1. Trabajos finales de graduación de grado
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Item Propuesta de lineamientos de diseño y construcción de pavimentos en adoquines de concreto para Costa Rica(2023) Tautiva Ibáñez, Santiago Andrés; Aguiar Moya, José PabloEl siguiente proyecto se basa en la realización de una propuesta para una guía de diseño y construcción para pavimentos en adoquines de Concreto para Costa Rica. Esta propuesta se creó debido a la falta de normativa para el diseño estructural de pavimentos de Adoquines en Costa Rica. La guía presenta un procedimiento para determinar las cargas de diseño, una estructura de pavimento con espesores preliminares, propiedades mecánicas de los materiales, efectos del clima en el diseño, y, además un procedimiento para realizar un análisis estructural que permite evaluar el desempeño del pavimento según los criterios presentados en el trabajo. Además, basado en los requerimientos del Ministerio de Obras Públicas y Transporte (MOPT) y otras guías constructivas, se elaboró una propuesta para la construcción de pavimentos de Adoquines en Costa Rica. Posteriormente, se realizó un análisis económico, donde se comparó el costo de construcción de una estructura de pavimento de adoquines con un pavimento de mezcla asfáltica caliente, ambas equivalentes en condiciones iniciales de diseño. A partir de los resultados generados en el proyecto, se pretende establecer una guía de diseño mecanístico empírica en el país, con el fin de que los diseños se adapten más a las condiciones a las que los pavimentos serán expuestas a lo largo de su vida útil.Item Propuesta de especificación del parámetro JC-integral para mezclas asfálticas(2021) Slein Conejo, Javier; Sequeira Rojas, WendyEn Costa Rica, los lineamientos del CR-2010 carecen de una especificación basada en un ensayo eficiente y eficaz para evaluar la fatiga en el control de calidad para mezclas asfálticas en caliente (MAC), ya que solo se emplea el ensayo AASHTO T 321, de alta variabilidad e impráctico para el control de calidad. Es por ello que el objetivo general de este proyecto fue proponer una especificación del parámetro JC-integral para la evaluación de fatiga en MAC a través del análisis de resultados del ensayo semicircular a flexión (SCB). Para este estudio se recopilaron algunas de las principales investigaciones fuera de Costa Rica en el uso del ensayo SCB como método evaluador de fatiga en MAC. Además; se analizaron los resultados del parámetro JC-integral provenientes de la ejecución del ensayo SCB, con la norma ASTM D 8044- 16, en distintos estudios y proyectos viales auditados por el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (LanammeUCR) de la Universidad de Costa Rica (UCR). Se encontró que el estado de Louisiana definió sus especificaciones del parámetro JC-integral con una metodología que combinó los resultados del ensayo SCB con el agrietamiento de MAC medido en campo, este estudio se podría adaptar y realizar en Costa Rica. Se observó que el parámetro JC-integral se comportó directamente proporcional con el contenido de asfalto e inversamente proporcional con el contenido de aire; el parámetro JC-integral se correlacionó linealmente con los resultados de la prueba AASHTO T 321. Finalmente, las mezclas que cumplieron con la especificación a fatiga del CR-2010 mostraron parámetros JC-integral mínimos cercanos a 0,5 kJ/m2, igual al de la especificación de Louisiana; por ende, se recomendó, de forma preliminar, este como valor mínimo para la especificación a aplicar en el contexto nacional.Item Diseño de mezcla asfáltica permeable para incrementar la seguridad en las vías(2019) Fallas Gómez, Wilson Roberto; Aguiar Moya, José PabloBajo las condiciones de lluvia torrenciales, el agua presente sobre la capa de rodamiento en las vías, es un problema de seguridad ya que favorece la pérdida de fricción de los vehículos con el pavimento e inclusive hidroplaneo. Razón por la cual esta investigación consistió en elaborar un diseño práctico de mezcla asfáltica permeable, para su valoración en la implementación en las vías costarricenses de