Análisis De Las Deformaciones Sobre La Calzada De La Av Raúl Clemente Huerta (Tramo Esclusas – Termoguayas – Intervisatrade) En La Ciudad De Guayaquil

Texto completo

(1)UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS CARRERA DE INGENIERIA CIVIL. TRABAJO DE TITULACION PREVIA A LA OBTENCION DEL TITULO DE. INGENIERO CIVIL NUCLEO ESTRUCTURANTE: VIAS.. TEMA ANÁLISIS DE LAS DEFORMACIONES SOBRE LA CALZADA DE LA AV. RAÚL CLEMENTE HUERTA (TRAMO ESCLUSAS – TERMOGUAYAS – INTERVISATRADE) EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL.. AUTOR WILLIAM XAVIER ARELLANO MENDOZA TUTOR ING. DAVID STAY COELLO. 2015 – 2016. GUAYAQUIL – ECUADOR.

(2) AGRADECIMIENTO. Mi agradecimiento a la Facultad de Ciencias Matemáticas y Física de la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad de Guayaquil y a sus docentes, quienes me han brindado todo su apoyo en el transcurso de mis estudios. Agradezco Infinitamente a Dios por llenar mi vida de dicha y bendiciones. Al Ingeniero David Stay Coello, Profesor Guía de Tesis, por guiarme en la elaboración de esta Investigación y por su colaboración para la culminación del presente. En especial a mi esposa e hijo por su paciencia, cariño y amor. A mis padres, a quienes agradezco de todo corazón por su amor, cariño y comprensión. A mis hermanos por su energía que me implantan a diario. A mis compañeros y amigos por su confianza y lealtad.. MUCHAS GRACIAS. i.

(3) DEDICATORIA. A Dios, fuente de luz, energía e inspiración. A mis padres Gladys Mendoza Romero y William Arellano Gómez, por todo el apoyo y confianza depositada en mí durante toda esta etapa de preparación. A mi esposa Jessica Chamorro que en todas las etapas de mi vida ha estado a mi lado junto con tu paciencia, cariño y amor ha sabido comprenderme. A mi Hijito Matthias Jesús Arellano Chamorro por ser parte de mi vida pues tú has sido mi inspiración para seguir adelante en este episodio de mi vida. A mi hermana Diana Arellano por el apoyo incondicional que me ha brindado. A mi hermano Alberto Arellano, cuñado Patricio Núñez y Sobrino Marcos Núñez por las alegrías y penas compartidas. A mi Abuelita Blanca Romero Santos que fue parte de mi preparación académica. A los ingenieros, Javier Córdova, David Stay, Gustavo García y los compañeros del Curso de titulación, por haberme brindado el apoyo y la orientación necesaria para la realización de este documento.. ii.

(4) TRIBUNAL DE GRADUACION. ING. EDUARDO SANTOS BAQUERIZO MS.c. DECANO. ING. FAUSTO CABRERA MONTES MS.c VOCAL. ING. DAVID STAY COELLO MS.c. TUTOR. ING. CARLOS VEINTIMILLA SILVA MS.c VOCAL. iii.

(5) DECLARACION EXPRESA. De conformidad con el Art. XI del Reglamento de Graduación de la facultad de Ciencias Matemáticas y Física de la Universidad de Guayaquil. La responsabilidad del contenido de este proyecto de grado me corresponde exclusivamente y el patrimonio intelectual a la Universidad de Guayaquil.. -------------------------------------------------------------WILLIAM XAVIER ARELLANO MENDOZA. iv.

(6) INTRODUCCION. La presente Investigación se refiere al análisis de las deformaciones en la Av. Raúl Clemente Huerta de un tramo de 600 m. (TRAMO SUBESTACION ESCLUSAS – TERMOGUAYAS – INTERVISATRADE) en la ciudad de Guayaquil.. Esta investigación se ha desarrollado para. plantear soluciones a la problemática de esta avenida, el deterioro de la carpeta de rodadura que no permite un flujo libre de vehículos; así mismo tiempo no brinda seguridad a los conductores y transeúntes. Para el diseño de pavimento flexible propuesto en esta investigación se tomará en cuenta los datos del conteo de tráfico efectuados por el investigador, los cuales fueron realizados durante un fin de semana completo durante 16 horas diarias efectuados en el presente año este dato nos servirá para el cálculo de ESALs. Asimismo, para el cálculo de los espesores de las capas que conformarán la estructura del pavimento flexible se utilizará la metodología AASTHO 93 y analizaremos la estructura del pavimento existente realizando ensayos de suelos determinando en laboratorio. Con estas dos investigaciones realizaremos nuestra comparación. De igual manera determinaremos los factores que afectan el mal estado de la Av. En estudio mediante la realización de una PCI los cuales se efectuó un fin de semana. Finalmente se llegará a una propuesta final dando la solución más pertinente en cuanto a los problemas y/o la situación actual encontrada en la Av. Raúl Clemente Huerta en el tramo ya antes mencionado.. v.

(7) INDICE CAPITULO I EL PROBLEMA ------------------------------------------------------------------------------------------ 1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ------------------------------------------------------------- 2 1.1.1. Descripción del problema. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 2 1.1.2. Delimitación del tema. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 1.1.3. Análisis del problema. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4. OBJETIVOS ----------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.2.1 Objetivo General ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.2.2. Objetivos específicos -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.3. Justificación. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5. CAPITULO II MARCO TEORICO ----------------------------------------------------------------------------------------- 6 ESTUDIO DE TRÁFICO ---------------------------------------------------------------------------------- 6 2.1. Volumen de tráfico ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 2.1.1. Volumen de transito absolutos o totales------------------------------------------------------------------------------------------ 7 2.1.2. Determinación de la demanda proyectada --------------------------------------------------------------------------------------- 8 2.1.2.1. Tráfico futuro. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 2.1.2.2. Tráfico Generado (TG). ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 9 2.1.2.3. Variaciones de tráfico.- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 9 2.1.2.4. Tasa de crecimiento.- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 2.1.2.5. Proyección del tráfico.- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 2.1.3. Factores de carga y carga de diseño ---------------------------------------------------------------------------------------------- 11 2.1.3.1. Esals.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 2.1.3.2. Factor camión.- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13. vi.

(8) CONCEPTOS Y PRINCIPIOS BASICOS EN EL DISENO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES. ---- 16 2.2.1. Pavimentos ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 2.2.2. Pavimento flexibles -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 2.2.3. Elementos que conforman un pavimento flexible. --------------------------------------------------------------------------- 16 2.2.3.1. Sub-rasante.- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 2.2.3.2. Sub-base.-“ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 2.2.3.3. Base.- Es una parte del pavimento cual función es distribuir y transmitir cargas ocasionadas por el tránsito ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 17 2.2.3.4. Superficie de rodadura.-“ ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 17 2.2.4. Características que deben reunir un pavimento. ----------------------------------------------------------------------------- 17 2.2.5. Diseño de un pavimento flexible -------------------------------------------------------------------------------------------------- 18 2.2.5.1. Método AASHTO- 86 (93) en el diseño de pavimentos flexibles.- -------------------------------------------------- 18 2.2.6. Consideraciones de diseño del METODO AASHTO´93 ----------------------------------------------------------------------- 20 2.2.6.1. Índice de serviciabilidad.-“ ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 20 2.2.6.2. Confiabilidad.- --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 20 2.2.6.3. Módulo resiliente de la sub-rasante.- --------------------------------------------------------------------------------------- 20 2.2.6.4. Drenaje.-“ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 20 2.2.6.5. Coeficiente estructural.- -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21 2.2.6.6. Periodo de diseño.- --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21 2.2.6.7. Estudio de tráfico.- --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21 2.2.6.8. Factores de carga y carga de diseño.- --------------------------------------------------------------------------------------- 21 2.2.6.9. CBR.- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 22 2.2.7.1. Numero estructural de diseño ------------------------------------------------------------------------------------------------ 22. FALLAS EN PAVIMENTO FLEXIBLE ---------------------------------------------------------------- 23 2.3.1. Definición de fallas --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 23 2.3.2. Fallas de los pavimentos ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 23 2.3.2.1 Fallas por insuficiencia estructural.-“----------------------------------------------------------------------------------------- 23 2.3.2.2. Falla por defecto constructivo.- ----------------------------------------------------------------------------------------------- 23 2.3.2.3. Falla por fatiga.- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 23 2.3.3. Tipos de fallas --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 24 2.3.4. PCI ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 24 2.3.4.1. Piel de cocodrilo.- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 25 2.3.4.2. Exudación.- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 26 2.3.4.3. Agrietamiento en bloque.- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 26 2.3.4.4. Abultamiento (BUMPS) y hundimientos (SAGS).-“----------------------------------------------------------------------- 27 2.3.4.5. Corrugación.-“ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28. vii.

