Los pavimentos, por las formas en que se trasmiten las cargas a la subrasante pueden ser pavimentos flexibles, pavimentos rígidos y pavimentos mixtos.

Transcripción

1 I. INTRODUCCIÓN Los pavimentos, por las formas en que se trasmiten las cargas a la subrasante pueden ser pavimentos flexibles, pavimentos rígidos y pavimentos mixtos. En el periodo de vida de los pavimentos flexibles se presenta problemas de fallas, los cuales pueden ser: asentamientos diferenciales, deformaciones plásticas, factores climáticos, la intensidad del tránsito circulante, sus deformaciones, las condiciones de drenaje y sub-dranaje, etc. El pavimento requiere de conservación y mantenimiento, eficiente, rápida y económica. Dado la necesidad de lograr que nuestras construcciones en el Distrito de Nuevo Chimbote se desarrollen con la calidad correspondiente, es necesario evaluar el estado de las construcciones actuales de los pavimentos, y la determinación del numero de avenidas afectadas por alguna patología del asfalto, concreto y conociendo cual es la patología que tiene mayor incidencia en los pavimentos, es que podremos evaluar y proponer las recomendaciones. Los problemas de naturaleza como sismos, lluvias, rápida expansión del tráfico, falta de mantenimiento y conservación, deficiencia en sus construcciones, nos hacen reflexionar sobre la necesidad de evaluar las construcciones de pavimentos en el distrito. En este sentido el presente trabajo se desarrollara aplicando la metodología del PCI (Índice de Condición de Pavimento), para determinar un valor (de 0 a 100), el mismo que indicara su estado. La metodología de trabajo será del tipo evaluativo visual y a través de un formato de evaluación. En este trabajo se analizara la Causa del Daño, Severidad del mismo y Cantidad o Densidad del mismo, por las avenidas materia del presente informe. 1

2 1. Planeamiento de la investigación 1.1. Planteamiento del problema: El Distrito de Nuevo Chimbote, se encuentra ubicada geográficamente al norte del Perú a de latitud sur y a de longitud oeste y a una altura promedio de 30 msnm, con temperatura promedio de 21ºC que oscilan entre los 14ºC y 28ºC de tal manera que los procesos constructivos varían en función a dichas temperaturas y épocas, por ello se requiere de un nivel técnico apropiado para su ejecución. En la zona del Distrito de Nuevo Chimbote, existen diferentes tipos de pavimentos en un 90% existente de pavimento flexible (elaborado de carpeta asfáltica) y un 10 % de pavimento rígido (elaborado de concreto), por ello el análisis de este proyecto se centra en las distintas calles de pavimento flexible, en la cual se observan en un 25% de estos antes mencionados presentan deterioro por desgaste. Motivo por el cual se origina un estruncamiento en el transito vial y el 30% presentan asentamientos o hundimientos notorios que perjudican al tránsito vial y el 45 % restantes presentas fallas transversales, longitudinales y diagonales que se muestran en el pavimento. Para ello es necesario determinar las patologías en las avenidas pavimentadas de concreto asfaltico del Distrito de Nuevo Chimbote, las mismas que serán muestras de inspección visual, para tomar datos y determinar un Índice de Condición de Pavimento a partir de sus patologías. Se propone: Ejecutar diagnósticos, análisis y tendencias para la construcción de las diferentes calles de pavimentos flexible (asfalto). 2

3 Observación, análisis y encuestas para la construcción de los pavimentos flexibles. Contribuir a la formación de los planes y programas de necesidades de inversión. Propender y estimular el trabajo en equipo. Fomentar la creatividad e innovación tecnológica en temas asociados a la actividad de la construcción Problema En qué medida la determinación y evaluación del nivel de las patologías del pavimento existente en la Urbanización Santa Rosa del Distrito de Nuevo Chimbote, Provincia de Santa, Departamento de Ancash, nos permitirá evaluar el estado actual del pavimento de las avenidas descritas e indicar las medidas correctivas y preventivas para la seguridad de las vías? 1.2. Objetivos de la Investigación: Objetivo General Determinar un Índice de Condición de Pavimento Asfaltico, para la Urbanización Santa Rosa del Distrito de Nuevo Chimbote, Provincia del Santa, Departamento de Ancash, a partir de la determinación y evaluación de la incidencia de las patologías del concreto Objetivos Específicos 1. Determinar las patologías del concreto asfaltico existentes en la Urbanización Santa Rosa del Distrito de Nuevo Chimbote, Provincia del Santa, Departamento de Ancash. 2. Calcular el nivel de las patologías del concreto asfaltico e incidencias de las patologías en las avenidas del Distrito de 3

4 Nuevo Chimbote Provincia del Santa, Departamento de Ancash. 3. Establecer las correctivas y las previsiones para la seguridad de las estructuras del concreto asfaltico de la Urbanización Santa Rosa del Distrito de Nuevo Chimbote Provincia del Santa, Departamento de Ancash Justificación de la Investigación La presente investigación se justifica en la necesidad de conocer las patologías que tienen las estructuras del concreto asfaltico en la Urbanización San Rosa del Distrito de Nuevo Chimbote, en función a las deficiencias de los pavimentos. Nos permite determinar el tipo de patologías del concreto que existen en las diferentes avenidas de la Urbanización San Rosa del Distrito de Nuevo Chimbote. A través del grado de afectación que cada combinación de clase de daño, nivel de severidad y densidad tiene sobre la condición del pavimento, permitirá la toma de decisiones en su rehabilitación o reconstrucción por parte de la Municipalidad Distrital de Nuevo Chimbote. 4

5 II. REVISION DE LITERATURA 2.1. MARCO TEORICO ANTECEDENTES ANTECEDENTES INTERNACIONALES Otros países, le dan la debida importancia a sus veredas, tanto en su diseño, como en su conservación y en su uso, para su durabilidad y belleza. Colombia (Cali Colombia) Foto se muestra, la aplicación de mortero asfáltico, es una mezcla compuesta de agregados, emulsión asfáltica, filera mineral y agua. Guatemala (Rehabilitación de la Carretera CA02W: Tramo Puente Melindres Río Cabuz) Para poder mantener en buen estado la carretera, se le ha aplicado un mortero asfáltico y micro pavimento, tecnologías que está siendo usada en el Perú. 5

6 Ecuador Cuenca - Ecuador.- (Diego Rodríguez Idrovo) Ante la falta de veredas y señalización, moradores del sector deben transitar por un espacio lleno de piedras y polvo. Se apegan en lo posible a las casas para evitar ser golpeados por los vehículos que transitan por la avenida. Bolivia (La Paz) 6

7 IMPLEMENTACIÓN DE UN SIG PARA LA ADMINISTRACIÓN DE PAVIMENTOS AEROPORTUARIOS A TRAVÉS DE LA APLICACIÓN DE UN ÍNDICE DE CONDICIÓN DE PAVIMENTOS Este Proyecto de título, se orienta principalmente en la importancia de contar con un Sistema de Información Geográfica, en la Dirección de Aeropuertos (DAP) del Ministerio de Obras Públicas, para la gestión y administración de los pavimentos aeroportuarios a través de la aplicación del método Pavement Condition Índex (P.C.I.) 1, la cual constituye una herramienta eficaz que permite optimizar y mejorar los recursos. El proceso de este trabajo se fundamentó en la incorporación de la información aeroportuaria generada por los P.C.I. en el programa MicroPaver, programa que determina la condición de los pavimentos, a un Sistema de Información Geográfica (SIG) que permita analizar los datos obtenidos para gestionar el trabajo de mantención y reposición de pavimentos. Para la implementación de este sistema se pretende realizar una metodología para una posterior aplicación a nivel nacional con los aeropuertos de la red principal, pero el resultado se evidenciará en una de las plataformas del Aeropuerto Internacional Arturo Merino Benítez (AMB) 2. El producto final a obtener es un Sistema de Información Geográfica que permita incorporar la información aeroportuaria generada por los P.C.I. dentro de un sistema de información y 1 PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) PARA PAVIMENTOS ASFÁLTICOS Y DE CONCRETO EN CARRETERAS. 2 IMPLEMENTACION DE ESTE SISTEMA (PCI) EN UNA DE LAS PLATAFORMAS DEL AEROPUERTO INTERNACIONAL ARTURO MERINO BENITES. 7

