PASANTÍA AUXILIAR DE INGENIERIA EN EL PROYECTO DIAGNÓSTICO DEL CORREDOR VIAL SULLANA MACARÁ EN PERÚ DAVYD FABIAN URREA HERNANDEZ

PASANTÍA AUXILIAR DE INGENIERIA EN EL PROYECTO DIAGNÓSTICO DEL CORREDOR VIAL SULLANA MACARÁ EN PERÚ DAVYD FABIAN URREA HERNANDEZ UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES BOGOTÁ D.C. 2017

PASANTÍA AUXILIAR DE INGENIERIA EN EL PROYECTO DIAGNÓSTICO DEL CORREDOR VIAL SULLANA MACARÁ EN PERÚ DAVYD FABIAN URREA HERNANDEZ Código: 20131079056 Proyecto de grado en la modalidad de pasantía para optar por el título de Tecnólogo en construcciones civiles. Tutor VICTOR HUGO DIAZ Ingeniero UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES BOGOTÁ D.C. 2017

Nota de aceptación: Firma del Jurado Firma del Jurado

AGRADECIMIENTOS Durante el desarrollo de las pasantías tuve el apoyo de muchos profesionales, pero quiero agradecer. A la ingeniera Andrea Cacique, quien fue mi coordinadora de proyecto cuando inicié en la empresa, quien me dio la inducción y me brindo apoyo durante el desarrollo de mis actividades como pasante. A la ingeniera Deissy Cuervo, quien fue mi jefe inmediato de proyecto cuando fui transferido al proyecto URCI Perú. Al ingeniero Andrés Ortiz, quien fue mi tutor, el cual me apoyo durante el desarrollo de mis actividades como pasante. A la ingeniera Patricia Agudelo, quien resolvió todas las inquietudes que se me presentaban respecto a todos los proyectos con los que tuve contacto en el transcurso de la pasantía. Al ingeniero Víctor Hugo Díaz, quien fue mi tutor, el cual me guío durante el desarrollo del documento de mi proyecto de grado y siempre tuvo una gran disposición al momento de resolver las inquietudes generadas por el desarrollo de este. A mis padres, Nixon Urrea y Luz Bibiana Hernández quienes sin su gran apoyo moral y económico, la posibilidad de estudiar hubiera sido más complicada. A mi actual compañera Francy Valiente, quien sin su inmenso apoyo, hubiera sido imposible llevar a cabo mi pasantía y desarrollo del documento. A todos los docentes de la Universidad Distrital, quienes contribuyeron en la formación profesional.

DEDICATORIA Le doy gracias a Dios por darme la vida, salud y valor para salir adelante en los momentos más difíciles de mi vida, a mi familia que con esfuerzo y dedicación lograron que llegara este momento tan importante para mí, y me enseñaron que hay que seguir adelante y seguir luchando por aquellos sueños que aún no se han cumplido, y que seguirán siendo un reto que muy seguramente estarán llenos de dificultades, dificultades que se deberán afrontar con esfuerzo y dedicación, a todos mis amigos que de una u otra forma me apoyaron y confiaron en mí. Y por último a mi mamá y a mi papá que con su apoyo incondicional, consejos, amor y paciencia me han acompañado en mi formación personal y profesional.

TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN... 10 2. JUSTIFICACIÓN... 11 3. DESARROLLO DE LA PASANTÍA... 12 4. MARCO TEÓRICO... 13 4.1 Experimento vial de la ASSHTO... 13 4.1.1 fundamentos del procedimiento de diseño... 14 5. MARCO CONCEPTUAL... 18 5.1 Metodología PCI... 18 5.1.1 definición... 18 5.1.2 rangos... 18 5.1.3 procedimiento de evaluación de la condición del pavimento asfáltico... 19 6. OBJETIVOS... 22 6.1 Objetivo general... 22 6.2 Objetivos específicos... 22 7. DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA... 23 8. CAPITULO 1: METODOLOGÍA PARA LA ELABORACIÓN DE DIAGNOSTICOS.... 24 8.1 Tipos de daño en pavimentos flexibles... 24 8.1.1 fisuras... 24 8.1.2 pérdida de las capas de estructura... 27 8.1.3 daños superficiales... 29 8.2 Toma de información... 31 8.3 Análisis y procesamiento de datos... 31 8.4 Obtención del PCI... 32 9 CAPITULO 2: PROCESO MASIFICADO PARA IDENTIFICACIÓN DE LAS FALLAS 33 9.1 Metodología del procesamiento... 34 10 CAPITULO 3: CORRECCIÓN, CALCULO Y REPRESENTACIÓN DE RESULTADOS... 38 11. CAPITULO 4: RECONOCIMIENTO DE LAS CAUSAS DE LAS PATOLOGÍAS Y POSIBLES SOLUCIONES... 45 11.1 causas de las respectivas fallas... 45

11.1.1 piel de cocodrilo (1)... 45 11.1.2 corrugación (5)... 47 11.1.3 grieta longitudinal y transversal (10)... 48 11.1.4 parcheo (11)... 49 11.1.5 desprendimiento de agregados (19)... 50 11.2 selección de sectores homogéneos a intervenir... 51 11.3 Alternativas de intervención... 54 12. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES... 58 13. BIBLIOGRAFÍA... 59 14. ANEXOS... 60

INDICE DE IMÁGENES Imagen 1 localización de la vía... 12 Imagen 2 características de la sección de prueba de los circuitos... 14 Imagen 3 tipos de carga por eje simple y eje doble utilizados en los diferentes circuitos del experimento vial de la AASHO... 15 Imagen 4 Planilla de evaluación del PSR... 15 Imagen 5 formato de exploración de condición para carreteras con superficie asfáltica... 19 Imagen 6 grieta longitudinal... 24 Imagen 7 piel de cocodrilo... 25 Imagen 8 hundimiento... 26 Imagen 9 descascaramiento... 27 Imagen 10 baches... 27 Imagen 11 parches... 28 Imagen 12 desgaste superficial... 29 Imagen 13 pérdida de agregados... 29 Imagen 14 pulimiento de agregados... 30 Imagen 15 levantamiento de Fallas... 33 Imagen 16 video de la condición superficial del pavimento... 33 Imagen 17 relevamiento de fallas... 34 Imagen 18 formato de auscultación... 35 Imagen 19 entrada de datos base... 38 Imagen 20 falla perteneciente a dos unidades... 39 Imagen 21 falla separada en dos unidades... 39 Imagen 22 resumen de área fallas por unidad... 40 Imagen 23 interfas del programa... 40 Imagen 24 sectorización homogénea del carril derecho desde la progresiva 1124+000 a la progresiva 1132+000... 41 Imagen 25 piel de cocodrilo severidad H... 46 Imagen 26 corrugación de severidad H... 47 Imagen 27 grieta longitudinal de severidad H... 48 Imagen 28 parche de severidad L... 49 Imagen 29 desprendimiento de agregados de severidad H... 50

ÍNDICE DE TABLAS TABLA 1 Rangos de clasificación PCI... 18 TABLA 2 Longitudes de unidades de muestreo asfálticas... 20 TABLA 3 Código y nombre de daño... 35 TABLA 4 Resumen Carril izquierdo... 37 TABLA 5 Resumen Carril Derecho... 37 TABLA 6 PCI según sectorización homogénea... 41 TABLA 7 Sectores homogéneos con calificación PCI <70... 51 TABLA 8 Fallas encontradas por sector... 52 TABLA 9 Porcentaje de área afectada por daño... 53 TABLA 10 Intervenciones... 54 TABLA 11Resumen de intervención recomendada para cada sección homogénea... 55 ÍNDICE DE ECUACIONES Ecuación 1... 16 Ecuación 2... 16 Ecuación 3... 16 Ecuación 4... 17 Ecuación 5... 17 Ecuación 6... 17 Ecuación 7... 20 Ecuación 8... 32

1. INTRODUCCIÓN Al llevar a cabo un proyecto de consultoría es muy importante la presencia de personal capacitado para la toma de datos en campo y el procesamiento de los mismos, ayudando así al ingeniero encargado del proyecto, proporcionándole información detallada y concisa, para que él pueda realizar su análisis. En el siguiente informe se presentaran los aportes hechos a ITINERIS GESTION DE INFRAESTRUCTURA S.A.S, con el procesamiento de datos realizados por el pasante en el proyecto No 72 URCI de Perú, realizando una evaluación funcional del tramo Sullana Macara (frontera con Ecuador). El pasante tendrá como actividad principal servir de apoyo al proyecto No 72 URCI no obstante realizara apoyo eventual a diferentes proyectos, realizando múltiples tareas si así es requerido, con el fin de optimizar el tiempo que los ingenieros al mando de dichos proyectos utilizan para el análisis de los datos obtenidos en campo. 10

