UNIVERSIDAD ANDINA
“NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ”
FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIA PURAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Y SUPERFICIAL DEL PAVIMENTO
FLEXIBLE DEL TERMINAL TERRESTRE DE LA CIUDAD DE
AYAVIRI – MELGAR – PUNO. EMPLEANDO ENSAYOS NO
DESTRUCTIVOS.
PRESENTADA POR:
Bach. SAMUEL CCALLO CCAHUANA.
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE
INGENIERO CIVIL
JULIACA - PERÚ
i
DEDICATORIA
A Dios, por guiarme en mi camino
y fortalecer mi camino cada día de
mi vida.
A mis padres, José y Viviana por
haberme forjado mi vida y hacerme
una persona de bien para esta
sociedad.
A mis hermanos, José Alberto,
David, Abraham, Isaac, Noé, Ruth
y toda mi familia por su especial
cariño y afecto.
A Margot, por todo su apoyo
incondicional e impulsarme
ii
AGRADECIMIENTOS
A mi asesor, Ing. Hernán Almonte
Pilco. Por su paciencia, experiencia y
sus consejos.
A los docentes, quienes son los
forjadores de los nuevos profesionales.
Y que su aporte es esencial para
iii
ÍNDICE
DEDICATORIA ... i
AGRADECIMIENTOS ... ii
ÍNDICE ... iii
ÍNDICE DE CUADROS ... ix
ÍNDICE DE TABLAS ... xi
ÍNDICE DE FIGURAS ... xii
ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS ... xiii
RESUMEN ... xiv
ABSTRAC ... xv
INTRODUCCIÓN ... xvi
CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. ... 1
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ... 3
1.2.1. Problema general. ... 3
1.1.2 Problemas específicos. ... 3
1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ... 3
1.3.1 Objetivo General. ... 3
1.3.2. Objetivos Específicos. ... 4
1.4 JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO ... 4
1.4.1 Justificación técnica ... 4
1.4.2 Justificación económica. ... 5
iv
1.5 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN... 7
1.6. UNIDADES DE OBSERVACIÓN... 8
1.6.1. UNIDADES DE OBSERVACIÓN GENERAL. ... 8
1.6.2. UNIDADES DE OBSERVACIÓN ESPECIFICAS. ... 8
1.7 VARIABLES ... 9
1.7.1. Definición conceptual de la variable. ... 9
1.7.1.1 Variable de supervisión: ... 9
1.7.1.2 Variable de evaluación: ... 9
1.7.2. Definición operacional de la variable. ... 10
1.7.3. Operacionalización de la variable. ... 10
1.7.4. Matriz de variables. ... 11
1.7.4.1 Características de la matriz de variables. ... 12
MATRIZ DE CONSISTENCIA ... 13
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO REFERENCIAL 2.1 ANTECEDENTES DEL ESTUDIO. ... 14
2.2 MARCO TEÓRICO. ... 18
2.2.1 SUELOS ... 20
2.2.1.1. Origen de los suelos. ... 20
2.2.1.2. Desintegración mecánica. ... 21
2.2.1.3 Descomposición química. ... 21
2.2.1.4 Suelos de origen orgánico. ... 21
2.2.1.5. Suelos residuales. ... 22
2.2.1.6. Suelos transportados. ... 22
v
2.2.1.7.1. Suelos friccionantes. ... 23
2.2.1.7.2. Suelos cohesivos ... 23
2.2.1.7.3. Suelos mixtos. ... 24
2.2.1.8. Clasificación de los suelos. ... 25
2.2.1.8.1. Sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS)... 26
2.2.2. PAVIMENTOS. ... 29
2.2.2.1. Pavimento flexible. ... 29
2.2.2.2. Pavimento rígido. ... 30
2.2.2.3. Clasificación tipos y usos. ... 31
2.2.2.4. Componentes de un pavimento. ... 31
2.2.3. ÍNDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO. ... 34
2.2.3.1. Las fallas existentes... 35
2.2.4. EL MODELO DE HOGG ... 56
2.2.4.1. Deflexiones en el modelo de hogg ... 58
2.2.4.2. Características y utilización del modelo ... 58
2.3. MARCO CONCEPTUAL. ... 61
2.3.1. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS. ... 61
2.3.1.1. Modelo de Hogg ... 61
2.3.1.2. Viga Benkelman. ... 62
2.3.1.3. Deflexiones. ... 62
2.3.1.4. Índice de Condición de Pavimento (PCI)... 62
2.3.1.5. CBR. ... 63
2.3.1.6. Subrasante. ... 63
vi
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN
3.1. TIPO Y NIVEL DE LA INVESTIGACIÓN. ... 66
3.2. DESCRIPCIÓN DEL ÁMBITO DE LA INVESTIGACIÓN. ... 68
3.3. POBLACIÓN Y MUESTRA. ... 68
3.3.1 Población. ... 68
3.3.2 Muestra. ... 68
3.4. TECNICAS E INSTRUMENTOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS. ... 69
3.5. VALIDEZ Y CONFIABILIDAD DEL INSTRUMENTO. ... 69
3.6. PLAN DE RECOLECCIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS. ... 70
3.6.1 Fuentes y su Localización ... 70
3.6.2 Medios y métodos para recolectar datos. ... 70
3.6.3 Instrumentos de Medición ... 71
3.6.4 Equipo e Instrumentos utilizados. ... 72
3.7 INTENCIÓN ANALÍTICA ... 72
3.7.1 EVALUACIÓN SUPERFICIAL DEL PAVIMENTO METODO PCI... 73
3.7.1.1. Concepto de evaluación superficial ... 74
3.7.1.2. Clasificación de fallas de pavimentos ... 74
3.7.1.2.1. Tipos de fallas ... 74
3.7.1.3. Determinación de fallas en el pavimento ... 75
3.7.2. EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO FLEXIBLE. ... 77
3.7.2.1. Metodología ... 77
3.7.2.2. Modelos matemáticos para pavimentos ... 77
3.7.3 UNIDAD DE OBSERVACIÓN GENERAL... 78
vii
3.7.5 VARIABLE DE SUPERVISIÓN ... 79
3.7.6 VARIABLE DE EVALUACIÓN ... 79
CAPÍTULO IV APLICACIÓN DE LA EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Y SUPERFICIAL DE PAVIMENTO 4.1 EVALUACIÓN ESTRUCTURAL. ... 81
4.1.1 APLICACIÓN DEL MODELO DE HOGG. ... 81
4.1.1.1 Modelo de Carga. ... 82
4.1.1.2 Cálculo del R5. ... 83
4.1.1.3 Cálculo de la Longitud Elástica (L0). ... 84
4.1.1.4Determinación del Coeficiente de Poisson……….85
4.1.2 DETERMINACIÓN DEL TRANSITO. ... 90
4.1.3 ENSAYO VIGA BENKELMAN. ... 96
4.1.3.1 Procedimiento. ... 97
4.1.3 CÁLCULO DE LAS DEFLEXIONES. ... 104
4.2 EVALUACIÓN SUPERFICIAL. ... 106
4.2.1 TERMINOS PARA LA APLICACIÓN DEL PCI. ... 107
4.2.2 MATERIALES Y HERRAMIENTAS PARA APLICACIÓN DEL PCI. ... 107
4.2.3 PROCEDIMIENTO. ... 108
CAPÍTULO V DISCUSIÓN DE RESULTADOS 5.1 GENERALIDADES. ... 123
5.2. ANALISIS DE RESULTADOS DEL MODELO DE HOGG. ... 124
viii
CONCLUSIONES. ... 150
RECOMENDACIONES ... 152
BIBLIOGRAFÍA ... 153
ix
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro 1 MATRIZ DE VARIABLES ... 12
Cuadro 2 PARAMETROS DEL MODELO DE HOGG ... 57
Cuadro 3 AFORO VEHICULAR EN EL TERMINAL TERRESTRE ... 91
Cuadro 4 FACTOR EJE EQUIVALENTE ... 95
Cuadro 5 HOJA DE CÁLCULO DE MODELO DE HOGG R-2d ... 104
Cuadro 6 HOJA DE CÁLCULO DE MODELO DE HOGG R-2i ... 105
Cuadro 7 HOJA DE CÁLCULO DE PCI R-2 ... 115
Cuadro 8 CUADRO DE VALOR DEDUCIDO R-2(a) ... 117
Cuadro 9 CUADRO DE VALOR DEDUCIDO R-2(b) ... 118
Cuadro 10 CUADRO DE VALOR DEDUCIDO R-2(c) ... 119
Cuadro 11 CUADRO DE VALOR DEDUCIDO CORREGIDO ... 121
Cuadro 12 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE MODELO DE HOGG R-2d ... 124