8 análisis territorial, con la posibilidad de efectuar diferentes consultas y obtener respuestas visuales tanto en la base de datos de atributos como en la base de datos grafica, ampliándose a esto la posibilidad de obtener gráficos y mapas temáticos, teniendo así un manejo de la información de los pavimentos aeroportuarios con que cuenta la Dirección de Aeropuertos. Pavimento flexible desde calle Rondeau en EEUU. CONDICIONES ACTUALES DE LOS PAVIMENTOS EN CENTRO AMERICA Los métodos o técnicas más utilizados en Centroamérica, se refieren siempre a la guía de diseño de la AASHTO, edición 1993, para los pavimentos asfalticos e hidráulicos. También para el diseño en concreto hidráulico, utilizan la guía de PCA (Portland Cement Association). A pesar de que la tendencia en Centroamérica, va encaminada hacia concretos asfalticos. Costa Rica y El Salvador, están incremento el uso de concreto hidráulico por la razón de que han nivelado los precios de mercado y la realización de grandes inversiones de equipo y tecnología, por parte de las empresas privadas. Adicionalmente en Costa Rica se efectúan para la estructura diseñada análisis de fatiga y deformación permanente empleando modelos mecanisticos empíricos. La mayoría de los países de la región utilizan sus mismas especificaciones técnicas básicamente para el control y procedimiento de trabajos que se realizan. 8

9 Esta cita al libro de AASTHO en lo referente a especificaciones de materiales y métodos a usar. En algunos otros casos utilizan ASTM. En las especificaciones de SIECA esta hacen también mención a AASTHO para ciertos controles. Pavimentación de los caminos de acceso a los predios de Colón y Unión desde la autopista Santa Fe-Rosario ANTECEDENTES NACIONALES TESIS EVALUACION DEL ESTADO ACTUAL DEL PAVIMENTO FLEXIBLE EN EL TRAMO DE LA RED VIAL MARCARA - CHANCOS, DEL DISTRITO MARCARA -CARHUAZ - ANCASH, AÑO 2010 Cuyo autor es: Bach. SERGIO MARINO RAMIREZ PALMA Autor. TESIS DETERMINACION Y EVALUACION DE LAS PATOLOGIAS DEL PAVIMENTO FLEXIBLE DEL BARRIO LA SOLEDAD DISTRITO DE HUARAZ, PROVINCIA DE HUARAZ- REGION ANCASH Cuyo autor es: Bach. JORGE ALFONSO SANCHEZ ANTEQUERA Autor. 9

10 TESIS DETERMINACION Y EVALUACION DEL PAVIMENTO FLEXIBLE MEDIANTE EL METODO DEL INDICE DE CONDICION DEL PAVIMENTO DEL BARRIO DE PATAY BAJO DEL DISTRITO DE INDEPENDENCIA, PROVINCIA DE HUARAZ- REGION ANCASH, ENERO 2011 Cuyo autor es: Bach. SERAPIO ROQUE CACHA Autor. TESIS MEJORAMIENTO DE LA TROCHA CARROZABLE MOLINO QUIAN CULEBRAS DISTRITO DE CULEBRAS HUARMEY ANCASH en mayo 2010 Cuyo autor es: Bach. PRAX AGUSTIN DEL ROSARIO LEDESMA AGUIRRE. OTROS Estudio definitivo para el mantenimiento periódico de la carretera panamericana sur tramo puente santa rosa puente montalvo (10) Este documento contiene el método utilizado para la evaluación del deterioro del pavimento, y los resultados del mismo realizado al pavimento de la Carretera Panamericana Sur, entre los Km (Puente Santa Rosa) y el Km (Puente Montalvo), como parte de la contraprestación de los servicios para los Estudios de Mantenimiento Periódico del pavimento, a cargo del Consorcio Montalvo. Los trabajos se han realizado de acuerdo a los Términos de Referencia del estudio y forman parte del capítulo de Inspección y Evaluación de la Zona del Proyecto. 10

11 Este método permite la determinación de la condición del pavimento a través de una evaluación visual, usando el índice de condición del pavimento (PCI) que es un índice numérico de la condición del pavimento cuyos rangos varían desde 0 hasta 100 siendo esta ultima la mejor condición posible. La metodología PCI esta descrita en la norma ASTM , la cual nos da los lineamientos para determinar el índice de condición del pavimento, que ayuda a calcular un índice de deterioración y se utiliza a menudo para proyectar la condición futura. A continuación pasamos a detallar el método empleado, de acuerdo con la norma ASTM ESTUDIOS DEFINITIVOS DE INGENIERIA PARA LA EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS ECONOMICOS DE CARRETERAS DE BAJO TRAFICO DE LA RED VIAL NACIONAL PROYECTO PILOTO CARRETERA PATAHUASI YAURI SICUANI. TRAMO: YAURI SAN GENARO L = KM (11) PROVIAS NACIONAL en el Plan Anual de Adquisiciones para él años 2005, considero efectuar diversos Estudios Definitivos de Ingeniería para la Evaluación de Pavimentos Económicos de Carreteras de Bajo Tráfico de la Red Vial Nacional -proyecto Piloto Carretera Patahuasi Yauri Sicuani, ramo Yauri San Genaro L=11.36 Km. PROVIAS NACIONAL encargado por el MTC de la Administración y Gerenciamiento de la Red Vial Nacional (RVN), miembro de la Comisión Técnica antes mencionada 11

12 busca la promoción del uso de diversos materiales y tecnologías que contribuyan al mejoramiento de las condiciones estructurales de los suelos de la red vial, principal factor a trabajar para garantizar transitabilidad Con la finalidad de profundizar la investigación en la aplicabilidad de estabilizadores de suelos se formo una Comisión Técnica en enero del 2003 (RM N MTC/02) y posteriormente aprobó la Directiva N MTC/14 ( ) que señala aspectos básicos a ser empleados para la aplicabilidad de los estabilizadores por parte de los Proyectos Especiales del MTC. ESTUDIOS PARA LA REHABILITACIÓN DE PUENTES Y CARRETERAS DEL EJE VIAL PIURA-GUAYAQUIL (22 PUENTES Y 60 KM DE VÍAS). PERÚ Y ECUADOR (12) MANTENIMIENTO DE LA CARRETERA PANAMERICANA NORTE, CARRETERA 1N, TRAMO ANCON HUACHO PATIVILCA. El mantenimiento vial de la Panamericana Norte, carretera 1N, está a cargo de la Empresa Norvial S.A. y se encuentra enmarcada en el rubro de concesiones viales, cuya responsabilidad es administrar, operar, construir y dar el mantenimiento a la infraestructura vial en la ruta Ancón Huacho Pativilca de la Carretera Panamericana Norte. La Concesionaria NORVIAL fue constituida en Octubre del 2002 por Graña y Montero SAA y JJC Contratistas Generales S.A. 12

13 Los trabajos se han realizado de acuerdo a los términos de referencia del estudio y forma parte del capítulo de Inspección y Evaluación de la Zona de Proyecto. Este método permite la determinación de la condición del pavimento a través de una evaluación visual descriptiva, usando el Indice de Condición del Pavimento (PCI), que es un índice numérico de la condición del pavimento, cuyos rangos varían desde 0 a 100, siendo esta ultima la mejor condición posible. La metodología PCI esta descrita en la norma ASTM , la cual nos da los lineamientos para determinar el índice de condición del pavimento, que ayuda a calcular un índice de deterioro o deficiencia y se utiliza a menudo para proyectar la condición futura. Pavimento flexible en Barrio de San Francisco. Pavimento en Huancayo 13

14 ANTECEDENTES LOCALES Se considera uno de los proyectos de inversión en el aspecto vial de nuestra localidad, en el proyecto vial que interconecta la ciudad de Chimbote con el Distrito de Nuevo Chimbote, donde se efectuó un estudio preliminar para la construcción de una vía de pavimento de asfalto en frio, lo cual se realizo el año 2009, donde se registra datos en cuanto al tipo de suelo y el material asfaltico usado. Asimismo a la fecha se visualiza el estado de la estructura asfáltica, como también a nivel de nuestra localidad los daños visibles y la falta de mantenimiento que se viene dando a nivel local, por falta de un programa de correctiva y preventivo. Pavimento flexible en Panamericana Norte Distrito Santa 2.2. BASES TEÓRICAS DE LA INVESTIGACIÓN Definiciones Pavimento Un pavimento es una estructura diseñada con la capacidad de absorber las fuerzas causadas por acción de la circulación de vehículos, o cualquier otra carga móvil, durante el periodo de tiempo para el cual ha sido diseñado. Cuando existe un incremento del tráfico o se ha superado el periodo de diseño de un pavimento es cuando se producen los deterioros que pueden ser muy diversos, los cuales por lo 14

15 general se presentan por la pérdida de elasticidad del pavimento. De esta manera es necesario tener una idea clara del concepto de pavimento, el cual se describirá a continuación. Concepto de Pavimento Se adoptara, un par de definiciones de autores que explican de muy buena manera la definición de pavimento: Es una estructura que se encuentra constituida por un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales, que se diseñan y se construyen técnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados. Estas estructuras estratificadas se apoyan sobre la sub rasante de la vía obtenida por el movimiento de tierras en el proceso de exploración y que han de restringir adecuadamente los esfuerzos que las cargas repetidas del tránsito le transmiten durante el periodo para el cual fue diseñada la estructura del pavimento. Se entiende por pavimento al conjunto de los elementos estructurales de un camino (o de otras superficies como las pistas de aterrizaje de los aeropuertos, losas deportivas, etc.), es decir, son todas las capas que lo conforman y las que se denominan comúnmente capa superficial, base, sub base. Es importante conocer la clasificación de los pavimentos, para poderlos distinguir entre ellos y lograr llevar a cabo un proceso de evaluación adecuado Clasificación de Pavimentos y Características Se tiene: Pavimentos flexibles: es el pavimento que tienen en su parte superior una carpeta bituminosa, apoyada sobre dos capas granulares, denominadas base y sub base. En la 15