2. JUSTIFICACIÓN Con el fin de rehabilitar los tramos más críticos del corredor vial Sullana Macara, se debe realizar un análisis de la condición de la estructura del pavimento, tanto funcional como estructural, se deberá determinar cuáles son las zonas más afectadas y que patologías presentan cada una, así mismo identificar zonas que tengan un comportamiento homogéneo para hacer más fácil el análisis de los datos y obtener una idea clara del estado de la vía. Se deberá realizar un análisis de los datos obtenidos, para presentar las alternativas de intervención adecuadas (de ser el caso) de acuerdo a los parámetros encontrados, la patología existente y la condición estructural. 11

3. DESARROLLO DE LA PASANTÍA El tramo en estudio forma parte de la Ruta Nacional PE-1NL en la provincia de Sullana, se encuentra ubicado en el departamento de Piura, al norte del Perú límite con Ecuador, comprende el corredor Emp. PE-1N (Dv. Pte. Macará) Dv. Tambo Grande Pte. Las Lomas Las Lomas Dv. Suyo Pte. Suyo Dv. Surpampa (PE-1N M) Dv. La Tina (PE-1N M) Pte. Macará (frontera con Ecuador), con una longitud de 128 km, a continuación se presenta un diagrama del corredor. Total de horas realizadas: 511 horas Fecha de inicio: 11 de agosto de 2016 Fecha de culminación: 30 de octubre de 2016 Tutor de la pasantía: ing. Andrés Felipe Ortiz Tutor de la universidad: ing. Victor Hugo Díaz Imagen 1 localización de la vía Fuente: Elaboración propia (2016) 12

4. MARCO TEÓRICO 4.1 Experimento vial de la ASSHTO Una de las características que conforman la ciencia del diseño de pavimentos se relaciona con su "dinamismo", el cual puede ser definido como el continuo avance en el grado de sus conocimientos. El desarrollo de los métodos de diseño de pavimentos puede, de una manera muy simplificada y en función de su nivel de información, dividirse en tres grandes etapas 1 : Etapa 1: Antes de la segunda guerra mundial Etapa 2: Después de la segunda guerra mundial hasta 1968 Etapa 3: a partir de 1963 Para el desarrollo del presente documento se tuvo en cuenta uno de los experimentos realizados en la etapa 2 llamado Experimento Vial de la AASHO (USA) El experimento vial ASSHO inició sus etapas de planificación desde 1951 hasta 1954, para el año 1955 se iniciaron los trabajos de topografía, elaboración de planos y especificaciones. En 1956 entre las ciudades de Utica y Ottawa estado de Illinois, se inicia la construcción de los tramos y en 1958 se inicia la aplicación de cargas sobre los tramos del pavimento construído; Dos años más tarde se concluyen las etapas de mediciones y en 1962 se publican las primeras guías provisionales para el diseño de pavimentos Se construyeron seis (6) circuitos, identificados del 1 al 6. El número 1 se destinó a medir el efecto del clima y algunas cargas estáticas; el número 2 se sometió a cargas livianas, y los Nº 3, 4, 5 y 6 se sometieron a diversas cargas pesadas. La imagen 2 muestra la planta típica de una de estos circuitos: la pista norte fue construída con pavimento flexible y la sur con pavimento rígido. Cada una de las tangentes del circuito, con una longitud aproximada a los 2.070 ml, se dividió en sectores de 30 ml de largo. Cada uno de ellos conformaba las secciones de prueba, y en cada canal de una sección, a su vez, se aplicaban cargas diferentes. En solución de pavimento flexible se construyeron 468 secciones principales, Secciones con espesores iguales se construyeron en las diversas pistas; así, por ejemplo, secciones con capa de rodamiento de 4 in, base de 3 in y sub-base de 8 in, se construyeron en los circuitos 3, 4, 5 y 6. 2 Para el material de fundación se mantuvo constante el tipo de material de sub rasante, este tenía características definidas donde se destaca principalmente un valor de CBR saturado entre el 2% y 4%. Para lograr que el material variase lo mínimo posible, se 1 Gustavo Corredor M, Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. Universidad Nacional de Ingeniería, p.6, tomado de: https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/aashto-931.pdf 2 Ibíd. pp. 8-9 13

estableció un estricto control de calidad durante la construcción: se ejecutaron aproximadamente 8.000 densidades de campo en cada circuito de prueba 3. Imagen 2 características de la sección de prueba de los circuitos Fuente: Corredor M, (2008), Experimento vial de la ASSHO y las guías de diseño ASSHTO. Tomado de: https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/aashto-931.pdf La imagen 3 presenta las diversas cargas que fueron aplicadas en los circuitos de prueba. Tal como se observa, en cada circuito se aplicaron dos (2) cargas diferentes: una de ellas circulaba en uno los canales y la otra en el segundo canal; en ningún momento circularon sobre un mismo canal cargas diferentes 4.1.1 fundamentos del procedimiento de diseño El método ASSHO (hoy ASSHTO) introdujo el concepto de falla funcional de un pavimento, para cuantificar la descripción funcional se introdujeron nuevos conceptos como la servicapacidad es decir a la habilidad que tiene un pavimento para servir al tráfico para el cual fue diseñado y otro concepto fue el comportamiento definido como su habilidad para servir al tráfico a lo largo del tiempo. En el Experimento Vial de la AASHO la manera como inicialmente se obtenían las mediciones de servicapacidad, era mediante la calificación que un panel de evaluadores efectuaba sobre la calidad del pavimento, empleando la planilla de la imagen 4 se determinaba el estado del pavimento en cuanto a su funcionabilidad, su calificación iba 3 Ibíd. p.11 14

entre los valores (0) siendo este el valor mínimo o peor nivel, y (5) valor máximo, o mejor condición del pavimento 4. Imagen 3 tipos de carga por eje simple y eje doble utilizados en los diferentes circuitos del experimento vial de la AASHO Fuente: Corredor M, (2008), Experimento vial de la ASSHO y las guías de diseño ASSHTO. Tomado de: https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/aashto-931.pdf Imagen 4 Planilla de evaluación del PSR Fuente: Corredor M, (2008), Experimento vial de la ASSHO y las guías de diseño ASSHTO. Tomado de: https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/aashto-931.pdf 4 Ibíd. p12 15

La servicapacidad, a través de evaluaciones subjetivas de un panel, se definió como el PSR (Present Servidability Rating). Simultáneamente se ejecutaban análisis estadísticos que permitieran correlacionar algunas propiedades físicas del estado del pavimento con el valor del PSR. La predicción del valor del PSR a partir de tales medidas, se define como PSI (Present Servidability lndex) 5 Para pavimento flexible: PSI = 5,03 1,91 log (1 + SV) 1,38 RD^2 0,01 (C + P) ^ 0,5 En donde: Ecuación 1 SV = varianza de la pendiente longitudinal, que mide la influencia de las deformaciones longitudinales RD = promedio aritmético de las deformaciones transversales (ahuellamiento transversal) C= área de grietas por cada 1.000 pie cuadrado de pavimento P = área reparada por cada 1.000 pie cuadrado de pavimento Para pavimento rígido: PSI = 5,41 1,80 log (1 + SV) 0,09 (C + P) ^ 0,5 En donde: Ecuación 2 SV = varianza de la pendiente longitudinal, que mide la influencia de las deformaciones longitudinales C = área de grietas por cada 1.000 pie cuadrado de pavimento P = área reparada por cada 1.000 pie cuadrado de pavimento ECUACIONES DE DISEÑO Las ecuaciones fundamentales que fueron desarrolladas para los pavimentos flexibles son: Gt = β(log V log p) t Ecuación 3 5 Ibíd. p.14 16

β = 0. 40 + 0. 081 (L1 + L2)3,23 (SN + 1) 5,19. L2 3,23 log p = 5. 93 + 9. 36 log(sn + 1) 4. 79 log(l1 + L2) + 4. 33 log L2 En donde: Ecuación 4 Ecuación 5 Gt = la función logarítmica de la relación entre la pérdida de servivapacidad al momento t y la pérdida potencial tomada en el momento que pt=1,5 B = una función de las variables de diseño y de cargas que influyen la forma de la curva de servicapacidad (p) vs W P= una función de las variables de diseño y de cargas que expresa el número esperado de cargas axiales aplicadas acumuladas para el momento en la servicapacidad (p) alcanza un valor final de 1,5 Wt= número de cargas aplicadas al final del tiempo t P i = sercivapacidad al final del tiempo t L1 = Carga sobre un (1) eje simple o un (1) eje doble L2 = código para las cargas (L1= 1 para ejes simples y L1= 2 para ejes dobles ) SN= número estructural del pavimento en función de los espesores y calidad de los materiales con que cada capa será construidá Luego de un riguroso análisis se añadieron diferentes variables a la ecuación, tales como factores regionales y características de los suelos de fundación con sus respectivas especificaciones, dando lugar a la ecuación final de diseño ASSHO aplicable para un pavimento a ser diseñado sobre cualquier material de fundación y bajo cualesquiera condiciones climáticas: log Wt 18 = 9,36 log(sn + 1) 0,20 + En donde: 4.2 pt log [ 4,2 1,5 ] 1 + log ( ) + O, 372(Si So) 1094 o, 40 + [ (SN + 1)5,19 ] R Ecuación 6 Si = valor soporte del suelo para cualquier suelo en condición i So = valor soporte del suelo empleado en el experimento vial AASHO 17