Cuadro 13 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE MODELO DE HOGG R-2i ... 125
Cuadro 14 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE MODELO DE HOGG R-3d ... 126
Cuadro 15 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE MODELO DE HOGG R-3i ... 127
Cuadro 16 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE MODELO DE HOGG R-8d ... 128
Cuadro 17 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE MODELO DE HOGG R-8i ... 129
Cuadro 18 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE MODELO DE HOGG R-9d ... 130
Cuadro 19 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE MODELO DE HOGG R-9i ... 131
Cuadro 20 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE MODELO DE HOGG R-14d ... 132
Cuadro 21 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE MODELO DE HOGG R-14i ... 133
x
Cuadro 23 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE MODELO DE HOGG R-15i ... 135
Cuadro 24 RESULTADOS OBTENIDOS DEL MODELO DE HOGG ... 136
Cuadro 25 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE PCI R-2 ... 141
Cuadro 26 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE PCI R-3 ... 141
Cuadro 27 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE PCI R-8 ... 142
Cuadro 28 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE PCI R-9 ... 142
Cuadro 29 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE PCI R-14 ... 143
Cuadro 30 RESUMEN DE HOJA DE CÁLCULO DE PCI R-15 ... 143
xi
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 ESCALA DE CLASIFICACION (PCI) ... 35
Tabla 2 NIVELES DE PROFUNDIDAD DE HUECOS ... 50
Tabla 3 ESCALA DE CLASIFICACION (PCI) ... 76
Tabla 4 CATEGORIAS DE SUBRASANTE ... 78
Tabla 5 COEFICIENTES DE CORRELACIÓN PARA EL CALCULO DEL R5 ... 84
Tabla 6 COEFICIENTES DE CORRELACIÓN PARA LA DETERMINACIÓN DE L0 EN EL MODELO DE HOGG. ... 84
Tabla 7 TABLA PARA DETERMINAR EL COEFICIENTE DE POISSON ... 85
Tabla 8 RESULTADOS OBTENIDOS DEL ENSAYO DE DEFORMACIÓN. ... 88
Tabla 9 TASA DE CRECIMIENTO ANUAL ... 93
Tabla 10 CALCULO DEL TDi ... 93
Tabla 11 COEFICIENTE DE CONFIABILIDAD ... 95
Tabla 12 INDICE MEDIO DIARIO ANUAL CORREGIDO ... 95
Tabla 13 DISTANCIA DEL PUNTO DE ENSAYO ... 100
Tabla 14 ESCALA DE CLASIFICACION (PCI) ... 106
Tabla 15 INTERVENCIONES EN BASE AL RANGO (PCI) ... 107
Tabla 16 LONGITUDES DE UNIDADES DE MUESTREO ASFALTICAS ... 108
xii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE ... 29
Figura 2 ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO RÍGIDO ... 30
Figura 3 ESQUEMA DEL MODELO DE HOGG ... 57
Figura 4 CURVA DE DEFLEXIONES DEL MODELO DE HOGG PARA LA CONFIGURACIÓN DE CARGA DE LA VIGA BENKELMAN ... 59
Figura 5 MONOGRAMA PARA LA EVALUACION ESTRUCTURAL BASADO EN EL MODELO DE HOGG ... 60
Figura 6 ETAPAS DE LA INVESTIGACIÓN UTILIZADA ... 67
Figura 7 ETAPAS PARA LA EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Y SUPERFICIAL DE PAVIMENTOS FLEXIBLES ... 82
Figura 8 ESQUEMA Y PRINCIPIO DE OPERACIÓN VIGA BENKELMAN ... 96
Figura 9 CONFIGURACIÓN GEOMÉTRICA DEL SISTEMA DE CARGA EN ENSAYOS CON VIGA BENKELMAN ... 101
Figura 10 ESQUEMATIZACIÓN DEL PROCESO DE MEDICIÓN CON VIGA BENKELMAN ... 103
Figura 11 IMAGEN DE REPRESENTACIÓN DE FALLA R-2(a) ... 112
Figura 12 IMAGEN DE REPRESENTACIÓN DE FALLA(b) ... 113
xiii
ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS
Fotografía 1 ENSAYO DE DEFORMACIÓN ... 89
Fotografía 2 OBTENCIÓN DE MUESTRAS DE CARPETA ASFÁLTICA ... 89
Fotografía 3 TICKET DE PESAJE DEL CAMIÓN ... 97
Fotografía 4 PESO UNITARIO DE BLOQUETA ... 98
Fotografía 5 MUESTRA AL CAMION CARGADO DE 130 UND DE BLOQUETAS ... 99
Fotografía 6 MUESTRA LA PRESIÓN DE LAS LLANTAS DEL CAMIÓN ... 100
Fotografía 7 MUESTRA LA MEDICIÓN DE LA LONGITUD DEL PATIO DE MANIOBRAS ... 148
xiv
RESUMEN
El objetivo del presente trabajo de investigación. Evaluación estructural y superficial del
pavimento flexible del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri – Melgar – Puno. Empleando
ensayos no destructivos. El método para la evaluación superficial es el Índice de Condición de
Pavimento el cual nos permite conocer el estado de un pavimento flexible en una escala del 1 al
100 clasificándolo desde un pavimento fallado hasta un pavimento excelente. El resultado obtenido
en la presente tesis es PCI=10.17 con una clasificación muy mala. En tanto para evaluación
estructural se emplea el modelo de Hogg donde a partir de deflexiones se pueda conocer el
porcentaje de CBR la sub rasante del pavimento flexible donde establece categorías desde una sub
rasante inadecuada hasta una subrasante extraordinaria, el resultado del CBR que se obtiene en la
presente tesis es de CBR=5.08% el cual tiene una categoría de subrasante pobre. Los resultados
obtenidos de estos dos métodos en el patio de maniobras del terminal terrestre, es que el pavimento
superficialmente se encuentra muy malo y estructuralmente tiene una subrasante pobre. Esto indica
que el pavimento superficialmente y estructuralmente estén por fallar.
Palabras Clave: Índice de Condición de Pavimento, Modelo de Hogg, Deflexión, Subrasante,
xv
ABSTRAC
The objective of this research work called Structural and superficial evaluation of the flexible
pavement of the terrestrial terminal of the city of Ayaviri - Melgar – Puno. Using non-destructive
tests is to identify the factors that cause the deterioration of the structure and surface of the flexible
pavement of the maneuver yard of the land terminal of the city of Ayaviri. The evaluator will
analyze in detail all the structural and superficial faults found in the research stage. The method
for the superficial evaluation is the Pavement Condition Index which allows us to know the state
of a flexible pavement on a scale from 1 to 100, classifying it from a failed pavement to an excellent
pavement. The result obtained in the present thesis is PCI = 10.17 with a very bad classification.
As for structural evaluation, the Hogg model is used where, from deflections, the percentage of
CBR can be known, the subgrade of the flexible pavement where it establishes categories from an
inadequate subgrade to an extraordinary subgrade, the result of the CBR obtained in this thesis is
CBR = 5.08% which has a category of poor sub-grade. The results obtained from these two
methods in the yard of maneuvers of the terrestrial terminal, is that the pavement superficially is
very bad and structurally has a poor sub-grade. This indicates that the pavement superficially and
structurally is about to fail.