16 siguiente figura se presenta un corte de la sección típica de un pavimento flexible. Pavimentos semirrígido: contiene la misma estructura de un pavimento flexible, con la variación que una de sus capas se encuentra rigidizada artificialmente con algún aditivo que puede ser: asfalto, cal, cemento, emulsión o químicos; los cuales permitan incrementar las capacidad portante del suelo. Pavimentos Rígidos: son pavimentos en los cuales su capa superior está compuesta por una losa de cemento hidráulico, la cual se encuentra apoyada sobre una capa de material denominada base o sobre la sub rasante. En este tipo de pavimentos se pueden distinguir algunos tipos que son: hormigón simple con juntas con o sin barras de transferencia de carga, hormigón reforzado con juntas y barras de traspaso de cargas y hormigón continuamente reforzado. Pavimentos Articulados: son pavimentos cuyas capas de rodadura se encuentran conformadas por bloques de concreto prefabricados, que se denominan adoquines, son iguales entre si y de un espesor uniforme; y que se colocan sobre una capa delgada de arena, la cual se encuentra sobre una capa granular o la sub rasante. Serviciabilidad de Pavimentos La serviciabilidad de los pavimentos, es la percepción que tienen los usuarios del nivel de servicio del pavimento. Es por ello que la opinión de ellos es la que debe ser medida para calificar la serviciabilidad. La medición de la serviciabilidad de los pavimentos, también puede ser considerada como una evaluación de la superficie, 16

17 pero hay que tener presente que esta no es una evaluación completa. La serviciabilidad de los pavimentos ha sido representada en un índice, derivado de los resultados de la prueba AASHO, en la cual se realiza la evaluación mediante una escala que varía de 0 a 5, siendo 5 el valor para pavimentos con una superficie perfecta y 0 para un pavimento con una superficie en malas condiciones. En la siguiente tabla se presenta la escala de calificación de de la serviciabilidad según la norma AASHO: Tabla Nº 01: Norma AASHO 17

18 Evaluación de Pavimentos Los pavimentos son estructuras diseñadas para entregar al usuario seguridad y comodidad al transitar, esto significa que la plataforma debe entregar un nivel de servicio acorde a la demanda solicitada. La evaluación de pavimentos consiste en un informe, en el cual se presenta el estado en el que se halla la superficie del mismo, para de esta manera poder adoptar las medidas adecuadas de reparación y mantenimiento, con las cuales se pretende prolongar la vida útil de los pavimentos, es así, que es de suma importancia elegir y realizar una evaluación que sea objetiva y acorde al medio en que se encuentre. Importancia de Evaluación de Pavimentos La evaluación de pavimentos es importante, pues permitirá conocer a tiempo los deterioros presentes en la superficie, y de esta manera realizar las correcciones, consiguiendo con ello brindar al usuario una serviciabilidad óptima. Con la realización de una evaluación periódica del pavimento se podrá predecir el nivel de vida de una red o un proyecto. La evaluación de pavimentos, también permitirá optimizar los costos de rehabilitación, pues si se trata un deterioro de forma temprana se prolonga su vida de servicio ahorrando de esta manera gastos mayores. Objetividad en la Evaluación de Pavimentos La objetividad en la evaluación de pavimentos juega un papel primordial, pues se necesita personas verdaderamente capacitadas para que realicen las evaluaciones, de no ser así, dichas pruebas pueden perder credibilidad con el tiempo y no 18

19 podrán ser comparadas, además, es importante que se escoja un modelo de evaluación que se encuentre estandarizado para poder decir que se ha realizado una evaluación verdaderamente objetiva. No siempre se pueden obtener mediciones o índices que cumplan con la condición para comparar dos proyectos debido al sesgo intrínseco de la toma de decisiones, produciéndose una desviación entre la realidad y lo expresado por las muestras. La desviación que ocurre puede deberse a dos causas principales. a) Variabilidad de las unidades, debido a que las unidades son la base para los análisis que se realizaran. b) Diversidad de la respuesta dentro de cada unidad, esto porque se relaciona a la fiabilidad de la eventual rehabilitación. Curva de Comportamiento de los Pavimentos La curva de comportamiento de los pavimentos es la representación histórica de la calidad del pavimento. Para analizar el comportamiento funcional del pavimento se necesita información de calidad de rodadura durante el periodo de estudio y de los datos históricos del tránsito que se han solicitado al pavimento durante ese periodo. Con la ayuda del índice de serviciabilidad o el índice de condición de un pavimento versus el tiempo o el numero de ejes equivalentes, se puede graficar la degradación del pavimento, consiguiendo de esta manera visualizar el tiempo 19

20 en el que un pavimento necesitara una rehabilitación, consiguiendo son esto incrementar la vida útil del pavimento. En la figura 5, se representa el comportamiento de un pavimento en función del tiempo o del número de ejes equivalentes al cual está expuesto; mediante esta representación se podrá adoptar medidas adecuadas, las cuales permitan aumentar la vida útil de un pavimento. Gráfico Nº 01: Tipos de Fallas en los Pavimentos Las fallas en los pavimentos pueden ser divididas en dos grandes grupos que son fallas de superficie y fallas en la estructura. Fallas de Superficie Son las fallas en la superficie de rodamiento, debidos a las fallas en la capa de rodadura y que no guardan relación con la estructura de la calzada. La corrección de estas se fallas se efectúa con solo regularizar su superficie y conferirle la necesaria impermeabilidad y rugosidad. Fallas Estructurales Comprende los defectos de la superficie de rodamiento, cuyo origen es una falla en la estructura del pavimento, es decir, de 20

21 una o mas capas constitutivas que deben resistir el complejo juego de solicitaciones que imponen el transito y el conjunto de factores climáticos. Para corregir este tipo de fallas es necesario un refuerzo sobre el pavimento existente para que el paquete estructural responda a las exigencias del tránsito presente y futuro estimado. Tipos de Evaluación de Pavimentos Existen diversos métodos de evaluación de pavimentos, que son aplicables a calles y carreteras, entre los aplicables al presente estudio están: VIZIR Es un índice que representa la degradación superficial de un pavimento, representando una condición global que permitirá tomar algunas medidas de mantenimiento y rehabilitación. Este índice ha sido desarrollado por el Laboratoire Central des Ponts et Chausses France o por sus siglas en ingles LCPC. El sistema VIZIR, es un sistema de simple comprensión y aplicación que establece una distinción clara entre las fallas estructurales y las fallas funcionales y que ha sido adoptado en países en vía de desarrollo y en especial en zonas tropicales. FHWA / OH99 / 004 Este índice presenta una alta claridad conceptual y es de sencilla aplicación, pondera los factores dando mayor énfasis a ciertos deterioros que son muy abundantes o importantes en regiones donde hay estaciones muy marcadas pero no en áreas tropicales. 21

22 ASTM D También conocido como Present Condition Index, o por sus siglas PCI. Este índice sirve para representar las degradaciones superficiales que se presentan en los pavimentos flexibles y de hormigón. Este método ha sido aplicado en la presente investigación, debido a que se la adoptado mundialmente por algunas entidades encargadas de realizar la cuantificación de los deterioros en la superficie de pavimentos. Esta es la metodología que se utilizo en el presente estudio. Evaluación de la Condición de un Pavimento Como ya se ha indicado anteriormente, en la presente investigación se utilizo el método normado por la ASTM, que ha sido desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los Estados Unidos (Shahin, ); utilizado para la evaluación de aeropuertos, caminos y lotes de parqueaderos. Esta es una de las mas completas metodologías de evaluación debido a que involucra a los dos tipos de pavimentos mas utilizados en el distrito de Nuevo Chimbote que son los pavimentos asfalticos y los pavimentos de concreto. En vista a que esta metodología es considerada como una de las mas objetivas y mas aplicables para el presente estudio, se pretende implementar en el distrito de Nuevo Chimbote, de modo que esta pueda generar un modelo adecuado para la mantención y rehabilitación de las superficies de los pavimentos de las losas deportivas del distrito de Nuevo Chimbote Provincia del Santa, Departamento de Ancash. 22