(9) 2.3.4.6. Depresión.- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28 2.3.4.7. Grieta en Borde. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 29 2.3.4.8. Grieta de reflexión de junta (losa de concreto portland).- ------------------------------------------------------------ 29 2.3.4.9. Desnivel de carril / berma. ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 30 2.3.4.10. Grietas longitudinales y transversales. ------------------------------------------------------------------------------------ 31 2.3.4.11. Parcheo y acometida de servicios públicos.- ---------------------------------------------------------------------------- 31 2.3.4.12. Pulimiento de agregados.- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 32 2.3.4.13. Huecos.- --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 33 2.3.4.14. Cruce de vía férrea. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 33 2.3.4.15. Ahuellamiento.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 34 2.3.4.16. Desplazamiento.- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 34 2.3.4.17. Grietas parabólicas (SLIPPAGE).- -------------------------------------------------------------------------------------------- 35 2.3.4.18. Hinchamiento.- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 35 2.3.4.19. Meteorización / desprendimiento de agregados. ---------------------------------------------------------------------- 36. SUELOS Y MATERIALES ------------------------------------------------------------------------------- 37 2.4.1. Introducción al estudio de suelos ------------------------------------------------------------------------------------------------- 37 2.4.2. Investigación de las características de los suelos en la ruta de la carretera. ----------------------------------------- 38 2.4.2.1. Contenido de humedad.- ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 38 2.4.2.2. Límites de consistencia de Atterberg. --------------------------------------------------------------------------------------- 39 2.4.2.2.1. Limite Líquido (WL). ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 39 2.4.2.2.2. Limite Plástico (WP).----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 40 2.4.2.2.3. Límite de Contracción (WC).------------------------------------------------------------------------------------------------- 40 2.4.2.4. Clasificación ASSHTO. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 41 2.4.2.5. Clasificación SUCS. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 43 2.4.2.6. Prueba Proctor. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 44 2.4.2.7. California Bearing Ratio. -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 45. CAPITULO III METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION ---------------------------------------------------------- 47 ANALISIS DEL ESTUDIO DE TRÁFICO ------------------------------------------------------------- 47 3.1.1. Introducción ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 47 3.1.2. Demanda vehicular -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 47 3.1.3. Estudios de tráfico --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 47 3.1.4. Determinación de la demanda actual (TRAFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL - TPDA)----------------------------- 48 3.1.4.1. Conteo de tráfico ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 48 3.1.4.2 Resultado del conteo de tráfico ----------------------------------------------------------------------------------------------- 49. viii.

(10) 3.1.5. Variaciones de tráfico ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 50 3.1.6. Determinación de la demanda proyectada ------------------------------------------------------------------------------------- 52 3.1.6.1. Tráfico futuro ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 52 3.1.6.2. Cálculo del tráfico generado (TG).- ------------------------------------------------------------------------------------------- 53 3.1.7. Tasa de crecimiento ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 54 3.1.8. Proyección del tráfico a 20 AÑOS (TF) ------------------------------------------------------------------------------------------- 54 Proyección T.P.D.A asignada a 20 años. ------------------------------------------------------------------------------------------------- 56 3.1.9. Calculo de ESAL’s ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 56. DETERMINACION DELINDICE DE CONDICION DEL INDICE DE CONDICION DE PAVIMENTO - PCI EN PAVIMENTOS FLEXIBLES. ----------------------------------------------- 60 3.2.1 Introducción. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 60 3.2.2. Ubicación de la vía de estudio. ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 60 3.2.3. METODOLOGIA PARA LA DETERMINACION DEL PCI. ------------------------------------------------------------------------ 61 3.2.3.1. Características generales de la vía en estudio ---------------------------------------------------------------------------- 61 3.2.3.2. Desarrollo del trabajo------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 61 3.2.4. Determinación de la Unidad de muestreo. ------------------------------------------------------------------------------------- 62 3.2.5. Selección de las unidades de evaluación. --------------------------------------------------------------------------------------- 62 3.2.6. Selección de las unidades de muestreo a inspeccionar. -------------------------------------------------------------------- 63 3.2.7. Selección de Unidades de Muestreo Adicionales: ---------------------------------------------------------------------------- 64 3.2.8. Evaluación de la Condición: --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 64 3.2.9. Tipos de daños a evaluar según el catálogo de daños que encontramos en el formato de estudio: ---------- 65 3.2.9.1. Piel de cocodrilo ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 65 3.2.9.2. Abultamiento (BUMPS) y hundimientos (SAGS) ------------------------------------------------------------------------- 65 3.2.9.3. Corrugación------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 65 3.2.9.4. Grietas longitudinales y transversales (No son de reflexión de losas de concreto de cemento portland) 65 3.2.9.5. Parcheo y acometidas de servicios públicos ------------------------------------------------------------------------------- 66 3.2.9.6. Ahuellamiento --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 66 3.2.9.7. Meteorización /desprendimiento de agregados ------------------------------------------------------------------------- 67. DATOS DE CAMPO ------------------------------------------------------------------------------------- 67 3.2.10. Calculo del PCI ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 67. ix.

(11) 3.2.11. Calculo del PCI de la Vía de estudio --------------------------------------------------------------------------------------------- 70. ESTUDIO DE SUELOS ---------------------------------------------------------------------------------- 73 3.3.1. Antecedentes ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 73 3.3.2. Trabajo realizados ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 73 3.3.3. Resultados obtenidos ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 74. DISEÑO DE PAVIMENTO ------------------------------------------------------------------------------ 77 3.4.1. Introducción ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 77 3.4.2. Análisis de tráfico ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 77 3.4.3. Diseño de la estructura del pavimento ------------------------------------------------------------------------------------------ 77 3.4.4. Parámetros de diseño ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 78 3.4.4.1. Periodo de diseño ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 78 3.4.4.2. Estudio de tráfico ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 78 3.4.4.3. Factores de carga y descarga -------------------------------------------------------------------------------------------------- 79 3.4.4.4. Capacidad de suelo de la sub-rasante.- ------------------------------------------------------------------------------------- 79 3.4.4.5. Numero estructural de diseño ------------------------------------------------------------------------------------------------ 79 3.4.5. Calculo del espesores del pavimento --------------------------------------------------------------------------------------------- 86. COMPARACION DE LA ESTRUCTURA EXISTENTE CON LA CALCULADA. ----------------- 87 3.5.1. Introducción ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 87 3.5.2. Estructura de pavimento flexible diseñada ------------------------------------------------------------------------------------- 87 3.5.3. Análisis de la estructura de pavimento flexible existente ----------------------------------------------------------------- 88. 3.5.4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES -------------------------------------------------- 91 3.5.4.1. Conclusiones -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 91 3.5.4.2. Recomendaciones ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 92. x.