Key Words: Pavement Condition Index, Hogg Model, Deflection, Subgrade, CBR, Evaluation,
xvi
INTRODUCCIÓN
La evaluación de pavimentos flexibles empleando métodos no destructivos en el mundo se ha
convertido en un método bastante empleado, pero la tecnología que se aplica en países
desarrollados facilita aún más estos métodos que a partir de tan solamente conocer las deflexiones
de un pavimento se puede determinar su estado estructural. En nuestro país se desarrollan
evaluaciones de pavimentos empleando ensayos no destructivos, el equipo para medir las
deflexiones de un pavimento es el equipo Viga Benkelman. En nuestra región algunos laboratorios
han llegado implementar este equipo, siendo el más usual actualmente para realizar evaluación de
pavimentos. Uno de los aspectos a conocer de el porque las fallas en el pavimento flexible del
patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri. Es de identificar los factores que
producen el deterioro de la superficie y la estructura del pavimento. El objetivo principal es evaluar
el nivel de deterioro de la superficie y estructura del pavimento empleando métodos no
destructivos. Al determinar los tipos de falla que se presentan en la evaluación se determina el
estado estructural y superficial del pavimento. Para llevar a cabo el estudio el trabajo se ha
estructurado en cinco capítulos. En el Capítulo I El planteamiento del problema que
específicamente contienen objetivos, justificación limitaciones y variables de la investigación. En
el Capítulo II. El marco teórico referencial donde se realizan las bases teóricas de la investigación.
En el Capítulo III. La metodología de la Investigación, se desarrolla el tipo y nivel de investigación
que se aplica. En el Capítulo IV La evaluación estructural y superficial del pavimento flexible. En
el Capítulo V La discusión de resultados que se obtuvieron de la aplicación del Modelo de Hogg
CAPÍTULO I
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.
El lugar de la investigación es realizado en una zona típica del altiplano puneño, y
en una zona urbana dentro de la ciudad de Ayaviri. Con un clima variable propia del altiplano, con
una importancia dentro de un sistema un vial que permite analizar y estudiar pavimentos para el
logro de un eficiente tránsito en el patio de maniobras.
Los patios de maniobra de los terminales de este tipo de servicio son proyectados y
construidos para que estos estén bajo una carga de servicio por un periodo, por lo que normalmente
son en años, llamado vida útil del proyecto o tiempo remanente. Al llegar a cumplirse este periodo,
lo patios de maniobras se reconstruyen o se hacen mantenimiento para seguir prestando servicio
por más tiempo, que por lo general siempre ocurre. En el terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri
el patio de maniobras cuenta acceso principal de ingreso y salida de vehículos y una cabina de
Cuando el patio de maniobras de un terminal terrestre llega a una etapa donde la circulación
de vehículos viene siendo defectuoso y problemático y la “comodidad” de maniobrar y acceder a
la rampa de embarque y desembarque llega a ser defectuoso, es en esta etapa donde este tipo de
pavimento alcanza su Falla Funcional. Si el patio de maniobras sigue en servicio, consecutivo
logrará la Falla Estructural y dará lugar a que ya no se puede realizar la circulación de vehículos
adecuado. En el terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri no se cuenta con un alto índice se
circulación de vehículos en el patio de maniobras, lo cual genera que el conductor del vehículo
pueda maniobrar con comodidad en determinadas áreas, pero si se genera las fallas funcionales.
Mas si una falla estructural ya que a simple vista se muestra la superficie del pavimento con cierto
estado de deterioro en las partes donde maniobran los vehículos.
El patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri se encuentra en un
estado de deterioro superficial del pavimento flexible en las zonas donde circulan los vehículos y
en las rampas de embarque. Las zonas dañadas fueron refaccionadas con concreto hidráulico, esto
temporalmente para evitar los baches en el patio de maniobras.
Los programas de mantenimiento que realiza la Municipalidad Provincial de Melgar. No
son los adecuados, los cuales no cumplen con el mantenimiento necesario para poder reparar este
deterioro provocados por diversos factores, y efectos climatológicos, así como el deterioro debido
a los efectos de senescencia de la estructura de pavimento flexible, defectos en los materiales, y
los defectos que pudieron existir en la etapa de diseño, estudios previos y posteriormente su
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
1.2.1. Problema general.
¿Cuáles son los factores que producen el deterioro de la estructura de pavimento flexible en el
patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri?
1.1.2 Problemas específicos.
¿Cuál es el estado actual de la estructura de pavimento flexible del patio de maniobras del
terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri?
¿Cuál es el nivel de deterioro superficial según el PCI en el pavimento flexible del patio de
maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri?
¿Cuáles son los factores de transito que influyen por medio de deflexión, sobre el deterioro del
pavimento flexible en el patio de maniobra?
¿Cuáles son las soluciones más adecuadas para la refacción del pavimento flexible del patio de
maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri?
1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.3.1 Objetivo General.
1.3.2. Objetivos Específicos.
Evaluar el estado actual en el que se encuentra la estructura del pavimento flexible del patio de
maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri.
Evaluar los niveles de deterioro superficial del pavimento flexible del patio de maniobras del
terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri, según el PCI.
Evaluar las causas por medio de deflexión del pavimento, que ocasionan los vehículos en el
deterioro del pavimento flexible del patio de maniobras.
Plantear una solución adecuada para la refacción o reconstrucción del pavimento en el patio de
maniobras de la ciudad de Ayaviri.
1.4 JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO
1.4.1 Justificación técnica
El deterioro sufrido en el Pavimento Flexible en el patio de maniobras del terminal terrestre de
la ciudad de Ayaviri. Ocurre permanentemente y los defectos presentados ocurren probablemente
por un diseño defectuoso, también a un defectuoso control de calidad en la etapa de ejecución, en
el proceso constructivo. A esto se suma la influencia del calor (temperatura del pavimento), y una
En los últimos periodos las fallas originadas en el pavimento flexible, fue el inicio de una
investigación, el cual busca plantear una solución a estos problemas y conocer fallas de la
estructura de un pavimento flexible.
Por esto se hace tomar muy en cuenta factores técnicos que originan las fallas tanto estructurales
y superficiales en pavimentos flexibles con el objetivo de que esto alimente a realizar evaluaciones
similares y aplicables en proyectos posteriores y de ayuda a que no se omitan factores
fundamentales en un proyecto, y elaboración del proceso constructivo o en la elaboración del
diseño del pavimento flexible.
Para realizar el ensayo Viga Benkelman se requiere un camión de carga de 8.2 Tn. Para esto se
presenta una restricción. Actualmente es muy difícil encontrar un camión con el peso preciso, al
no contar con la carga requerida, se ha optado usar bloquetas de concreto con un valor promedio
de 19 Kg. Así se completa la carga requerida según la Norma ASTM D-4695.
1.4.2 Justificación económica.
Realizar la construcción de una vía resulta ser costosa, y los costos para su mantenimiento, ya
sea rutinario o periódico. Resultan ser más elevadas o costosas, para esto se debe elaborar una
metodología de mantenimiento de vial, que permita realizar trabajos a bajo costo y que resulten
Al determinar las fallas estructurales y superficiales de este patio de maniobras del terminal
terrestre de la ciudad de Ayaviri a partir de una evaluación, se podrá plantear una alternativa de
solución o de mejora de este. Para así poder determinar el costo, ya sea de una reparación o de una
construcción nueva de un pavimento.
Para las condiciones del pesaje del camión para el ensayo Viga Benkelman, se presenta una
limitante, la cual es presupuesto. Actualmente en la ciudad de Ayaviri no se cuenta con una balanza
electrónica para vehículos, esto es una limitación para el investigador, que lo motiva a llevar el
camión de carga a la ciudad de Juliaca y con el peso adecuado. Esto representa aumentar los gastos
para la investigación. Para la justificación, se realiza el pesaje del camión vacío y una vez conocido
el peso este se completa con bloquetas. Para así cumplir con lo que requiere el mencionado ensaño.