23 Tabla Nº 2: Rango de Clasificación RANGO CLASIFICACIÓN Excelente Muy Bueno Bueno Regular Malo Muy Malo 10 0 Fallado INDICE DE CONDICION DE PAVIMENTO (PCI) METODO DEL PCI (Pavement Condition Index) El método de evaluación de pavimento PCI (Pavement Condition Index), fue desarrollado por M.Y. Shahin y S.D. Khon y publicado por el cuerpo de Ingenieros de la Armad de Estados Unidos en El método P.C.I. para pavimentos de aeropuertos, carreteras y estacionamientos ha sido ampliamente aceptado y formalmente adoptado, como procedimiento estandarizado, por diversas agencias como por ejemplo: la Federal Aviation Administration (FAA 1982), el U.S. Department of Defence (U.S. Air Force 1981 y U.S Army 1982), la American Public Work Association (APWA 1984), etc. Además, el PCI para aeropuertos ha sido publicado por la ASTM como método de análisis (ASTM 1983) 3. En 1982 la Federal Aviation Administration FAA, a través de su Circular AC 150/ de 03/12/1982, denominada Guidelines and Procedures for Maintenance for Airport Pavement, recomendó este método, teniendo amplio uso en los aeropuertos de EE UU. 3 EL PCI PARA AEROPUERTOS HA SIDO PUBLICADO POR LA ASTM COMO MÉTODO DE ANÁLISIS (ASTM1983). 23

24 OBJETIVOS DEL PCI Los objetivos que se persiguen con la aplicación del Método PCI son: Determinar el estado de un pavimento en términos de su integridad estructural y su nivel de servicio. Obtener un indicador que permita comparar con un criterio uniforme la condición y comportamiento de los pavimentos. Obtener un criterio racional para justificar la programación de obras de mantenimiento y rehabilitación de pavimentos. Obtener información relevante de retroalimentación respecto del comportamiento de las soluciones adoptadas en el diseño, evaluación y criterios de mantenimiento de pavimentos PATOLOGÍAS El deterioro de la estructura de un pavimento es una función de la CLASE DE DAÑO, SU SEVERIDAD Y CANTIDAD O DENSIDAD DEL MISMO. La formulación de un índice que tuviese en cuenta los tres factores mencionados ha sido problemática debido al gran número de posibles condiciones. Para superar esta dificultad se introdujeron los valores deducidos, como un arquetipo de factor de ponderación, con el fin de indicar el grado de afectación que cada combinación de clase de daño, nivel de severidad y densidad tiene sobre la condición del pavimento. El PCI es un índice numérico que varía desde cero (0), para un pavimento fallado o en mal estado, hasta cien (100) para un pavimento en perfecto estado. En el Cuadro se presentan los rangos de PCI con la correspondiente descripción cualitativa de la condición del pavimento. 24

25 CUADRO N 01 El cálculo del PCI se fundamenta en los resultados de un inventario visual de la condición del pavimento en el cual se establecen CLASE, SEVERIDAD y CANTIDAD que cada daño presenta. El PCI se desarrolló para obtener un índice de la integridad estructural del pavimento y de la condición operacional de la superficie. La información de los daños obtenida como parte del inventario ofrece una percepción clara de las causas de los daños y su relación con las cargas o con el clima. La primera etapa corresponde al trabajo de campo en el cual se identifican los daños teniendo en cuenta la clase, severidad y extensión de los mismos. Esta información se registra en formatos adecuados para tal fin. Las figuras son ilustrativas y en la práctica debe proveerse el espacio necesario para consignar toda la información pertinente. Se debe establecer el Inventario de Pavimentos; es decir, los pavimentos se separan definiéndose los siguientes conceptos: RED: El conjunto de pavimentos a ser administrados (todas las calles pavimentadas es una red). RAMA: Parte fácilmente identificable de la red (p. ej.: las cuadras de una calle). 25

26 SECCIÓN: La menor unidad de administración con características homogéneas (p. ej.: tipo de pavimento, estructura, historia de construcción, condición actual, etc.). El siguiente cuadro describe en resumen: Cuadro Nº 2 PCI ESTADO INTERVENCION 0-30 Malo Construcción Regular Rehabilitación Bueno Mantenimiento DETERMINACIÓN DE LAS UNIDADES DE MUESTREO PARA EVALUACIÓN En la Evaluación De Una Red puede tenerse un número muy grande de unidades de muestreo cuya inspección demandará tiempo y recursos considerables; por lo tanto, es necesario aplicar un proceso de muestreo. En la Evaluación de un Proyecto se deben inspeccionar todas las unidades; sin embargo, de no ser posible, el número mínimo de unidades de muestreo que deben evaluarse se obtiene mediante la Ecuación, la cual produce un estimado del PCI ± 5 del promedio verdadero con una confiabilidad del 95%. n = N s 2 ( ( e 2 / 4 )* ( N - 1 ) + s 2 ) Donde: n: Número mínimo de unidades de muestreo a evaluar. N: Número total de unidades de muestreo en la sección del pavimento. 26

27 e: Error admisible en el estimativo del PCI de la sección (e = 5%) s: Desviación estándar del PCI entre las unidades. Durante la inspección inicial se asume una desviación estándar (s) del PCI de 15 para pavimento de concreto (rango PCI de 35) En inspecciones subsecuentes se usará la desviación estándar real (o el rango PCI) de la inspección previa en la determinación del número mínimo de unidades que deben evaluarse. Cuando el número mínimo de unidades a evaluar es menor que cinco (n < 5), todas las unidades deberán evaluarse SELECCIÓN DE LAS UNIDADES DE MUESTREO PARA INSPECCIÓN Se recomienda que las unidades elegidas estén igualmente espaciadas a lo largo de la sección de pavimento y que la primera de ellas se elija al azar (aleatoriedad sistemática) de la siguiente manera: o El intervalo de muestreo (i) se expresa mediante la Ecuación Donde: i = N n N: Número total de unidades de muestreo disponible. n: Número mínimo de unidades para evaluar. i: Intervalo de muestreo, se redondea al número entero inferior (por ejemplo, 3.7 se redondea a 3) 27

28 o El inicio al azar se selecciona entre la unidad de muestreo 1 y el intervalo de muestreo i. Así, si i = 3, la unidad inicial de muestreo a inspeccionar puede estar entre 1 y 3. Las unidades de muestreo para evaluación se identifican como (S), (S + 1), (S + 2), etc. Siguiendo con el ejemplo, si la unidad inicial de muestreo para inspección seleccionada es 2 y el intervalo de muestreo (i) es igual a 3, las subsiguientes unidades de muestreo a inspeccionar serían 5, 8, 11, 14, etc SELECCIÓN DE UNIDADES DE MUESTREO ADICIONALES Uno de los mayores inconvenientes del método aleatorio es la exclusión del proceso de inspección y evaluación de algunas unidades de muestreo en muy mal estado. Para evitar lo anterior, la inspección deberá establecer cualquier unidad de muestreo inusual e inspeccionarla como una unidad adicional en lugar de una unidad representativa o aleatoria. Cuando se incluyen unidades de muestreo adicionales, el cálculo del PCI es ligeramente modificado para prevenir la extrapolación de las condiciones inusuales en toda la sección EVALUACIÓN DE LA CONDICIÓN El procedimiento varía de acuerdo con el tipo de superficie del pavimento que se inspecciona. Debe seguirse estrictamente la definición de los daños de este manual para obtener un valor del PCI confiable. La evaluación de la condición incluye los siguientes aspectos: Equipo. 28

29 Odómetro para medir las longitudes y las áreas de los daños. Regla y una cinta métrica para establecer las profundidades de los ahuellamientos o depresiones. Manual de Daños del PCI con los formatos correspondientes y en cantidad suficiente para el desarrollo de la actividad. Procedimiento. Se inspecciona una unidad de muestreo para medir el tipo, cantidad y severidad de los daños de acuerdo con el Manual de Daños, y se registra la información en el formato correspondiente. Se deben conocer y seguir estrictamente las definiciones y procedimientos de medida los daños. Se usa un formulario u hoja de información de exploración de la condición para cada unidad muestreo y en los formatos cada renglón se usa para registrar un daño, su extensión y su nivel de severidad. El equipo de inspección deberá implementar todas las medidas de seguridad para su desplazamiento en la calle inspeccionada y para el personal en las cuadras CÁLCULO DEL PCI DE LAS UNIDADES DE MUESTREO Al completar la inspección de campo, la información sobre los daños se utiliza para calcular el PCI. El cálculo puede ser manual o computarizado y se basa en los Valores Deducidos de cada daño de acuerdo con la cantidad y severidad reportadas. 29