mayor importancia. Además, se comparó la fricción tanto en condición húmeda como seca y la resistencia al daño por humedad, de la mezcla asfáltica permeable contra mezcla asfáltica densa. Para llevar a cabo el diseño de mezcla asfáltica permeable, se ejecutaron pruebas experimentales estándar para la determinación de las propiedades de los materiales granulares y las mezclas asfálticas. Entre los parámetros estudiados más importantes se encuentra el escurrimiento del asfalto, resistencia al daño por humedad, resistencia a la deformación permanente, fricción superficial y permeabilidad. El proceso de diseño y fabricación demostró que, es necesario el uso de asfalto modificado, la mezcla requiere de confinamiento para mantener su forma, la permeabilidad depende directamente de la granulometría que se emplee, y que el escurrimiento rige el diseño. Al diseñar la mezcla asfáltica permeable se determinó que, la fricción superficial fue mayor que la de una mezcla densa, y que la mezcla permeable posee mayor susceptibilidad ante el daño por humedad en comparación con una mezcla densa.Item Evaluación del desempeño de mezclas asfálticas modificadas con PET(2019) Monturiol Arroyo, Mauricio; Aguiar Moya, José PabloAnte la cantidad de plástico desechado en el mundo, se identificó la necesidad de buscar soluciones para reciclar y/o reutilizar el material dándole un nuevo uso. Desde el área de la ingeniería civil enfocada en pavimentos, esta se trata del uso de plástico en mezclas asfálticas por lo que el presente trabajo trata acerca de la evaluación del desempeño de mezclas modificadas con plástico PET. Para ello se revisaron casos de uso de materiales de desecho en mezclas asfálticas a nivel mundial donde se ha demostrado que su implementación altera las propiedades viscoelásticas del asfalto y de desempeño de la mezcla. Además, se llevó a cabo la modificación de dos mezclas asfálticas; una por el llamado método húmedo el cual consiste en añadir el plástico molido al asfalto donde se revuelve por un tiempo determinado hasta homogenizar la mezcla, la cual posteriormente se añade al agregado y el método seco el cual se basa en cambiar parte del agregado fino por plástico, tomando en cuenta la granulometría y la diferencia de densidades. Para el método húmedo se realizaron algunas pruebas según la clasificación por grado de desempeño a asfaltos modificados con 1, 2,5 y 5% de PET, donde se determinó que de los tres porcentajes el de 2,5% presentaba mejores características para su uso en el resto del proceso de evaluación. A este porcentaje se le realizaron distintas pruebas adicionales para caracterizar el asfalto modificado y compararlo con el asfalto base. En el caso del método seco se decidió usar un 1% de plástico PET en vez del mismo porcentaje de agregado fino proveniente de Río Claro. A partir de estos métodos de desarrolló el diseño de mezcla asfáltica donde el asfalto modificado mediante el método húmedo utilizó un 6,54% de asfalto sobre la mezcla y el método seco un 6,82%. Una vez definidos los porcentajes a través de los especímenes de diseño y las ...Item Efecto de la nanocelulosa obtenida del desecho del rastrojo de piña en mezclas cementicias de mortero hidráulico(2018) Solís Nicolaas, Esteban André; Rodríguez Rojas, EinerEl uso de fibras naturales como aditivo en mezclas de concreto hidráulico ha sido de interés debido a su abundancia, por ser un insumo proveniente de fuentes renovables y por su potencial aporte en las propiedades físicas y mecánicas en mezclas cementicias. En Costa Rica, la producción y exportación de piña representa uno de los sectores más importantes en la producción nacional. La biomasa obtenida del rastrojo del cultivo de piña es comúnmente considerada un residuo o desecho agroindustrial cuyo manejo representa un proceso costoso y con posibles efectos adversos al ambiente y a la salud. La reutilización y revalorización de este subproducto, se enfocó en la extracción de la fibra lignocelulósica obtenida de las hojas del cultivo de piña para la posterior producción de nanocelulosa. Se fabricaron especímenes de mortero de cemento hidráulico