1.4.3 Justificación ambiental.
El daño que sufre el Pavimento Flexible del patio de maniobras del terminal terrestre de la
ciudad de Ayaviri genera polvo y este a su vez con el viento llega a generar impactos negativos en
el medio ambiente ya que esto afecta a los usuarios y conductores que transitan en el terminal
terrestre.
La reconstrucción o reparación del pavimento flexible del patio de maniobras del terminal
terrestre evitara este tipo de impactos negativos ya que un patio de maniobras en buenas
1.4.4 Justificación social.
Las fallas que ocasionan el daño sufrido en el Pavimento Flexible del patio de maniobras del
terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri, presentan muchos desperfectos en la vía y que esto causa
incomodidad a los que disponen del servicio del patio de maniobras.
El pavimento flexible presenta incomodidades a los transportistas al momento de circular por
el patio de maniobras. Este es transitado por vehículos como buses y camionetas rurales (combis)
que tienen destinos las ciudades de Cusco, Arequipa y Juliaca, al pasar por el patio de maniobras
la utilidad es incómoda. Los vehículos buses tienen que acceder a rampas con agujeros en el
pavimento flexible y esto ocasiona malestar en los pasajeros y el conductor de los buses.
A raíz de estos desperfectos en la vía se ha optado por realizar una investigación de este tipo
con características de poder evaluar y analizar de que es lo que causa las fallas de la estructura de
pavimento en el patio de maniobras del terminal terrestre.
1.5 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN.
Las restricciones en la investigación son aquellas las cuales al investigador se le presenta
impedimentos para realizar los pasos para recolectar datos e información y análisis de estos
mismos. Así como diversos obstáculos encontrados a medida que se viene desarrollando la
investigación. Estos pueden ser de tres tipos. El tiempo, espacio y territorio y recursos.
afectado el movimiento de vehículos. Para el ensayo Viga Benkelman es necesario el espacio de
las rampas de acceso de los vehículos ya que estos son los puntos que serán evaluados.
Una limitación llega a ser los recursos. Al no contar con una balanza electrónica en la ciudad
de Ayaviri, esto necesita de mayores recursos, por lo que se tiene que transportar un camión de
carga a la ciudad de Juliaca y hacer el pesaje correspondiente, esto para realizar el ensayo viga
Benkelman. Hacer este traslado demanda de mayor costo para realizar dicho ensayo.
1.6. UNIDADES DE OBSERVACIÓN
1.6.1. UNIDADES DE OBSERVACIÓN GENERAL.
Al determinar la evaluación estructural del pavimento flexible, se identificará los tipos de falla
que presenta el pavimento flexible del patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de
Ayaviri.
1.6.2. UNIDADES DE OBSERVACIÓN ESPECIFICAS.
En el patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri se aplicarán ensayos no
destructivos para determinar los métodos de solución necesarios para el adecuado funcionamiento
del pavimento.
Identificar según el PCI los niveles de deterioro del pavimento flexible del patio de maniobras
del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri.
Con el estudio de transito se determinará las causas del deterioro del pavimento flexible del
La evaluación estructural por ensayos no destructivos identificara el tipo de solución adecuada
para la refacción y mantenimiento del patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de
Ayaviri.
1.7 VARIABLES
1.7.1. Definición conceptual de la variable.
Es todo aquello se va medir según a la investigación es la unidad de medida que va adoptar en
este caso el ensayo el Índice de Condición de Pavimento y la deflexión recuperable de un
pavimento. A fin de controlar y estudiar esta investigación, en general es una definición de los
tipos de cambio que puedan ocurrir durante la ejecución la ejecución de estos ensayos, el cual
determinara el estado de un pavimento de los resultados obtenidos. Así también son empleadas
como pruebas de validación de una investigación.
1.7.1.1 Variable de supervisión:
La variable de inspección busca realizar evaluaciones desde inspección visual detallada y
verificación de deflexiones de pavimento empleando el equipo Viga Benkelman. Ambos casos son
ensayos no destructivos.
1.7.1.2 Variable de evaluación:
Evaluar el estado de la estructura y superficie del pavimento y determinar las fallas, utilizando
Índice de Condición de Pavimento (PCI). Para identificar los tipos de fallas en el pavimento
INDICADORES.
Índice de condición de pavimento (PCI).
Ensayo Viga Benkelman.
1.7.2. Definición operacional de la variable.
Son procesos de una metodología que son capaces de describir las acciones de un observador o
investigador, las cuales consisten en descomponer variables de forma deductiva, según se dé la
condición. Trata de señalar claramente cómo se va manipular o medir todas las variables que se
tenga en la investigación.
1.7.3. Operacionalización de la variable.
Son desarrollo de las metodologías que permite deshacer deductivamente las variables que
agrupan un problema de investigación, que toma, así como punto de partida un conjunto de ideas
generales y llevarlas a ser más específicas. Como si las variables se dividieran (si son complejas)
en todos sus contextos. Áreas, aspectos, indicadores, sub índices, entre otros. En cambio, si son
puntuales en indicadores, índices e ítems. Una variable operacionalizada tiene la finalidad de
transformar conceptos ampliamente abstractos, en un concepto empírico, que pueda ser
cuantificado a través de una aplicación de un instrumento. Este proceso tiene la importancia de
que el investigador con muy poca experiencia pueda tener la certeza de no cometer errores, los
cuales son muy comunes en diversas etapas de la investigación, en cambio cuando no exista
relación entre una variable y su forma como se determinó su cuantificación. Perdiendo este así su
teoría, tomado desde otro punto de vista, el nivel de la cuantificación empírica representa la
cuantificación conceptual. La exactitud para determinar varios términos con una gran ventaja de
Como producto, la operacionalización de las variables es un proceso en donde el investigador
analiza detalladamente y que exponga cuales criterios ha tomado de cada una de las variables de
estudio y sus tipos (cuantitativos o cualitativos), que estos se podrían tomar en cuenta desde los
cálculos que se tendrán que hacer para obtener estos datos de variables cuantitativas. La
operacionalización es un proceso muy variable, según el tipo de investigación y su diseño. Es por
tal motivo, que las variables deben de estar bien definidas y preferentemente bien
operacionalizadas.
1.7.4. Matriz de variables.
Es un instrumento fundamental y es que es parte elemental en la estructura de una investigación
es desarrollada de la conformidad a lo que se propone cada autor en el desarrollo de su
investigación.
La matriz operacional de la variable que impulsa a componer con severidad científica los
problemas, objetivos y unidades de observación generales y unidades de observación especificas
en relación de la variable 1 ó 2 o la variable supervisión o evaluación (causa y efecto). Además,
agrupa los factores relevantes y puntos específicos del inicio de la investigación científica, el grado
de congruencia, concatenación y relación de una variable con otra, de una magnitud con otra,
conexión lógica que se expresa desde el título, el problema, los objetivos y unidades de
Cuadro 1
MATRIZ DE VARIABLES
VARIABLES INDICADORES INDICES
Variable de Supervisión:
Ensayos no destructivos
Ensayo Viga Benkelman Deflexión recuperable de un pavimento en (mm.)
Variable de Evaluación:
Evaluar el estado superficial del pavimento
Índice de Condición de Pavimento (PCI)
Rango de Clasificación (0 – 100)
Fuente: (Elaboración Fuente propia)
1.7.4.1 Características de la matriz de variables.
El matiz de la operación de la variable como cuadro lógico de congruencia y relación
metodológica y teórica, contiene un conjunto de características que en síntesis expresan su
naturaleza y significación.
• Es un instrumento que trabaja con las variables, dimensiones e indicadores.
• Es un documento que se elabora al inicio de la investigación científica.
• Determina con precisión y rigor científica los problemas, objetivos generales y
específicos.
