1. Trabajos finales de graduación de grado
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Item Implementación de protocolo de análisis en laboratorio de materiales antioxidantes para el asfalto(2020) Rojas Rojas, Gabriel Antonio; Aguiar Moya, José PabloEn este proyecto se busca implementar un protocolo para el análisis de materiales antioxidantes para el asfalto. La oxidación y el envejecimiento del asfalto provocan que los pavimentos se vuelvan más frágiles, lo que puede derivar en agrietamiento prematuro, baches, pérdida de soporte de los materiales, entre otros. Para lograr este objetivo se modificó el asfalto con orujo de uva roja y se envejeció a la intemperie y en un horno con lámparas ultravioleta. Ambos envejecimientos se realizaron en el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (LanammeUCR). Las modificaciones del asfalto fueron de 1%, 2% y 3%, y se colocaron en placas de 1 mm de espesor para los procesos de envejecimiento. Al finalizar los procesos de envejecimiento se utilizó un espectrómetro infrarrojo de Transformada de Fourier para la caracterización de los grupos funcionales. También se realizó una revisión bibliográfica de lámparas ultravioleta utilizadas que aceleran el proceso de envejecimiento y simulan lo que sufren los materiales a la intemperie. Los resultados obtenidos muestran que las muestras de asfalto modificadas con 3% de orujo presentan índices menores en el grupo funcional carbonilo en comparación con el asfalto original y las muestras modificadas con 2% y 1% de orujo. También se estableció el protocolo para la escogencia y utilización de materiales como agentes antioxidantes en el asfalto.Item Evaluación de las propiedades mecánicas de un material asfáltico reciclado en frío como base estabilizada en un pavimento flexible utilizando emulsión asfáltica(2019) Rivera Orozco, Carlos Enrique; Ulloa Calderón, AndreaLas carreteras influyen directamente en el desarrollo del país y en la vida de las personas, por lo que mejorar el proceso de diseño y construcción, además de combinar esto con nuevas metodologías amigables con el ambiente, resulta imprescindible para avanzar hacia el futuro en este tema. El presente trabajo de investigación pretende elaborar una base de una estructura de pavimento, tomando como materia prima pavimento asfáltico reciclado (RAP) en combinación con emulsión asfáltica. De esta manera se estaría generando una mezcla amigable con el ambiente, ya que reutiliza un material del sitio, además la mezcla se elaboraría a temperatura ambiente, lo que reduce la emisión de gases y contaminación al entorno (en comparación a una mezcla en caliente). Al mismo tiempo se obtendría una reducción de costos económicos por el hecho de elaborar una mezcla con menos porcentajes de agregado nuevo, por lo cual este tipo de bases tendrían una serie de beneficios para distintos campos. Para lograr comprobar la eficiencia de esta mezcla y hacerla ver como una opción más atractiva ante las bases comúnmente usadas, se pretende realizar una serie de ensayos mecanísticos que comprueben los parámetros de este tipo de base, de manera que pueda compararse en términos de propiedades mecánicas con otros materiales utilizados regularmente como base y que posteriormente pudiera implementarse en campo, justificando su aporte ecológico, económico y mecánico. De ser factible el implementar esta propuesta con los resultados obtenidos, esta base puede usarse como capa de rodadura en caminos secundarios, donde el presupuesto no es elevado para poner una carpeta asfáltica, o también se puede usar como base de una estructura asfáltica, aumentando el soporte que le daría una base granular común a la carpeta.Item Efecto del Pavimento Asfáltico Reciclado (RAP) en las características mecánicas de las bases estabilizadas con cemento(2021) Abarca Cascante, Pablo Arturo; Salas Chaves, Mauricio JoséEn la presente investigación se evaluó el efecto en las características mecánicas de las bases estabilizadas con cemento hidráulico (BEC) al utilizar material asfáltico perfilado como agregado granular. Se evalúa el desempeño a la compresión de bases estabilizadas generadas a partir de 3 distintas muestras de material asfáltico perfilado (RAP) y una muestra de material de base granular virgen. El desarrollo experimental se divide en 2 estudios de resistencias a la compresión. El primer estudio se basa en el cálculo de un diseño de mezcla patrón que es utilizado por todas las combinaciones de mezcla de las 3 muestras de material asfáltico. El diseño de mezcla patrón se realiza para un porcentaje de 25% de RAP y se aplican los mismos criterios de diseño para las