1. Trabajos finales de graduación de grado
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Item Calibración de ecuaciones de transferencia por fatiga de pavimentos asfálticos a partir de ensayos a escala natural(2020) Quirós Cascante, Maureen Fabiana; Aguiar Moya, José PabloSe calibran modelos o ecuaciones de transferencia para el mecanismo de falla por fatiga en pavimentos asfálticos mediante el análisis de ensayos acelerados de pavimentos a escala natural. Mediante esta investigación se desarrollaron ecuaciones de predicción de deformación unitaria a tensión, la cual es causante del daño por fatiga. Se evaluaron las condiciones de dos pistas de ensayo, la 004AC3 (seco) y 010AC3 (húmedo), en el LanammeUCR, como parte del proyecto de Ensayos Acelerados de Pavimentos o APT, por sus siglas en inglés. Se plantearon cuatro casos para cada una de las tres condiciones planteadas, que son la condición seca, condición húmeda y condición unificada (que contempla ambos tramos de ensayo). Mediante el desarrollo de regresiones lineales múltiples de modo natural y transformadas, se obtuvieron propuestas que se analizaron según las estadísticas de regresión, así como sus residuales. Las propuestas se evaluaron mediante una base de datos artificial, generada con el software PitraPave, el cual se basa en la Teoría de Multicapa Elástica. Una vez desarrolladas las predicciones, se procedió a seleccionar las ecuaciones finales. Se seleccionaron tres modelos, uno para cada propuesta, estos modelos fueron elegidos debido a que presentaron coeficientes de determinación mayores a 0.9, además, sus variables son significativas, las estadísticas generales de los residuos indicaron buen comportamiento en distribución y variabilidad. Los modelos seleccionados tienen como regresores deflexiones, ejes equivalentes y relación de AREA normalizada.Item Evaluación del desempeño de mezclas asfálticas con tamaño máximo nominal de agregado de 12,5 mm y 19,0 mm(2021) Cerdas Murillo, Álvaro Antonio; Cervantes Calvo, Víctor HugoEl objetivo de la presente investigación fue Evaluar el desempeño de una muestra de mezclas asfálticas en caliente de tamaño máximo nominal de agregado de 12,5 mm y 19 mm mediante la ejecución de pruebas de laboratorio en el LanammeUCR. Este permite obtener una aproximación inicial sobre que tamaño máximo nominal de agregado debe emplearse para la fabricación de la mezcla de acuerdo a las condiciones del proyecto y el desempeño esperado del material. Como parte del trabajo, se realizó un estudio de artículos y normativa que se enfocaran en el tamaño de la mezcla; posteriormente, se realizó la caracterización de los materiales y se llevaron a cabo ensayos de desempeño que permitieron evaluar la respuesta del material ante la deformación permanente, la fatiga y el daño por humedad. Las pruebas realizadas fueron: APA, Rueda de Hamburgo, Tensión diametral, Flow Number, Viga a flexo tracción y flexión semicircular repetida. Los resultados obtenidos reflejaron un mejor comportamiento de las muestras ensayadas de 12,5 mm ante el fenómeno de deformación permanente, además, para el caso de fatiga, se observó que ante el inicio de la grieta la mezcla de 12,5 mm se comporta mejor, sin embargo, para el reflejo de las grietas por fatiga el material de 19,0 mm exhibió una mayor resistencia. Por su parte, ambas mezclas demostraron un desempeño adecuado ante el daño por humedad. Se realizó un análisis de sensibilidad que demostró que a distintas temperaturas las mezclas de 12,5 mm y 19,0 mm se comportan distinto.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 Calibración de una ecuación de transferencia a fatiga para capas de mezcla asfáltica reforzadas con geomallas en Costa Rica(2021) Rubio Escobar, Jorshua Eduardo; Aguiar Moya, José PabloBajo la inclusión de conceptos mecanicistas en el diseño de pavimentos de Costa Rica y nuevas técnicas de preservación y mantenimiento de pavimentos, se investigó, desarrollo y propuso una ecuación para aproximar la capacidad a fatiga de una carpeta asfáltica reforzada con geomalla a nivel de laboratorio. Para realizar ello se elaboraron un total de quince especímenes de concreto asfáltico, que constan de una primera capa de mezcla asfáltica convencional de 5 cm que fue envejecida para simular una carpeta existente. A ocho de estas se les colocó una sobrecapa de concreto asfáltico convencional y a seis una sobrecapa de concreto asfáltico modificado con butonal. La sobrecapa colocada fue de 10 cm y todas las probetas