5. MARCO CONCEPTUAL 5.1 Metodología PCI 5.1.1 definición El Índice de Condición del Pavimento (PCI, por su sigla en inglés) se constituye en la metodología más completa para la evaluación y calificación objetiva de pavimentos, flexibles y rígidos, dentro de los modelos de Gestión Vial disponibles en la actualidad. La metodología es de fácil implementación y no requiere de herramientas especializadas más allá de las que constituyen el sistema y las cuales se presentan a continuación. 5.1.2 rangos 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 la tabla 1 se presentan los rangos de PCI con la correspondiente descripción cualitativa de la condición del pavimento. TABLA 1 Rangos de clasificación PCI RANGO CLASIFICACIÓN 100-86 Excelente 85 70 Muy Bueno 70 55 Bueno 55 40 Regular 40 25 Pobre 25 10 Muy Pobre 10 0 Colapso Fuente: Vásquez L, PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) INGEPAV (Ingeniería de Pavimentos). (2002) 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 de cada daño que se presenta 6 6 Vásquez Varela Luis Ricardo, PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI), INGEPAV (ingeniería de pavimentos) Manizales, 2002, p.2. tomado: http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf 18

5.1.3 procedimiento de evaluación de la condición del pavimento asfáltico En primera instancia se realiza la auscultación en campo en la cual se identifican los daños considerando la clase, severidad y extensión de estos, la información recolectada es registrada en los respectivos formatos. Imagen 5 formato de exploración de condición para carreteras con superficie asfáltica Fuente: Vásquez L, (2002) PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) INGEPAV (Ingeniería de Pavimentos), Tomado de: http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf Se divide la vía en secciones o unidades de muestreo y sus medidas varían dependiendo de los tipos de vía y las capas de rodadura. Para carreteras con capa de rodadura asfáltica y ancho menor que 7.30 m: El área de la unidad de muestreo debe estar en el rango 230.0 ± 93.0 m². En la tabla 2 se presentan algunas relaciones longitud ancho de calzada pavimentada 7 7 Ibíd. P. 3 19

TABLA 2 Longitudes de unidades de muestreo asfálticas Fuente: Vásquez L, PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) INGEPAV (Ingeniería de Pavimentos), (2002) Para el cálculo del PCI de pavimento asfáltico se deben seguir los siguientes pasos: Etapa 1. Cálculo de los Valores Deducidos: a. Totalice cada tipo y nivel de severidad de daño y regístrelo en la columna TOTAL del formato PCI-01. El daño puede medirse en área, longitud ó por número según su tipo. b. Divida la CANTIDAD de cada clase de daño, en cada nivel de severidad, entre el ÁREA TOTAL de la unidad de muestreo y exprese el resultado como porcentaje. Esta es la DENSIDAD del daño, con el nivel de severidad especificado, dentro de la unidad en estudio. c. Determine el VALOR DEDUCIDO para cada tipo de daño y su nivel de severidad mediante las curvas denominadas Valor Deducido del Daño que se adjuntan al final de este documento, de acuerdo con el tipo de pavimento inspeccionado. Etapa 2. Cálculo del Número Máximo Admisible de Valores Deducidos (m) a. Si ninguno ó tan sólo uno de los Valores Deducidos es mayor que 2, se usa el Valor Deducido Total en lugar del mayor Valor Deducido Corregido, CDV, obtenido en la Etapa 4. De lo contrario, deben seguirse los pasos 2.b. y 2.c. b. Liste los valores deducidos individuales deducidos de mayor a menor. c. Determine el Número Máximo Admisible de Valores Deducidos (m), utilizando la Ecuación 7 m i = 1.00 + 9 98 (100 HDV I) Ecuación 7 20

En dónde: mi: Número máximo admisible de valores deducidos, incluyendo fracción, para la unidad de muestreo i. HDVi: El mayor valor deducido individual para la unidad de muestreo i. d. El número de valores individuales deducidos se reduce a m, inclusive la parte fraccionaria. Si se dispone de menos valores deducidos que m se utilizan todos los que se tengan Etapa 3. Cálculo del Máximo Valor Deducido Corregido, CDV. a. Determine el número de valores deducidos, q, mayores que 2.0. b. Determine el Valor Deducido Total sumando TODOS los valores deducidos individuales. c. Determine el CDV con q y el Valor Deducido Total en la curva de corrección pertinente al tipo de pavimento. d. Reduzca a 2.0 el menor de los Valores Deducidos individuales que sea mayor que 2.0 y repita las etapas 3.a. a 3.c. hasta que q sea igual a 1. e. El máximo CDV es el mayor de los CDV obtenidos en este proceso. Etapa 4. Calcule el PCI de la unidad restando de 100 el máximo CDV obtenido en la Etapa 3 8. 8 Ibíd. Pp. 6-7 21

6. OBJETIVOS 6.1 Objetivo general Realizar la evaluación funcional del corredor vial Sullana Macara (Perú) procesando la información recopilada en campo de PCI para su posterior análisis 6.2 Objetivos específicos Identificar, dimensionar y clasificar los diferentes tipos de fallas presentadas por el pavimento Procesar los datos obtenidos en campo para calificar y representar de manera gráfica el PCI del corredor Reconocer las posibles causas de las patologías observadas en la superficie del pavimento 22

7. DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA Nombre de la empresa: ITINERIS GESTION DE INFRAESTRUCTURA S.A.S Dirección: carrera 49 No. 104-39 Bogotá D.C Colombia NIT No. 900.137.261-1 Descripción general de la empresa ITINERIS es una empresa de Consultoría en Ingeniería Vial, especializada en estudios y diseños, asesorías, diagnósticos y gestión de infraestructura vial para calles, carreteras, puertos y aeropuertos. Cuenta con una destacable experiencia en el servicio de estudios y diseños de pavimentos, gestión de pavimentos, estudios de geotécnia vial, diseños geométricos de vías, e ingeniería de tránsito. Portafolio: estudios y diseños evaluación de pavimentos Gestión de infraestructura Ingeniería integrada Visión Ser una Empresa reconocida Nacional e Internacionalmente por su calidad y eficiencia para la provisión de servicios relacionados con el área de Consultoría de Infraestructura Vial. Misión Garantizar a nuestros clientes un servicio de consultoría en infraestructura vial, con altos estándares de calidad, profesionales altamente calificados y con tecnología de punta, logrando así la satisfacción del cliente. 23

8. CAPITULO 1: METODOLOGÍA PARA LA ELABORACIÓN DE DIAGNOSTICOS. El cálculo del PCI se basa en los resultados de un estudio visual de la condición del pavimento en el que se identifican el tipo, la extensión y la severidad del daño. El PCI se desarrolló para proveer un índice que representará la integridad estructural y la condición superficial. La información de daños obtenida como parte del estudio de la condición superficial, necesaria para el cálculo del PCI, provee una visión de las causas de los deterioros y permite determinar si las fallas de un segmento son producidas por las cargas o por el clima La metodología para calcular el PCI introduce los valores deducidos como un factor de ponderación, con el fin de indicar el grado de afectación de la combinación del análisis del daño obtenida de la medición de la clase de daño, nivel de severidad y su extensión 9. 8.1 Tipos de daño en pavimentos flexibles Los daños que presenta un pavimento flexible se pueden clasificar en cuatro categorías: - Fisuras - Deformaciones - Pérdida de capas estructurales - Daños superficiales 8.1.1 fisuras 8.1.1.1 grieta longitudinal y transversal Imagen 6 grieta longitudinal Fuente: Consorcio de diseños viales, (2014), metodología para la elaboración de diagnósticos. 9 Consorcio de diseños viales, METODOLOGIA PARA LA ELABORACION DE DIAGNOSTICOS, Bogotá, 2014 pp. 5-6 24

Las grietas pueden ser longitudinales o transversales, hacen referencia a las discontinuidades de la capa asfáltica. Son causadas por la presencia de esfuerzos de tensión en alguna de las capas de la estructura los cuales han superado la resistencia del material afectado. Severidad Baja: Abertura de la fisura menor que 1 mm Media: Abertura de la fisura entre 1 y 3 mm Alta: Abertura de la fisura mayor que 3 mm Unidad de medición: se mide la fisura en metros (m) y para determinar el área afectada en metros cuadrados (m2) se multiplica la longitud total por un ancho de referencia establecido en 0.60m. Si existen varias fisuras muy cercanas se reporta el área total afectada en metros cuadrados 10. 8.1.1.2 piel de cocodrilo Imagen 7 piel de cocodrilo Fuente: Consorcio de diseños viales, (2014), metodología para la elaboración de diagnósticos. Serie de fisuras interconectadas con patrones irregulares, en un principio se evidencia en la superficie como grietas longitudinales pero luego de sufrir un constante tráfico de cargas por el transito se propagan formando piezas angulares similares a la piel de un cocodrilo, dichas piezas tienen por lo general un diámetro de 30cm. Severidad Baja: Fisuras de 3mm, sin desportillamiento, con poca o ninguna conexión entre ellas y sin evidencia de bombeo. Media: Fisuras que forman un patrón de polígonos pequeños y angulosos que pueden tener un ligero desgaste en los bordes y aberturas entre 1 y 3 mm y sin evidencia de bombeo. 10 Ibíd. P.7 25