combinaciones de 0%, 40%, 50%, 60%, 75% y 100% de este material en la matriz de agregados granulares. Los resultados de este estudio indican que a mayor contenido de RAP se obtienen valores menores de resistencia a la compresión y de absorción, comprometiendo la integridad de la BEC. En el segundo estudio se evalúa la demanda de cemento necesaria para lograr obtener resultados aceptables de resistencia a la compresión al utilizar un contenido de material asfáltico de 75%. Los resultados indican que se requiere un contenido de cemento cercano al 6% del peso seco total de la mezcla, es decir cerca de un 60% más que la mezcla patrón utilizada para el primer estudio de resistencias a la compresión.Item Efecto en el módulo resiliente producto del contenido de agua en subrasantes(2021) Alfaro Varela, Priscilla; Ávila Esquivel, TaniaEl objetivo de la presente investigación consiste en generar modelos matemáticos con los cuales se pueda predecir el valor del módulo resiliente (Mr) de las subrasantes a diferentes contenidos de humedad. Para lograrlo se estudiaron tres suelos de diferentes puntos del país los cuales corresponden a limos de alta y baja plasticidad. Se realizaron los ensayos de granulometría, límites de Atterberg, gravedad específica, proctor estándar y se determinaron las curvas características Suelo-Agua mediante el modelo propuesto por Chon kan (2017). El ensayo de Mr se realizó mediante el protocolo propuesto por Ávila (2017) para suelos de grano fino. Las succiones del ensayo se determinaron mediante el grado de saturación al que se encuentran sometidas las subrasantes, el cual se obtuvo del mapa de saturaciones del Lanamme (2021). En los resultados se observa que existe una alta dependencia entre el contenido de humedad (incorporado mediante la succión matricial) y el módulo de resiliencia en el limo de baja plasticidad. Para los limos de alta plasticidad no se evidencia tal comportamiento. Se realiza una base de datos donde se incorpora un cuarto suelo clasificado como arena limosa, analizado por Ávila (2017). A partir de los resultados obtenidos se proponen cuatro modelos, de predicción de Mr, clasificados según la plasticidad de los suelos. Para índices de plasticidad menores 15, los modelos predicen adecuadamente valores de módulo menores a 350000 kPa. Cuando el índice de plasticidad de los suelos es mayor a 15 se predicen adecuadamente valores de módulo menores a 270000 kPa. Se recomienda incluir diferentes tipos de suelos en los modelos con el fin de obtener modelos más precisos.Item Diseño y evaluación de desempeño de la mezcla asfáltica modificada con material de desecho(2020) Cajina Cruz, Nicole Alexandra; Aguiar Moya, José PabloEl objetivo de esta investigación fue diseñar una mezcla asfáltica modificada con material de desecho tipo blíster y evaluar su desempeño por medio de la comparación del comportamiento mecánico de la mezcla modificada con el de una mezcla asfáltica convencional. La incorporación del material de desecho se dio por medio de la vía seca, método en el cual se mezcla el material con la fuente de agregado antes de la integración del asfalto. Para llevar a cabo esta investigación se requirió caracterizar el, modificante por medio de ensayos de laboratorio. Seguidamente, se definió el porcentaje óptimo de blíster para elaborar el diseño de la mezcla asfáltica modificada. Una vez establecido el diseño, el cual debía cumplir con las especificaciones de la metodología Superpave, se procedió a realizar los especímenes y a ensayar su desempeño, con el fin de realizar una comparación de los resultados obtenidos con los de una mezcla convencional. Como la mezcla modificada con blíster reflejó una mejora en el desempeño, se procedió a evaluar su sensibilidad en una estructura de pavimento y a elaborar una guía de buenas prácticas en la producción y colocación de la mezcla modificada. Esta investigación promueve los pavimentos ecológicos en Costa Rica, por medio de la incorporación del desecho tipo blíster en mezclas asfálticas. Debido a que el material mostró ser apto para la modificación por medio de la vía seca y su incorporación generó mejoras en el desempeño de la mezcla: mayor resistencia a la humedad, a la deformación permanente y a 'la fatiga. Además, se brinda una alternativa para reutilizar el material de desecho y reducir la contaminación.Item Diseño de una metodología para calcular el valor patrimonial de corredores viales(2019) Vindas Cambronero, Inés; Loría Salazar, Luis GuillermoSe propone una metodología que permita conocer el valor del patrimonio vial de corredores viales, la cual se puede aplicar como herramienta de análisis de