Este documento describe el procedimiento para medir la deflexión y curvatura de un pavimento flexible usando una viga Benkelman. La viga Benkelman mide la deflexión vertical del pavimento cuando un camión cargado pasa sobre él. El documento explica cómo configurar y usar la viga Benkelman y un camión para realizar las mediciones, incluida la colocación de marcas en la viga para indicar puntos de medición adicionales.

1. INTRODUCCIÓN.
Estos son los ensayos que se realizan en el sitio para determinar los parámetros más
significativos en el diseño de pavimentos. En la evaluación estructural de los
pavimentos, se consideran como parámetros más significativos las deflexiones y
deformaciones obtenidas como respuesta de un firme flexible ante la aplicación de
una carga sobre la superficie del pavimento. Aunque existen otras medidas que
pueden dar una idea del estado estructural del pavimento, la deflexión en superficie
es, sin duda, la que ofrece las posibilidades de análisis más amplias.
La viga Benkelman es un equipo que fue desarrollado durante el ensayo de la
“Western Association of State Highway Organizations” (WASHO) en 1952. Se trata de
un dispositivo bastante simple, que funciona aplicando la conocida “regla de la
palanca” (Nazzal, 2003). Este método se puede considerar simple y económico y su
principio de aplicación es ampliamente conocido y consiste en medir el
desplazamiento vertical del pavimento ante la aplicación de una carga estática o de
lenta aplicación (Goel & Das, 2008).
Este equipo se usa junto con un camión cargado; el ensayo se realiza colocando el
extremo de la viga entre las dos ruedas gemelas del camión, midiendo la recuperación
vertical de la superficie del pavimento cuando el camión avanza y se retira. (Crespo
del Rio & Bardasano, 2004).
OBJETIVO
 Detallar el procedimiento para determinar simultáneamente con una viga
Benkelman la Deflexión Recuperable y el Radio de Curvatura de un pavimento
flexible, producidos por una carga estática. A tal fin se utiliza un camión donde
la carga, tamaño de llantas, espaciamiento entre ruedas duales y presión de
inflado están normalizadas.
 Los valores se deben expresar en unidades SI.
 Esta norma no considera los problemas de seguridad asociados con su uso. Es
responsabilidad de quien la emplee, establecer prácticas apropiadas de
seguridad y salubridad determinar la aplicación de limitaciones regulatorias
antes de su empleo.
 Determinar la deflexión vertical y puntual de una superficie del pavimento bajo
la acción de una carga normalizada, transmitida por medio de ruedas gemelas
de un eje simple tipo.

2. VIGA BENKELMAN
La viga Benkelman es un equipo que fue desarrollado durante el ensayo de la
“Western Association of State Highway Organizations” (WASHO) en 1.952. Se trata de
un dispositivo bastante simple, que funciona aplicando la conocida “regla de la
palanca”. Este equipo se usa junto con un camión cargado (en el caso de España con
una carga por eje simple de 128 kN, ruedas gemelas, y una presión de inflado de 900
kPa); el ensayo se realiza colocando el extremo de la viga entre las dos ruedas gemelas
del camión, midiendo la recuperación vertical de la superficie del pavimento cuando el
camión avanza y se retira. Las principal ventaja de este equipo es que se trata de un
ensayo bastante económico; no obstante, es muy laborioso, y no permite obtener el
cuenco de deflexiones, sino únicamente la deflexión bajo carga, en el centro de las
ruedas gemelas.
Cuando se utiliza una viga Benkelman doble, con dos brazos de medida de longitud
diferente, se pueden encontrar dos puntos del cuenco de deflexiones, para el mismo
punto de aplicación de la carga, y unos puntos de medida fijos.
Es necesario tener en cuenta, para determinar el tiempo de aplicación de la carga, la
velocidad del camión que se emplea con el equipo. Se ha considerado una velocidad de
aproximadamente 1 km/h.
EQUIPO
Según se esquematiza, la viga Benkelman consta esencialmente de dos partes:
 Un cuerpo de sostén que se sitúa directamente sobre el terreno mediante tres
apoyos (dos delanteros fijos "A" y uno trasero regulable "B")
 Un brazo móvil acoplado al cuerpo fijo mediante una articulación de giro o
pivote "C", uno de cuyos extremos se apoya sobre el terreno (punto "D") y el
otro se encuentra en contacto sensible con el vástago de un extensómetro de
movimiento vertical (punto "E").