• Es el instrumento de ponderación: que se aplica para evaluar y medir el grado de
coherencia y consistencia la relación de los elementos principales de un estudio.
• Este documento es elaborado para el diseño de un proyecto de investigación: como ésta
el instrumento que examina la coherencia interna de la investigación, se elabora para
MATRIZ DE CONSISTENCIA
PROYECTO : “EVALUACION ESTRUCTURAL Y SUPERFICIAL DEL PAVIMENTO FLEXIBLE DEL TERMINAL TERRESTRE DE LA CIUDAD DE AYAVIRI – MELGAR – PUNO. EMPLEANDO ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS.”
AUTOR : CCALLO CCAHUANA, SAMUEL.
PROBLEMA OBJETIVOS UNIDADES DE
OBSERVACIÓN
VARIABLES INDICADORES INDICES METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN
PROBLEMA GENERAL. ¿Cuáles son los factores que producen el deterioro de la estructura de pavimento flexible en el patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri?
PROBLEMAS ESPECÍFICOS. 1.¿Cuál es el estado actual de la
estructura de pavimento flexible del patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri?
2.¿Cuál es el nivel de deterioro superficial según el PCI en el pavimento flexible del patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri?
3. ¿Cuáles son los factores de transito que influyen por medio de deflexión, sobre el deterioro del pavimento flexible en el patio de maniobra?
4.¿Cuáles son las soluciones más adecuadas para la refacción del pavimento flexible del patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri?
OBJETIVO GENERAL. Evaluar el nivel de deterioro de la estructura pavimento empleando métodos no destructivos en el pavimento flexible del patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 1.Evaluar el estado actual en el que se
encuentra la estructura del pavimento flexible del patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri.
2.Evaluar los niveles de deterioro superficial del pavimento flexible del patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri según el PCI.
3.Evaluar las causas por medio de deflexión del pavimento, que ocasionan los vehículos en el deterioro del pavimento flexible del patio de maniobras.
4.Plantear una solución adecuada para la refacción o reconstrucción del pavimento en el patio de maniobras de la ciudad de Ayaviri.
UNIDAD DE OBSERVACIÓN G. Al determinar la evaluación estructural del pavimento flexible, se identificó los tipos de falla que presenta el pavimento flexible del patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri.
UNIDADES DE OBSERVACIÓN ESPECIFICAS
1.En el patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri se aplicó ensayos no destructivos para determinar los métodos de solución necesarios para el adecuado funcionamiento del pavimento.
2.Identificar según el PCI los niveles de deterioro del pavimento flexible del patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri.
3.Con el estudio de transito se determinará las causas del deterioro del pavimento flexible del patio de maniobras por medio de deflexión.
4.La evaluación estructural por ensayos no destructivos identificara el tipo de solución adecuada para la refacción y mantenimiento del patio de maniobras del terminal terrestre de la ciudad de Ayaviri.
VARIABLE DE
SUPERVISIÓN:
EMPLEO DE
ENSAYOS NO
DESTRUCTIVOS
• Ensayo Viga
Benkelman. • Deflexión recuperable de un pavimento (mm.)
• Enfoque Cuantitativo
VARIABLE DE
EVALUACIÓN
EVALUAR EL
ESTADO
SUPERFICIAL Y
ESTRUCTURAL
DEL PAVIMENTO
Y DETERMINAR
LAS FALLAS
• Índice de condición de pavimento (PCI).
• Rango de clasificación (0 – 100)
• Tipo de
Investigación: Experimental
• Nivel de
CAPÍTULO II
2. MARCO TEÓRICO REFERENCIAL
Se desarrollarán consideraciones fundamentales en mecánica de suelos para el proceso de la
investigación presentada, así como también la práctica y desarrollo de un tipo de ensayos de
deflexiones, como parte fundamental de la investigación, el desarrollo considera lo siguiente:
principios básicos de origen de suelos. “Agentes generadores de suelos” (Juarez Badillo & Rico
Rodriguez, 2005, pág. 34). Teniendo en cuenta a distintos autores, con la intención de dar un
argumento válido. Aparte del estudio de suelos se analizará el estudio de deflectometría para hacer
mediciones y el cálculo de deformaciones en distintos puntos.
En los antecedentes del problema de investigación, se toma como referencia, artículos, tesis, y
textos. Los cuales son de carácter local, nacional e internacional. Estos contribuirán al desarrollo
de la presente investigación, así como:
2.1 ANTECEDENTES DEL ESTUDIO.
“Kerin A. Escobar Aguirre, Alberto A. García García y Carlos Rolando Guzmán López.
De la Universidad del Salvador. En el año 2007 presentaron la tesis: “Análisis
comparativo de la evaluación de pavimentos por medio de la viga Benkelman y el
deflectometro de impacto (falling weight deflectometer FWD)”… Ante la alternativa
de evaluar la capacidad estructural de los pavimentos por medio del estudio de las
deflexiones en el pavimento y tomando en cuenta las metodologías no destructivas tal
como el Modelo de Hogg, que se desarrolló en los años 50… Los primeros equipos de
deflectometría; la Viga Benkelman fue el resultado de estos primeros estudios y el primer
equipo adoptado de forma extensa para la obtención de deflexiones… Los bajos
rendimientos del equipo y las innovaciones tecnológicas abrieron dos vías de desarrollo
dentro de los equipos de deflectometría, por un lado, se inició el desarrollo de equipos
basados en el mismo principio de la Viga Benkelman, pero que permitiera una operación
continua y mecanizada con mejores rendimientos, y por otro se comenzó a trabajar con
los equipos tipo impacto, que aplican un impulso de carga de corta duración para simular
el paso de una rueda móvil a alta velocidad… Las deflexiones obtenidas de ambos
ensayos determinan una cierta diferencia siendo estos resultados aceptables… Los
resultados muestran una deflexión de 0.212 mm con el deflectometro de impacto y 0.220
con la Viga Benkelman. Estos valores guardan una relación cercana y lo cual indica que
el pavimento evaluado se encuentra en buenas condiciones” (p.90).
Leguía & Pacheco (2016) sustentan que:
“Beatriz Leguía Loarte y Hans Hernando Pacheco Risco. De la Universidad San Martin
ingeniero civil… “Evaluación superficial del pavimento flexible por el método
Pavement Condition Index (pci) en las vías arteriales: cincuentenario, Colón y
Miguel Grau (Huacho-Huaura-Lima)”… tuvo como objetivo principal realizar la
evaluación superficial del pavimento flexible de las vías mencionadas aplicando el
método Pavement Condition Index (PCI), con el fin de conocer la condición del
pavimento flexible existente… El método Pavement Condition Index (PCI); constituye el
modo más completo para la evaluación y calificación objetiva de pavimentos, siendo
ampliamente aceptado y formalmente adoptado como procedimiento estandarizado, y ha
sido publicado por la ASTM como método de análisis y aplicación. Se desarrolló para
obtener un índice de la integridad estructural del pavimento y de la condición operacional
de la superficie, valor que cuantifica el estado en que se encuentra el pavimento para su
respectivo tratamiento y mantenimiento… En los tramos evaluados se encontraron 14
clases de fallas con un PCI 51.84 y se encuentran en un estado de conservación regular”
(p.142).
Mallque (2006) sustenta que:
“Percy Enrique Mallque Heredia. De la Universidad Nacional de Ingeniería – Lima… En
el año 2006 Presento una Tesis: “Estudios de Evaluación Estructural de Pavimentos
basados en la interpretación de deflexiones con el modelo de Hogg – Aplicación” …
La aplicación de la evaluación estructural de un pavimento basado en las deflexiones
resulta útil en la medida que podemos interpretar la información que encierra sobre la
estructura del pavimento y su subrasante apoyados en modelos matemáticos que nos
para establecer las necesidades de refuerzo del pavimento… Es así, que luego de algunas
experiencias en estos ensayos hace la inquietud de investigar ciertos parámetros obtenidos
del modelo de Hogg, son aplicables para el cálculo de un diseño de refuerzo de un
pavimento… La tesis se demuestra que se obtienen resultados de la aplicación del modelo
de Hogg donde el cual se obtiene un CBR promedio de 6.9%. lo cual para el MTC es un
Subrasante Resgular” (p.135).