a partir de mezclas con distintas dosificaciones de los sustratos obtenidos del proceso de producción de la nanocelulosa. La investigación se enfoca principalmente en evaluar posibles variaciones en las propiedades de resistencia a tensión, compresión y trabajabilidad entre las mezclas de mortero con distintas adiciones del producto obtenido a base de nanocelulosa y las mezclas sin adición. Se realizaron mezclas con cuatro porcentajes de adición además de la mezcla patrón (0 %) con porcentajes en estado acuoso respecto al peso del cemento para cada aditivo obtenido de 0,125 %, 0,25 %, 0,50 % y 1 % (0,013 %, 0,025 %, 0,05 % y 0,1 % en peso seco respectivamente). En todos los casos para las mezclas con distintas adiciones de nanocelulosa se obtuvieron valores de relación agua/cemento necesaria para una consistencia plástica adecuada inferiores en comparación a la mezcla patrón. Se encontraron valores de reducción porcentual de la relación agua/cemento entre 4,5% y 7,5 %, comparables con el efecto de un aditivo fluidificante de ...Item Propuesta de una metodología para la evaluación del desempeño de tratamientos superficiales en laboratorio(2012) Zúñiga García, Natalia; Elizondo Arrieta, FabiánEl objetivo principal de esta investigación es proponer una metodología para evaluar el desempeño de tratamientos superficiales en laboratorio. Esta metodología es desarrollada mediante la adaptación de ensayos utilizados en sellos de lechada asfáltica, en los que se mide la pérdida de agregado y la exudación, que corresponden a los modos de fallas más comunes. Se adaptó el ensayo de pista húmeda (ISSA TB 100) para evaluar la pérdida de agregado, y mediante el ensayo de rueda cargada (ISSA TB 109) se midió el exceso de asfalto y se cuantificó la exudación. Adicionalmente, se midió la deformación de las muestras del ensayo de exceso de asfalto, y se realizó un análisis fotográfico mediante el programa ArcGIS para determinar el porcentaje de área de la muestra que presenta exudación. Mediante el ensayo de pérdida fue posible discriminar entre especímenes con distinta cantidad de emulsión asfáltica. Por otro lado, con la medición de la deformación en las muestras del ensayo de exceso de asfalto, no se obtuvo ninguna relación entre deformación y cantidad de asfalto. A través de la medición de la adhesión de arena se observó una disminución de la arena adherida al aumentar la cantidad de asfalto, contrario a los resultados esperados. Con el análisis fotográfico se pudo determinar la cantidad de asfalto a partir de la cual se empieza a dar exudación, en las muestras de tratamiento superficial realizadas en el laboratorio. Adicionalmente, se compararon los resultados obtenidos de desempeño con las cantidades de material obtenidas de cinco metodologías teóricas de diseño y con las cantidades indicadas en el Manual de especificaciones para la construcción de carreteras, caminos y puentes.Item Determinación del tipo de cemento asfáltico según el grado de desempeño, de acuerdo con la zonificación climática y las cargas de tránsito del país(2013) Bonilla Miranda, Elías; Elizondo Arrieta, FabiánEste proyecto propone determinar los tipos de cemento asfáltico requeridos, según la clasificación por Grado de Desempeño, que serían recomendables utilizar en nuestro país, en la producción de mezcla asfáltica en caliente, según la zonificación climática asociada con la temperatura del pavimento y la demanda de cargas de tránsito. La determinación de los cementos asfálticos requeridos para el país se logra de la interacción de la teoría desarrollada por parte del programa SUPERPAVE, información de estaciones meteorológicas del ICE y IMN, el programa ArcGIS para representar geoespacialmente la información desarrollada y el criterio de especialistas en el tema. Del proceso anterior se logra establecer tres zonas en el país denominadas Pacífico, Caribe y Central, las cuales manejan un PG base de 64-28, este PG puede aumentar a un PG 70-28 y PG 76-28 dependiendo de la zona, volumen de tránsito y velocidad de la para la zona o carretera. De los modelos de temperatura mínima del pavimentose