fueron reforzadas con geomalla en la interfaz capa existente-sobrecapa. Para la falla de las probetas se siguió el esquema de montaje de ensayo estipulado en la Normativa Europea para vigas a flexotracción en cuatro puntos (4PB-PR). A estos se les aplico pulsos haversianos con una frecuencia de 10 Hz y periodos de descanso de 0,9 s entre cada pulso. El ensayo se realizó a esfuerzo controlado y la carga utilizada varia dentro de tres rangos, siendo estos: 0,45 kN a 13,0 kN, 0,45 kN a 14,0 kN y de 0,45 kN a 15,0 kN. Los resultados del ensayo a flexotracción muestran un mejor desempeño en los especímenes cuya sobrecapa tiene un mayor módulo dinámico, esto para todos los niveles de esfuerzo. Basado en estos datos y el módulo dinámico de la sobrecapa asfáltica, se planteó un modelo predictivo en función de dos variables independientes. Al finalizar y mediante un análisis de sensibilidad, se verifica bajo distintos escenarios que la variable de mayor impacto es el módulo dinámico de la sobrecapa asfáltica.Item Catálogo de pavimentos asfálticos para rutas nuevas de bajo volumen(2009) Camacho Garita, Edgar Roberto; Chaverri Jiménez, JennyMuchos son los caminos municipales en Costa Rica que se han pavimentado sin contarse con diseño alguno. Ha sido práctica común para algunas autoridades llevar a cabo trabajos en los cuales la decisión final del espesor de las capas del pavimento, incluyendo la superficie de rodamiento, está regida más por una cuestión de dinero que por el resultado de un análisis técnico fundamentado, bajo la justificación de escasos recursos. Un hecho que ayudará a mejorar esta situación es la elaboración de Catálogos de Pavimentos, en los cuales se recogen los factores más importantes a considerar, tales como: la composición del tráfico, el tipo de suelo de la subrasante, las características del clima y los materiales a emplear y proveer soluciones de diseño. El objeto del presente Catálogo es el de proporcionar criterios sobre paquetes estructurales de pavimentos, facilitando las tareas y la labor de los Ingenieros Municipales, proyectistas de urbanizaciones y demás interesados, para la selección, entre una gama de posibles soluciones, la más adecuada mediante un análisis práctico con base en consideraciones técnicas y económicas. Garantizando, además, que estas calles que pasarán luego a ser municipales, cumplan con los diseños propuestos. El campo de aplicación de este Catálogo será exclusivamente el de pavimentos de construcción nueva, incluyendo los de las urbanizaciones futuras, o la reconstrucción total de los ya existentes. Varios países europeos han desarrollado catálogos de pavimentos, en los que en lugar de variar continuamente los espesores en función del tránsito de diseño, dividen el tránsito en una serie de intervalos, en los cuales se le asigna un espesor fijo para cada una de las capas que componen el pavimento, independientemente del valor del tránsito dentro de cada intervalo. Esta tendencia se inició en Francia en 1971, siendo seguida por España y Alemania en 1975, y después por otros países...Item Comparación de métodos de incorporación de polietileno de baja densidad a una mezcla asfáltica(2019) Gutiérrez Montenegro, Kendall Fabián; Aguiar Moya, José PabloDebido a la creciente flota vehicular que afronta el país y con el alto nivel de deterioro que se presenta en nuestras carreteras, se ha venido buscando materiales que puedan elevar el desempeño de las mezclas asfálticas utilizadas. Además, se busca métodos alternativos que no impliquen un costo tan elevado en su producción. Para ello se busca evaluar el desempeño de un método de modificación en seco utilizando polietileno de baja densidad comparando su comportamiento con el de una mezcla en húmedo y otra de control. Para realizar lo anterior se utilizó polietileno de baja densidad en presentación de bolsa plástica y en forma de pellets. A partir de este material, se realizaron pruebas físicas y químicas para determinar sus propiedades y su grado de afinidad con el asfalto, esto debido especialmente a las temperaturas con las que se suele trabajar los ligantes asfálticos. Posteriormente se determinó el porcentaje óptimo de polietileno a usar en el método húmedo a partir de una serie de modificaciones a las que se les varió ciertos parámetros como el porcentaje de polímero, la temperatura de mezclado, el tiempo de mezclado entre otros. Dichas modificaciones fueron analizadas mediante una serie de ensayos que evalúan el desempeño de las mezclas al ser sometidos a ciertas condiciones de esfuerzo, envejecimiento, etc. Una vez hallado el porcentaje óptimo para la modificación en húmedo, se procedió a la confección de especímenes para la realización de pruebas de desempeño sobre la mezcla asfáltica, para esto se establecieron diseños de mezclas en base a porcentaje de vacíos que garanticen el comportamiento óptimo de las mismas. Los resultados de los ensayos de desempeño fueron comparados entre sí para determinar que tanto aporta el polietileno a las mezclas en húmedo y en seco en comparación a la mezcla de control. Analizando dichas pruebas se determinó que la ...