(12) CAPITULO I EL PROBLEMA Para cualquier país, el contar con infraestructura adecuada, funcional y estratégica, es de vital importancia para facilitar el desarrollo del mismo, por lo que las inversiones para realizar proyectos de carreteras son cada vez mayores. Ecuador cuenta con una longitud total de la Red Vial Estatal (incluyendo vías primarias y secundarias) de aproximadamente 9660 km. Un porcentaje de nuestras vías necesitan de mantenimiento, lo que se realiza con marcada frecuencia en el caso de pavimentos flexibles.. Esto es consecuencia del hecho que la vida útil de los mismos es corta y además presentan a corto plazo, envejecimientos prematuros que hacen de las carreteras vías con problemas funcionales, tanto en comodidad para el tránsito vehicular como a la estructura misma. Para conocer sobre los motivos que originan este fenómeno, se debe realizar un recuento de la calidad de las actividades en ejecución de un proyecto de carretera a fin de conocer si éstas fueron llevadas a cabo bajo todas las consideraciones iníciales de diseño y si no existieron fallas en una o varias de sus partes.. El constante crecimiento demográfico en la ciudad de Guayaquil da lugar a problemas que requieren darle solución. Esto se origina a raíz del crecimiento poblacional, que genera tránsito vehicular intenso, el cual afecta la forma de vida de los habitantes de nuestra ciudad. Al mismo tiempo, debido a las cargas transmitidas por los automóviles se generan daños a la superficie de rodamiento de nuestras vías. 1.

(13) Las condiciones de las ruta en el sector sur de nuestra ciudad presentan un alto grado de deterioro, estas condiciones no permite un buen tránsito para los usuarios frecuente de dicha ruta.. Es el caso de sectores perteneciente al Guasmo Sur que cuentan con una superficie de rodadura frágil lo que hace que el inteperismo segregue material fino (polvo) que afectan en gran la salud de las personas que viven en este sector.. Por otro lado cabe señalar los problemas antes mencionados se enfoca fundamentalmente en un sector de la Av. Raúl Clemente Huerta en la Isla Josefina donde existe un tramo de 600 metros de vía aproximadamente en mal estado y que enfocaremos la investigación para plantear una propuesta que resuelva los problemas que presentan las condiciones actuales del tramo antes señalado.. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1.1. Descripción del problema. La entrada y salida de los vehículos semipesados que transportan en su interior camarones para exportación y los vehículos ( expresos) que transporta el personal de las empresas que por esos sectores tienen sus oficinas dejan en evidencia el problema que sufre la calzada de la Av. Raúl Clemente Huerta (Tramo Esclusas – Termoguayas – Intervisatrade) ubicada en el sector conocido como la Isla Josefina en la ciudad de Guayaquil en dicho sector se están produciendo fallas sobre su pavimento flexible, realmente el problema es de mucha preocupación para la vía ya que a medida que pasa el tiempo más las fuertes lluvias en el invierno generará que esta estructura se deteriore cada día más.. 2.

(14) En estos sectores donde la vía sufre estos problemas es muy complicado el paso para los vehículos automotores principalmente en horas de la mañana y en horas de la tarde donde la circulación de estos vehículos es más frecuente ya que en esos horarios el traslado es continuo.. Por otro lado las personas que conducen los vehículos no pueden circular con normalidad ya que en horarios nocturnos no cuentan con las garantías necesarias para la circulación ya que por el mal estado de la calzada pueden ser víctimas de robos, siendo que no sea una vía completamente útil para dichos automotores que se transportan a diario, además el estado de la carretera en el sector va en un creciente deterioro, por lo que se analizará el problema para proponer medidas para mejorar su vida útil.. 1.1.2. Delimitación del tema. La ciudad de Guayaquil cuenta. problemas notorios en sus vías, donde sus habitantes y. vehículos no pueden circular con normalidad en sus calles, por variedades de motivos que impiden el paso de vehículos automotores.. Uno de estos sectores es la Av. Raúl Clemente Huerta, este lugar sufre deformaciones en su carpeta asfáltica, desde la entrada a la subestación Las Esclusas y a lo largo de 700 metros la circulación por esta vía no es confortable para los conductores de automotores que transitan a diario por este lugar. Esta vía cuenta con un ancho de 6 metros y en ciertos sectores aún no cuenta con un drenaje óptimo. para evacuar las aguas lluvias durante la temporada, además su estructura no es. 3.

(15) aceptable para los medios de transporte que pasan por este lugar y en el cual hay que enfocar una solución para que sea una vía útil para sus moradores y automotores que circulan por este sector.. 1.1.3. Análisis del problema. La preocupación por parte de los habitantes de esta parte de la ciudad es muy notoria ya que la falta de mantenimiento a la vía, ha ocasionado el deterioro y una gran presencia de baches en estas calles causando peligro y malestar a los moradores y usuarios que utilizan esta vía.. OBJETIVOS 1.2.1 Objetivo General Determinar las principales causas que influyen en el deterioro sobre la calzada de un tramo de la Av. Raúl Clemente Huerta en la ciudad de Guayaquil mediante investigaciones de campo y laboratorio para recomendar medidas para mejorar su desempeño, en beneficio de los usuarios. 1.2.2. Objetivos específicos  Realizar un estudio de tráfico, mediante conteo manuales de vehículos para la determinación de ESAL`s. . Determinar factores que afectan el mal estado de la vía mediante la evaluación del PCI para conocer el grado de deterioro del pavimento.. . Analizar la estructura de pavimento flexible existente mediante un estudio de suelos para conocer la estructura existente.. . Realizar un diseño de pavimento flexible mediante el método AASHTO 93 para realizar su comparación con el pavimento existente.. 4.

(16) 1.3. Justificación. La presente investigación va encaminada a determinar los factores que influyen en el mal estado de la Av. Raúl Clemente Huerta que se encuentra en el sector denominado en la isla Josefina de la ciudad de Guayaquil y la molestia que provoca en los conductores, habitantes y peatones, y así realizar una propuesta de mejoramiento para que dicha zona urbana brinden condiciones favorable a los usuarios que transitan por la vía en mención.. Los habitantes y trabajadores de las empresas cercana a esta zona son los beneficiarios directos ya que si mejora la vialidad habría menos daños en los vehículos, y mayor facilidad de transporte no solo público sino privado.. En definitiva este proyecto es factible porque se cuenta con el sustento teórico necesario, hay interés y predisposición para determinar los factores que influyen en el deterioro de la vía y así dar a conocer la incidencia que trae el mal estado de la vía de la zona urbana de dicho sector.. 5.

