CONFIABILIDAD

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La presentación nos indica como determinar la confiabilidad en el diseño de pavimentos

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CONFIABILIDAD

  1. 1. “ Confiabilidad en el diseño de pavimentos”
  2. 2. <ul><li>CALIDAD: respuesta al uso que atenta contra la calidad </li></ul><ul><li>Plazos de obra cada vez más cortos </li></ul><ul><li>Politización del gerenciamiento </li></ul><ul><li>Escasas ganancias </li></ul><ul><li>La actividad privada sin contralores como financiación </li></ul><ul><li>OBJETIVO ÚLTIMO: La calidad de la obra vial </li></ul>
  3. 3. <ul><li>Los Órganos de Control de la Obra Vial </li></ul><ul><li>COORDINACIÓN </li></ul><ul><li>Supervisión </li></ul><ul><li>Inspección </li></ul><ul><li>Laboratorio Central </li></ul><ul><li>Laboratorio de Obra </li></ul><ul><li>Grupo revisor de Especificaciones </li></ul><ul><li>Centros de Investigación </li></ul>
  4. 4. Las mediciones forman parte del control de calidad
  5. 5. Concepción / Proyecto / Pliegos / Normas / Materiales de Construcción El control en cada etapa
  6. 6. <ul><ul><ul><li>Qué se desea </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Cómo lograrlo </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Y cómo determinar si se ha alcanzado </li></ul></ul></ul>
  7. 7. Se podría diseñar un Sistema cerrado o Sistema retroalimentado Esto exige un sistema de control.
  8. 8. <ul><li>Las especificaciones técnicas y legales del CONTRATO </li></ul><ul><ul><ul><li>Las instituciones nacionales y provinciales rectoras </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>La precisión de las particulares </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>La subjetividad de la tolerancia </li></ul></ul></ul>
  9. 9. <ul><li>La convivencia con el Defecto </li></ul><ul><ul><ul><ul><li>Crítico </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Importante </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Poco Importante </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>De contrato </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>El exceder las tolerancias de Proyecto </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Materiales </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Procesos </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>El defecto en las técnicas de control </li></ul></ul></ul></ul>
  10. 10. <ul><li>Controlar: </li></ul><ul><ul><ul><li>Lo esencial </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Sencillas </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Rápidas </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Equipos disponibles de fácil interpretación. </li></ul></ul></ul>
  11. 11. <ul><li>Criterios con que se manejan los volúmenes de información: </li></ul><ul><ul><ul><li>Durante la ejecución de la obra </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Después de ejecutada la obra </li></ul></ul></ul><ul><li>Formación de base de datos </li></ul>
  12. 12. Información Contratista manejada por Órgano de control
  13. 13. El control y el número de variables a medir Las variables a medir y la variación de las mismas
  14. 14. <ul><li>El programa deberá contener: </li></ul><ul><ul><ul><li>Distinción de desviaciones </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Desviaciones de obra y de muestreo </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Normas claras </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Establecer técnicas de muestreo </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Criterio independiente del proyectista y del contratista </li></ul></ul></ul>
  15. 15. Dada una cantidad de eventos Por ejemplo Resistencia Kg./cm 2 se agrupan en un histograma Intervalos de 20 Kg./cm 2 por ejemplo 23 especimenes en el intervalo 251-270 Intervalos pequeños y N° de datos importantes. El histograma se acerca a una curva de distribución continua normal o de Gauss
  16. 16. Curva de baja y alta dispersión Desviación estándar X-X = desviación respecto de la media  2 = Varianza
  17. 17. Si a ambos lados del promedio colocamos: 1 vez la desviación = 68,2 % del área total 2 veces la desviación = 95 % del área total 3 veces la desviación = 99,7 % del área total A mayor desviación estándar (  ) el intervalo que comprende el mismo porcentaje de datos es mas grande. Es sano comparar la desviación con el valor medio por problemas de magnitud. Coef. de variación  2 = Varianza = no varía su signo
  18. 18. Para la A el 95 % y para la B el 68%
  19. 19. La desviación estándar es una buena medida de la dispersión respecto al medio. Útil para: Establecer confiabilidad de un material, proceso, etc. Comparar los requerimientos fijados. Comparación Tolerancia de operación VS límites de las especificaciones
  20. 20. <ul><li>Distribuciones reales con los LIMITES de especificaciones </li></ul><ul><li>Especificaciones realistas, buen control, datos en el entorno de la especificación. Ver equipos. El promedio está en la mitad de la especificación. </li></ul><ul><li>Hace probable que el dato caiga adentro. </li></ul>
  21. 21. b) El promedio cerca de uno de los límites Especificación mediante Problemas de obra c) Gran variación. Es improbable que los datos estén dentro de lo especificado.