30 CÁLCULO DEL PCI PARA PAVIMENTOS CON CAPA DE RODADURA EN CONCRETO DE CEMENTO PÓRTLAND APLICACIÓN DE LA NORMA ASTM D5340 CALCULO DEL VR Para cada combinación particular de tipos de fallas y grados de severidad, sumar el número de losas en las cual se presentan. Dividir el número de losas entre el número total de losas en la unidad de muestra y luego multiplicarlo por 100 para obtener el porcentaje de la densidad de cada combinación de falla y grado de severidad. Determine los VALORES REDUCIDOS (VR) para cada combinación de tipo de daño y nivel de severidad empleando la curva de Valor Deducido de Daño apropiada entre las que se adjuntan a este documento. Para la presente investigación se usara la hoja de investigación del ANEXO CALCULO DE PCI Si solo uno o ninguno de los VR es mayor a 5, la suma de los VRs es utilizada en lugar del máximo VRC para la determinación del PCI. De no ser así utilizar el siguiente procedimiento para determinar el máximo VRC. Determinar m, el máximo número de fallas permitidas: m = 1 + (9/95) * (100 VAR) 30

31 Donde: m = Número permitido de VRs incluyendo fracciones (debe ser menor o igual a 10). VAR = Valor individual mas alto de VR Ingresar en la tabla del ANEXO 3 8 los VRs en la primera fila en forma descendente, reemplazando el menor VR por el producto del mismo y la fracción decimal del m calculado y utilizar este valor como el menor en la primera fila, NOTA DE TRADUCCION). Si el número de VRs es menor al valor de m, ingresar todos los VRs en la tabla. Si el número de VRs es mayor a m utilizar los m valores más altos solamente. Sumar todos los valores de VRs de la fila y colocar ese valor en la columna de total, luego poner en la columna q el número de valores de VRs que son mayores a 5. Determinar el VRC con la curva de corrección correcta (ANEXO 3), para pavimentos para de concreto, con los valores de Total y q en la tabla del NAXEO 3. Copiar los VRs a la siguiente línea, cambiando el menor valor de VR mayor que 5 a 5. Luego repetir lo anterior hasta que se cumpla q = 1. El máximo VRC es el valor más alto de la columna VRC CÁLCULO DEL PCI DE UNA SECCIÓN DE PAVIMENTO Una sección de pavimento abarca varias unidades de muestreo. Si todas las unidades de muestreo son inventariadas, el PCI de la sección será el promedio de los PCI calculados en las unidades de muestreo. Si se utilizó la técnica del muestreo, se emplea otro procedimiento. Si la selección de las unidades de muestreo 31

32 para inspección se hizo mediante la técnica aleatoria sistemática o con base en la representatividad de la sección, el PCI será el promedio de los PCI de las unidades de muestreo inspeccionadas. Si se usaron unidades de muestreo adicionales se usa un promedio ponderado calculado de la siguiente forma: PCI S = [(N A) * PCI R ] + (A * PCI A ) N Donde: PCIS: PCI de la sección del pavimento. PCIR: PCI promedio de las unidades de muestreo aleatorias o representativas. PCIA: PCI promedio de las unidades de muestreo adicionales. N: Número total de unidades de muestreo en la sección. A: Número adicional de unidades de muestreo inspeccionadas MANUAL DE DAÑOS CALIDAD DE TRÁNSITO (RIDE QUALITY) Cuando se realiza la inspección de daños, debe evaluarse la calidad de tránsito para determinar el nivel de severidad de daños tales como las corrugaciones, para la presente investigación. A continuación se presenta una guía general de ayuda para establecer el grado de severidad de la calidad de tránsito. L: (Low: Bajo): Se perciben las vibraciones en el vehículo (por ejemplo, por corrugaciones) pero no es necesaria una reducción de velocidad en aras de la comodidad o la seguridad; o los abultamientos o hundimientos individuales causan un ligero rebote del vehículo pero creando poca incomodidad. 32

33 Para el caso de la presente investigación esta será recorrida a pie y se observara el grado de abultamientos o hundimientos. M: (Médium: Medio): Las vibraciones en el vehículo son significativas y se requiere alguna reducción de la velocidad en aras de la comodidad y la seguridad; o los abultamientos o hundimientos individuales causan un rebote significativo, creando incomodidad. Para el caso de la presente investigación esta será recorrida a pie y se observara el grado de abultamientos o hundimientos. H: (High: Alto): Las vibraciones en el vehículo son tan excesivas que debe reducirse la velocidad de forma considerable en aras de la comodidad y la seguridad; o los abultamientos o hundimientos individuales causan un excesivo rebote del vehículo, creando una incomodidad importante o un alto potencial de peligro o daño severo al vehículo. Para el caso de la presente investigación esta será recorrida a pie y se observara el grado de abultamientos o hundimientos. La calidad de tránsito se determina recorriendo la sección de pavimento en un automóvil de tamaño estándar a la velocidad establecida por el límite legal. Las secciones de pavimento cercanas a señales de detención deben calificarse a la velocidad de desaceleración normal de aproximación a la señal. Siendo la presente investigación para las diferentes calles de pavimento flexibles, se analizaran patologías cuya causa es debida al tránsito y al mal mantenimiento del pavimento en este caso se analizaran solo 9 fallas como se describen en el desarrollo del proyecto de tesis. 33

34 DESCRIPCIÓN DE LOS DAÑOS 1. PIEL DE COCODRILO. Descripción: Las grietas de fatiga o piel de cocodrilo son una serie de grietas interconectadas cuyo origen es la falla por fatiga de la capa de rodadura asfáltica bajo acción repetida de las cargas de tránsito. El agrietamiento se inicia en el fondo de la capa asfáltica (o base estabilizada) donde los esfuerzos y deformaciones unitarias de tensión son mayores bajo la carga de una rueda. Inicialmente, las grietas se propagan a la superficie como una serie de grietas longitudinales paralelas. Después de repetidas cargas de tránsito, las grietas se conectan formando polígonos con ángulos agudos que desarrollan un patrón que se asemeja a una malla de gallinero o a la piel de cocodrilo. Generalmente, el lado más grande de las piezas no supera los 0.60 m. El agrietamiento de piel de cocodrilo ocurre únicamente en áreas sujetas a cargas repetidas de tránsito tales como las huellas de las llantas. Por lo tanto, no podría producirse sobre la totalidad de un área a menos que esté sujeta a cargas de tránsito en toda su extensión. (Un patrón de grietas producido sobre un área no sujeta a cargas se denomina como grietas en bloque, el cual no es un daño debido a la acción de la carga). La piel de cocodrilo se considera como un daño estructural importante y usualmente se presenta acompañado por ahuellamiento. Niveles de severidad L (Low: Bajo): Grietas finas capilares y longitudinales que se desarrollan de forma paralela con unas pocas o ninguna interconectadas. Las grietas no están descascaradas, es decir, 34

35 no presentan rotura del material a lo largo de los lados de la grieta. M (Medium: Medio): Desarrollo posterior de grietas piel de cocodrilo del nivel L, en un patrón o red de grietas que pueden estar ligeramente descascaradas. H (High: Alto): Red o patrón de grietas que ha evolucionado de tal forma que las piezas o pedazos están bien definidos y descascarados los bordes. Algunos pedazos pueden moverse bajo el tránsito. Medida Se miden en pies cuadrados (o metros cuadrados) de área afectada. La mayor dificultad en la medida de este tipo de daño radica en que, a menudo, dos o tres niveles de severidad coexisten en un área deteriorada. Si estas porciones pueden ser diferenciadas con facilidad, deben medirse y registrarse separadamente. De lo contrario, toda el área deberá ser calificada en el mayor nivel de severidad presente. Opciones de reparación L: No se hace nada, sello superficial. Sobrecarpeta. M: Parcheo parcial o en toda la profundidad (Full Depth). Sobrecarpeta. Reconstrucción. H: Parcheo parcial o Full Depth. Sobrecarpeta. Reconstrucción. 35

36 FIG. 1 Piel de Cocodrilo de Baja severidad FIG. 2 Piel de Cocodrilo de severidad Media FIG. 3 Piel de Cocodrilo de Alta Severidad 36

37 2. EXUDACIÓN. Descripción: La exudación es una película de material bituminoso en la superficie del pavimento, la cual forma una superficie brillante, cristalina y reflectora que usualmente llega a ser pegajosa. La exudación es originada por exceso de asfalto en la mezcla, exceso de aplicación de un sellante asfáltico o un bajo contenido de vacíos de aire. Ocurre cuando el asfalto llena los vacíos de la mezcla en medio de altas temperaturas ambientales y entonces se expande en la superficie del pavimento. Debido a que el proceso de exudación no es reversible durante el tiempo frío, el asfalto se acumulará en la superficie. Niveles de severidad. L: La exudación ha ocurrido solamente en un grado muy ligero y es detectable únicamente durante unos pocos días del año. El asfalto no se pega a los zapatos o a los vehículos. M: La exudación ha ocurrido hasta un punto en el cual el asfalto se pega a los zapatos y vehículos únicamente durante unas pocas semanas del año. H: La exudación ha ocurrido de forma extensa y gran cantidad de asfalto se pega a los zapatos y vehículos al menos durante varias semanas al año. Medida Se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada. Si se contabiliza la exudación no deberá contabilizarse el pulimento de agregados. Opciones de reparación L: No se hace nada. M: Se aplica arena / agregados y cilindrado. 37