(17) CAPITULO II MARCO TEORICO. ESTUDIO DE TRÁFICO En esta sección veremos algunos conceptos básicos los cuales para el siguiente estudio será de gran ayuda para la determinación del problema de las deformaciones encontrada sobre la calzada de la vía Raúl Clemente Huerta. Tráfico.-El tránsito vehicular o automovilístico (también llamado tráfico vehicular, o simplemente tráfico) es el fenómeno causado por el flujo de vehículos en una vía, calle o autopista. Demanda vehicular.-Se establece como demanda vehicular (los vehículos) la cantidad de vehículos que requieren desplazarse en un determinado sistema vial, es decir que dentro de la demanda vehicular se encuentran aquellos vehículos que están circulando sobre el sistema vial y los que deciden tomar esta vía con alternativa a las que actualmente utilizan. Conteo de tráfico.-Se denomina conteo de tráfico al método de conteo vehicular que por medio del cual se determina los volúmenes de tráfico reales del flujo vehicular en estudio. Antes de realizar el conteo es importante hacer un análisis profundo de la zona de estudio, para así determinar los diferentes afluentes de tránsito y establecer los puntos o estaciones de conteo ubicados en sectores estratégicos con buena visibilidad en la cual se contabiliza la cantidad de vehículos que transiten por esta vía.. 6.

(18) El volumen de tráfico se puede determinar por medio de contadores automáticos o contadores manuales. Hay dos tipos de contadores automáticos: los fijos estos se instalan como una estructura empotrada en casetas o garitas de peajes y sirven para realizar conteos a un plazo largo, estas pueden ser accionadas por células fotos eléctricas y ondas ultrasónicas estos contadores se lo utilizan a largo plazo. Para el conteo manual se requieren de personas que registren la cantidad de vehículos que se movilizan en el punto o estación de conteo en esta se contabilizan la cantidad de automotores ya sean estos livianos o comerciales que pasaran en un intervalo de tiempo. . Vehículos livianos: Son aquellos de menos de 5 toneladas de capacidad tales como automóviles, camionetas, camperos, etc.. . Vehículos comerciales: Son aquellos de más de 5 toneladas de capacidad tales como buses y camiones.. 2.1. Volumen de tráfico Se define como volumen de tráfico como el número de vehículos que pasan por un punto o sección transversal dados, de un carril o tramo durante un periodo de tiempo determinado este puede ser horario, diario, semanal. 2.1.1. Volumen de transito absolutos o totales Es el número total de vehículos que pasan durante un periodo de tiempo específico. Dependiendo de la duración del periodo de tiempo se tienen los siguientes volúmenes: Tráfico mensual.-Es el número total de vehículos que pasan durante un mes.. 7.

(19) Tráfico semanal.-Es el número total de vehículos que pasan durante la semana. Tráfico diario.-Es el número de vehículos que circulan en uno u otro sentido, en un punto determinado de carretera o vía, durante las 24 horas del día. Trafico actual.-Es el número de vehículo que circulan por una carretera antes de ser mejorada o es aquel tráfico que circula al presente, en una carretera nueva cuando entra al servicio. Si se trata del mejoramiento de una carretera el tráfico actual estaría compuesto por el tráfico existente que es aquel que se usa antes de su mejoramiento y el tráfico desviado que es el atraído desde otras carreteras una vez que entra en servicio de la vía mejorada, en razón de ahorro de tiempo, distancia y costo. El tráfico actual es de mucha importancia para el mejoramiento de una carretera, pero en proyecto de caminos, no es importante solamente el tráfico actual, sino también el que se utilizara en el futuro, ósea a lo largo de la vida útil de la carretera. 2.1.2. Determinación de la demanda proyectada 2.1.2.1. Tráfico futuro.-Es el tráfico pronosticado al final del período de diseño de la vía, el pronóstico del volumen de tráfico futuro, deberá basarse no solamente en los volúmenes normales actuales, sino también en los incrementos del tránsito que se espera utilicen la carretera existente. Para la proyección del tráfico futuro previamente se debe obtener el valor del tráfico asignado, según la siguiente expresión: Tráfico asignado = T.P.D.A. existente + TG. 8.

(20) 2.1.2.2. Tráfico Generado (TG).-Es el tránsito de viajes nuevos y viajes que antes se hacían por otro medio de transporte, es el que se obtiene en forma adicional, como resultado de aquel que se va estableciendo como consecuencia de la rehabilitación y política de mantenimiento que se imponga. Este tráfico, en forma proyectada es el que conjuntamente con el existente, queda establecido, como consecuencia de la aplicación de variables socioeconómicas representadas por los factores y tasas empleadas en las proyecciones. Al tránsito generado se le asignan tasas de incremento entre el 5% y el 25% del tránsito actual, con un período de generación de uno o dos años después de que la carretera ha sido abierta al servicio. La consideramos por la siguiente ecuación: TG = 25 % x T.P.D.A Existente. 2.1.2.3. Variaciones de tráfico.-Como variaciones de tráfico se conoce a los factores que nos permiten establecer relaciones entre observaciones actuales y puntuales de tráfico de los datos estadísticos de lo ocurrido con anterioridad, llegando así a determinar el TPDA del año en el que se realiza el presente estudio. Esta relación se puede establecer considerando el hecho de que la población se mueve por hábitos y al no existir una variación en la estructura social de un país, prácticamente estas variaciones permanecerán constantes en períodos más o menos largos, por lo que el TPDA se puede llegar a calcular a base de muestreos. 2.1.2.4. Tasa de crecimiento.-La carencia de un banco de datos históricos de tráfico vehicular, que nos permita determinar sus tendencias, obliga a utilizar otras variables de las cuales se. 9.

(21) dispone información suficiente como son: Producto Interno Bruto (PIB) y el parque automotor de la provincia del Guayas, datos proporcionados por el Banco Central y la dirección nacional de tránsito. Para la determinación de las tasas de crecimiento con los datos disponibles se construyó una ecuación matemática y se la emplea para pronosticar el valor de una variable en función de otra, lo que se conoce como “ajuste de curva”. Para el presente estudio se realizó el análisis entre las variables antes indicadas y se utilizó la curva de potencia que tiene la siguiente forma. y = Variable dependiente (parque automotor). x= Variable independiente (PIB). b= Elasticidad PIB – Parque Automotor. a= Constante.. 2.1.2.5. Proyección del tráfico.-Con el tráfico asignado para cada una de las vías, se realiza la proyección del tráfico y su composición hasta los (n) años, mediante el modelo exponencial expresado mediante la siguiente fórmula: TF = T ASIG. (1 + i) n TF = Tráfico futuro o proyectado. T ASIG.=. Trafico Asignado.. i=. Tasa de crecimiento del tráfico.. n=. Período de proyección, expresado en años.. 10.

(22) 2.1.3. Factores de carga y carga de diseño Introducción.-El estudio de ejes equivalentes inició por primera vez durante la Segunda Guerra Mundial cuando los bombarderos B-29 (avión de guerra) se introdujeron en misiones de combate. Debido a que los criterios de diseño de pavimentos flexibles disponibles en ese momento se basaban en una sola rueda de carga, la llegada de estos aviones de doble rueda requirió el desarrollo de nuevos criterios para múltiples cargas de ahí que se denomina ESWL (Equivalent Single Wheel Load o Carga equivalente de Rueda simple). Ni el tiempo ni las consideraciones económicas permitían el desarrollo directo de dichos criterios era necesario, por tanto, relacionar teoría y el efecto de varias cargas equivalentes a la inicial. Las cargas de ejes equivalentes pueden aplicarse a cualquier teoría dependiendo del criterio seleccionado para comparar la carga de una rueda con múltiples cargas. El uso de la teoría de capas de Burmister y Huang (1969) realizaron un estudio teórico sobre el efecto de diversos factores suponiendo que las ruedas de uno y dos tienen la misma presión de contacto. Estudios similares fueron hechos por Gerrard y Harrison (1970) en las ruedas individuales, dobles y doble tándem, asumiendo que todas las ruedas tienen igual radio de contacto. AASHTO Road Test cuya traducción literal al español sería Experimento de Carreteras de la AASHTO fue un experimento realizado por la American Association of State Highway and Transportation Officials para determinar como el tráfico contribuye al deterioro del pavimento de las carreteras. Oficialmente, el Road Test era "... para estudiar el rendimiento de las estructuras pavimentadas de espesor conocido bajo cargas móviles de magnitudes y frecuencias conocidas". Este estudio, llevado a cabo desde los años 1950 en Ottawa (Illinois) es frecuentemente la primera fuente de información de datos experimentales relativos al daño que producen los. 11.