Alta: Las fisuras superan los 3 mm, desgaste y desportillamiento en los bordes y los bloques se encuentran sueltos o se mueven ante el tránsito, incluso llegando a presentar bombeos. Unidad de medición: Se mide la ondulación en metros cuadrados (m2) de área afectada 11. 8.1.1.3 hundimientos Imagen 8 hundimiento Fuente: Consorcio de diseños viales, (2014), metodología para la elaboración de diagnósticos. Son depresiones localizadas en el pavimento con respecto al nivel de la rasante. Pueden generar problemas de seguridad a los vehículos especialmente cuando tiene agua ya que producen hidroplaneo. Severidad Baja: Profundidad máxima menor que 20 mm Media: Profundidad máxima entre 20 mm y 40 mm Alta: Profundidad máxima mayor que 40 mm Unidad de medición: Se mide el área afectada en metros cuadrados (m2) 12. 11 Ibíd. P.8 12 Ibíd. P.9 26

8.1.2 pérdida de las capas de estructura 8.1.2.1 descascaramiento Imagen 9 descascaramiento Fuente: Consorcio de diseños viales, (2014), metodología para la elaboración de diagnósticos. Es un desprendimiento de la parte superficial de la capa asfáltica sin llegar a afectar las capas asfálticas subyacentes. Severidad Baja: Profundidad menor que 10 mm Media: Profundidad entre 10 mm y 25 mm Alta: Profundidad mayor que 25 mm Unidad de medición: Se mide el área afectada en metros cuadrados (m2) 13. 8.1.2.2 Baches Imagen 10 baches Fuente: Consorcio de diseños viales, (2014), metodología para la elaboración de diagnósticos. 13 Ibíd. P.10 27

Es la desintegración total de la carpeta asfáltica que deja expuestos los materiales granulares. Severidad Baja: Profundidad menor que 25 mm Media: Profundidad entre 25 mm y 50 mm Alta: Profundidad mayor que 50 mm Unidad de medición: Se mide el área afectada en metros cuadrados (m2). 8.1.2.3Parches Imagen 11 parches Fuente: Consorcio de diseños viales, (2014), metodología para la elaboración de diagnósticos. Son áreas donde el pavimento original fue removido y reemplazado por un material similar o diferente. Se hace necesario el reporte de los mismos porque indican la presencia de un daño anterior. Severidad Baja: Parche en buena condición y se desempeña satisfactoriamente Media: Parche presenta daños de severidad media o baja y diferencias en los bordes. Alta: Parche gravemente deteriorado y requiere ser reparado pronto. Unidad de medición: Se mide el área afectada en metros cuadrados (m2) 14. 14 Ibíd. PP. 11-12 28

8.1.3 daños superficiales 8.1.3.1desgaste superficial Imagen 12 desgaste superficial Fuente: Consorcio de diseños viales, (2014), metodología para la elaboración de diagnósticos. Severidad Baja: La superficie se muestra ligeramente áspera y con irregularidades hasta de 3 mm. Media: Se observan partículas del agregado grueso y con irregularidades entre 3 y 10 mm. Alta: Se observa desintegración superficial de la capa de rodadura y desprendimientos evidentes y partículas sueltas sobre la calzada. Unidad de medición: Se mide el área afectada en metros cuadrados (m2) 15. 8.1.3.2 perdida de agregados Imagen 13 pérdida de agregados Fuente: Consorcio de diseños viales, (2014), metodología para la elaboración de diagnósticos. 15 Ibíd. P.12 29

Es la desintegración superficial de la capa de rodadura haciendo la superficie más rugosa y exponiendo de manera progresiva los materiales a la acción del tránsito y los agentes climáticos. Severidad Baja: Los agregados gruesos han empezado a desprenderse y se observan pequeños huecos cuya separación es mayor a 15 cm. Media: Existe un mayor desprendimiento de agregados con separaciones entre 5 y 15 cm. Alta: Existe un desprendimiento extensivo de agregados finos y gruesos con separaciones menores a 5 cm haciendo la superficie muy rugosa y se observan agregados sueltos. Unidad de medición: Se mide el área afectada en metros cuadrados (m2) 16. 8.1.3.3 pulimiento de agregados Imagen 14 pulimiento de agregados Fuente: Consorcio de diseños viales, (2014), metodología para la elaboración de diagnósticos. Se evidencia por la presencia de agregados con caras planas en la superficie o por la ausencia de agregados angulares. Severidad Baja, media, alta: No se define ningún nivel de severidad. Sin embargo, el grado de pulimento deberá ser significativo antes de ser incluido en una evaluación de la condición y contabilizado como defecto Unidad de medición: Se mide el área afectada en metros cuadrados (m2) 17. 16 Ibíd. P.13 17 Ibíd. P.14 30

8.2 Toma de información 18 Se debe recopilar la información en una ficha preliminar estableciendo el tipo de daño, severidad, longitud y ocurrencia, esto con el fin de calcular el porcentaje de área afectada por cada tramo, unidad de muestreo o CIV a analizar. Se tomara la información general de la vía haciendo un inventario general de los drenajes existentes, mobiliario, anchos, longitud y severidad de los daños encontrados. 8.3 Análisis y procesamiento de datos 19 A partir de la información obtenida de cada CIV, se procede a analizarla agrupando los daños por tipo de deterioro y severidad calculando los porcentajes de afectación por tramo además del porcentaje de afectación general para toda la vía, estableciendo así los daños más frecuentes, los tramos más afectados y las áreas totales de daño. El área de cada tramo se calcula multiplicando el ancho total de la calzada por la longitud del tramo. Con relación a esta área se calcula el porcentaje de afectación de cada tramo. El porcentaje de afectación de la vía se calcula dividiendo el área total afectada entre el área total inspeccionada. Posteriormente se realiza la sumatoria de áreas afectadas por cada tipo de daño y por severidad, se calcula el peso de cada daño por severidad dentro del área total inspeccionada y se asigna el porcentaje de peso de cada daño. Este porcentaje se toma de las metodologías PCI y AASHTO. Finalmente se calcula la sumatoria de la afectación y se asigna un porcentaje al tramo. El procedimiento para asignar el PCI al tramo inspeccionado tomando como base el porcentaje de afectación se tomara del documento norma ASTM D 6433-07, como se explica a continuación: Como ya se mencionó el índice PCI varia de cero (0) para pavimento en mal estado, hasta cien (100) para pavimento en perfecto estado. La metodología hace el registro del tramo evaluado dividiéndolo en unidades de muestreo las cuales están definidas de acuerdo a un rango de área establecido de 230 +/- 93 m2. La obtención del índice PCI se realiza a partir de la información tomada en campo, se basa en los Valores Deducidos de cada daño de acuerdo con la cantidad y la severidad encontradas. 18 Ibíd. P.24 19 Ibíd. P.25 31

Para realizar el cálculo del valor de PCI para pavimentos asfalticos se deben seguir los pasos que se mencionaron anteriormente en el presente documento. Ver ítem 5.1.3 procedimiento de evaluación de la condición del pavimento asfaltico 8.4 Obtención del PCI Una sección de pavimento abarca varias unidades de muestreo. Si se tienen en cuenta todas las unidades de muestreo, el PCI de la sección será el promedio de los PCI calculados en las unidades de muestreo. Si se utilizaron unidades de muestreo adicionales se utiliza un promedio ponderado calculado así 20 : PCI S = [(N A). PCI R] + A. PCI A N En dónde: Ecuación 8 PCI S = PCI de la sección del pavimento. PCI R = PCI promedio de las unidades de muestreo aleatorias o representativas. PCI A = 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. 20 Ibíd. P.28-29 32

9 CAPITULO 2: PROCESO MASIFICADO PARA IDENTIFICACIÓN DE LAS FALLAS Para evaluar las fallas del pavimento en los tramos de estudio, se realizó el relevamiento de fallas utilizando el método directo y se realizó con una cámara instalada en un vehículo (viajando a velocidad de tráfico); un registro de información de la superficie del pavimento, tomando imágenes estáticas de alta calidad de 3m de largo (aproximadamente 33 imágenes en 100m) Ver imagen 16. Imagen 15 levantamiento de Fallas Fuente: Elaboración propia (2016) Imagen 16 video de la condición superficial del pavimento Fuente: Elaboración propia (2016) 33