38 H: Se aplica arena / agregados y cilindrado (precalentando si fuera necesario). FIG..4 y 5 Exudación 3. AGRIETAMIENTO EN BLOQUE. Descripción: Las grietas en bloque son grietas interconectadas que dividen el pavimento en pedazos aproximadamente rectangulares. Los bloques pueden variar en tamaño de 0.30 m x 0.3 m a 3.0 m x 3.0 m. Las grietas en bloque se originan principalmente por la contracción del concreto asfáltico y los ciclos de temperatura diarios (lo cual origina ciclos diarios de esfuerzo / deformación unitaria). Las grietas en bloque no están asociadas a cargas e indican que el asfalto se ha endurecido significativamente. Normalmente ocurre sobre una gran porción del pavimento, pero algunas veces aparecerá únicamente en áreas sin tránsito. Este tipo de daño difiere de la piel de cocodrilo en que este último forma pedazos más pequeños, de muchos lados y con ángulos agudos. También, a diferencia de los bloques, la piel de cocodrilo es originada por cargas repetidas de tránsito y, por lo tanto, se encuentra únicamente en áreas sometidas a cargas vehiculares (por lo menos en su primera etapa). Niveles de severidad. L: Bloques definidos por grietas de baja severidad, como se define para grietas longitudinales y transversales. 38

39 M: Bloques definidos por grietas de severidad media H: Bloques definidos por grietas de alta severidad. Medida Se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada. Generalmente, se presenta un solo nivel de severidad en una sección de pavimento; sin embargo, cualquier área de la sección de pavimento que tenga diferente nivel de severidad deberá medirse y anotarse separadamente. Opciones de reparación L: Sellado de grietas con ancho mayor a 3.0 mm. Riego de sello. M: Sellado de grietas, reciclado superficial. Escarificado en caliente y sobrecarpeta. H: Sellado de grietas, reciclado superficial. Escarificado en caliente y sobrecarpeta FIG. 6 Fisura de Bloque de Baja severidad 39

40 FIG. 7 Fisura de Bloque de severidad Media FIG. 8 Fisura de Bloque de Alta severidad 4. ABULTAMIENTOS (BUMPS) Y HUNDIMIENTOS (SAGS). Descripción: Los abultamientos son pequeños desplazamientos hacia arriba localizados en la superficie del pavimento. Se diferencian de los desplazamientos, pues estos últimos son causados por pavimentos inestables. Los abultamientos, por otra parte, pueden ser causados por varios factores, que incluyen: 1. Levantamiento o combadura de losas de concreto de cemento Pórtland con una sobrecarpeta de concreto asfáltico. 2. Expansión por congelación (crecimiento de lentes de hielo). 3. Infiltración y elevación del material en una grieta en combinación con las cargas del tránsito (algunas veces denominado tenting ). Los hundimientos son desplazamientos hacia abajo, pequeños y abruptos, de la superficie del pavimento. Las distorsiones y desplazamientos que ocurren sobre grandes áreas del pavimento, causando grandes o largas depresiones en el mismo, se llaman ondulaciones (hinchamiento: swelling). 40

41 Niveles de severidad L: Los abultamientos o hundimientos originan una calidad de tránsito de baja severidad. M: Los abultamientos o hundimientos originan una calidad de tránsito de severidad media. H: Los abultamientos o hundimientos originan una calidad de tránsito de severidad alta. Medida Se miden en pies lineales (ó metros lineales). Si aparecen en un patrón perpendicular al flujo del tránsito y están espaciadas a menos de 3.0 m, el daño se llama corrugación. Si el abultamiento ocurre en combinación con una grieta, ésta también se registra. Opciones de reparación L: No se hace nada. M: Reciclado en frío. Parcheo profundo o parcial. H: Reciclado (fresado) en frío. Parcheo profundo o parcial. Sobrecarpeta. FIG. 9 Fisura de Bloque de severidad Media FIG. 10 Fisura de Bloque de Alta severidad 41

42 FIG. 11 Fisura de Bloque de severidad Media 5. CORRUGACIÓN. Descripción: La corrugación (también llamada lavadero ) es una serie de cimas y depresiones muy próximas que ocurren a intervalos bastante regulares, usualmente a menos de 3.0 m. Las cimas son perpendiculares a la dirección del tránsito. Este tipo de daño es usualmente causado por la acción del tránsito combinada con una carpeta o una base inestables. Si los abultamientos ocurren en una serie con menos de 3.0 m de separación entre ellos, cualquiera sea la causa, el daño se denomina corrugación. Niveles de severidad L: Corrugaciones producen una calidad de tránsito de baja severidad. M: Corrugaciones producen una calidad de tránsito de mediana severidad. H: Corrugaciones producen una calidad de tránsito de alta severidad. 42

43 Medida Se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada. Opciones de reparación L: No se hace nada. M: Reconstrucción. H: Reconstrucción. FIG. 12 Ondulación de Baja severidad FIG. 13 Ondulación de severidad Media FIG. 14 Ondulación de Alta severidad 43

44 6. DEPRESIÓN. Descripción: Son áreas localizadas de la superficie del pavimento con niveles ligeramente más bajos que el pavimento a su alrededor. En múltiples ocasiones, las depresiones suaves sólo son visibles después de la lluvia, cuando el agua almacenada forma un baño de pájaros (bird bath). En el pavimento seco las depresiones pueden ubicarse gracias a las manchas causadas por el agua almacenada. Las depresiones son formadas por el asentamiento de la subrasante o por una construcción incorrecta. Originan alguna rugosidad y cuando son suficientemente profundas o están llenas de agua pueden causar hidroplaneo. Los hundimientos a diferencia de las depresiones, son las caídas bruscas del nivel. Niveles de severidad. Máxima profundidad de la depresión: L: 13.0 a 25.0 mm. M: 25.0 a 51.0 mm. H: Más de 51.0 mm. Medida Se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) del área afectada. Opciones de reparación L: No se hace nada. M: Parcheo superficial, parcial o profundo. H: Parcheo superficial, parcial o profundo FIG. 15 Depresiones de Baja severidad FIG. 16 Depresiones de severidad Media 44

45 FIG. 17 Depresiones de Alta severidad 7. GRIETA DE BORDE. Descripción: Las grietas de borde son paralelas y, generalmente, están a una distancia entre 0.30 y 0.60 m del borde exterior del pavimento. Este daño se acelera por las cargas de tránsito y puede originarse por debilitamiento, debido a condiciones climáticas, de la base o de la subrasante próximas al borde del pavimento. El área entre la grieta y el borde del pavimento se clasifica de acuerdo con la forma como se agrieta (a veces tanto que los pedazos pueden removerse). Niveles de severidad. L: Agrietamiento bajo o medio sin fragmentación o desprendimiento. M: Grietas medias con algo de fragmentación y desprendimiento. H: Considerable fragmentación o desprendimiento a lo largo del borde. Medida La grieta de borde se mide en pies lineales (ó metros lineales). Opciones de reparación 45

46 L: No se hace nada. Sellado de grietas con ancho mayor a 3 mm. M: Sellado de grietas. Parcheo parcial - profundo. H: Parcheo parcial profundo. FIG. 18 Nivel bajo de falla de borde FIG. 19. Nivel medio de falla de borde FIG. 20 Nivel alto de falla de borde 8. GRIETA DE REFLEXIÓN DE JUNTA (DE LOSAS DE CONCRETO DE CEMENTO PÓRTLAND). Descripción: Este daño ocurre solamente en pavimentos con superficie asfáltica construidos sobre una losa de concreto de cemento Pórtland. No incluye las grietas de reflexión de otros tipos de base (por ejemplo, estabilizadas con cemento o cal). Estas grietas son causadas principalmente por el movimiento de la losa de concreto de cemento Pórtland, inducido por temperatura o humedad, bajo la superficie de concreto 46

47 asfáltico. Este daño no está relacionado con las cargas; sin embargo, las cargas del tránsito pueden causar la rotura del concreto asfáltico cerca de la grieta. Si el pavimento está fragmentado a lo largo de la grieta, se dice que aquella está descascarada. El conocimiento de las dimensiones de la losa subyacente a la superficie de concreto asfáltico ayuda a identificar estos daños. Niveles de Severidad L: Existe una de las siguientes condiciones: 1. Grieta sin relleno de ancho menor que 10.0 mm, o 2. Grieta rellena de cualquier ancho (con condición satisfactoria del material llenante). M: Existe una de las siguientes condiciones: 1. Grieta sin relleno con ancho entre 10.0 mm y 76.0 mm. 2. Grieta sin relleno de cualquier ancho hasta 76.0 mm rodeada de un ligero agrietamiento aleatorio. 3. Grieta rellena de cualquier ancho rodeada de un ligero agrietamiento aleatorio. H: Existe una de las siguientes condiciones: 1. Cualquier grieta rellena o no, rodeada de un agrietamiento aleatorio de media o alta severidad. 2. Grietas sin relleno de más de 76.0 mm. 3. Una grieta de cualquier ancho en la cual unas pocas pulgadas del pavimento alrededor de la misma están severamente fracturadas (la grieta está severamente fracturada). Medida La grieta de reflexión de junta se mide en pies lineales (o metros lineales). La longitud y nivel de severidad de cada grieta debe registrarse por separado. Por ejemplo, una grieta de