3. Esquema de viga Benkelman
Fuente: Estudios de evaluación estructural de pavimentos basados en la interpretación de curvas de deflexiones
(Ensayos no destructivos); Hoffman Mario & Del Aguila Pablo; 1985.
Viga Benkelman – Es un deflectómetro mecánico simple. Una palanca, suspendida en
un bastidor, transmite la deflexión vertical del punto de medida a un comparador o
dial medidor. Las dimensiones son las que se indican en la Figura 1 y comprende los
siguientes elementos:

4. Bastidor – Viga (1) con tres pies de apoyos sobre el suelo (4), que sirve de
sustentación a la palanca de medida y de soporte al comprador o dial medidor.
Palanca de medida (2) De 3.6 m de longitud, que se puede desmontar en tres partes
durante el transporte. Se suspende al bastidor con un eje (3) que la divide en dos
partes con relación 2:1.
Suspensión (3) Un eje, punto de apoyo de la palanca, suspendido en dos rodamientos
a bolas, estancos al polvo y solidarios al bastidor.
Puntos de apoyo (4) Son tres pies solidarios al bastidor, con regulación de su altura
mediante tornillo; los dos anteriores están situados simétricamente con respecto al
eje longitudinal de la viga a 170 mm del mismo y separados del posterior, situado en
el extremo del batidor, 1208 mm.
Pasador (5) Sujeto al bastidor por una cadenilla, sirve para bloquear la palanca,
dejándola fija al bastidor.
Nivel (6) Para nivelar transversalmente la viga y, por tanto, poner horizontal el eje de
rotación de la palanca, por medio de los tornillos de los apoyos anteriores.
Deformímetro (7) Aparato con limbo dividido en 0.01 mm y con un recorrido igual o
superior a 10 mm. Se fija al bastidor con un soporte solidario de éste, de modo que su
vástago prolongado apoya en el extremo de la palanca de medida. El deformímetro
puede ser sustituido por un captador electrónico con presentación de lectura digita.
(Si está ubicado como en el esquema la relación de la viga simple es 1:2 o sea que la
deflexión en el punto de medida es la lectura en el deformímetro multiplicada por 2)
Palpador (8) Pieza metálica de la forma y dimensiones indicadas en la Figura 1, que
reposa sobre el suelo en el punto de medida.
Nudos (9) Para unir los tramos en que se puede dividir la palanca de medida.
Viga Benkelman de doble brazo (Opcional) Viga con doble brazo de medida, con
sus correspondientes diales registradores (al 0.01 mm y recorrido 10 mm) y las
siguientes dimensiones fundamentales:
 Longitud del primer brazo de ensayo, desde el pivote al punto de prueba de
2440 mm.
 Longitud del primer brazo de ensayo, desde el pivote al punto de apoyo del
vástago del deformímetro registrador de 610 mm. (Relación 1:4).
 Longitud del segundo brazo de ensayo, desde el pivote a la punta de prueba de
2190 mm.

5.  Longitud del segundo brazo de ensayo, desde el pivote al punto de apoyo del
vástago del deformímetro registrador de 548 mm. (Relación 1:4).
Nota 1.- Se permite el empleo de vigas con dimensiones diferentes siempre y cuando
no sean tan reducidas que el radio de acción de la carga no afecte permanentemente la
posición de sus patas.
Vehículo de carga – El vehículo usado para transportar el dispositivo de deflexión
estática y cargar el pavimento deberá ser un camión que lleve una carga de prueba de
80 kN (18000/lbf) en eje simple trasero. La configuración de la carga incluyendo
cargas por eje, el tamaño de las llantas y la presión de inflado se pueden obtener a
partir de las especificaciones del fabricante; sin embargo, esta información se debe
indicar claramente en el informe de ingeniería.
Medidor de pre sión de inflado.
Termómetro – De 0º a 100º C con divisiones cada grado.
Barreno – Para ejecutar orificios en el pavimento de 40 mm de profundidad y 10 mm
de diámetro.
PREPARACIÓN DEL ENSAYO
1. El vehículo se carga con paralelepípedos, preferiblemente de metal, de
concreto o de piedra y se pesan en una báscula contrastada hasta tener la carga
de 80 kN (18000 lbf) en el eje simple trasero. Se comprueba la carga al
comienzo del ensayo y para series de ensayos al comienzo y al final de la
jornada de trabajo. Se pesa el eje trasero y las ruedas gemelas, bajo las cuales
se realizara la medida, la masa en estas últimas será de 40 kN (9000 lbf). Si los
materiales utilizados para cargar el vehículo son susceptibles a las variaciones
de humedad, se deberá proteger con una lona.
2. Se imprime sobre un papel la huella de las ruedas gemelas cargadas
correctamente, con la presión de inflado recomendada por el fabricante de los
neumáticos para esa carga. Para ello se levantan las ruedas con un gato sobre
una superficie lo más plana posible, se coloca el papel debajo y se descienden
las ruedas reposando libremente toda la carga sobre el papel. Se anota la
presión de inflado con la que se ha obtenido la huella. La presión de inflado se
debe comprobar cada dos horas.
3. Se monta la viga Benkelman o similar, comenzando por los tres tramos de la
palanca de medida. Luego se coloca el nivel y finalmente el deformímetro. Se
comprueba el correcto funcionamiento de todo el conjunto.
Procedimiento
La carga aplicada al pavimento para la realización de ensayos de deflexiones ha sido
estandarizada en 9000 libras (4090 kg), y es proporcionada por una de las llantas