9.1 Metodología del procesamiento Se ejecutó una tarea de procesamiento, verificando las fallas existentes en el corredor y definiendo el área de afectación, Se divide la vía en secciones o unidades de muestreo, que estarán delimitadas por la progresiva inicial y por la progresiva final, según metodología deben ser de 225 m2 +/- 90 m 2, según la metodología Pavement Condition Index (PCI) esta descrita en la norma ASTM D 5340, Standard Test Method for Surveys, y aplicación a la norma ASTM D 6433 Standard Practice Roads and Parking Lots Pavement Condition Index Surveys, la cual especifica los lineamientos para determinar el índice de condición del pavimento. Imagen 17 relevamiento de fallas Fuente: Elaboración propia (2016) Se identifican las fallas teniendo en cuenta la clase, severidad alta (H), media (M) y baja (L) y extensión establecidas por la metodología PCI. Esta información se registra en formatos adecuados para tal fin, a continuación se presenta el formato, para el registro de información en pavimento flexible. 34

Imagen 18 formato de auscultación Fuente: Elaboración propia (2016) TABLA 3 Código y nombre de daño N Tipo de daño 1 Piel de cocodrilo 2 Exudación 3 Agrietamientos en bloque 4 Abultamientos y hundimientos 5 Corrugación 6 Depresión 7 Grieta de borde 8 Grieta de reflexión de junta 9 Desnivel carril/berma 10 Grietas longitudinal y transversal 11 Parcheo 12 Pulimento de agregados 13 Huecos 14 Cruce de vía férrea 15 Ahuellamiento 16 Desplazamiento 17 Grieta parabólica 18 Hinchamiento 35

19 Desprendimiento de agregados Fuente: Elaboración propia (2016) Para identificar, ubicar y dimensionar correctamente las fallas se debe hacer la auscultación teniendo en cuenta: - la dirección en la que ha sido tomado el video: el video del carril derecho es grabado en sentido contrario al carril izquierdo, las progresivas serán contrarias y las longitudes que aparecen en la información del video son solo distancias relativas, únicamente sirven para obtener las longitudes de las fallas mas no la progresiva en la que estas se encuentran. - La longitud de la falla respecto a la unidad de muestreo: debido a que se utiliza como constante un ancho de carril de 3.9m y para este caso es una vía de dos carriles, la longitud de la unidad debe ser entre 20m y 40m para cumplir con el área establecida por la norma; Teniendo en cuenta esto se debe procurar no poner fallas de más de 40m de longitud porque esto generara que una falla se encuentre en dos unidades de muestreo distintas. - Área de afectación no validas: debido a que la auscultación se hace en un formato Excel y este está programado para calcular las longitudes de la falla restando la progresiva mayor a la progresiva menor, el profesional debe digitar el ancho de la misma para que el programa calcule el área de afectación, en este paso se debe tener sumo cuidado al digitar los anchos puesto que si un área da cero, negativo o un valor no valido porque se digito una letra o símbolo, el área será invalida y por tanto el programa no la tomara en cuenta, haciendo que se pierda información valiosa. Se realizo la auscultacion por carril del corredor vial, se identificaron las fallas con sus respectivas dimensiones y se realizo un conteo de fallas por carril, solicitado por el ingeniero a cargo, para tener una idea general del estado del corredor vial, mostrando los siguientes resultados : 36

TABLA 4 Resumen Carril izquierdo FALLA CANT 1 192 2 5 3 20 4 1 5 8 6 1 7 10 8 1 9 1 10 279 11 26 12 6 13 7 14 0 15 0 16 2 17 0 18 0 19 39 fuente: elaboracion propia (2016) TABLA 5 Resumen Carril Derecho FALLA CANT 1 131 2 17 3 9 4 1 5 74 6 0 7 43 8 0 9 0 10 382 11 48 12 4 13 13 14 0 15 0 16 0 17 0 18 0 19 34 fuente: elaboracion propia (2016) Donde se evidencia que las fallas que mas predominan son la falla 1 (piel de cocodrilo) la falla 10 (grieta longitudinal y transversal), la falla 11 (parcheo) y la falla 19 (desprendimiento de agregados) esto en 128 km ida y vuelta que comprenden el tramo a estudiar. 37

10 CAPITULO 3: CORRECCIÓN, CALCULO Y REPRESENTACIÓN DE RESULTADOS La corrección y preparación de los datos para su posterior analisis debe ser realizada por el profesional a cargo, la hoja de auscultación necesita tener los datos bien definidos y clasificados para poder brindar una calificación correcta y exacta de la unidad procesada Inicialmente se debe insertar los datos generales del proyecto los cuales son: ancho de carril (3.9m para este caso) numero de carriles (2), longitud del tramo a estudiar (128km) y abscisa inicial del proyecto (1032+000) todo con el fin de realizar la particion de unidades de muestreo Imagen 19 entrada de datos base fuente: elaboracion propia (2016) 38

A continuación se crea una matriz de datos con las areas de las unidades de muestreo que se calculan automaticamente despues de que son insertados los datos iniciales y se procede a revisar que ninguna falla este en dos unidades diferenetes, para esto el programa muestra en que falla se presenta dicha situación y que tanto es la corrección que se debe hacer (ver imagen 20 ) Imagen 20 falla perteneciente a dos unidades fuente: elaboracion propia (2016) Como se puede observar la casilla a la derecha de la progresiva tiene un color rojo y un numero negativo, lo que nos esta diciendo esto es que la falla que comienza en la unidad 732 esta terminando 17m dentro de la unidad 733, por tanto lo que se debe hacer es seccionar esta falla, dejando una parte de la falla en cada unidad de la siguiente manera: Imagen 21 falla separada en dos unidades fuente: elaboracion propia (2016) Luego de corregir cada uno de los casos de este tipo que se presenten se procede a realizar un resumen por unidades, en el cual se mostrará la sumatoria de las áreas de cada tipo de falla encontrada con su respectiva severidad, en las columnas aparece el codigo de la falla (1 al 19) junto con la severidad (L,M,H) y en las filas cada una de las unidades por las que se ha dividido el tramo a estudiar (ver imagen 22) 39

Imagen 22 resumen de área fallas por unidad fuente: elaboracion propia (2016) Con las áreas de las fallas ya definidas y resumidas se procede a convertir este archivo resumen en un documento.csv delimitado por comas para utilizar el programa del calculo de PCI de la nacional INGEPAV el cual nos arroja el valor del PCI, hay que tener en cuenta que este programa no calcula PCI para una gran cantidad de unidades de muestreo por lo tanto se deben crear varios archivos que contengan aproximadamente 100 unidades máximo cada uno. Imagen 23 interfas del programa fuente: tomado de: https://sites.google.com/site/ingepav/software (2016) Con el valor del PCI por carril se porcede a graficar, debido a que es una gran cantidad de datos se debe graficar por tramos mas cortos y asi poder obtener una visión más clara del estado del pavimento, en este caso se toman secciones homogeneas es decir secciones que tienen un comportamiento igual o por lo menos muy similar, esto facilitará el análisis 40

de la condición del pavimento y posteriormente ayudara para tener claro que sectores deberan recibir el mismo tratamiento de rehabilitación. Imagen 24 sectorización homogénea del carril derecho desde la progresiva 1124+000 a la progresiva 1132+000 fuente: elaboracion propia (2016) Teniendo en cuenta la sectorización descrita anteriormente, a continuación se presenta un cuadro con la evaluación y determinación de los PCI para cada carril TABLA 6 PCI según sectorización homogénea SECTOR DESDE HASTA LONGITUD (m) PCI CD 1 K1032+000 K1032+650 650 100 99 2 K1032+650 K1034+000 1350 88 95 3 K1034+000 K1036+750 2750 99 99 4 K1036+750 K1038+350 1600 100 99 5 K1038+350 K1039+600 1250 100 95 PCI CI 6 K1039+600 K1041+950 2350 95 100 7 K1041+950 K1042+400 450 100 100 8 K1042+400 K1042+700 300 95 100 9 K1042+700 K1043+450 750 94 100 41

SECTOR DESDE HASTA 42 LONGITUD (m) PCI CD 10 K1043+450 K1045+950 2500 97 94 11 K1045+950 K1046+750 800 97 89 PCI CI 12 K1046+750 K1047+350 600 100 100 13 K1047+350 K1047+750 400 100 100 14 K1047+750 K1049+150 1400 100 100 15 K1049+150 K1049+600 450 98 91 16 K1049+600 K1051+350 1750 97 99 17 K1051+350 K1052+000 650 100 98 18 K1052+000 K1053+250 1250 95 99 19 K1053+250 K1053+750 500 100 100 20 K1053+750 K1055+050 1300 97 100 21 K1055+050 K1055+800 750 94 99 22 K1055+800 K1056+400 600 98 73 23 K1056+400 K1056+900 500 86 81 24 K1056+900 K1057+250 350 85 95 25 K1057+250 K1058+450 1200 64 80 26 K1058+450 K1058+950 500 89 68 27 K1058+950 K1059+350 400 73 64 28 K1059+350 K1059+600 650 78 100 29 K1059+600 K1063+000 3400 97 92 30 K1063+000 K1069+550 6550 99 99 31 K1069+550 K1070+450 900 99 99 32 K1070+450 K1071+200 750 100 100 33 K1071+200 K1072+450 1250 97 94 34 K1072+450 K1072+700 250 100 96 35 K1072+750 K1073+350 600 89 99 36 K1073+350 K1074+150 800 99 97 37 K1074+150 K1075+500 1350 94 96 38 K1075+500 K1076+600 1100 95 100 39 K1076+600 K1077+850 1250 99 99 40 K1077+850 K1078+500 650 99 96 41 K1078+500 K1080+150 1650 95 95 42 K1080+150 K1081+600 1450 95 98 43 K1081+600 K1082+650 1050 98 95 44 K1082+650 K1084+450 1800 80 66 45 K1084+450 K1085+000 550 52 31

