Evaluación de la profundidad de la fisuración superficial descendente en pavimentos asfálticos mediante técnicas de ultrasonidos. Validación teórico-práctica y modelos

La fisuración iniciada en la superficie de los pavimentos asfálticos constituye uno de los más frecuentes e importantes modos de deterioro que tienen lugar en los firmes bituminosos, como han demostrado los estudios teóricos y experimentales llevados a cabo en la última década. Sin embargo, este mecanismo de fallo no ha sido considerado por los métodos tradicionales de diseño de estos firmes. El concepto de firmes de larga duración se fundamenta en un adecuado seguimiento del proceso de avance en profundidad de estos deterioros y la intervención en el momento más apropiado para conseguir mantenerlos confinados como fisuras de profundidad parcial en la capa superficial más fácilmente accesible y reparable, de manera que pueda prolongarse la durabilidad y funcionalidad del firme y reducir los costes generalizados de su ciclo de vida. Por lo tanto, para la selección de la estrategia óptima de conservación de los firmes resulta esencial disponer de metodologías que posibiliten la identificación precisa in situ de la fisuración descendente, su seguimiento y control, y que además permitan una determinación fiable y con alto rendimiento de su profundidad y extensión. En esta Tesis Doctoral se presentan los resultados obtenidos mediante la investigación sistemática de laboratorio e in situ llevada a cabo para la obtención de datos sobre fisuración descendente en firmes asfálticos y para el estudio de procedimientos de evaluación de la profundidad de este tipo de fisuras empleando técnicas de ultrasonidos. Dichos resultados han permitido comprobar que la metodología no destructiva propuesta, de rápida ejecución, bajo coste y sencilla implementación (principalmente empleada hasta el momento en estructuras metálicas y de hormigón, debido a las dificultades que introduce la naturaleza viscoelástica de los materiales bituminosos) puede ser aplicada con suficiente fiabilidad y repetibilidad sobre firmes asfálticos. Las medidas resultan asimismo independientes del espesor total del firme. Además, permite resolver algunos de los inconvenientes frecuentes que presentan otros métodos de diagnóstico de las fisuras de pavimentos, tales como la extracción de testigos (sistema destructivo, de alto coste y prolongados tiempos de interrupción del tráfico) o algunas otras técnicas no destructivas como las basadas en medidas de deflexiones o el georradar, las cuales no resultan suficientemente precisas para la investigación de fisuras superficiales. Para ello se han realizado varias campañas de ensayos sobre probetas de laboratorio en las que se han estudiado diferentes condiciones empíricas como, por ejemplo, distintos tipos de mezclas bituminosas en caliente (AC, SMA y PA), espesores de firme y adherencias entre capas, temperaturas, texturas superficiales, materiales de relleno y agua en el interior de las grietas, posición de los sensores y un amplio rango de posibles profundidades de fisura. Los métodos empleados se basan en la realización de varias medidas de velocidad o de tiempo de transmisión del pulso ultrasónico sobre una única cara o superficie accesible del material, de manera que resulte posible obtener un coeficiente de transmisión de la señal (mediciones relativas o autocompensadas). Las mediciones se han realizado a bajas frecuencias de excitación mediante dos equipos de ultrasonidos diferentes dotados, en un caso, de transductores de contacto puntual seco (DPC) y siendo en el otro instrumento de contacto plano a través de un material especialmente seleccionado para el acoplamiento (CPC). Ello ha permitido superar algunos de los tradicionales inconvenientes que presenta el uso de los transductores convencionales y no precisar preparación previa de las superficies. La técnica de autocalibración empleada elimina los errores sistemáticos y la necesidad de una calibración local previa, demostrando el potencial de esta tecnología. Los resultados experimentales han sido comparados con modelos teóricos simplificados que simulan la propagación de las ondas ultrasónicas en estos materiales bituminosos fisurados, los cuales han sido deducidos previamente mediante un planteamiento analítico y han permitido la correcta interpretación de dichos datos empíricos. Posteriormente, estos modelos se han calibrado mediante los resultados de laboratorio, proporcionándose sus expresiones matemáticas generalizadas y gráficas para su uso rutinario en las aplicaciones prácticas. Mediante los ensayos con ultrasonidos efectuados en campañas llevadas a cabo in situ, acompañados de la extracción de testigos del firme, se han podido evaluar los modelos propuestos. El máximo error relativo promedio en la estimación de la profundidad de las fisuras al aplicar dichos modelos no ha superado el 13%, con un nivel de confianza del 95%, en el conjunto de todos los ensayos realizados. La comprobación in situ de los modelos ha permitido establecer los criterios y las necesarias recomendaciones para su utilización sobre firmes en servicio. La experiencia obtenida posibilita la integración de esta metodología entre las técnicas de auscultación para la gestión de su conservación. Abstract Surface-initiated cracking of asphalt pavements constitutes one of the most frequent and important types of distress that occur in flexible bituminous pavements, as clearly has been demonstrated in the technical and experimental studies done over the past decade. However, this failure mechanism has not been taken into consideration for traditional methods of flexible pavement design. The concept of long-lasting pavements is based on adequate monitoring of the depth and extent of these deteriorations and on intervention at the most appropriate moment so as to contain them in the surface layer in the form of easily-accessible and repairable partial-depth topdown cracks, thereby prolonging the durability and serviceability of the pavement and reducing the overall cost of its life cycle. Therefore, to select the optimal maintenance strategy for perpetual pavements, it becomes essential to have access to methodologies that enable precise on-site identification, monitoring and control of top-down propagated cracks and that also permit a reliable, high-performance determination of the extent and depth of cracking. This PhD Thesis presents the results of systematic laboratory and in situ research carried out to obtain information about top-down cracking in asphalt pavements and to study methods of depth evaluation of this type of cracking using ultrasonic techniques. These results have demonstrated that the proposed non-destructive methodology –cost-effective, fast and easy-to-implement– (mainly used to date for concrete and metal structures, due to the difficulties caused by the viscoelastic nature of bituminous materials) can be applied with sufficient reliability and repeatability to asphalt pavements. Measurements are also independent of the asphalt thickness. Furthermore, it resolves some of the common inconveniences presented by other methods used to evaluate pavement cracking, such as core extraction (a destructive and expensive procedure that requires prolonged traffic interruptions) and other non-destructive techniques, such as those based on deflection measurements or ground-penetrating radar, which are not sufficiently precise to measure surface cracks. To obtain these results, extensive tests were performed on laboratory specimens. Different empirical conditions were studied, such as various types of hot bituminous mixtures (AC, SMA and PA), differing thicknesses of asphalt and adhesions between layers, varied temperatures, surface textures, filling materials and water within the crack, different sensor positions, as well as an ample range of possible crack depths. The methods employed in the study are based on a series of measurements of ultrasonic pulse velocities or transmission times over a single accessible side or surface of the material that make it possible to obtain a signal transmission coefficient (relative or auto-calibrated readings). Measurements were taken at low frequencies by two short-pulse ultrasonic devices: one equipped with dry point contact transducers (DPC) and the other with flat contact transducers that require a specially-selected coupling material (CPC). In this way, some of the traditional inconveniences presented by the use of conventional transducers were overcome and a prior preparation of the surfaces was not required. The auto-compensating technique eliminated systematic errors and the need for previous local calibration, demonstrating the potential for this technology. The experimental results have been compared with simplified theoretical models that simulate ultrasonic wave propagation in cracked bituminous materials, which had been previously deduced using an analytical approach and have permitted the correct interpretation of the aforementioned empirical results. These models were subsequently calibrated using the laboratory results, providing generalized mathematical expressions and graphics for routine use in practical applications. Through a series of on-site ultrasound test campaigns, accompanied by asphalt core extraction, it was possible to evaluate the proposed models, with differences between predicted crack depths and those measured in situ lower than 13% (with a confidence level of 95%). Thereby, the criteria and the necessary recommendations for their implementation on in-service asphalt pavements have been established. The experience obtained through this study makes it possible to integrate this methodology into the evaluation techniques for pavement management systems.