(23) vehículos en las carreteras, para el propósito de diseñar la carretera, evaluar el coste y la rentabilidad de una vía. El experimento se realizó considerando una vía de seis carriles, con 3 en diferente sentido en la Interestatal 80. Cada carril fue sometido a un tipo de carga específica de vehículo y peso. La variación de la estructura del pavimento y su interacción del tráfico fue estudiado para cada carril. Se planearon "experimentos satélites" en otros lugares de Estados Unidos para comprobar cómo afectaría el clima o la inclinación de la rasante a los resultados, pero finalmente no se llevaron a cabo. Los resultados de los experimentos se usaron para desarrollar la guía de diseño de pavimentos, cuya primera edición salió en 1961 como AASHTO Interim Guide for the Design of Rigid and Flexible Pavements, con reediciones mejores en 1972 y 1993. La versión de 1993 sigue estando vigente en Estados Unidos. Una nueva guía, originalmente pensada para ser lanzada en 2002, iba a ser la primera guía de diseño que no se basaría en los resultados del AASHTO Road Test. Los experimentos de carretera de la AASHTO introdujeron algunos conceptos novedosos en la ingeniería de pavimentos, incluyendo el factor equivalente de carga. Como era de esperar, los vehículos más pesados reducen la vida útil de los pavimentos mucho más que los vehículos ligeros, cumpliéndose la llamada Ley Generalizada de la Fuerza a la Cuarta, que explica que el daño realizado por los vehículos es "proporcional a la cuarta potencia del peso del eje". Los otros resultados del experimento sirvieron para realizar las normativas de aseguramiento de calidad para la construcción de carreteras en Estados Unidos, que están todavía hoy vigentes.. 12.

(24) 2.1.3.1. Esals.-Es la cantidad pronosticada de repeticiones del eje de carga equivalente de 18 kips (8,16 t = 80 kN) para un periodo determinado, utilizamos esta carga equivalente por efectos de cálculo ya que el tránsito está compuesto por vehículos de diferente peso y número de ejes. Los ejes equivalentes se los denominara ESAL "equivalent simple axial load". Se calcula para el carril de diseño utilizando la siguiente ecuación:. ESALs: Número de ejes equivalentes Tac:. Es el tráfico actual, es decir el tráfico al inicio del periodo de diseño.. ACB:. Es el porcentaje de camiones y buses del tráfico en la vía.. B:. Es el porcentaje de camiones en el carril de diseño.. r:. Es la tasa de crecimiento vehicular.. i:. Es el periodo de diseño en años.. Fc:. Es el factor camión.. 2.1.3.2. Factor camión.-Es la falla en términos del deterioro causado por un vehículo en particular, es decir los daños producidos por cada eje de un vehículo son sumados para determinar el daño producido por el vehículo total. Así nace el concepto de Factor de Camión (FC) que se define como el número de ESALs por vehículo. Para determinar el factor camión se utiliza la siguiente ecuación:. 13.

(25) Dónde: A:. Es el número promedio de ejes por camión.. Pi:. Es el porcentaje de repeticiones totales del i-ésimo grupo de vehículos.. Fi:. Es el factor de eje equivalente de carga del i-ésimo grupo de vehículos.. Para determinar. Fi. se puede utilizar. las correlaciones de la guía de diseño. AASHTO 1993 para pavimentos flexibles que vienen dadas por:. Donde tenemos:. Lx:. Es la carga en Kilo libras (Kips) de un eje simple, un set de ejes tándem o un set de. ejes tridem. L2:. Es el código de eje, 1 para ejes simples, 2 para ejes tándem y 3 para ejes. tridem.. 14.

(26) SN: Es el número estructural del pavimento que es supuesto en esta etapa del diseño. Pt:. Es un índice que refiere al valor esperado de serviciabilidad que debe brindar. el pavimento al final del periodo de diseño. Gt y bx : Son agrupaciones de términos.. 15.

(27) CONCEPTOS Y PRINCIPIOS BASICOS EN EL DISENO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES. (Zagaceta, 2008). 2.2.1. Pavimentos “Un pavimento puede definirse como la capa o conjunto de capas seleccionadas que reciben en forma directa las cargas de tránsito y las trasmiten a las capas inferiores, distribuyéndolas con uniformidad. Este conjunto de capas proporciona también la superficie de rodamiento, en donde se debe tener una operación rápida y cómoda”. (P16). 2.2.2. Pavimento flexibles El pavimento flexible es una estructura conformada por una capa de rodadura apoyada sobre dos capas no rígidas, la base y sub-base. 2.2.3. Elementos que conforman un pavimento flexible. (Coronado, 2002). 2.2.3.1. Sub-rasante.-Es la capa de suelo de una vía que soporta la estructura de pavimento y que se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de diseño que corresponde al tránsito previsto. Esta capa puede estar formada en corte o relleno y una vez compactada debe tener las secciones transversales y pendientes especificadas por el constructor. “El espesor de pavimento dependerá en gran parte de la calidad de la sub-rasante, por lo que ésta debe cumplir con los requisitos de resistencia, incompresibilidad e inmunidad a la expansión y contracción por efectos de la humedad, por consiguiente, el diseño de un pavimento es esencialmente el ajuste de la carga de diseño por rueda a la capacidad de la sub-rasante”. (P94). (Coronado, 2002). 2.2.3.2. Sub-base.-“Es la capa de la estructura de pavimento destinada fundamentalmente a soportar, transmitir y distribuir con uniformidad las cargas aplicadas a la superficie de rodadura de pavimento, de tal manera que la capa de sub-rasante la pueda soportar absorbiendo las 16.

(28) variaciones inherentes a dicho suelo que puedan afectar a la sub-base. La sub-base debe controlar los cambios de volumen y elasticidad que serían dañinos para el pavimento. Se utiliza además como capa de drenaje y contralor de ascensión capilar de agua, protegiendo así a la estructura de pavimento, por lo que generalmente se usan materiales granulares. Al haber capilaridad en época de heladas, se produce un hinchamiento del agua, causado por el congelamiento, lo que produce fallas en el pavimento, si éste no dispone de una sub-rasante o sub-base adecuada. Esta capa de material se coloca entre la sub-rasante y la capa de base, sirviendo como material de transición, en los pavimentos flexibles”. (P95). 2.2.3.3. Base.- Es una parte del pavimento cual función es distribuir y transmitir cargas ocasionadas por el tránsito, a la sub-base y a través de ésta a la sub-rasante, y es la capa sobre la cual se coloca la capa de rodadura. (Coronado, 2002). 2.2.3.4. Superficie de rodadura.-“Es la capa que se coloca sobre la base. Su objetivo principal es proteger la estructura de pavimento, impermeabilizando la superficie, para evitar filtraciones de agua de lluvia que podrían saturar las capas inferiores. Evita la desintegración de las capas subyacentes a causa del tránsito de vehículos. Asimismo, la superficie de rodadura contribuye a aumentar la capacidad soporte del pavimento, absorbiendo cargas, si su espesor es apreciable (mayor de 4 centímetros), excepto el caso de riegos superficiales, ya que para estos se considera nula”. (P104). (Zagaceta, 2008). 2.2.4. Características que deben reunir un pavimento. Un pavimento para cumplir adecuadamente sus funciones debe reunir los siguientes requisitos:. 17.