Robles (2015) sustenta que:
“Raúl Robles Bustios. De la Universidad Ricardo Palma – Lima… En el año 2015
presento la tesis: “Calculo del Índice de Condición del Pavimento (PCI) Barranco –
Surco – Lima” … En la actualidad, debido al aumento del parque automotor en Lima,
los pavimentos se someten a más y mayores solicitaciones. Por lo cual es de gran
importancia que los pavimentos presenten características mínimas como, ser resistente a
las cargas durante su vida útil, proporcionarnos una circulación cómoda, eficiente y
económica, tener un drenaje adecuado de tal forma que la transitabilidad sea permanente
y segura, de tal modo que no afecte la durabilidad. Sin embargo, existen diferentes
factores que producen fallas en el pavimento antes de cumplir su tiempo de vida útil, tales
como, defectos constructivos, volúmenes de transito no esperados, malos y/o nulos
mantenimientos, cargas excesivas, etc. Por ello, la presente tesis aplicará la metodología
del Índice de Condición de Pavimento (PCI) con el cual se permite calificar al pavimento
en un rango de valores que van de 0 a 100, mediante una inspección visual del tipo de 2
daños, identificándolos, cuantificándolos y evaluando su nivel de incidencia sobre el
de pavimento MALO y en su mayoría presenta un tipo de falla de piel de cocodrilo” (p.
64).
Portillo (2015) sustenta que:
“Guido Yamil Portillo Calcina… De la Universidad Andina Néstor Cáceres Velázquez.
Juliaca – Perú. el año 2015 presento una tesis “Evaluación Estructural de fallas del
pavimento flexible por el método no destructivo en la carretera Puno - Ilave”… El
objetivo para la investigación de esta tesis es determinar los factores técnicos que
produjeron la falla estructural del pavimento flexible por el método no destructivo en la
carretera Puno – Ilave. En el tramo 1388+000 - 1392+000, para la Evaluación estructural
de fallas del pavimento flexible por el método no destructivo de la carretera en estudio,
para ellos se tiene tres tipos de indicadores los cuales nos sirvió para la determinación de
las fallas los cuales son: el índice de condición del pavimento, rugosidad merlin y la viga
benkelman, estos indicadores nos muestran cada uno la condición del pavimento. De esta
tesis se obtienen deflexiones muy bajas el cual indica que la estructura de pavimento no
tiene problemas estructurales… Y un índice de condición de pavimento BUENO en los
tramos evaluados” (p. 127).
2.2 MARCO TEÓRICO.
En la presente investigación el marco conceptual se realiza en bases teóricas y bibliografía lo
que muestra que la investigación se realiza en base a que en nuestra región existen bastantes
realicen estas evaluaciones son diversos. Por lo cual en estos terminales muestran deficiencias en
su funcionamiento.
La presente tesis busca dar a conocer la importancia de una evaluación de un pavimento
flexible, por lo cual es un fundamental tener conocimientos sobre diseño de pavimentos flexibles,
esta etapa es una parte donde el investigador tomara en cuenta de cómo se compone una estructura
de un pavimento flexible y cuáles son las funciones que cumple las partes de una estructura de
pavimento.
Otros de los aspectos fundamentales es el transito ya que este es muy importante, porque son
los vehículos los que generan cargas que a través de sus ejes se transmiten a la estructura de
pavimento. La cantidad de vehículos que hacen uso del terminal terrestre es un dato muy
importante para una evaluación, ya que si no se conociera este valor no se podría determinar las
causas de las fallas en el pavimento.
Es parte de la investigación realizar evaluaciones superficiales, para esto el investigador
plantea, hacer evaluaciones superficiales con ensayos no destructivos. El método que se usa en la
investigación es el Índice de Condición de Pavimento (PCI). El cual permite conocer el estado de
la superficie de un pavimento flexible el cual ayuda a determinar soluciones según el tipo de falla
y el nivel de severidad que presenta el pavimento flexible. Los pavimentos flexibles durante su
etapa de evaluación pueden presentar múltiples tipos de fallas, es criterio del investigador tomar
las muestras y las zonas donde se requieran necesariamente una evaluación para posteriormente
La evaluación estructural con ensayos no destructivos es un método donde el investigador
conoce el estado de la subrasante del pavimento, este resultado permite que se tomen acciones para
su mantenimiento preventivo y así darle mayor tiempo de vida útil a un pavimento flexible. Para
esto es necesario conocer las deflexiones del pavimento, donde el cual el equipo utilizado es la
Viga Benkelman, este equipo mide las deflexiones del pavimento y que llevando estos resultados
al modelo de Hogg permite conocer el porcentaje de CBR de la subrasante. Y así conocer el estado
de este.
2.2.1 SUELOS
Juarez & Rico (2005) considera como:
“Para los de esta obra, es considerado como suelo a todo material terroso, que puede ser
conformado de un relleno de deshechos, hasta la composición de areniscas cementadas
parcialmente o lutitas suaves… Son separadas las rocas u otros depósitos sedimentarios
cementados… El agua es el elemento fundamental en el comportamiento mecánico de un
suelo, y que se debe contemplarse como parte integral del mismo” (p. 34).
2.2.1.1. Origen de los suelos.
Juarez & Rico (2005) considera como:
“Descomposición química se considera a la acción de agentes que afectan las rocas
transformando su composición mineralógica o química… El agente principal es el agua
y los mecanismos que afecta son la oxidación, la hidratación y la carbonatación. Los
comúnmente producen arcilla como etapa final de descomposición… Todos los efectos
anteriores suelen acentuarse con los cambios de temperatura, por lo cual es frecuente
encontrar formaciones arcillosas de importancia en zona húmedas y cálidas, mientras que
son típicas de zonas más frías formaciones arenosas o limosas, más gruesas… Los
desiertos cálidos, la falta de agua que los fenómenos de descomposición no se desarrollen,
por lo cual la arena predomina en esas zonas; allí los efectos de ciclos de tensiones y
compresiones sobre las rocas, producidos por elevaciones y descensos periódicos y
continuados de temperatura, son mecanismos de ataque determinantes” (p. 34).
2.2.1.2. Desintegración mecánica.
Esto nos referimos a la descomposición por la degradación de las rocas, por factores físicos; los
cuales son: ESFUERZOS; tracción, compresión, corte, frio – calor, y cambios de humedad. Todos
estos factores actúan en una determinada área según ocurra un fenómeno natural, estos procesos
desgastan las rocas para así generarse diferentes tipos de partículas y generando distintos tipos de
suelo y conformado por distintos minerales.
2.2.1.3 Descomposición química.
A esto nos referimos a un tipo de acción donde intervienen agentes químicos las cuales
modifican la composición de un suelo, estos agentes son: Solución, Oxidación, Hidratación. De
esta forma también las rocas se descomponen y dan lugar a la aparición de distintos tipos de suelo
a partir de su descomposición.
Los suelos orgánicos son los que están conformados de la descomposición de plantas o
aglomeración de distintos materiales de origen orgánico o también como la descomposición de
organismos vivos, que generalmente se forman en el mismo lugar. Para así dar un suelo productivo
y fértil.
Los ingenieros podemos definirlos de la siguiente manera:
2.2.1.5. Suelos residuales.
Juarez & Rico (2005) se refiere a:
“Los suelos residuales son aquellos que se forman por el ataque de agentes de
intemperismo que en muchas veces se quedan en el lugar y los cuales se derivan
directamente de las rocas que se llega descomponer el cual así da origen a un suelo del
tipo residual, los efectos de descomposición pueden ser tanto de descomposiciones físicas
y tanto químicas, las cuales darán un suelo con un distinto perfil estratigráfico y una
granulometría muy variada” (p. 35).