48 m puede tener 3.0 m de grietas de alta severidad; estas deben registrarse de forma separada. Si se presenta un abultamiento en la grieta de reflexión este también debe registrarse. Opciones de Reparación L: Sellado para anchos superiores a 3.00 mm. M: Sellado de grietas. Parcheo de profundidad parcial. H: Parcheo de profundidad parcial. Reconstrucción de la junta. FIG. 21 Reflexión de junta de Baja severidad FIG. 22 Reflexión de junta de severidad Media FIG. 23 Reflexión de junta de Alta severidad 48

49 10. GRIETAS LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES (NO SON DE REFLEXIÓN DE LOSAS DE CONCRETO DE CEMENTO PÓRTLAND). Descripción: Las grietas longitudinales son paralelas al eje del pavimento o a la dirección de construcción y pueden ser causadas por: 1. Una junta de carril del pavimento pobremente construida. 2. Contracción de la superficie de concreto asfáltico debido a bajas temperaturas o al endurecimiento del asfalto o al ciclo diario de temperatura. 3. Una grieta de reflexión causada por el agrietamiento bajo la capa de base, incluidas las grietas en losas de concreto de cemento Pórtland, pero no las juntas de pavimento de concreto. Las grietas transversales se extienden a través del pavimento en ángulos aproximadamente rectos al eje del mismo o a la dirección de construcción. Usualmente, este tipo de grietas no está asociado con carga. Niveles de Severidad L: Existe una de las siguientes condiciones: 1. Grieta sin relleno de ancho menor que 10.0 mm. 2. Grieta rellena de cualquier ancho (con condición satisfactoria del material llenante). M: Existe una de las siguientes condiciones: 1. Grieta sin relleno de ancho entre 10.0 mm y 76.0 mm. 2. Grieta sin relleno de cualquier ancho hasta 76.0 mm, rodeada grietas aleatorias pequeñas. 3. Grieta rellena de cualquier ancho, rodeada de grietas aleatorias pequeñas. H: Existe una de las siguientes condiciones: 1. Cualquier grieta rellena o no, rodeada de grietas aleatorias pequeñas de severidad media o alta. 49

50 2. Grieta sin relleno de más de 76.0 mm de ancho. 3. Una grieta de cualquier ancho en la cual unas pocas pulgadas del pavimento alrededor de la misma están severamente fracturadas. Medida Las grietas longitudinales y transversales se miden en pies lineales (ó metros lineales). La longitud y severidad de cada grieta debe registrarse después de su identificación. Si la grieta no tiene el mismo nivel de severidad a lo largo de toda su longitud, cada porción de la grieta con un nivel de severidad diferente debe registrase por separado. Si ocurren abultamientos o hundimientos en la grieta, estos deben registrarse. Opciones de reparación L: No se hace nada. Sellado de grietas de ancho mayor que 3.0 mm. M: Sellado de grietas. H: Sellado de grietas. Parcheo parcial FIG. 24 Fisuras longitudinales y transversales de Baja severidad FIG. 25 Fisuras longitudinales y transversales de severidad Media 50

51 FIG. 26 Fisuras longitudinales y transversales de Alta severidad 15. AHUELLAMIENTO. Descripción: El ahuellamiento es una depresión en la superficie de las huellas de las ruedas. Puede presentarse el levantamiento del pavimento a lo largo de los lados del ahuellamiento, pero, en muchos casos, éste sólo es visible después de la lluvia, cuando las huellas estén llenas de agua. El ahuellamiento se deriva de una deformación permanente en cualquiera de las capas del pavimento o la subrasante, usualmente producida por consolidación o movimiento lateral de los materiales debidos a la carga del tránsito. Un ahuellamiento importante puede conducir a una falla estructural considerable del pavimento. Niveles de severidad Profundidad media del ahuellamiento: L: 6.0 a 13.0 mm. M: >13.0 mm a 25.0 mm. H: > 25.0 mm. Medida El ahuellamiento se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada y su severidad está definida por la profundidad media de la huella. La profundidad media del 51

52 ahuellamiento se calcula colocando una regla perpendicular a la dirección del mismo, midiendo su profundidad, y usando las medidas tomadas a lo largo de aquel para calcular su profundidad media. Opciones de reparación L: No se hace nada. Fresado y sobrecarpeta. M: Parcheo superficial, parcial o profundo. Fresado y sobrecarpeta. H: Parcheo superficial, parcial o profundo. Fresado y sobrecarpeta FIG. 27 Ahuellamiento de Media Severidad FIG. 28 Ahuellamiento de Alta Severidad FIG. 29 Ahuellamiento de Alta Severidad 16. PELADURA Y EFECTO DE LA INTEMPERIE Descripción: La Peladura y efecto de la intemperie están siempre en la superficie de desgaste del pavimento, causados por el desprendimiento de agregados y pérdida de la capacidad 52

53 ligante del asfalto. Ellas pueden indicar que el asfalto de liga se ha rigidizado significantemente. Niveles de severidad L (bajo)- Los agregados o el ligante ha comenzado a desgastarse, causando poco o ningún peligro potencial de FOD. (Ver figura X1.28). La baja severidad se registra cuando el agregado superficial está expuesto a una profundidad de ¼ del diámetro de la piedra. M (medio) - Los agregados y/o el ligante, presentan desgaste, causando algún peligro potencial de FOD. La textura superficial es moderadamente áspera. (Ver figura X1.29). La severidad media se registra cuando el agregado superficial está expuesto a una profundidad de ½ del diámetro de la piedra. H (alto)- Los agregados y/o el ligante presentan un importante desgaste, causando un alto peligro potencial de FOD. La textura superficial es severamente rugosa y picada o con agregados sueltos (piedras) o asfalto de liga rigidizado triturado y suelto. (Ver figura X1.30). La alta severidad se registra en áreas donde la capa superior del agregado en el área de medición se ha desprendido a causa de la fricción. FIG. 30 Peladura de Baja severidad FIG. 31 Peladura de severidad Media 53

54 FIG. 32 Peladura de Alta severidad 18. HINCHAMIENTO. Descripción: El hinchamiento se caracteriza por un pandeo hacia arriba de la superficie del pavimento una onda larga y gradual con una longitud mayor que 3.0 m. El hinchamiento puede estar acompañado de agrietamiento superficial. Usualmente, este daño es causado por el congelamiento en la subrasante o por suelos potencialmente expansivos. Nivel de severidad L: El hinchamiento causa calidad de tránsito de baja severidad. El hinchamiento de baja severidad no es siempre fácil de ver, pero puede ser detectado conduciendo en el límite de velocidad sobre la sección de pavimento. Si existe un hinchamiento se producirá un movimiento hacia arriba. M: El hinchamiento causa calidad de tránsito de severidad media. H: El hinchamiento causa calidad de tránsito de alta severidad. Medida El hinchamiento se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada. 54

55 Opciones de reparación L: No se hace nada. M: No se hace nada. Reconstrucción. H: Reconstrucción. FIG. 33 Hinchamiento de Baja severidad FIG. 34 Hinchamiento de severidad Media FIG. 35 Hinchamiento de Alta severidad 19. AGREGADOS PULIDOS Descripción El desgaste de los agregados es producido por efecto del tráfico. El agregado pulido está presente cuando una exhaustiva inspección del pavimento revela que la porción de agregados que se presentan sobre el asfalto es muy pequeña, no hay rugosidad o las partículas angulares del agregado pierden su resistencia al deslizamiento (rozamiento). Niveles de severidad No se definen niveles de severidad. Sin embargo, el efecto del pulido sobre el agregado deberá ser claramente identificable en 55

56 la muestra, condición que se verifica al tocar la superficie del agregado y este se presenta suave al tacto. (Ver figuras X1.26 y 27) Formas de Medición - La falla es medida en metros cuadrados dentro del área de unidad de muestra. Las áreas con agregados pulidos deben ser comparadas visualmente con áreas sin trafico adyacentes. Si la textura de la superficie de estas dos áreas es similar no se debe considerar el agregado pulido. FIG. 36 y 37 Agregados Pulidos TERMINOS TECNICOS 1. Pavimento - Definición Se llama pavimento al conjunto de capas de material seleccionado que reciben en forma directa las cargas del tránsito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada, proporcionando una superficie de rodamiento, la cual debe funcionar eficientemente. Deberá presentar una resistencia adecuada a los esfuerzos destructivos del tránsito, de la intemperie y del agua. Debe tener una adecuada visibilidad y contar con un paisaje agradable para no provocar fatigas. 56