determinaron que los valores de temperatura mínima del pavimento se encuentran arriba de los 0 °C, los cuales se encuentran encima de las temperaturas mínimas del pavimento establecidas en la clasificación por grado de desempeño y su influencia repercutea la hora de seleccionarla temperatura promedio del aire de la zona del proyecto. Por su parte la temperatura promedio del aire muestra una variación cercana a los18- 24 °C en zonas donde existen centros urbanos y rutas nacionales primarias. Al final se puede concluir que el PG base del país es un PG 64-28, con una temperatura intermedia asociada de 19°C, la cual cumple para las necesidades actuales, pero se necesita manejar al menos dosPG en un futuro, para lo cual Recope debe invertir en infraestructura para poder estar en capacidad de suplirlo.Item Determinación de las condiciones experimentales más favorables para la obtención de emulsiones asfálticas modificadas con polímeros desechados en la reconstrucción de pavimentos(2014) Coward Ugalde, Hector Arturo; Loayza León, OctavioSe determinaron las condiciones experimentales más favorables para la obtención de emulsiones asfálticas modificadas con caucho de llanta de desecho, aprovechando el material pétreo y el asfalto reciclado para la reconstrucción de pavimentos flexibles, en un proceso de rompimiento lento. El proyecto fue realizado en Recope que proveyó todos los equipos y recursos utilizados en él. Para lograrlo, se elaboraron emulsiones asfálticas sin modificar con un 65 % V/V de asfalto fluidificado (condiciones similares a las emulsiones hechas por Recope), a diferentes condiciones de operación y composición de solución jabonosa. Se usaron los siguientes equipos: - Una bomba centrifuga a velocidades de 1800 rpm y 2100 rpm. - Un molino coloidal a velocidades de 2700 rpm, 3000 rpm y 3300 rpm. Además, se emplearon dos composiciones diferentes para elaborar las soluciones jabonosas. Aproximadamente 0,80 % m/m y 1,12 % m/m de emulsificante en la emulsión asfáltica. Para el 0,80 % m/m, la solución jabonosa fue preparada con 4 ml de ácido clorhídrico, 26 g de emulsificante y 1065 g de agua, para un total de 1,1 de solución jabonosa. Y para el 1,12 % m/m, la solución jabonosa fue preparada con 5 ml de ácido clorhídrico, 36 g de emulsificante y 1065 g de agua, también para un total de 1,1 de solución jabonosa. Se comprobó que las mejores condiciones para elaborar las emulsiones asfálticas en la planta piloto fueron: una velocidad de agitación de 2100 rpm en la bomba centrifuga y una velocidad de 3300 rpm del molino coloidal. La composición por utilizar fue de 1,12 % m/m de emulsificante. Lo anterior, debido a que la emulsión asfáltica elaborada cumplió con todos los parámetros establecidos de estabilidad, densidad, malla N° 20, evaporación y penetración y mostró un buen comportamiento en la mezcla con el agregado. Con las mismas condiciones establecidas, se realizó la emulsión asfáltica modificada al 1% m/m de caucho (con respecto...Item Desarrollo de modelos de agrietamiento por fatiga para el concreto asfáltico en Costa Rica(2005) Chavarría Salas, Pablo; Castro Fernández, Pedro LuisLa finalidad del presente estudio es desarrollar Modelos de Agrietamiento por Fatiga para el Concreto Asfáltico de Costa Rica para así determinar la capacidad de resistir fatiga de mezclas asfálticas representativas de la pavimentación nacional. Se evaluaron tres fuentes de agregados: Belén, Guápiles y Las Cóncavas; tres tipos de asfaltos: PG70, AC30 y AC30 modificado con SBS. La evaluación de las mezclas asfálticas se hace por medio de ensayos de flexo- tracción bajo diferentes niveles de deformación unitaria. Los resultados obtenidos son los ciclos de carga a los cuales la mezcla sufre agrietamiento por fatiga. Los resultados se analizan mediante análisis estadísticos como análisis de varianza, pruebas de hipótesis y regresión multivariable, de las cuales se concluye que las mezclas con mejor desempeño a fatiga son las que poseen agregado de Las Cóncavas y asfalto AC30 modificado. Además que modelos generados en este estudio no muestran diferencias con modelos internacionales.