2.2.1.6. Suelos transportados.
Se refiere a:
Estos suelos son los que fueron sometidos a la acción de agentes que provocaron su transporte,
los cuales se puede mencionar que son: Ríos, glaciares, vientos, mares, etc. Que actúan en
combinación en ciertas veces. En lo largo de su traslado, son los más finos los que se trasladan
más y los que también pueden moverse de un lugar a otro, a causa que su peso específico, que para
Son suelos que han sido agitados desde el lugar de donde se ha formado para ser transportado
por medio de diversos agentes a otros lugares, así se dan lugar a suelos que sobrepasen sobre otros
estratos sin relación directa con ellos.
2.2.1.7. Principales tipos de suelos
En la ingeniería civil y la mecánica de suelos, los suelos más estudiados son del tipo
friccionantes mixtos y cohesivos.
2.2.1.7.1. Suelos friccionantes.
Estos suelos son los que son producto de la desintegración física de distintas rocas pero que aún
poseen las propiedades de la misma de las cuales provienen. Estos suelos generalmente no
contienen cohesión, ya que la fricción es de sus partículas entre sí. Según como se originan según
su descomposición y el tamaño se les puede llamar: roca suelta, bolones, cantos rodados, gravas,
arenas y limos.
En distintos sucesos a los suelos friccionantes se les conoce como suelos granulares, esto a raíz
del tamaño de sus partículas muy variado de cual se componen.
2.2.1.7.2. Suelos cohesivos
Son suelos que son de procedencia de la descomposición tanto química y física de las rocas,
Estos suelos son más comunes por una particularidad la cual es la cohesión, cuando estos suelos
esta sometidos a un esfuerzo de compactación, sus partículas tienen la capacidad de adherirse entre
sí. La cohesión que hay entre estas partículas depende mucho de la cantidad de agua que contenga.
a) Cohesión Verdadera. - causada por la atracción mutua de las partículas debido a fuerzas
moleculares.
b) Cohesión Aparente. - Debido a la acción de partículas de humedad.
Para que un suelo sea cohesivo el contenido de agua deberá ser uno adecuado, mas no
excesivo.
2.2.1.7.3. Suelos mixtos.
A pesar de la existencia de los suelos descritos, suelos friccionantes (sin cohesión), suelos
cohesivos; existen también otros tipos de suelos que participan a la vez de las propiedades
friccionantes y cohesivas.
Las características de estos suelos son la mezcla heterogenia de arcilla, limos, gravas,
cantos rodados y piedras de diferentes tamaños.
También existen otro tipo de suelos productos de la descomposición de materiales orgánicos
color negro, esto les llamamos turba, estos tipos de suelo no son tan adecuados para la
construcción, pero si para la producción de vegetales.
2.2.1.8. Clasificación de los suelos.
Dar solución a un problema de geotecnia aduce a conocer y determinar las propiedades del
suelo; por ejemplo:
1) Duque & Escobar (2002) sostienen que: “Para determinar la velocidad de circulación de un
acuífero, se mide la permeabilidad del suelo, se utiliza la red de flujo y la ley de Darcy” (p. 36).
2) Duque & Escobar (2002) sostienen que: “Para calcular los asentamientos de un edificio, se
mide la compresibilidad del suelo, valor que se utiliza en las ecuaciones basadas en la teoría de la
consolidación de Terzaghi” (p. 36).
3) Duque & Escobar (2002) sostienen que: “Para calcular la estabilidad de un talud, se mide la
resistencia al corte del suelo y este valor se lleva a expresiones de equilibrio estático” (p. 36).
En otros casos, tales como en pavimentos, no son considerados expresiones razonables para
llegar a tipos de solución cuantificable. Es por tal motivo que se requiere una clasificación de los
suelos, a partir de su comportamiento, y a eso se le conoce como clasificación de suelos desde el
punto de vista geotécnico.
Seleccionar grupos de suelos desde su parecido, semejanza y su comportamiento, lleva a
relacionar sus propiedades con cada grupo en un sistema de clasificación, a pesar de que sea un
proceso empírico. De eso se obtiene las características de un suelo, por su granulometría y
plasticidad. A pesar de esto el ingeniero debe de ser cauteloso y saber emplear bien esta
información para solucionar problemas de flujos, asentamientos o estabilidad, para así no llevar a
del comportamiento de ese tipo de suelo. La curva granulométrica y los límites de Atterberg.
Sirven de mucho, y que los resultados nos permitan conocer el comportamiento del suelo “In Situ”.
Identificación de suelos.
Duque & Escobar (2002) afirma que: “Las principales bases de criterio para identificar suelos
finos en campo son la investigación de las características de dilatación, de tenacidad y resistencia
en estado seco, el color y olor pueden ayudar, especialmente es suelos orgánicos” (p. 36).
2.2.1.8.1. Sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS).
Juarez & Rico (2005) afirman:
“La clasificación de suelos en el SUCS según… El caso concreto de la clasificación de
suelos, es colocarlo en alguno de los grupos mencionados dentro del Sistema Unificado
de Clasificación de Suelos; obviamente en el grupo que le corresponde según sus
características… La identificación permite conocer, en forma cualitativa, las propiedades
mecánicas e hidráulicas del suelo, atribuyéndole las del grupo en que se situé;
naturalmente, según ya se dijo, la experiencia juega un papel importante en la utilidad que
se pueda sacar de la clasificación… En el sistema unificado hay criterios para la
clasificación de suelos en el laboratorio; estos criterios de tipo granulométrico y de
investigación de características de plasticidad, han sido suficientemente descritos
anteriormente… Además, es una ventaja del sistema, se ofrecen criterios para la
identificación en el campo, es decir, en aquellos casos en que no se disponga de equipo
de laboratorio para efectuar las pruebas necesarias para una identificación estricta. Estos
Esto indica que en la clasificación SUCS separa los suelos finos de los gruesos.
Suelos gruesos.
Duque & Escobar (2002) enfatizan que:
“Son los suelos más comunes los cuales con las Gravas (G) y las Arenas (S), que son
simbolizados con esas letras para su connotación, estos suelos están separados por el
tamiz N° 04 de tal manera que si un suelo pertenece al grupo de gravas (G), si más del
50% de su tracción gruesa (retenida en la malla 200) no pasa la malla N° 4, y es el grupo
genéticos de las arenas (S) en caso contrario… Las gravas y las arenas se sub dividen en
cuatro tipos… Un material limpio de fino, bien graduados, se simboliza con (W), y que,
si se combinan con suelos a los que mencionamos anteriormente, se obtendrían GW y
SW, indicando grava bien graduada, arena bien graduada. La graduación se califica en el
laboratorio, mediante el coeficiente de uniformidad y curvatura… Para determinar una
grava bien graduada se pide que este coeficiente sea superior a 4, y para el caso de
curvatura este debe estar entre los valores de 1 y 3, y para el caso de arenas bien
graduadas, el coeficiente de uniformidad debe ser superior a 6, y para el caso de curvatura,
este debe ser igual a los limites anteriores… Un material limpio de fino, mal graduado,
se simboliza con (P), y que, si se combinan con suelos a los que mencionamos
anteriormente, se obtendrían GP y SP, indicando grava mal graduada, arena mal
graduada… Un material con una porción apreciable de finos no plásticos, se simboliza
con (M), y que, si se combinan con suelos a los que mencionamos anteriormente, se
obtendrían GM y SM, indicando grava con cantidad apreciable de finos no plásticos,
características y esfuerzo deformación, así como también la capacidad de drenaje libre de
la fracción gruesa… En ejemplos prácticos se aprecia que los porcentajes finos son
mayores a 12% en peso… Un material con una porción apreciable de finos plásticos, se
simboliza con (C), y que, si se combinan con suelos a los que mencionamos
anteriormente, se obtendrían GC y SC, indicando grava con cantidad apreciable de finos
plásticos, arena con cantidad apreciable de finos plásticos… El contenido de finos en
estos grupos debe ser superior al 12% en su peso… Los finos son de medio a alta
plasticidad. Así como también se debe tomar en cuenta que el índice plástico debe de ser
superior a 7” (p. 36).