Historia de la Real Academia de Ingeniería

El que fuera Presidente de la Real Academia de Ingeniería, Enrique Alarcón, cuenta el proceso de gestación de esta institución, a la que acaba de sumarse el Colegio Oficial de Ingenieros Técnicos de Telecomunicación, el primer Colegio de ingeniería técnica que disfruta de tal distinción. En el año 2003, fue elegida la segunda Junta de Gobierno de la Real Academia de Ingeniería, presidida por el autor de este artículo. Durante su gestión, la Real Academia de Ingeniería logró su actual sede, en la madrileña calle de Don Pedro, y obtuvo el título de Real.

Proyecto de la Pasarela Peatonal en la Cañada Real Galiana Municipio de San Fernando de Henares (Madrid).

El objeto del presente proyecto es la construcción de una pasarela en la Cañada Real Galiana, dentro del ámbito del Sector SUP 1-4, en San Fernando de Henares (Madrid). La pasarela salvará, a distinto nivel, el cruce con el vial de conexión de la urbanización del SUP 1-4 con la carretera M-115. De esta manera, se mantiene la integridad del recorrido de la vía pecuaria. Su finalidad es permitir el paso de ganado, peatones y ciclistas, con un ancho de tablero de 5,00 m., sin que la estructura sea accesible por vehículos.