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.Item Efecto en la resistencia al daño por humedad de la mezcla asfáltica en caliente al añadir cal y nanocal hidratada(2016) Vargas Barrantes, Mariam; Nordcbeck Vargas, AdrianaLa humedad es uno de los agentes que acelera y propicia el deterioro de los pavimentos. Costa Rica, al ser un país tropical con altos índices de precipitación es sumamente susceptible ante esta problemática. Por lo tanto, con esta investigación se busca evaluar el efecto en la resistencia ante el daño por humedad de mezclas asfálticas en caliente con tamaños máximos nominales de 9,5 mm y 12,5 mm al añadir cal y nanocal. Para determinar la susceptibilidad de las mezclas a la humedad y estudiar sus propiedades mecánicas, se llevaron a cabo tres ensayos: Tensión Diametral, Rueda de Hamburgo y Módulo Dinámico. Se analizaron los resultados obtenidos de manera individual para cada prueba y posteriormente se realizó una comparación entre los tres ensayos. Al incorporar cal y nanocal a las mezclas se observó en general una reducción en los porcentajes de asfalto óptimo, especialmente en las mezclas con un tamaño máximo nominal de 12,5 mm. Estas mezclas fueron las que presentaron un mejor desempeño ante el daño por humedad en todos los ensayos. Es importante rescatar que esta reducción de ligante se traduce en una disminución en los costos de producción. El incorporar este agente antidesnudante a las mezclas mejoran sus propiedades mecánicas volviéndose menos susceptibles a la deformación permanente y al desnudamiento. Sin embargo, las mezclas se vuelven más rígidas por lo que es necesario complementar los resultados de esta investigación con un análisis de fatiga para determinar la susceptibilidad de las mezclas al agrietamiento.Item Caracterización de las propiedades físico-químicas del asfalto original, asfalto espumado y residuo de emulsión asfáltica(2018) Pacheco Fallas, Juan Francisco; Rodríguez Castro, Ellen AndreaEn este proyecto se desarrolló una evaluación y comparación de las principales propiedades físico ¿ químicas que determinan el comportamiento del ligante asfáltico. Estas pruebas se realizaron sobre asfalto en condición original, envejecido a corto y largo plazo (RTFO y RTFO + PAV respectivamente), espumado y residuo de emulsión asfáltica. Esto se llevó a cabo con la finalidad de evaluar el efecto que tiene el proceso de espumado sobre las características del asfalto original y compararlo con el ligante envejecido a corto plazo y el residuo de emulsión asfáltica. A partir de esto se creó una propuesta de guía de especificación que pretende contribuir con el desarrollo de un manual de especificaciones para el uso de asfalto espumado en obras viales en nuestro país. Para llevar a cabo la caracterización del ligante asfáltico en sus diferentes condiciones se siguieron metodologías estandarizadas (ASTM, AASHTO, entre otras). El asfalto original empleado se clasificó por grado de desempeño como PG 70 (22) -22, y la emulsión asfáltica usada es del tipo CSS-1H; ambos productos fueron proveídos por la Refinadora Costarricense de Petróleo (RECOPE). El proceso de espumado se realizó a una temperatura de 160 °C, con una cantidad de agua añadida de 1.5 % V/m y con una presión de aire inyectado de 5.5 bar. Los ensayos de caracterización se realizaron en el Laboratorio de Ligantes Asfálticos perteneciente al Programa de Infraestructura del Transporte (PITRA) del Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (LanammeUCR) de la Universidad de Costa Rica. Una vez acabada la etapa de obtención de datos y análisis de resultados experimentales se concluyó que el proceso de espumado no induce envejecimiento, por pérdida de volátiles y oxidación, sobre la muestra de asfalto original. Es decir, el asfalto original no sufrió rigidización al someterse al proceso de espumado. A partir de la clasificación por grado...