evaluación bienal que brinde información sobre la inversión en infraestructura vial que posee el país. El desarrollo de esta metodología se lleva a cabo considerando las condiciones iniciales y las condiciones actuales que presenta un proyecto en un determinado momento basándose en las características estructurales, funcionales y de importancia de la vía. Se incluyeron los elementos que componen la estructura de pavimento, los puentes y los elementos de seguridad vial. Además, se analiza la incidencia del valor del terreno en el costo total del proyecto. Algunos de los elementos presentan costos que son independientes de su condición, mientras que las estructuras de pavimentos y los puentes se estudian como componentes que cambian su costo según el estado en que se encuentren en el momento del análisis. La condición actual se analiza por medio indicadores de Deflectometría de Impacto (FWD), Índice de Regularidad Internacional (IRI) e Índice de Condición de Pavimentos (PCI) proponiendo escenarios para Red Vial Nacional Estratégica de Alta Capacidad, Red Vial Nacional Complementaria de Baja Capacidad y Red Vial Cantonal. Se aplicó la metodología creada a un tramo de alta capacidad y un tramo de baja capacidad de la Red Vial Nacional; se encontró que las estructuras de pavimento y los puentes son los elementos que tiene un mayor aporte en el valor patrimonial de un corredor vial. Mediante la consulta a expertos utilizando la Metodología Delphi se determinó que la Deflectometría de Impacto (FWD) es el indicador que tiene mayor aporte en el deterioro de las estructuras de pavimento.Item Evaluación del desempeño de una mezcla asfáltica modificada con cloruro de polivinilo (PVC) según la tecnología Superpave(2019) Corella Vargas, María de Jesús; Aguiar Moya, José PabloEl objetivo de esta investigación fue determinar el desempeño de una mezcla asfáltica modificada con PVC y comparar sus resultados con el de la mezcla control, teniendo en cuenta que ambas debían cumplir con las especificaciones de la tecnología Superpave. Para llevar a cabo esta investigación, se utilizaron dos métodos, vía húmeda (modificar el asfalto con PVC) y vía seca (sustituir una parte del agregado con PVC). En ambos métodos se determinó el porcentaje óptimo de PVC para modificar la mezcla. En el caso de la vía húmeda se utilizó el grado de desempeño del asfalto (PG) como punto de control y en la vía húmeda se utilizó un criterio que buscó el equilibrio entre trabajabilidad y porcentaje de vacíos de aire en la mezcla. Para la modificación por vía húmeda, se obtuvo que bajo las condiciones en que se realizó la modificación del asfalto, los resultados no fueron exitosos. Por esta razón, se descartó la elaboración de los especímenes de mezcla asfáltica. Para la modificación por vía seca, se encontró que el porcentaje óptimo de PVC es 0.1% (parte que se sustituyó del agregado fino). Este porcentaje garantiza una buena trabajabilidad en la mezcla y cumple con los requerimientos volumétricos. En términos de desempeño, la mezcla modificada con PVC por vía seca no tiene una diferencia significativa con respecto a la mezcla control, no obstante, se concluye que el PVC funciona como un sustituto del agregado fino en la mezcla asfáltica.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 Variaciones estadísticas de las propiedades del pavimento y su efecto en su desempeño(2016) Mora Campos, Ericka; Aguiar Moya, José PabloLas guías Mecanístico-Empíricas se utilizan para predecir el desempeño del pavimento, sin embargo, el efecto de las variabilidades, en las propiedades de este, que pueden ocurrir en los procesos constructivos de una carretera, se están dejando por fuera. Este proyecto de graduación analiza los efectos de estas variaciones y el efecto que pueden tener en las respuestas o deterioros del pavimento. Se realizó una recolección de datos de propiedades del pavimento en varios proyectos de Costa Rica, con el fin de ajustarle distribuciones estadísticas y representar la variabilidad de estas propiedades por medio de estas funciones. Además se identificaron las propiedades del pavimento que generan mayor varianza en el desempeño de este. Para representar mejor el efecto de la variabilidad de las propiedades del pavimento en el desempeño de este, se creó un programa que permite conocer las diferentes respuestas que puede tener el pavimento, a partir de las distribuciones estadísticas que cada propiedad posee. El usuario puede ingresar la cantidad de iteraciones que desee que el programa le calcule, y conocer la probabilidad de falla real que puede sufrir el pavimento, dependiendo de los criterios de falla escogidos.