Modelos numéricos en dinámica suelo-estructura : Discurso de ingreso [en la Real Academia de Ingeniería] del Excmo. Sr. D. José Domínguez Abascal y contestación del académico Excmo. Sr. D. Enrique Alarcón Álvarez

El discurso dedica una parte significativa a mostrar algunos estudios sobre el comportamiento dinámico de estructuras en las que la interacción con el suelo juega un papel importante, en su respuesta ante solicitaciones que varían rápidamente a lo largo del tiempo. Problemas tales como: el del comportamiento de una turbina generadora de electricidad, la respuesta sísmica de un gran edificio, la de una presa o la de una central nuclear, o el comportamiento dinámico de un tren cuando circula a 300 Km/h, tienen en común que ninguno de ellos puede ser analizado estudiando aisladamente la turbina, el edificio, la presa, la central o el tren, sino que cualquiera de ellos debe estudiarse como un sistema acoplado donde intervienen, la estructura de referencia y el suelo que la soporta. En todos ellos, la propagación de ondas en el suelo juega un papel primordial en el comportamiento del sistema y por tanto, en el de la estructura. La última parte de su intervención la dedica a algo, que siendo distinto de lo anterior, no es ajeno a cualquier actividad investigadora llevada a cabo por un universitario. Trata brevemente sobre el papel que juega la universidad en la creación del conocimiento científico y técnico, y en su puesta en valor al servicio de la sociedad.

Ingeniería de máquinas : discurso de ingreso [en la Real Academia de Ingeniería] del Excmo. Sr. D. Jaime Domínguez Abascal y contestación del académico Excmo. Sr. D. Enrique Alarcón Álvarez

En el discurso se reivindica el papel actual de la ingeniería mecánica como impulsora del desarrollo de las máquinas. Comienza con una breve exposición de la evolución de las máquinas a lo largo de la historia y su influencia en el desarrollo económico y social. Igualmente, señala la importancia de otras áreas de la ingeniería en el desarrollo de las máquinas actuales y el carácter multidisciplinar del diseño y desarrollo de las máquinas actuales. Ante la nueva situación, el discurso analiza el papel que desempeña actualmente la ingeniería de máquinas. Asimismo, comprueba que la aportación de otras disciplinas ha llevado a la concepción de máquinas con soluciones, más eficientes y eficaces, que requieren nuevos avances de la ingeniería de máquinas. Finalmente, se muestran diversos ejemplos significativos de los avances requeridos para el diseño de las máquinas actuales, entre los que destacan los relativos al análisis dinámico y a la fatiga. Entre los problemas dinámicos, se analizan los casos del comportamiento de sistemas multicuerpos con holgura o sujetos a impactos, y la detección de grietas en rotores mediante la medida de vibraciones. Del análisis del comportamiento a fatiga, se destaca la importancia de la aplicación conjunta de la mecánica de la fractura y el método de las deformaciones locales, especialmente para el análisis del comportamiento de grietas microestructuralmente pequeñas.

Introducción [al libro "La sede de la Real Academia de Ingeniería. Historia del Palacio de los Marqueses de Villafranca"]

En esta introducción se resumen los avatares superados por la Real Academia de Ingeniería hasta conseguir la adjudicación del actual edificio. Alrededor del último cuarto del siglo xx se produjo un movimiento mundial de reconocimiento del papel de la Ingeniería como factor de progreso, que se materializó en la creación de Academias de Ingeniería en numerosos países. La Academia de Ingeniería española fue fundada por S. M. el Rey Juan Carlos I mediante Real Decreto el 29 de abril de 1994 a propuesta del Ministro D. Gustavo Suárez Pertierra. Sus primeros treinta y seis miembros fueron designados por el Ministerio de Educación y Ciencia a propuesta del Instituto de la Ingeniería de España (18 Académicos), las Universidades (7), el Instituto de España ( 6) y la Secretaría de Estado de Universidades e Investigación (5).Desde 1994 a 1998 la Academia estuvo bajo el protectorado del Ministerio de Educación. La Presidencia era ostentada por el Secretario de Estado y, por delegación, por el Académico Excmo. Sr. D. Elías Fereres. Durante estos años se llevaron a cabo numerosas reuniones con el fin de establecer el Reglamento de Régimen Interior, generalmente celebradas en la Escuela de Caminos usando la antigua Sala de Profesores y otros lugares para reuniones esporádicas, como el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, el Instituto Eduardo Torroja de Ciencias de la Construcción, etc. Los problemas comenzaron cuando, aprobado el Reglamento, se empezó a elegir a los primeros Académicos Numerarios y se planteó la selección de una sala digna para los actos de ingreso. Afortunadamente, la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de la Universidad Politécnica de Madrid ofreció su espléndido salón de actos para que se celebraran las tomas de posesión y, a partir de entonces, fue utilizado a menudo. Al cumplirse los cuatro primeros años desde la fundación terminó la etapa de protectorado de Ministerio de Educación y el 19 de enero de 1999 se procedió a la elección de la primera Junta de Gobierno autónoma y se acentúo la necesidad de una nueva Sede, entre otras razones por el incremento de los actos públicos de la Academia, la toma de posesión de nuevos Académicos Numerarios y la necesidad de crear una imagen institucional.

