Exploración de las propiedades mecánicas de la sub-base de pavimentos mediante el análisis de ondas superficiales Rayleigh: Una alternativa no invasiva a los ensayos convencionales.

Desarrollar un modelo estadístico para evaluar las propiedades mecánicas de la sub-base utilizando el análisis de ondas superficiales Rayleigh, como una alternativa no invasiva a los ensayos convencionales empleados en el campo de la Ingeniería de Carreteras en Panamá.

La infraestructura vial de un país desempeña un papel fundamental en su desarrollo socioeconómico, facilitando el transporte de bienes y personas, así como el acceso a servicios y oportunidades. En el caso de Panamá, un país con una economía en crecimiento, el mantenimiento preventivo de las carreteras es de vital importancia. En un estudio titulado “Evaluación de Pavimentos Flexibles mediante la Implementación de la Especificación ASTM D6433-20 y Programas de Mantenimiento en la Ciudad de David” se realizaron evaluaciones a algunas carreteras importantes de la ciudad mediante el método de Índice de condición del Pavimento (PCI), con el fin de establecer soluciones eficientes de mantenimiento. En dicho estudio se demostró que las vías involucradas presentan índices clasificados en condiciones deficiente, pobre y muy pobre, dejando en evidencia la falta de mantenimiento preventivo que recibe la infraestructura vial en Chiriquí (Chambers & Gutierrez, 2021). Una de las causas asociadas al deterioro de los pavimentos es la degradación del material granular de la sub-base y subrasante, debido a los procesos de construcción y operación vial (Tamayo , Gutierrez, & Cabrera). Sin embargo, la evaluación del estado de un pavimento existente requiere la aplicación de métodos invasivos en la vía como por ejemplo la perforación de núcleos y el uso de maquinaria pesada para remover capas de pavimento con el fin de examinar su estructura interna.

Esta propuesta surge de la siguiente hipótesis: existe una correlación significativa entre las velocidades de onda superficial y ondas de cuerpo, así como los resultados obtenidos del ensayo de densidad de campo y el CBR in situ, para la evaluación no invasiva de las propiedades mecánicas de la sub-base de pavimentos.  El objetivo principal de esta investigación es evaluar las propiedades mecánicas de la sub-base de pavimentos utilizando el análisis de ondas superficiales Rayleigh y ondas de cuerpo, como una alternativa no invasiva a los ensayos convencionales empleados en el campo de la ingeniería de carreteras. La metodología para la obtención y procesamiento de datos comprende la caracterización de las propiedades geotécnicas del suelo natural y del material selecto que conformará la sub-base. Este proceso implica un muestreo representativo en el sitio de estudio y la realización de ensayos de laboratorio como granulometría, límites de Atterberg, Proctor y la Capacidad de Soporte California (CBR). Una vez obtenida esta información, se procede a utilizar un penetrómetro de cono dinámico (DCP) en treinta puntos estratégicos a lo largo del sitio, registrando los valores de penetración y calculando el CBR in situ correspondiente. Además, para evaluar la densidad de campo de la sub-base compactada, se empleará el método del cono de arena en los mismos treinta puntos de control donde se registraron los valores de CBR in situ. Para obtener información adicional sobre la sub-base, se utilizará un mazo y una placa de acero como fuente de impacto para generar ondas superficiales en los puntos previamente seleccionados. La propagación de las ondas se detectará empleando geófonos IGU-16HR verticalmente y geófonos de 5Hz horizontalmente, para posteriormente, llevar a cabo el análisis de ondas para obtener perfiles de velocidad. Finalmente, se desarrollará un modelo estadístico que permita correlacionar las propiedades mecánicas de la sub-base. Para ello, se recopilarán los datos obtenidos de los ensayos anteriores y se realizará un análisis estadístico para identificar relaciones entre estas variables. El modelo permitirá conocer la veracidad del análisis de ondas superficiales y ondas de cuerpo como método alternativo a los ensayos invasivos convencionales.