las vías estudiadas es del orden del 40%, por lo tanto, estas vías presentan un bajo nivel de seguridad; mientras que para Estados Unidos se aproxima al percentil 90, Alemania al 80 y Grecia al 20. Nuevos conceptos han sido incorporados en la versión actual del Volumen 3 del Manual de Carreteras, con lo cual cambian los parámetros de diseño. Al comparar los efectos de estas variaciones con los resultados obtenidos del estudio realizado se obtienen resultados positivos. El análisis de estabilidad dinámica entrega un resultado del diseño geométrico, comparando el coeficiente de fricción asumido con el demandado. Como resultado, para curvas de mayor radio se presenta una mayor variación entre la fricción demandada y la asumida, para mejorar esto no basta con mejorar la geometría, ya que se deben considerar los factores constructivos y la densidad y tipo de tráfico. Pero no sólo el diseño geométrico, sino que el diseño en su conjunto; aumentar o disminuir el peralte no mejorarán los valores si las mezclas no son las adecuadas, si la cantidad de ligante es excesiva o si los áridos no son los apropiados.

CONSULTE EN LINEA A TRAVES DE REPOSITORIO INSTITUCIONAL

Tesis (Ing. Civil)- - Prof. guía: Carlos Wahr D.

p. 102-104

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