(29) “• Ser resistente a las cargas del tránsito. • Ser resistente ante los agentes de intemperismo. • Presentar. una. textura. superficial adaptada. a. las. velocidades previstas. de. circulación de los vehículos. • Debe presentar una regularidad superficial, tanto transversal como longitudinal. • Debe ser durable. • Debe ser económico. • Debe poseer el color adecuado para evitar reflejos y deslumbramientos, y ofrecer una adecuada seguridad al tránsito”. (P17). 2.2.5. Diseño de un pavimento flexible 2.2.5.1. Método AASHTO- 86 (93) en el diseño de pavimentos flexibles.-La aplicación del Método AASHTO-72 se mantuvo hasta mediados del año 1983, cuando se determinó que, aun cuando el procedimiento que se aplicaba alcanzaba sus objetivos básicos, podían incorporársele algunos de los adelantos logrados en los análisis y el diseño de pavimentos que se habían conocido y estudiado desde ese año 1972. Por esta razón, en el período 1984-1985 el Subcomité de Diseño de Pavimentos junto con un grupo de Ingenieros Consultores comenzó a revisar el "Procedimiento Provisional para el Diseño de Pavimentos AASHTO-72", y a finales del año 1986 concluye su trabajo con la publicación del nuevo "Manual de Diseño de Estructuras de Pavimentos AASHTO '86", y sigue una nueva revisión en el año 1993, por lo cual, hoy en día, el método se conoce como Método AASHTO-93.Este Manual mantiene las ecuaciones de comportamiento de los pavimentos que se establecieron en el Experimento Vial de la AASHO en. 18.

(30) 1961, como los modelos básicos que deben ser empleados en el diseño de pavimentos; introduciendo, sin embargo, los cambios más importantes sucedidos en diferentes áreas del diseño, incluyendo las siguientes: 1. Incorporación de un "Factor de Confiabilidad" -fundamentado en un posible cambio del tráfico a lo largo del período de diseño, que permite al Ingeniero Proyectista utilizar el concepto de análisis de riesgo para los diversos tipos de facilidades viales a realizar. 2. Sustitución del Valor Soporte del Suelo (Si), por el Módulo Resiliente (Método de Ensayo AASHTO T274), el cual proporciona un procedimiento de laboratorio racional, o mejor aún de carácter científico que se corresponde con los principios fundamentales de la teoría elástica para la determinación de los propiedades de resistencia de los materiales. 3. Empleo de los módulos resilientes para la determinación de los coeficientes estructurales, tanto de los materiales naturales o procesados, como de los estabilizados (Materiales naturales y de construcción). 4. Establecimiento de guías para la construcción de sistemas de sub-drenajes, y modificación (https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/aashto-931:. 3-2.)Comportamiento. de. los. pavimentos, como consecuencia de un buen drenaje. 5. Sustitución del "Factor Regional" -valor indudablemente bastante subjetivo- por un enfoque más racional que toma en consideración los efectos de las características ambientales -tales como humedad y temperatura- sobre las propiedades de los materiales.. 19.

(31) 2.2.6. Consideraciones de diseño del METODO AASHTO´93 (Coronado, 2002). 2.2.6.1. Índice de serviciabilidad.-“ La Serviciabilidad de un pavimento es el valor que indica el grado de confort que tiene la superficie para el desplazamiento natural y normal de un vehículo; en otra palabras, un pavimento en perfecto estado se le asigna un valor de serviciabilidad inicial que depende del diseño del pavimento y de la calidad de la construcción, de 5 (Perfecto); y un pavimento en franco deterioro o con un índice de serviciabilidad final que depende de la categoría del camino y se adopta en base a esto y al criterio del proyectista, con un valor de 0 (Pésimas condiciones)”. (P43). (Montejo, 2006). 2.2.6.2. Confiabilidad.- “Se entiende por confiabilidad de un proceso diseño-comportamiento de un pavimento a la probabilidad de que una sección diseñada usando dicho proceso, se comportará satisfactoriamente bajo las condiciones de tránsito y ambientales durante el periodo de diseño”. (P342).. 2.2.6.3. Módulo resiliente de la sub-rasante.-Es el resultado de un ensayo dinámico, y se define como la relación entre el esfuerzo repetido masivo. y la deformación axial recuperable.. (https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/aashto-931: 3-17). (Coronado, 2002). 2.2.6.4. Drenaje.-“En el diseño de pavimentos, debe siempre tratarse de que tanto la sub-rasante, sub-base y base estén protegidas de la acción del agua. Al considerar las posibles fuentes de agua, es conveniente proteger la sección estructural de pavimento de la entrada de agua, por lo que es necesario interceptar el agua que corre superficialmente lo mejor posible, así como sellar la superficie del pavimento. Generalmente se da una considerable atención al efecto de 20.

(32) interceptar el agua superficial, mientras se da una menor atención al sellado de la superficie para evitar la infiltración de lluvia. Como resultado, una considerable cantidad de agua a menudo penetra dentro de la parte inferior de la estructura de pavimento, obligando la necesidad de construir algún tipo de drenaje”. (P123-124). (Montejo, 2006). 2.2.6.5. Coeficiente estructural.- “El método asigna a cada capa del pavimento un coeficiente (ai), los cuales son requeridos para el diseño estructural normal de los pavimentos flexibles. Estos coeficientes permiten convertir los espesores reales a números estructurales (SN), siendo cada coeficiente una medida de la capacidad relativa de cada material para funcional como parte de la estructura del pavimento”. (P345). (Coronado, 2002). 2.2.6.6. Periodo de diseño.- “Es el tiempo total para el cual se diseña un pavimento en función de la proyección del tránsito y el tiempo que se considere apropiado para que las condiciones del entorno se comiencen a alterar desproporcionadamente”. (P141).. 2.2.6.7. Estudio de tráfico.- Para el dimensionamiento de un pavimento es necesario determinar los efectos que las cargas de los vehículos causarán sobre el pavimento, por lo cual se debe conocer el número y tipo de vehículos que circularán por una vía, así como la intensidad de la carga y la configuración del eje que la aplica.. 2.2.6.8. Factores de carga y carga de diseño.- Los factores de equivalencia de carga por eje, que básicamente expresan la relación entre la pérdida de serviciabilidad causada por una carga. 21.

(33) dada de un tipo de eje y la producida por un eje estándar dé 8.2 toneladas, se determinaron para cada eje según la metodología simplificada de la AASHTO. (Zagaceta, P94). 2.2.6.9. CBR.- “Es una medida indirecta de resistencia al esfuerzo cortante de un suelo bajo condiciones controladas de densidad y humedad”. (P94). 2.2.7. Parámetros de diseño 2.2.7.1. Numero estructural de diseño LogW18  ZrSo  9.36Log ( SN  1)  0.20 .  PSI  Log   4.2  1.5    2.32Log  Mr  8.07 1094 0.40  5.19 ( SN  1). W18 = Número esperado de repeticiones de ejes equivalentes a 8.2tn en el periodo de diseño. Zr =. Desviación estándar del error combinado en la predicción del tráfico y. comportamiento estructural. So =. Desviación estándar total. ∆PSI = Diferencia entre la serviciabilidad inicial (Po) y final (Pt). Mr =. Módulo. resiliente de la sub-rasante (psi). SN = Número estructural, indicador de la capacidad estructural requerida (materiales y espesores). ai =. Coeficiente estructural de la capa i. Di = Espesor de la capa i.. Di =. Espesor de la capa i.. mi =. Coeficiente de drenaje de la capa granular.. 22.

