DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL GEORADAR, GPR, DENTRO DE LOS PROCEDIMIENTOS EMPLEADOS PARA EL ANÁLISIS DE LA RED VIAL NACIONAL DE COSTA RICA Ing. Roy Barrantes Jiménez Srta.Susana Valverde Masís Ing. Gustavo Badilla Vargas Ing. Luis Guillermo Loría Salazar, Ph.D.

¿Qué es el LanammeUCR? LanammeUCR es un laboratorio de la Universidad de Costa Rica dedicado a: Investigación aplicadaInvestigación aplicada DocenciaDocencia Transferencia tecnológicaTransferencia tecnológica Cooperación técnicaCooperación técnica Primer laboratorio del ramo ACREDITADO ISO – 2002 en la región latinoamericana 80 ensayos acreditados

Áreas de Especialidad Ingeniería Sísmica y Gestión del Riesgo. Ingeniería de Suelos y Rocas (Geotecnia). Ingeniería Estructural. Ingeniería de Materiales de Construcción. Ingeniería Vial (Programa PITRA – Ley 8114 y 8603). LEY 7099: Laboratorio nacional de referencia LEY 8603:Garantizarla máxima Eficiencia de Inversión Pública en Reconstrucción y Conservación de la Red Vial Costarricense LEY 8114: Fiscalización, investigación, transferencia de Tecnología, apoyo a municipios, evaluación de redes viales y puente especificación vial costarricense 1.0% Impuesto al combustible

Unidad de Gestión y Evaluación de la Red Vial Nacional La Unidad de Gestión y Evaluación de la Red Vial Nacional del Programa de Infraestructura en Transportes es una Unidad del Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales de la Universidad de Costa Rica (LanammeUCR) tiene como propósito evaluar bienalmente toda la red vial nacional pavimentada, evaluar anualmente las carreteras y puentes en concesión y realizar evaluaciones de la vulnerabilidad ante amenazas naturales de la red vial nacional.

Tecnología Utilizada Evaluación Funcional: IRI (calculado a partir del perfil longitudinal) Evaluación de resistencia al deslizamiento: Grip Tester Evaluación estructural: FWD Análisis complementario: Ausculación visual con imágenes georregeranciadas

Fundamentos del GPR La utilización del Georadar de Penetración es una de las técnicas más seguras y confiables, es un ensayo de tipo no destructivo, el cual mediante la respuesta dieléctrica de los diferentes materiales, puede localizar la posición, profundidad y longitud de grietas, instalaciones, objetos o materiales que se encuentre bajo el subsuelo. Consiste en la emisión y propagación de ondas electromagnéticas en un medio, con la posterior recepción de las reflexiones que se producen en sus discontinuidades, arrojando imágenes en dos dimensiones que permiten su interpretación.

Fundamentos del GPR El funcionamiento esta basado en la radiación, mediante una antena transmisora muy próxima al suelo, de una señal que en la mayoría de los radares es transitoria esto es, un pulso electromagnético de corta duración Alcance de medición: 1m profundidad Posee buena precisión en las capas más profundas de los estratos analizados. El alcance de esta antena es de 50 cm de profundidad. Brinda muy buena resolución en las mediciones realizadas, esto en cuanto a las capas más superficiales. 1 GHz 2 GHz

Fundamentos del GPR El funcionamiento esta basado en la radiación, mediante una antena transmisora muy próxima al suelo, de una señal que en la mayoría de los radares es transitoria esto es, un pulso electromagnético de corta duración El pulso radiado penetra en tierra donde parte de él se reeja hacia la supercie cada vez que interacciona con un objeto, estructura o cambio en la estratigrafía del terreno, con propiedades electromagnéticas. Esto es, parámetros constitutivos constante dieléctrica (ε), permeabilidad magnética (μ), y conductividad eléctrica σ

Respuesta del pavimento

Objetivos del Proyecto Incorporar la tecnología dentro del proceso de evaluación de la Red Vial evaluando su eficiencia, exactitud y precisión así como su rendimiento.

Resultados

Carpeta Asfáltica Desviación estándar0.013 Promedio (cm)11.41 Máx. (cm)18.00 Mín. (cm)8.30 Tabla 1. Análisis estadístico de espesores para la carpeta asfáltica en tramo de estudio Perfil de DiseñoPerfil medición GPR MaterialEspesor (cm)Módulo (MPa)Espesor (cm)Módulo (MPa) Carpeta Asfáltica Nueva Base Mejorada con Cemento Base Granular Subbase Granular36134 Subrasante Tabla 2. Comparación de módulos obtenidos por retrocálculo para los espesores obtenidos del diseño del tramo y del sondeo con GPR.

Resultados Tabla 3. Comparación de módulos obtenidos MaterialMódulo (MPa) Variación en los módulos obtenidos (%) Carpeta Asfáltica Nueva % Base Mejorada con Cemento % Base Granular % Subbase Granular134 n/a Subrasante %

Conclusiones La antena de 2 GHz, posee una resolución buena, por lo que la representación de la carpeta resulta muy detallada. De esta manera, posterior al análisis de las mediciones se concluye que existe una visible variabilidad en los espesores encontrados, esto desde una perspectiva constructiva en el tramo de análisis. El espesor de la carpeta poseen una variabilidad promedio de 2 cm, con sectores cortos con variaciones de hasta 4 cm. Adicionalmente, después de una profundidad mayora a 40 cm se recurre a las mediciones de la antena de 1 GHz, esto debido a que posee un alcance de una profundidad mayor. Con respecto a la medición de los materiales en capas inferiores, estos poseen propiedades similares, por lo que no son detectados por el georadar de manera eficaz. Los resultados obtenidos por la medición se pueden interpretar como un espesor equivalente.

Conclusiones A simple vista, tomando en cuenta las capas superiores, resulta sencillo la determinación preliminar de tramos homogéneos ya que se logra ver la variación de la estructura a lo largo de los tramos evaluados. La diferencia encontrada en el retrocálculo de módulos para las distintas capas de los pavimentos evaluados es alta, por lo que la utilización del equipo como única herramienta de sondeo de la estructura del pavimento es un aspecto que aun esta en proceso de estudio y calibración.

Usos alternativos GEORADAR Ingeniería Civil Canalizaciones de tuberías bajo tierra. Cavidades Espesores en firme Detección de estructuras bajo tierra Definición estructuras de hormigón armado Detección de segregación de mezcla asfáltica. GEORADAR Medio Ambiente Depósitos enterrados con georadar Detección de fugas con georadar Detección de Acuíferos o ríos subterráneos con georadar GEORADAR ARQUEOLOGIA Detección de objetos con georadar Detección de restos georadar Detección de sitios arqueológicos con georadar

¡ Muchas Gracias!