Suelos finos.
Duque & Escobar (2002) enfatizan que:
“En este segundo grupo se encuentran los suelos que más de 50% pasan por la malla N°
200, dando lugar a las siguientes divisiones…:
Limos inorgánicos, símbolo genérico M…
Arcillas inorgánicas, símbolo genérico C…
Nombres típicos de estos materiales se denominan: ML; Limos orgánicos y arenas muy
finas, polvo de roca, limo arcilloso, poco plástico. CL; Arcillas inorgánicas de plasticidad
baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras
(pulpa)… OL; Limos orgánico, arcillas limosas orgánicas de baja plasticidad. MH; Limos
inorgánicos (ambiente marino) suelos elásticos… CH; Arcillas inorgánicas de alta
plasticidad, arcillas gruesas… OH; Arcillas orgánicas de plasticidad media a alta, limos
2.2.2. PAVIMENTOS.
Definición.
Un pavimento está constituido por un conjunto de capas superpuestas, relativamente
horizontales, que se diseñan y construyen técnicamente con materiales apropiados y
adecuadamente compactados. Estas estructuras estratificadas se apoyan sobre la subrasante de
una vía obtenida por el movimiento de tierras en el proceso de exploración y que han de resistir
adecuadamente los esfuerzos que las cargas repetidas del tránsito le transmiten durante el
período para el cual fue diseñada la estructura del pavimento. (Montejo Fonseca, 2002, pág. 1)
2.2.2.1. Pavimento flexible.
También llamado pavimento compuestos por una o varias capas de mezcla asfáltica en caliente
(HMA), o por tratamientos superficiales; dependiendo del espesor de la capa de rodadura.
Figura 1
ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE
Menéndez (2012) afirma que:
“El pavimento flexible resulta más adecuado y económico en su construcción en un
principio, tiene un período de vida de entre 10 y 15 años, pero tiene la desventaja de que
se realice mantenimiento periódico para cumplir con su vida útil” (p. 13).
2.2.2.2. Pavimento rígido.
Menéndez (2012) afirma que:
“El pavimento rígido, están constituidos por una o varias capas de concreto hidráulico la
cual se apoyan en capas granulares. Pueden ser simple o monolítico, simple con pasadores
o barras de transferencia, con refuerzo discontinuo distribuido sin función estructural, con
refuerzo continuo sin función estructural, con refuerzo estructural, pre esforzado” (p. 14).
Figura 2
ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO RÍGIDO
Fuente: (Rodríguez Velásquez 2009)
- Resistir y distribuir a la capa de fundación (subrasante) los esfuerzos verticales producidos
por el tráfico.
- Mejorar las condiciones de rodamiento en cuanto a comodidad y seguridad.
- Resistir los esfuerzos horizontales haciendo más durable la superficie de rodamiento.
2.2.2.3. Clasificación tipos y usos.
Los pavimentos en base a las definiciones anteriores se pueden clasificar según:
Menéndez (2012) indica que: “La calidad de material empleados en su construcción:
afirmados, empedrados, estabilizados y aglomerados o mezclas asfálticas y de cemento
portland. Su estructura: simples y reforzados refuerzo principal, refuerzo secundario o ambos”
(p. 13).
2.2.2.4. Componentes de un pavimento.
Sub rasante.
Montejo (2002) sosntiene que:
“La calidad de esta capa depende, en gran parte, el espesor que debe tener un pavimento,
sea este flexible o rígido… Como parámetro de evaluación de esta capa se emplea la
capacidad de soporte o resistencia a la deformación por esfuerzo cortante bajo las cargas
de esfuerzo a la que es sometida… Es necesario tener en cuenta la sensibilidad del suelo
a la humedad, tanto en lo que se refiere a la resistencia como a las aparentes variaciones
de volumen (hinchamiento – retracción) … Los cambios de volumen de un suelo de
subrasante de tipo expansivo pueden ocasionar graves daños en las estructuras que se
variaciones de humedad del suelo para lo cual habrá que pensar en la impermeabilización
de la estructura… Otra forma de enfrentar este problema es mediante la estabilización de
este tipo de suelo con algún aditivo, en nuestro medio los mejores resultados se han
logrado mediante la estabilización de suelos con cal” (p. 9).
Sub base.
Monsalve & Giraldo & Maya (2012) sostienen que:
“Capa de transición: la sub base que esta adecuadamente diseñada impide la penetración
de los materiales que constituyen la base con los de la subrasante y, por otra parte, actúa
como filtro de la base impidiendo que los finos de la subrasante la contaminen
menoscabando su calidad… El decrecimiento de la deformación: algunas variaciones
volumétricas de la capa subrasante, generalmente están vinculados a cambios en su
contenido de agua (expansiones), o a cambios externos de temperatura, pueden absorberse
con la capa subbase, impidiendo que dichas deformaciones se reflejen en la superficie de
rodamiento…Resistencia: la subbase debe soportar los esfuerzos transmitidos por las
cargas de los vehículos a través de las capas superiores y transmitidas a un nivel adecuado
de la subrasante” (p. 24).
Base.
Monsalve & Giraldo & Maya (2012) sostienen que:
“Capacidad: la función fundamental de la base granular de un pavimento se basa en
subrasante los esfuerzos que se producen por el tránsito en una intensidad apropiada” (p.
24).
Capa de desgaste o superficie de rodadura.
Monsalve & Giraldo & Maya (2012): sostienen que:
Superficie de rodadura: la carpeta debe tener una geometría regular y estable con
capacidad de poder soportar los esfuerzos de la rueda de los vehículos que transmiten
cargas repetidas…
Resistencia: su resistencia a la tensión adiciona la capacidad estructural de un
pavimento…
Impermeabilidad: hasta donde sea posible, evacuar el agua y este no se penetre en la
estructura de pavimento” (p. 24).
Compactación de asfalto.
MTC EG (2013) indica que:
“Hasta los años 1970, la forma más común que se empleaba para compactar el asfalto era
el uso de un rosillo estático de tres ruedas o rodillo tándem pesado, esto para una
compactación inicial seguido de un rodillado secundario, esto por un compactador de
neumáticos o por un rodillo de metal con un recubrimiento de caucho, finalmente una
compactación con un rodillo tándem cuando la mezcla estuviera enfriado lo necesario…
El inicio de la compactación deberá empezar, una vez distribuida la mezcla, a la
temperatura más alta posible con que ella pueda soportar la carga a que se somete, sin que
durante la ejecución del tramo de prueba y dentro del rango establecido en la carta
temperatura-viscosidad… La compactación deberá empezar por los bordes y avanzar
gradualmente hacia el centro, excepto en las curvas peraltadas en donde el compactado
avanzará del borde inferior al superior, paralelamente al eje de la vía y traslapando a cada
paso en la forma aprobada por el Supervisor, hasta que la superficie total haya sido
compactada. Los rodillos deberán llevar su llanta motriz del lado cercano a la
pavimentadora, excepto en los casos que apruebe el Supervisor, y sus cambios de
dirección se harán sobre la mezcla ya compactada” (p. 580).
Compactación inicial.
Compactación intermedia.
Compactación final.
2.2.3. ÍNDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO.
Corros & Urbaéz & Corredor (2009) indican que:
“El Índice de Condición del Pavimento (PCI por sus siglas en inglés) es una de las
metodologías más completas para realizar evaluación y calificación objetiva de
pavimentos, flexibles y rígidos, dentro de los modelos de Gestión Vial disponibles en la
actualidad” (p. 4-1).
El PCI reconoce 19 tipos de fallas y los cuales tienen una escala de clasificación de 1 al 100.