SECTOR DESDE HASTA 43 LONGITUD (m) PCI CD 46 K1085+000 K1085+500 500 58 54 47 K1085+500 K1086+850 1350 61 63 48 K1086+850 K1088+000 1150 60 61 49 K1088+000 K1088+850 850 72 47 50 K1088+850 K1089+600 750 81 74 51 K1089+600 K1090+000 400 78 44 52 K1090+000 K1090+700 700 51 91 53 K1090+700 K1094+000 3300 84 85 54 K1094+000 K1095+000 1000 81 95 55 K1095+000 K1097+100 2100 82 96 PCI CI 56 K1097+100 K1097+750 650 100 100 57 K1097+750 K1098+500 750 99 68 58 K1098+500 K1099+150 650 71 62 59 K1099+150 K1099+850 700 97 83 60 K1099+850 K1100+500 650 81 72 61 K1100+500 K1101+000 500 87 80 62 K1101+000 K1102+150 1150 68 83 63 K1102+150 K1104+750 2600 90 76 64 K1104+750 K1105+900 1150 84 63 65 K1105+900 K1106+850 950 87 93 66 K1106+850 K1107+850 1000 100 97 67 K1107+850 K1108+500 650 100 99 68 K1108+500 K1110+850 2350 99 92 69 K1110+850 K1112+200 1350 94 90 70 K1112+200 K1112+950 750 95 71 71 K1112+950 K1115+050 2100 92 92 72 K1115+050 K1118+450 3400 95 90 73 K1118+450 K1119+250 800 97 87 74 K1119+250 K1119+950 700 98 85 75 K1119+950 K1121+050 1100 92 80 76 K1121+050 K1122+200 1150 98 95 77 K1122+200 K1123+050 850 100 88 78 K1123+000 K1123+700 700 97 96 79 K1123+700 K1124+950 1250 84 81 80 K1124+950 K1126+100 1150 89 92 81 K1126+100 K1127+100 1000 60 97

SECTOR DESDE HASTA LONGITUD (m) PCI CD 82 K1127+100 K1127+950 850 80 94 83 K1127+950 K1129+050 1100 91 61 84 K1129+050 K1131+000 1950 94 94 PCI CI 85 K1131+000 K1131+800 800 96 100 86 K1131+800 K1133+000 1200 97 95 87 K1133+000 K1133+700 700 99 95 88 K1133+700 K1135+500 1800 96 97 89 K1135+500 K1137+450 1950 98 100 90 K1137+450 K1138+300 850 97 100 91 K1138+300 K1140+450 2150 98 100 92 K1140+450 K1142+050 1600 99 99 93 K1142+050 K1144+100 2050 98 98 94 K1144+100 K1145+900 1800 98 96 95 K1145+900 K1146+750 850 95 95 96 K1146+750 K1148+300 1550 95 97 97 K1148+300 K1149+700 1400 89 96 98 K1149+700 K1151+100 1400 26 82 99 K1151+100 K1155+500 4400 89 99 100 K1155+500 K1160+000 4500 96 99 fuente: elaboracion propia (2016) al culminar con el calculo del PCI del tramo este se reune con la respectiva informacion procesada de IRI y deflectometría (previamente resumida y sectorizada) para obtener una idea más puntual de lo que esta ocurriendo con el pavimento desde el punto de vista funcional como el estructural. 44

11. CAPITULO 4: RECONOCIMIENTO DE LAS CAUSAS DE LAS PATOLOGÍAS Y POSIBLES SOLUCIONES La mejor forma de identificar las fallas del pavimento y determinar porqué se han producido, es mediante la conducción de un estudio de reconocimiento. En él se debe identificar el tipo, severidad y magnitud de cada falla. También se debe tratar de determinar si el diseño del pavimento, la carga soportada, el agua, la temperatura, los materiales del pavimento o la construcción fueron la causa de la falla. A demás de la inspección visual, pueden emplearse pruebas destructivas y no-destructivas para determinar la condición estructural y las condiciones del material bajo la superficie del pavimento 21 Los tipos de fallas más comunes que presenta un pavimento flexible son: Fisuras y grietas Deterioro superficial En el presente proyecto las fallas que se presentaron con mayor frecuencia son de ambos tipos, como pudimos observar en el capítulo 2 del presente proyecto en la tabla 5 resumen del carril derecho y la tabla 4 resumen del carril izquierdo las fallas más comunes son: 1 piel de cocodrilo 5 corrugación 10 grieta longitudinal y transversal 11 - parcheo 19 - desprendimiento de agregados 11.1 causas de las respectivas fallas 11.1.1 piel de cocodrilo (1) La piel de cocodrilo se considera como un daño estructural importante y usualmente se presenta acompañado por ahuellamiento. 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 21 Miranda Rebolledo Ricardo Javier, Deterioros en pavimentos flexibles y rígidos, Universidad Austral De Chile, VALDIVIA- CHILE, 2010, P. 16 45

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 22. Imagen 25 piel de cocodrilo severidad H Fuente: Vásquez L, (2002), PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) INGEPAV (Ingeniería de Pavimentos), Tomado de: http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf Posibles causas : Espesor de estructura insuficiente. Deformaciones de la subrasante. Rigidización de la mezcla asfáltica en zonas de carga (por oxidación del asfalto o envejecimiento). Problemas de drenaje que afectan los materiales granulares. Compactación deficiente de las capas granulares o asfálticas Deficiencias en la elaboración de la mezcla asfáltica: exceso de mortero en la mezcla, uso de asfalto de alta penetración (hace deformable la mezcla), deficiencia de asfalto en la mezcla (reduce el módulo). Reparaciones mal ejecutadas, juntas mal elaboradas e implementación de reparaciones que no corrigen el daño 22 Vásquez Varela Luis Ricardo, PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI), INGEPAV (ingeniería de pavimentos) Manizales, 2002, p.10. tomado: http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf 46

11.1.2 corrugación (5) 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. 23 Imagen 26 corrugación de severidad H Fuente: Vásquez L, (2002), PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) INGEPAV (Ingeniería de Pavimentos), Tomado de: http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf Posibles causas : Pérdida de estabilidad de la mezcla asfáltica. Exceso de compactación de la carpeta asfáltica. Exceso o mala calidad del asfalto. Insuficiencia de triturados (caras fracturadas). Falta de curado de las mezclas en la vía. Acción del tránsito en zonas de frenado y estacionamiento. Deslizamiento de la capa de rodadura sobre la capa inferior por exceso de riego de liga. exceso de humedad en la subrasante contaminación de la mezcla asfáltica con finos o materia orgánica. 23 Ibíd. p.18 47

11.1.3 grieta longitudinal y transversal (10) Corresponden a discontinuidades en la carpeta asfáltica, en la misma dirección del tránsito o transversales a él. Son indicio de la existencia de esfuerzos de tensión en alguna de las capas de la estructura, las cuales han superado la resistencia del material afectado. La localización de las fisuras dentro del carril puede ser un buen indicativo de la causa que las generó, ya que aquellas que se encuentran en zonas sujetas a carga pueden estar relacionadas con problemas de fatiga de toda la estructura o de alguna de sus partes. 24 Imagen 27 grieta longitudinal de severidad H Fuente: Vásquez L, (2002), PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) INGEPAV (Ingeniería de Pavimentos), Tomado de: http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf Posibles causas: Rigidización de la mezcla asfáltica por pérdida de flexibilidad debido a un exceso de filler, o al envejecimiento del asfalto, ocurre ante bajas temperaturas o gradientes térmicos altos (generalmente superiores a 30 ). Reflexión de grietas de las capas inferiores, generadas en materiales estabilizados o por grietas o juntas existentes en placas de concreto hidráulico subyacentes. Fatiga de la estructura, usualmente se presentan en las huellas de tránsito. 24 Miranda Rebolledo Ricardo Javier, Deterioros en pavimentos flexibles y rígidos, Universidad Austral De Chile, VALDIVIA- CHILE, 2010, P. 19 48