57 La división en capas que se hace en un pavimento obedece a un factor económico, La resistencia de las diferentes capas no solo dependerá del material que la constituye, también resulta de gran influencia el procedimiento constructivo; siendo dos factores importantes la compactación y la humedad, ya que cuando un material no se acomoda adecuadamente, éste se consolida por efecto de las cargas y es cuando se producen deformaciones permanentes. Gráfico Nº 2: Pavimentos 2. Tipos de pavimentos Básicamente existen dos tipos de pavimentos: rígidos y flexibles. El pavimento rígido se compone de losas de concreto hidráulico que en algunas ocasiones presenta un armado de acero, tiene un costo inicial más elevado que el flexible, su periodo de vida varía entre 20 y 40 años; el mantenimiento que requiere es mínimo y solo se efectúa (comúnmente) en las juntas de las losas. El pavimento flexible resulta más económico en su construcción inicial, tiene un periodo de vida de entre 10 y 15 años, pero tienen la desventaja de requerir mantenimiento constante para cumplir con su vida útil. Este tipo de pavimento está compuesto principalmente de una carpeta asfáltica, de la base y de la sub-base. 57

58 Terracería. Se llama terracería al conjunto de obras compuestas de cortes y terraplenes, formadas principalmente por la sub-rasante y el cuerpo del terraplén, constituida generalmente por materiales no seleccionados y se dice que es la subestructura del pavimento. Cuando se va a construir un camino que presente un TPDA (Tránsito Promedio Diario Anual) mayor a 5000 vehículos, es necesario que se construya bajo la sub-rasante una capa conocida como sub-yacente; la cual deberá tener un espesor mínimo de 50 cm. Función de un pavimento: Proporciona al usuario un tránsito cómodo, seguro, rápido y menor costo. Para que esto se cumpla el ingeniero civil debe: Diseñar. Construir. Conservar. 3. Factores que influyen en el diseño. Topografía. Geología. Clima. Vegetación. Estudio geotécnico: Clasificación: Pc material (a, b, c) para fines de pago. Calidad de los materiales( clasificación, equipo) Bancos de materiales. Mecánica de suelos. Fallas de tipo geológico. 58

59 4. Transito 1. Cantidad de vehículos. T dpa (transito diario promedio anual). 2. Clasificación vehicular. 3. Cargas permitidas. 4. Tasa de crecimiento ( r ). 5. Anual de interés compuesto. 6. Periodo de diseño ( n ). Tiempo que transcurre para que se produzca la fatiga (deformación). * flexible 5 a 20 años. * rígido. 20 a 50 años. Características geológicas y climáticas de la zona. Características: 1.- Cantidad.- Caminos existentes aforos (conteo). También se puede adquirir información de "inferencia" o sea de caminos existentes. 2.- Clasificación vehicular: Tabla Nº 3: Clasificación vehicular T i p o % ejemplos A = l i g e r o s 80 B = autobuses pasajeros 15 C = c a r g a 5 5. Periodo de diseño Tiempo en el cual el pavimento llega a la falla funcional por fatiga. Ejercer carga varias veces al pavimento. Deformación permanente Δ = 2.5 cm. 59

60 Las funciones de estas capas son: SUB-BASE. Cumple una cuestión de economía ya que nos ahorra dinero al poder transformar un cierto espesor de la capa de base a un espesor equivalente de material de sub-base (no siempre se emplea en el pavimento), impide que el agua de las terracerías ascienda por capilaridad y evitar que el pavimento sea absorbido por la sub-rasante. BASE. Es la capa que recibe la mayor parte de los esfuerzos producidos por los vehículos. La carpeta es colocada sobre de ella porque la capacidad de carga del material friccionante es baja en la superficie por falta de confinamiento. 6. FUNCIONES DE LOS MATERIALES SUBRASANTE. La función de la sub-rasante es soportar las cargas que transmite el pavimento y darle sustentación, además de considerarse la cimentación del pavimento. Entre mejor calidad se tenga en esta capa el espesor del pavimento será más reducido y habrá un ahorro en costos sin mermar la calidad. Las características con las que debe cumplir son: f máximo de 3", expansión máxima del 5%, grado de compactación mínimo del 95%; espesor mínimo de 30cm para caminos de bajo tránsito y de 50cm en caminos con un TPDA > de 2000 vehículos. Otra de las funciones de la sub-rasante es evitar que el terraplén contamine al pavimento y que sea absorbido por las terracerías. TERRAPLEN La finalidad del cuerpo del terraplén es proporcionar la altura necesaria para cumplir con el proyecto, deberá resistir las 60

61 cargas de las capas superiores y distribuirlas adecuadamente en el terreno natural. 7. PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE BASES Y SUB- BASES El primer paso consiste en ubicar las canteras, de donde se traerá el material, pudiendo emplearse en estas capas gravas, arenas de río, depósitos de roca (aglomerados) o materiales ligeramente o fuertemente cementados (conglomerados). 8. DESCRIPCION CARPETA ASFÁLTICA. La carpeta asfáltica es la parte superior del pavimento flexible que proporciona la superficie de rodamiento, es elaborada con material pétreo seleccionado y un producto asfáltico dependiendo del tipo de camino que se va a construir, las principales características que debe cumplir el pétreo son las siguientes: a) un diámetro menor de una pulgada y tener una granulometría adecuada, b) deberá tener cierta dureza para lo cual se le efectuarán los ensayes de desgaste los ángeles, intemperismo acelerado, densidad y durabilidad. c) la forma de la partícula deberá ser lo más cúbica posible, recomendamos no usar material en forma de laja o aguja pues se rompen con facilidad alterando la granulometría y pudiendo provocar fallas en la carpeta, se efectuarán pruebas de equivalente de arena ya que los materiales finos en determinados porcentajes no resultan adecuados. PAVIMENTOS FLEXIBLES El pavimento de asfalto o pavimento flexible, es una estructura formada por varias capas (sub-base, base y carpeta asfáltica) con el fin de satisfacer los siguientes propósitos: 61

62 - Resistir y distribuir adecuadamente las cargas producidas por el tránsito. - Tener la impermeabilidad necesaria. - Resistir la acción destructora de los vehículos. - Tener resistencia a los agentes atmosféricos - Tener una superficie de rodamiento adecuada que permita en todo tiempo un tránsito fácil v cómodo de los vehículos. - Presentar cierta flexibilidad para adaptarse a algunas fallas de la base o sub-base. CALCULO DEL VALOR RELATIVO DE SOPORTE La carga registrada para la penetración de 2.54 mm (0.1"), se debe expresar como un porcentaje de la carga estándar de 1360 kg, Y si la prueba estuvo bien ejecutada, el porcentaje así obtenido es el Valor Relativo de Soporte correspondiente a la muestra ensayada. Actualmente lo que se hace es fijar tanto el espesor de la carpeta asfáltica como el de la base, de acuerdo al tipo e intensidad de tránsito, y restados del espesor total del pavimento para dar el espesor de la subbase, misma que no debe ser menor a cinco centímetros compactos, y preferentemente mayor, debido a las dificultades que presentan para su compactación los espesores reducidos. Estos valores se refieren a carga por eje sencillo de 8,000 kg o de eje múltiple de 13,500 kg. Para poder aplicar los valores de la tabla anterior es necesario conocer la densidad de tránsito y clasificada de acuerdo con la tabla que sigue: 62

63 Tabla Nº 4: Densidad de tránsito DETERMINACION DE LA RAZON DE SOPORTE DE CALIFORNIA (C.D.R.) O VALOR RELATIVO DE SOPORTE ESTANDAR La prueba consiste en lo siguiente: después de saturada la muestra durante cuatro días, se saca el molde del agua, se le retira el extensómetro cuidadosamente, se inclina el cilindro (teniendo cuidado de que no se salgan las pesas para que escurra el agua. Así volteado debe permanecer unos cuantos minutos. Luego se quitan las pesas, el disco y el papel filtro o cedazo, se pesa la muestra y se lleva a la prensa para medir la resistencia a la penetración, mediante la introducción del pistón de cm cuadrados (3 pulgadas cuadradas) de sección circular tal como se ha indicado ya con anterioridad. Antes de empezar la prueba de penetración debe asentarse el pistón sobre la superficie de la muestra con una carga inicial de 4.5 kg Y luego colocarse el extensómetro a cero. 63

64 PROCESO CONSTRUCTIVO MÉTODO CONSTRUCTIVO PARA MEZCLAS EN CALIENTE PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE. Las mezclas obtenidas en la instalación pueden aplicarse sobre cualquier base estable. En superficies no tratadas la base deberá imprimase. Cuando se aplica la mezcla sobre una superficie pavimentada debe aplicarse un riego de adherencia cuyo fin es cerrar pequeñas grietas de la antigua superficie y enlace con la nueva superficie. 64