  22. 22. <ul><ul><li>Permite establecer la confiabilidad de un material – proceso </li></ul></ul><ul><ul><li>Comparar los requerimientos con la variabilidad de las operaciones típicas </li></ul></ul><ul><li>Ejemplo: Equipos de compactación </li></ul><ul><li>Mayorar el control </li></ul><ul><li>Decisión La operación </li></ul><ul><li>Cambiar especificaciones </li></ul><ul><li>Las especificaciones se pueden discutir. </li></ul>
  23. 23. El error: Para determinar el nivel de confianza t = factor de nivel de confianza t = 1 nivel de conf. 68,2 t = 2 nivel de conf. 95,5 t = 3 nivel de conf. 99,7 Nivel de confianza:
  24. 24. Cuando hay varias variables en juego: Materiales, muestreo, pruebas de laboratorio, etc. A medida que n > 30 el error es mínimo Por ejemplo: (210-240)/25 = -1,2 12 % de muestras afuera
  25. 25. <ul><li>Representatividad de las muestras </li></ul><ul><li>Muestreo de aceptación </li></ul><ul><li>Presentación según defectos </li></ul><ul><li>se descartan de antemano </li></ul><ul><li>Normas previas a cumplir </li></ul><ul><li>Elección de lotes </li></ul><ul><li>Que porcentaje del total representa al muestreo </li></ul>
  26. 26. n = números de elementos extraídos del lote c = número de aceptaciones de la muestra Mas de c elementos defectuosos no se admiten Se pueden fijar lotes de n elementos y muestrear un porcentaje de ellos p = porcentaje defectuoso de cada lote Lotes de N elementos Se toman n para su estudio Un número c de aceptación P = porcentaje de lotes analizados aceptados c = 0 1 defecto en el lote, se rechaza el mismo
  27. 27. Curva de operación característica
  28. 28. <ul><li>Es importante la cantidad de muestras tomadas frente al tamaño del lote </li></ul><ul><li>Definir el lote </li></ul><ul><li>Su tamaño </li></ul><ul><li>Porcentaje de muestreo </li></ul><ul><li>Incidencia de los defectuosos </li></ul>
  29. 29. <ul><li>Síntesis: </li></ul><ul><li>Es importante definir </li></ul><ul><li>Muestreo </li></ul><ul><li>Lotes </li></ul><ul><li>Desviación aceptable </li></ul><ul><li>Conocer los errores (con ello se logra la economía de la obra) </li></ul><ul><li>Los métodos estándares dan una adecuada visión cuando el nº de variables escapa a la apreciación personal </li></ul><ul><li>Con ello se puede definir los modelos de confianza </li></ul><ul><li>Se tiene idea precisa de cómo influye en el resultado final la variación de cada una de las variables </li></ul>
  30. 30. Confiabilidad Según el método de la AASHTO La variabilidad del: Diseño Construcción Rendimiento Mantenimiento Rehabilitación
  31. 31. Datos de entrada: Características de subrasante (mantenimiento) Coeficiente de drenaje Datos de tránsito Cargas etc.
  32. 32. Valor medio = Rango Desvío estándar = (con respecto al medio) Coeficiente de variación (relaciona desvío estándar y el valor medio)
  33. 33. Normal log Normal Distribuciones: Gamma Uniforme Beta
  34. 34. Sea un pavimento de Hº Ancho = 7,3 m Largo = 305 m Hormigonado el mismo día 5 probetas de Hº simple
  35. 35. La curva estandarizada de Valor medio = 0 Desvío estándar = 1 Área bajo la curva (-  ;+  ) = 1 En nuestro ejemplo Medio = 24,35 SD = 5,10 Cual es la probabilidad que el Hº tenga una resistencia menor de 17,24 MPa
  36. 36. Despreciando el signo y entrando en la tabla de z se obtiene un área de 0,9177 La probabilidad de hallar un valor menor al 17,24 MPa es del 8,3 % Para el número de ejes equivalentes es:
  37. 37. <ul><li>La variabilidad, en el diseño, la construcción, el uso, afecta la bondad de un diseño </li></ul><ul><li>Variación en las propiedades de los materiales. Variación en el desarrollo de fallas. </li></ul><ul><li>Variación en la colocación de los pasadores </li></ul><ul><li>Juntas </li></ul><ul><li>etc. </li></ul>
  38. 38. Concepto de Confiabilidad Probabilidad de que un sistema cumpla con la función prevista dentro de su vida útil bajo las condiciones del lugar. En general, a mayores incertidumbres mayores coeficientes de seguridad. Esto está asociado al costo.
  39. 39. R(%) = 100P(resistencia > solicitación) R(%) = 100P(N t > N T ) N t = número de ESALs de 80 kN que llevan al pavimento a su serviciabilidad final. N T = ESALs total en la vida útil p t = P(solicitaciones > resistencia) S y F variables probabilísticas d = F - S
  40. 40. S s = Desvío estándar de las solicitaciones S P = Desvío estándar de las resistencias Por ejemplo: S = 2480 kPa Tensión de tracción media F = 4760 kPa resistencia S d = (S S 2 +S P 2 ) 0,5 S d = 792 kPa d = 2280 media d = 0 Z = (d - d)/Sd = -2,88 el área hasta 2,88 1-0,998 = 0,002 P t = 0,2 %
  41. 41. Solape entre curvas de distribución normal de resistencia y solicitación. El área de solape no es la probabilidad de falla, pero sí una función de la misma
  42. 42. Confiabilidad R = 90 % SD = 0,49 N T = 1x10 6 Z = 1,28 = área bajo la curva log (ESALs diseño ) = log N T + Z . SD = 4x10 6 El pavimento se diseña para 4x10 6 y no para 1x10 6
  43. 43. Si: R = 70 % SD = 0,49 N T = 1x10 6 Z R = 0,53 ESALs diseño = 1,818x10 6 Con ESALs menor resulta pavimento de menor espesor y mas expuesto a fallas, dado que hay un 30 % de probabilidad de falla antes de que complete su vida de diseño.
  44. 44. Mayor nivel de confiabilidad Pavimento mas costoso Mayores costos iniciales Mayor tiempo hasta que necesite una reparación Menor confiabilidad Menores costos iniciales Mayor costo de mantenimiento
  45. 45. Niveles de confiabilidad aconsejados por AASHTO
  46. 46. La confiabilidad Está asociada a la aparición de las fallas La variación en cada variable puede darse en conjunto o en forma aislada Un pavimento se puede diseñar con criterio preventivo o curativo

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