Pueden corresponder a zonas de contacto entre corte y terraplén por la diferencia de rigidez de los materiales de la subrasante. Riego de liga insuficiente o ausencia total. Espesor insuficiente de la capa de rodadura. 11.1.4 parcheo (11) Un parche es un área de pavimento la cual ha sido remplazada con material nuevo para reparar el pavimento existente. Un parche se considera un defecto no importa que tan bien se comporte (usualmente, un área parchada o el área adyacente no se comportan tan bien como la sección original de pavimento). Por lo general se encuentra alguna rugosidad está asociada con este daño. 25 Imagen 28 parche de severidad L Fuente: Vásquez L, (2002), PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) INGEPAV (Ingeniería de Pavimentos), Tomado de: http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf Posibles causas: Procesos constructivos deficientes. Sólo se recubrió la zona deteriorada sin solucionar las causas que lo originaron. Deficiencias en las juntas. Parche estructuralmente insuficiente para el nivel de solicitaciones y características de la subrasante. Mala construcción del parche (base insuficientemente compactada, mezcla asfáltica mal diseñada). 25 Vásquez Varela. Ap. Cit. P.30 49

11.1.5 desprendimiento de agregados (19) La meteorización y el desprendimiento son la pérdida de la superficie del pavimento debida a la pérdida del ligante asfáltico y de las partículas sueltas de agregado. Este daño indica que, o bien el ligante asfáltico se ha endurecido de forma apreciable, o que la mezcla presente es de pobre calidad. Además, el desprendimiento puede ser causado por ciertos tipos de tránsito, por ejemplo, vehículos de orugas. El ablandamiento de la superficie y la pérdida de los agregados debidos al derramamiento de aceites también se consideran como desprendimiento 26 Imagen 29 desprendimiento de agregados de severidad H Fuente: Vásquez L, (2002), PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) INGEPAV (Ingeniería de Pavimentos), Tomado de: http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf Posibles causas: Aplicación irregular del ligante en tratamientos superficiales. Problemas de adherencia entre agregado y asfalto. Uso de agregados contaminados con finos o agregados muy absorbentes. Lluvia durante la aplicación o el fraguado del ligante asfáltico. Endurecimiento significativo del asfalto. Deficiencia de compactación de la carpeta asfáltica. Contaminación de la capa de rodadura con aceite, gasolina y otros. 26 Ibid. P.44 50

11.2 selección de sectores homogéneos a intervenir Para seleccionar los sectores homogéneos que serán intervenidos, se tendrá en cuenta la tabla de calificación del PCI, en donde se elegirán los sectores que pertenezcan a los rangos bueno, regular, pobre, muy pobre y colapso. TABLA 1 Rangos de clasificación PCI RANGO CLASIFICACIÓN 100-86 Excelente 85 70 Muy Bueno 70 55 Bueno 55 40 Regular 40 25 Pobre 25 10 Muy Pobre 10 0 Colapso Fuente: Vásquez L, PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) INGEPAV (Ingeniería de Pavimentos), (2002) A continuación se muestra los sectores encontrados con un PCI menor a 70, valor que se tendrá en cuenta para obtener la intervención a recomendar, según la condición superficial del pavimento. Información que será cruzada con la evaluación estructural realizada, en cuanto al estudio de deflectometría. TABLA 7 Sectores homogéneos con calificación PCI <70 SECTOR DESDE HASTA LONGITUD PCI CD (m) PCI CI 25 K1057+250 K1058+450 1200 64 80 26 K1058+450 K1058+950 500 89 68 27 K1058+950 K1059+350 400 73 64 44 K1082+650 K1084+450 1800 80 66 45 K1084+450 K1085+000 550 52 31 46 K1085+000 K1085+500 500 58 54 47 K1085+500 K1086+850 1350 61 63 48 K1086+850 K1088+000 1150 60 61 49 K1088+000 K1088+850 850 72 47 51 K1089+600 K1090+000 400 78 44 52 K1090+000 K1090+700 700 51 91 51

57 K1097+750 K1098+500 750 99 68 58 K1098+500 K1099+150 650 71 62 62 K1101+000 K1102+150 1150 68 83 64 K1104+750 K1105+900 1150 84 63 81 K1126+100 K1127+100 1000 60 97 83 K1127+950 K1129+050 1100 91 61 98 K1149+700 K1151+100 1400 26 82 Fuente: elaboración propia (2016) A continuación se presenta las patologías más frecuentes en cada uno de los sectores en donde el PCI está por debajo de 70. Adicional se determina el porcentaje de área afectada con el fin de realizar el respectivo análisis de intervención. TABLA 8 Fallas encontradas por sector SECTOR PCI<70 DESDE HASTA Fallas 25 K1057+250 K1058+450 Corrugación, Grietas Longitudinales y Transversales, Grietas de Borde 26 K1058+450 K1058+950 Piel de Cocodrilo 27 K1058+950 K1059+350 Piel de Cocodrilo, Grietas Longitudinales y Transversales 44 K1082+650 K1084+450 Piel de cocodrilo, Grietas Longitudinales y Transversales 45 K1084+450 K1085+000 Piel de Cocodrilo 46 K1085+000 K1085+500 Piel de Cocodrilo, Grietas Longitudinales y Transversales 47 K1085+500 K1086+850 Piel de Cocodrilo, Grietas Longitudinales y Transversales 48 K1086+850 K1088+000 Piel de Cocodrilo, Grietas Longitudinales y Transversales 49 K1088+000 K1088+850 Piel de Cocodrilo 51 K1089+600 K1090+000 Piel de Cocodrilo 52 K1090+000 K1090+700 Piel de Cocodrilo 57 K1097+750 K1098+500 Piel de Cocodrilo, Grietas Longitudinales y Transversales 58 K1098+500 K1099+150 Piel de cocodrilo, Parcheo, Corrugación 62 K1101+000 K1102+150 Corrugación, Grietas Longitudinales y Transversales, Parcheo, Corrugación, Desprendimiento de Agregados 64 K1104+750 K1105+900 Piel de cocodrilo, +Grietas Longitudinales y Transversales, Grieta de Borde 81 K1126+100 K1127+100 Piel de Cocodrilo, Grietas Longitudinales y Transversales, Pulimento de Agregados 83 K1127+950 K1129+050 Piel de Cocodrilo, Grietas Longitudinales y Transversales, Parcheo 98 K1149+700 K1151+100 Corrugación, Piel de Cocodrilo, Parcheo, Corrugación. +Hueco Fuente: elaboración propia (2016) 52

TABLA 9 Porcentaje de área afectada por daño SECT OR PCI<7 0 Piel de cocod rilo Desprendimi ento de agregados (%) Pulimie nto de Agrega dos (%) Parch eo (%) Corrugac ión (%) Grietas Longitudina les y Transversal es (ml) Griet as de Bord e (ml) Hueco s (Unida d) 25 9.10% 180.00 86.00 26 47.00 % 27 38.05 % 3.20 44 23.70 % 487.80 45 72.14 % 46 43.07 % 52.00 47 32.40 % 201.50 48 36.41 % 36.20 49 83.73 % 15.00 51 85.71 % 52 53.15 % 57 43.01 % 0.50 58 52.23 % 0.86% 0.05% 62 18.80 % 0.36% 0.27% 19.64% 40.00 64 43.24 % 14.00 38.90 81 26.57 % 0.58% 7.00 83 37.76 % 0.51% 46.00 98 4.62% 1.94% 76.97% 1 Fuente: elaboración propia (2016) 53

11.3 Alternativas de intervención Teniendo en cuenta el análisis realizado en el desarrollo de este proyecto y además entendiendo que simultáneamente se estaban realizando diferentes análisis del tramo, se plantean los siguientes criterios para definir la intervención por sector homogéneo. Índice de Condición del pavimento menor a 70. Deflexión Característica mayor a la deflexión admisible. Deficiencia estructural obtenida de la metodología AASHTO. A continuación se presentan las alternativas propuestas, de acuerdo a los criterios de intervención analizados. Cabe anotar que dichas intervenciones, son determinadas a partir del índice de condición superficial obtenido, la evaluación deflectometría y el cálculo de la vida residual mediante la metodología AASHTO. TABLA 10 Intervenciones Condición Evaluada Criterio de Intervención Intervención Final Índice de Condición Superficial menor a 70 Índice de Condición Superficial menor a 70, Índice Estructural menor a 1 Índice Estructural menor a 1 Deflexión Característica mayor a Deflexión Admisible, Índice Estructural menor a 1 Porcentaje de Área Deteriorada Porcentaje de Área Deteriorada, Deficiencia Estructural Deficiencia Estructural Deflexión Característica mayor a Deflexión Admisible, Deficiencia Estructural Fuente: elaboración propia (2016) Fresado Reposición/Reparación Parcheos y Sello de Fisuras Fresado Refuerzo Reposición y Parcheos y Sello de Fisuras y Refuerzo Parcheos y Sello de Fisuras y Refuerzo A continuación se presenta un resumen del análisis realizado, así como la intervención final recomendada. 54