(34) FALLAS EN PAVIMENTO FLEXIBLE 2.3.1. Definición de fallas Definiremos como fallas al estado que se encuentra un pavimento, cuando este pierde las características de servicios para la que fue construido. 2.3.2. Fallas de los pavimentos Las fallas de los pavimentos pueden dividirse en tres tipo bien diferenciados: (Alfonzo, 2005). 2.3.2.1 Fallas por insuficiencia estructural.-“Se trata de pavimentos construidos con materiales inapropiados en cuanto a la resistencia o con materiales de buena calidad, pero en espesor insuficiente. En términos generales esta es la falla que se produce cuando las combinaciones de la resistencia al esfuerzo cortante de la capa y de los respectivos espesores no son los adecuados para que se establezca un mecanismo de resistencia apropiado”. (P124). (Alfonzo, 2005). 2.3.2.2. Falla por defecto constructivo.- “Se trata de pavimentos quizás bien proporcionado y formado por materiales suficientemente resistentes, en cuya construcción se ha producido errores o defectos que comprometen el comportamiento conjunto”. (P124). (Alfonzo, 2005). 2.3.2.3. Falla por fatiga.- “Se trata de pavimentos que originalmente estuvieron quizá en condiciones apropiadas, pero que por continuó repetición de carga de transito sufrieron efectos de fatiga, degradación estructural y, en general pérdida de resistencia y deformación acumulada. Como quiera que estos fenómenos están grandemente asociados al número de repeticiones de la carga, las cargas por fatiga están claramente influidas por el tiempo de servicio las fallas típicas de un pavimento que durante mucho tiempo trabajo sin problemas”. (P125).. 23.

(35) 2.3.3. Tipos de fallas Existen distintos tipos de fallas que se presentan en los pavimentos flexibles, estas son clasificadas en 3 niveles de severidad:. L: (Low: Bajo). Se perciben las vibraciones en el vehículo (por ejemplo, por corrugaciones) pero no es necesaria una reducción de velocidad en aras de la comodidad o la seguridad; o los abultamientos o hundimientos individuales causan un ligero rebote del vehículo pero creando poca incomodidad. M: (Medium: Medio): Las vibraciones en el vehículo son significativas y se requiere alguna reducción de la velocidad en aras de la comodidad y la seguridad; o los abultamientos o hundimientos individuales causan un rebote significativo, creando incomodidad. H: (High: Alto): Las vibraciones en el vehículo son tan excesivas que debe reducirse la velocidad de forma considerable en aras de la comodidad y la seguridad; o los abultamientos o hundimientos individuales causan un excesivo rebote del vehículo, creando una incomodidad importante o un alto potencial de peligro o daño severo al vehículo”.. 2.3.4. PCI Es un parámetro que permite calificar la condición superficial de la estructura del pavimento. Este índice varía desde 0 para un pavimento en mal estado hasta 100 para un pavimento excelente.. 24.

(36) Para el cálculo del PCI propondremos la guía INGEPAV (Ingeniería de Pavimentos). A continuación se presentarán los distintos tipos de fallas que se pueden encontrar en un pavimento flexible: (Vásquez, 2002). 2.3.4.1. Piel de cocodrilo.- “Las grietas de fatiga o piel de cocodrilo son una serie de grietas interconectadas cuyo origen es la falla por fatiga de la capa de rodadura asfáltica bajo acción repetida de las cargas de tránsito. El agrietamiento se inicia en el fondo de la capa asfáltica (o base estabilizada) donde los esfuerzos y deformaciones unitarias de tensión son mayores bajo la carga de una rueda. Inicialmente, las grietas se propagan a la superficie como una serie de grietas longitudinales paralelas. Después de repetidas cargas de tránsito, las grietas se conectan formando polígonos con ángulos agudos que desarrollan un patrón que se asemeja a una malla de gallinero o a la piel de cocodrilo. Generalmente, el lado más grande de las piezas no supera los 0.60 m.” (P10). Estas grietas básicamente ocurren en cargas repetidas de tránsito estas pueden ser en 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 área afectada, su medida es en m2. Opciones de reparación L: No se hace nada, sello superficial. Sobre carpeta. M: Parcheo parcial o en toda la profundidad (Full Depth). Sobre carpeta. Reconstrucción. H: Parcheo parcial o Full Depth. Sobre carpeta. Reconstrucción”.. 25.

(37) (Vásquez, 2002). 2.3.4.2. Exudación.- “La exudación es una película de material bituminoso en la superficie del pavimento, la cual forma una superficie brillante, cristalina y reflectora que usualmente llega a ser pegajosa. La exudación es originada por exceso de asfalto en la mezcla, exceso de aplicación de un sellante asfáltico o un bajo contenido de vacíos de aire. Ocurre cuando el asfalto llena los vacíos de la mezcla en medio de altas temperaturas ambientales y entonces se expande en la superficie del pavimento. Debido a que el proceso de exudación no es reversible durante el tiempo frío, el asfalto se acumulará en la superficie”. (P12). La medida para este tipo de falla se la realiza en metros cuadrados. Opciones de reparación L: No se hace nada. M: Se aplica arena / agregados y cilindrado. H: Se aplica arena / agregados y cilindrado (precalentando si fuera necesario). (Vasquez, 2002). 2.3.4.3. Agrietamiento en bloque.- “Las grietas en bloque son grietas interconectadas que dividen el pavimento en pedazos aproximadamente rectangulares. Los bloques pueden variar en tamaño de 0.30 m x 0.3 m a 3.0 m x 3.0 m. Las grietas en bloque se originan principalmente por la contracción del concreto asfáltico y los ciclos de temperatura diarios (lo cual origina ciclos diarios de esfuerzo / deformación unitaria). Las grietas en bloque no están asociadas a cargas e indican que el asfalto se ha endurecido significativamente. Normalmente ocurre sobre una gran porción del pavimento, pero algunas veces aparecerá únicamente en áreas sin tránsito. Este tipo de daño difiere de la piel de cocodrilo en que este último forma pedazos más pequeños, de muchos lados y con ángulos agudos. También, a diferencia de los bloques, la piel de cocodrilo es 26.

(38) originada por cargas repetidas de tránsito y, por lo tanto, se encuentra únicamente en áreas sometidas a cargas vehiculares (por lo menos en su primera etapa)”. (P14). Opciones de reparación L: Sellado de grietas con ancho mayor a 3.0 mm. Riego de sello. M: Sellado de grietas, reciclado superficial. Escarificado en caliente y sobre carpeta. H: Sellado de grietas, reciclado superficial. Escarificado en caliente y sobre carpeta. (Vasquez, 2002). 2.3.4.4. Abultamiento (BUMPS) y hundimientos (SAGS).-“Los abultamientos son pequeños desplazamientos hacia arriba localizados en la superficie del pavimento. Se diferencian de los desplazamientos, pues estos últimos son causados por pavimentos inestables. Los hundimientos son desplazamientos hacia abajo, pequeños y abruptos, de la superficie del pavimento. Las distorsiones y desplazamientos que ocurren sobre grandes áreas del pavimento, causando grandes o largas depresiones en el mismo, se llaman “ondulaciones” (hinchamiento: swelling).” (P16). Esta falla se mide en pie lineal o metro lineal.. Opciones de reparación L: No se hace nada. M: Reciclado en frío. Parcheo profundo o parcial. H: Reciclado (fresado) en frío. Parcheo profundo o parcial. Sobre carpeta.. 27.