Mensaje del Presidente [de la Real Academia de Ingeniería, 2003]

"Van pudiendo por creer que pueden", dice Virgilio de la tripulación de Mnesteo durante la regata en honor de Anquises, y no se me ocurre mejor descripción de nuestro avance durante la primera mitad del año en que estamos celebrando el décimo aniversario de nuestra fundación: todos los compañeros y en especial los responsables de organización de las Jornadas Conmemorativas se están volcando para conseguir superar las limitaciones de una Academia joven y mostrar la fuerza de la ingeniería española.

Mensaje del presidente [de la Real Academia de Ingeniería, 2006]

En este último Mensaje como Presidente envío mi agradecimiento a todos los amigos de instituciones, empresas y universidades que han sabido comprender lo importante que, para España, es llevar a buen término el desarrollo de esta Academia y a todos los Académicos que han sufrido con paciencia mis errores y siempre han respondido, con generosidad , a mis demandas de su tiempo. Finalmente mi reconocimiento a la labor de los compañeros de la Junta de Gobierno cuya inteligencia, vocación de servicio y capacidad de trabajo sólo son comparables a la lealtad demostrada durante estos años en que he tenido el privilegio de trabajar a su lado.

El Lexicón de la Real Academia de Ingeniería

La Academia de Ingeniería fue fundada como Corporación de Derecho Público por Real Decreto de S. M. Juan Carlos I el 29 de abril de 1994 y recibió el título de «real» el 14 de julio de 2003. Según indican sus estatutos, se trataba de crear una entidad activa y cualificada en la prospección y análisis crítico de la evolución científica y técnica con capacidad de aconsejar tanto a organismos del Estado como a la sociedad en general. La promoción de la calidad y la competencia de la ingeniería es el objetivo permanente de la RAI. Se intenta cumplir con él actuando en varios frentes. En primer lugar reconociendo el mérito: el de las personas mediante su elección como miembros de la Academia, el de las empresas mediante el Premio Academiae Dilecta, y el de los estudiosos mediante el Premio a los Investigadores Jóvenes. Se han creado foros de discusión, siguiendo diferentes formatos, para tratar sobre grandes temas de actualidad, tales como la aventura aeroespacial, la biotecnología, la seguridad frente a incendios en los túneles, la energía, el impacto medioambiental de las obras de ingeniería y el futuro de las grandes infraestructuras. También es una labor de estímulo de la calidad y competencia la edición de las Comunicaciones a la Academia, donde se remarca la importancia de la innovación invitando a equipos jóvenes a que presenten logros de la ingeniería española que hayan dado lugar a algún resultado tangible y no meramente especulativo. Satélites, nanotecnología, bioingeniería, comunicaciones, etc., son algunos de los temas de las comunicaciones publicadas hasta ahora. Otro delos fines de la Academia, según el artículo 3 de sus estatutos fundacionales es "elaborar y mantener actualizado un lexicón en lengua castellana de términos relativos a la ingeniería", y sobre ello trata este capítulo.

Palabras sobre la ciudad que nace: discurso leído el día 12 de Marzo de 2006 en su recepción pública por el Excmo. Sr. Don Antonio Fernández de Alba [con motivo de su ingreso en la Real Academia Española]

Discurso leído el día 12 de Marzo de 2006 en su recepción pública por el Excmo. Sr. Don Antonio Fernández de Alba con motivo de su ingreso en la Real Academia Española

Pasarela peatonal sobre el río Jarama, al norte de la autovía A-2, a la altura del pk 15+400, en el límite entre Madrid y San Fernando de Henares

El presente proyecto versa sobre la construcción de una pasarela peatonal sobre el río Jarama, al norte de la autovía A-2, a la altura del pk 15+400, en el límite entre Madrid y San Fernando de Henares