6. dobles del eje trasero de un camión. Previamente a la realización de los ensayos
deberá verificarse que se cumpla esta condición, así como que la presión de las llantas
sea la requerida.
Una vez localizado el lugar donde se realizará el ensayo (usualmente los puntos de
medición se localizan en la mitad exterior de un carril), se coloca la llanta a usarse
sobre el punto de manera tal que éste coincida aproximadamente con el eje vertical
del centro de gravedad del conjunto.
Para esta operación es aceptable una tolerancia en el rango de 3 pulgadas alrededor
del punto. Estacionados los neumáticos se inserta entre ellos el extremo del brazo
móvil de la viga colocándolo nuevamente sobre el punto de ensayo seleccionado. Dado
que esto último se dificulta por la inaccesibilidad tanto visual como manual, se
realizará previamente la siguiente operación: Se coloca la Viga en la posición como si
estuviera entre las llantas pero en la parte exterior de las mismas, haciendo coincidir,
empleando una plomada, el extremo del brazo móvil con el eje vertical del centro de
gravedad. Tomando como punto de referencia una varilla vertical adosada a la parte
trasera del camión, se efectúa una marca en la viga de manera tal que, en adelante,
basta con hacerlas coincidir (la marca con la varilla vertical) para asegurarse que el
extremo de la viga coincide con el centro de las llantas, en el momento de iniciar las
mediciones.

7. Configuración geométrica del sistema de carga
De igual forma se puede efectuar, a partir de la primera, sucesivas marcas a distancias
elegidas a las cuales se desee medir deflexiones adicionales (puede ser a 30, 40 y 50
cm). Para la metodología de análisis se requiere de por lo menos tres lecturas, pero se
pueden obtener más con fines de verificación, lo cual es recomendable, o si es que se
desea tener una idea gráfica del tipo de curvas de deflexiones que se producen.
Como norma se realiza la primera marca adicional a una distancia tal que la deflexión
que se obtenga en ese punto sea la mitad de la deflexión máxima (obtenida en la
marca inicial). La segunda marca adicional se realiza al doble de la distancia de la
primera marca adicional. Estas dos distancias se determinarán específicamente para
cada proyecto de evaluación que se emprenda. Esto deberá hacerse por medio de
tanteos previos, antes de comenzar la recolección masiva de datos. Es común que se
observen variaciones durante la realización de los ensayos, pero no deberá hacerse
modificaciones mientras que las deflexiones tomadas en la primera marca adicional
estén en el rango entre 35% y 65% de la deflexión máxima.

8. Esquema del proceso de medición
Una vez instalada la viga en el punto de medición haciendo coincidir con la cadena
vertical y la marca inicial (ver figura a), se verificará que ésta se encuentre alineada
longitudinalmente con la dirección del movimiento del camión.
Se pondrá el dial del extensómetro en cero, se activará el vibrador y mientras el
camión se desplaza muy lentamente se procederá a tomar lecturas conforme la varilla
vertical vaya coincidiendo con la primera y segunda marcas adicionales (figuras b c) y
una lectura final cuando el camión se haya alejado lo suficiente del punto de ensayo
que el indicador del dial ya no tenga movimiento (aproximadamente 5.00 m.), registro
que corresponde al punto de referencia con deflexión cero.