(39) (Vásquez, 2002). 2.3.4.5. Corrugación.-“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”. (P18). Su medida es en metro cuadrado. Opciones de reparación L: No se hace nada. M: Reconstrucción. H: Reconstrucción. (Vásquez, 2002). 2.3.4.6. Depresión.- “Son áreas localizadas de la superficie del pavimento con niveles ligeramente más bajos que el pavimento a su alrededor. En múltiples ocasiones, las depresiones suaves sólo son visibles después de la lluvia, cuando el agua almacenada forma un “baño de pájaros” (bird bath). En el pavimento seco las depresiones pueden ubicarse gracias a las manchas causadas por el agua almacenada. Las depresiones son formadas por el asentamiento de la subrasante o por una construcción incorrecta. Originan alguna rugosidad y cuando son suficientemente profundas o están llenas de agua pueden causar hidroplaneo. Los hundimientos a diferencia de las depresiones, son las caídas bruscas del nivel. (P20). Este tipo de falla se lo mide en metros cuadrados.. 28.

(40) Opciones de reparación L: No se hace nada. M: Parcheo superficial, parcial o profundo. H: Parcheo superficial, parcial o profundo. (Vásquez, 2002). 2.3.4.7. Grieta en Borde.- “Las grietas de borde son paralelas y, generalmente, están a una distancia entre 0.30 y 0.60 m del borde exterior del pavimento. Este daño se acelera por las cargas de tránsito y puede originarse por debilitamiento, debido a condiciones climáticas, de la base o de la sub-rasante próxima al borde del pavimento. El área entre la grieta y el borde del pavimento se clasifica de acuerdo con la forma como se agrieta (a veces tanto que los pedazos pueden removerse)”. (P22). Se mide en metros lineales. Opciones de reparación L: No se hace nada. Sellado de grietas con ancho mayor a 3 mm. M: Sellado de grietas. Parcheo parcial - profundo. H: Parcheo parcial – profundo. (Vásquez, 2002). 2.3.4.8. Grieta de reflexión de junta (losa de concreto portland).- “Este daño ocurre solamente en pavimentos con superficie asfáltica construidos sobre una losa de concreto de cemento Portland. No incluye las grietas de reflexión de otros tipos de base (por ejemplo, estabilizadas con cemento o cal). Estas grietas son causadas principalmente por el movimiento de. 29.

(41) la losa de concreto de cemento Portland, inducido por temperatura o humedad, bajo la superficie de concreto asfáltico. Este daño no está relacionado con las cargas; sin embargo, las cargas del tránsito pueden causar la rotura del concreto asfáltico cerca de la grieta. Si el pavimento está fragmentado a lo largo de la grieta, se dice que aquella está descascarada. El conocimiento de las dimensiones de la losa subyacente a la superficie de concreto asfáltico ayuda a identificar estos daños”. (P24). Este tipo de fallas se miden en pies lineales o metros lineales.. Opciones de Reparación. L: Sellado para anchos superiores a 3.00 mm. M: Sellado de grietas. Parcheo de profundidad parcial. H: Parcheo de profundidad parcial. Reconstrucción de la junta. (Vásquez, 2002). 2.3.4.9. Desnivel de carril / berma.- “El desnivel carril / berma es una diferencia de niveles entre el borde del pavimento y la berma. Este daño se debe a la erosión de la berma, el asentamiento berma o la colocación de sobre carpetas en la calzada sin ajustar el nivel de la berma.” Opciones de reparación L, M, H: Re nivelación de las bermas para ajustar al nivel del carril.. 30.

(42) (Vásquez, 2002). 2.3.4.10. Grietas longitudinales y transversales (no son de reflexión de losas de concreto de cemento portland).-“Las grietas longitudinales son paralelas al eje del pavimento o a la dirección de construcción y pueden ser causadas por: 1.. Una junta de carril del pavimento pobremente construida.. 2.. Contracción de la superficie de concreto asfáltico debido a bajas temperaturas o al. endurecimiento del asfalto o al ciclo diario de temperatura. 3.. Una grieta de reflexión causada por el agrietamiento bajo la capa de base, incluidas las. grietas en losas de concreto de cemento Portland, pero no las juntas de pavimento de concreto. Las grietas transversales se extienden a través del pavimento en ángulos aproximadamente rectos al eje del mismo o a la dirección de construcción. Usualmente, este tipo de grietas no está asociado con carga”. (P28). Su medida es en metro lineal. Opciones de reparación L: No se hace nada. Sellado de grietas de ancho mayor que 3.0 mm. M: Sellado de grietas. H: Sellado de grietas. Parcheo parcial. (Vásquez, 2002). 2.3.4.11. Parcheo y acometida de servicios públicos.- “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 31.

(43) 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”. (P30). Este tipo de fallas se miden en pies cuadrados o metros cuadrados. Opciones de reparación L: No se hace nada. M: No se hace nada. Sustitución del parche. H: Sustitución del parche. (Vásquez, 2002). 2.3.4.12. Pulimiento de agregados.- “Este daño es causado por la repetición de cargas de tránsito. Cuando el agregado en la superficie se vuelve suave al tacto, la adherencia con las llantas del vehículo se reduce considerablemente. Cuando la porción de agregado que está sobre la superficie es pequeña, la textura del pavimento no contribuye de manera significativa a reducir la velocidad del vehículo. El pulimento de agregados debe contarse cuando un examen revela que el agregado que se extiende sobre la superficie es degradable y que la superficie del mismo es suave al tacto. Este tipo de daño se indica cuando el valor de un ensayo de resistencia al deslizamiento es bajo o ha caído significativamente desde una evaluación previa”. (P32). Su medida se la realiza en metros cuadrados. Opciones de reparación L, M, H: No se hace nada. Tratamiento superficial. Sobre carpeta. Fresado y sobre carpeta.. 32.

(44) (Vásquez, 2002). 2.3.4.13. Huecos.- “Los huecos son depresiones pequeñas en la superficie del pavimento, usualmente con diámetros menores que 0.90 m y con forma de tazón. Por lo general presentan bordes aguzados y lados verticales en cercanías de la zona superior. El crecimiento de los huecos se acelera por la acumulación de agua dentro del mismo. Los huecos se producen cuando el tráfico arranca pequeños pedazos de la superficie del pavimento. La desintegración del pavimento progresa debido a mezclas pobres en la superficie, puntos débiles de la base o la subrasante, o porque se ha alcanzado una condición de piel de cocodrilo de severidad alta. Con frecuencia los huecos son daños asociados a la condición de la estructura y no deben confundirse con desprendimiento o meteorización. Cuando los huecos son producidos por piel de cocodrilo de alta severidad deben registrarse como huecos, no como meteorización”. (P33). Opciones de reparación L: No se hace nada. Parcheo parcial o profundo. M: Parcheo parcial o profundo. H: Parcheo profundo.. 2.3.4.14. Cruce de vía férrea.- Son depresiones o abultamientos alrededor o entre los rieles. Su medida se la realiza en metros cuadrados si esta no afecta de nada el tráfico no la registramos.. Opciones de reparación L: No se hace nada. M: Parcheo superficial o parcial de la aproximación. Reconstrucción del cruce. H: Parcheo superficial o parcial de la aproximación. Reconstrucción del cruce. 33.