TABLA 11Resumen de intervención recomendada para cada sección homogénea Tramo Desde Hasta Espesor de Refuerzo de CA Recomend ado constructiv o (cm) PCI <70 25 K1057+250 K1058+450 0 64 26 K1058+450 K1058+950 0 68 27 K1058+950 K1059+350 5 64 44 K1082+650 K1084+450 0 66 45 K1084+450 K1085+000 5 31 46 K1085+000 K1085+500 0 54 47 K1085+500 K1086+850 0 61 48 K1086+850 K1088+000 5 60 49 K1088+000 K1088+850 6 47 50 K1088+850 K1089+600 6 74 51 K1089+600 K1090+000 0 44 52 K1090+000 K1090+700 0 51 Criterio de Intervención Porcentaje de Área Deteriorada Porcentaje de Área Deteriorada Porcentaje de Área Deteriorada, Deficiencia Estructural Porcentaje de Área Deteriorada Porcentaje de Área Deteriorada, Deficiencia Estructural Porcentaje de Área Deteriorada Porcentaje de Área Deteriorada Porcentaje de Área Deteriorada, Deficiencia Estructural Porcentaje de Área Deteriorada, Deficiencia Estructural Deflexión Característica mayor a Deflexión Admisible, Deficiencia Estructural Porcentaje de Área Deteriorada Porcentaje de Área Deteriorada Intervención Final Parcheo y Sello de Fisuras Fresado y Reposición 7 cm Fresado y Reposición 7 cm +Refuerzo 5 cm Fresado y Reposición 5 cm Fresado y Reposición 5 cm +Refuerzo 5 cm Fresado y Reposición 5 cm Fresado y Reposición 5 cm Fresado y Reposición 5 cm +Refuerzo 5 cm Fresado y Reposición 5 cm +Refuerzo 5 cm Parcheo Sello de fisuras, Refuerzo 6 cm Fresado y Reposición 7 cm Fresado y Reposición 7 cm 55

57 K1097+750 K1098+500 9 68 58 K1098+500 K1099+150 11 62 59 K1099+150 K1099+850 6 83 60 K1099+850 K1100+500 11 72 61 K1100+500 K1101+000 8 80 62 K1101+000 K1102+150 6 68 63 K1102+150 K1104+750 5 76 64 K1104+750 K1105+900 7 63 65 K1105+900 K1106+850 5 87 66 K1106+850 K1107+850 5 97 67 K1107+850 K1108+500 5 99 75 K1119+950 K1121+050 5 80 81 K1126+100 K1127+100 0 60 83 K1127+950 K1129+050 0 61 90 K1137+450 K1138+300 5 97 Porcentaje de Área Deteriorada, Deficiencia Estructural Porcentaje de Área Deteriorada, Deficiencia Estructural Deflexión Característica mayor a Deflexión Admisible, Deficiencia Estructural Deficiencia Estructural Deflexión Característica mayor a Deflexión Admisible, Deficiencia Estructural Porcentaje de Área Deteriorada, Deficiencia Estructural Deficiencia Estructural Porcentaje de Área Deteriorada, Deficiencia Estructural Deficiencia Estructural Deficiencia Estructural Deficiencia Estructural Deficiencia Estructural Porcentaje de Área Deteriorada Porcentaje de Área Deteriorada Deficiencia Estructural Fresado y Reposición 7 cm+ Refuerzo 9 cm Fresado y Reposición 7 cm+ Refuerzo 10 cm Parcheo Sello de fisuras, Refuerzo 6 cm Parcheo Sello de fisuras, Refuerzo 11 cm Parcheo Sello de fisuras, Refuerzo 8 cm Fresado y Reposición 7 cm+ Refuerzo 6 cm Parcheo Sello de fisuras, Refuerzo 5 cm Fresado y Reposición 7 cm+ Refuerzo 7 cm Parcheo Sello de fisuras, Refuerzo 5 cm Parcheo Sello de fisuras, Refuerzo 5 cm Parcheo Sello de fisuras, Refuerzo 5 cm Parcheo Sello de fisuras, Refuerzo 5 cm Fresado y Reposición 8 cm Fresado y Reposición 8 cm Parcheo Sello de fisuras, Refuerzo 5 cm 56

92 K1140+450 K1142+050 5 99 98 K1149+700 K1151+100 0 26 Deficiencia Estructural Porcentaje de Área Deteriorada Fuente: elaboración propia (2016) Parcheo Sello de fisuras, Refuerzo 5 cm Fresado y Reposición 8 cm 57

12. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Es imprescindible tener claro los parámetros mostrados en el manual de PCI para la correcta clasificación e identificación de severidad de cada una de las fallas encontradas. Se recomienda que el profesional encargado de realizar la identificación de las fallas, sea quien realice todo el procedimiento hasta la calificación final del tramo, debido a que es una práctica muy subjetiva y se pueden llegar a presentar problemas de interpretación de datos. Los equipos con los que se realiza la medición de PCI para grandes tramos, deben estar en óptimas condiciones y ser calibrados antes de cada medición, debido a que si los datos suministrados por estos no son correctos, la información será inexacta y por consiguiente el valor PCI calculado no será preciso. Es importante tener un orden para la realización de cada etapa de medición, debido a que el tramo será sometido a diferentes pruebas y los resultados de cada una deben ser juzgados paralelamente, para obtener un diagnóstico completo del comportamiento funcional y estructural del pavimento. Es indispensable comprender el funcionamiento del programa establecido para la determinación de unidades de muestreo, puesto que el programa no se autocorrige, solo identifica los errores y es necesario que el profesional a cargo realice las modificaciones correspondientes según su criterio. Es de vital importancia realizar una excelente planeación antes de llevar a cabo un proyecto, ya que de no ser así surgirán inconvenientes en el transcurso del proyecto que podrían desembocar en el no cumplimiento del mismo En cuanto al PCI, los valores se encuentran entre 26 y 100. El valor promedio del corredor se encuentra en 85.5, dando clasificaciones en general entre Bueno y Muy Bueno, a excepción de unos sectores que deben ser intervenidos por las patologías encontrada. El porcentaje de área afectada encontrado en estos sectores, por fallas tipo piel de cocodrilo y corrugaciones se encuentran entre 40%y 80%, corresponden a sectores cuyo PCI es menor a 70. Se establecieron 29 sectores homogéneos con PCI menor a 70 para intervenir, de los cuales 19 necesitan una capa de refuerzo y los 10 restantes solo necesitan intervenciones superficiales tales como fresado y reposición o parcheo y sello de fisuras. El sector homogéneo 25 es el único cuya intervención consta exclusivamente de un parcheo y sello de fisuras. Para los espesores de la estructura de pavimento existente empleados, se cuenta con una carpeta asfáltica entre 5 cm y 14 cm. En el caso del material granular los espesores varían entre 22 cm y 55 cm. El sector con menores valores de espesores, está comprendido entre el 1137+450 y 1145+900 con 8 cm de carpeta asfáltica y 22 cm de material granular. 58

13. BIBLIOGRAFÍA Vázquez, L. (2002) Pavement condition index (PCI). INGEPAV (Ingeniería de Pavimentos), Manizales. Tomado de: http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf Escobar, F. (2013) Diseño de pavimentos método AASTHO. Venezuela. Tomado de: http://es.slideshare.net/haztemodelo/diseo-de-pavimentos-metodo-aastho Miranda R. (2010) Deterioros en pavimentos flexibles y rígidos. Universidad austral de Chile. Valdivia Chile. Tomado de: http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2010/bmfcim672d/doc/bmfcim672d.pdf Corredor, M. (2008) Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. Universidad Nacional de Ingeniería. Perú. Tomado de: https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/aashto-931.pdf Instituto nacional de vías (INVIAS) (2008) Guía metodológica para el diseño de obras de rehabilitación de pavimentos asfalticos de carreteras Segunda Edición. Colombia. Tomado de: http://documents.tips/documents/guia-rehabilitacion-invias- 2008.html Consorcio Diseños Viales (2014). Metodología para la elaboración de diagnósticos. Bogotá. Tomado de: Archivo Word. Itineris Gestión De Infraestructura S.A.S. (2016). Evaluación de la condición funcional y estructural del pavimento. Tomado de: Archivo Word Normas consultadas Índice de condición de pavimentos en aeropuertos (PCI) ASTM D 5340. Revisión septiembre 2004. tomado de: http://alacpa.org/index_archivos/astmd5340- MetCalc-PCI-espRev0.pdf Practica estándar para el estudio de PCI en pavimentos ASTM D 6433. Tomado de: https://es.scribd.com/document/226662736/astm-d6433 59

14. ANEXOS Anexo 1 Certificación de horas dado por la empresa... 61 Anexo 2 Formato de horas trabajadas agosto... 62 Anexo 3 Formato de horas trabajadas septiembre... 63 Anexo 4 Formato de horas trabajadas octubre... 64 60

Anexo 1 Certificación de horas dado por la empresa 61

Anexo 2 Formato de horas trabajadas agosto 62

Anexo 3 Formato de horas trabajadas septiembre 63

Anexo 4 Formato de horas trabajadas octubre 64