Análisis De La Estructura De Un Pavimento Flexible Desvío La Lorena Ubicado A La Altura Del Km 56 Vía Estatal E48 (Guayaquil – Daule Balzar); Tramo Comprendido Desde La Abscisa 0+000 Hasta La Abscisa 2+400

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(1)UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS. ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL. TRABAJO DE TITULACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL. VÍAS. TEMA: ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE DESVÍO LA LORENA UBICADO A LA ALTURA DEL KM 56 VÍA ESTATAL E48 (GUAYAQUIL – DAULE - BALZAR); TRAMO COMPRENDIDO DESDE LA ABSCISA 0+000 HASTA LA ABSCISA 2+400. AUTORES MORA CELI MARISSA MISHEL MENDOZA VALVERDE CRISTHIAN EDUARDO TUTOR ING. GREGORIO TIBURCIO BANCHÓN ZUÑIGA 2016 GUAYAQUIL – ECUADOR.

(2) II AGRADECIMIENTO Gracias a Dios por darme sabiduría, perseverancia para forjarme en el sendero correcto de la vida, prevaleciendo siempre la humildad en mi corazón. Una meta más alcanzada con mucho esfuerzo y dedicación, eso se lo debo a mi padre celestial. Gracias a mi familia, por haber estado en todo momento brindándome su apoyo, para que nunca me rinda ante cualquier obstáculo, son y será lo más apreciado que tengo en mi vida. Gracias a todos los Docentes de la Universidad de Guayaquil de la Carrera de Ingeniería Civil por haberme impartido sus conocimientos en el transcurso de mi formación como profesional. Gracias Ing. Gregorio Tiburcio Banchón Zuñiga por ser la guía fundamental en la elaboración de este proyecto de titulación. A mis amigos y compañeros Luis Ortiz y Cristhian Mendoza por haber compartidos grandes momentos en el transcurso de la carrera universitaria.. Marissa Mishel Mora Celi.

(3) III. AGRADECIMIENTO Agradezco a Dios por estar presente en cada etapa de mi vida, que con su amor y bondad me ha permitido culminar esta etapa de formación profesional, a mis padres por el apoyo incondicional y confianza en mis capacidades, a mis hermanos por encontrar en ellos la inspiración de lucha en momentos que creí no poder, a mis familiares por el apoyo sentimental y económico, a mis amigos que me apoyaron y nunca fueron egoístas al compartir sus conocimientos. Agradezco a los profesores por los conocimientos compartidos en el transcurso de la carrera, en especial al Ing. Gregorio Tiburcio Banchón Zuñiga quien con paciencia compartió conocimientos y experiencias que sirvieron como guía en la elaboración de este trabajo, siendo ellos parte de esta noble Universidad que me brindó la oportunidad de formarme profesionalmente con valores éticos y morales, por siempre agradecido con la Universidad de Guayaquil.. Cristhian Mendoza.

(4) IV. DEDICATORIA El presente trabajo de Titulación está dedicado a la Misericordia de Dios, ya que gracias a su obra y gracia he logrado concluir mi carrera universitaria. A mi padre el Ing. Freddy Mora Valverde por ser mi apoyo incondicional en todo momento, ayudándome económicamente en mi vida universitaria. A mi adorada madre Sra. Teresa Celi Espinoza por apoyarme todo el tiempo, sus consejos y enseñanzas han permitido que logré otra meta más en mi vida. A mi querida hermana Ing Priscila Mora Celi por ser quien confió en mi todo el tiempo. A mi venerado hermano Daniel Mora Celi por ser mi constante motivación para terminar con éxito mi carrera. Marissa Mishel Mora Celi.

(5) V. DEDICATORIA Este trabajo que ha sido el fruto del esfuerzo y dedicación está dedicado a Dios por prestarme la voluntad y fuerzas necesarias para poder superar cada obstáculo de la vida logrando cumplir los objetivos propuestos. A mis padres, por ser mi mayor referente de “el que persevera alcanza” que con su trabajo y consejos han guiado cada paso en mi vida, a mis hermanos, por ser la fuente de inspiración de lucha por salir adelante. A mis familiares, por formar parte de mi vida y brindarme su apoyo incondicional en todo momento. A mis amigos, por la confianza y amistad compartida en el transcurso de nuestra formación profesional.. Cristhian Mendoza.

(6) VI. TRIBUNAL DE TITULACIÓN. Ing. Eduardo Santos Baquerizo. Msc. Decano de la Facultad. Ing. Gregorio Banchón Zuñiga. Tutor. Ing. David Stay Coello, MG. Vocal. Ing. Fausto Cabrera Montes. Msc. Vocal.

(7) VII DECLARACIÓN EXPRESA. Art. XI Del reglamento de graduación de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de La Universidad de Guayaquil.. La responsabilidad del contenido de este documento de tesis de grado es de mi exclusiva autoría.. MORA CELI MARISSA MISHEL CI: 0705937753. MENDOZA VALVERDE CRISTHIAN EDUARDO CI: 0941618845.

(8) VIII. ÍNDICE CAPÍTULO I 1. GENERALIDADES. 1.1.. INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 1. 1.2.. RESUMEN........................................................................................................ 3. 1.3.. OBJETIVOS ...................................................................................................... 4. 1.3.1.. Objetivo General. ................................................................................... 4. 1.3.2.. Objetivos Específicos. ............................................................................ 4. 1.4.. DELIMITACIÓN DEL TEMA .................................................................................. 5. 1.4.1.. Ubicación del Proyecto........................................................................... 6. 1.4.2.. Planteamiento del Problema .................................................................. 7. 1.5.. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO ......................................................................... 8. 1.6.. APLICACIÓN DE LA METOLOGÍA .......................................................................... 9. CAPÍTULO II 2. MARCO TEÓRICO 2.1.. INTRODUCCIÓN A LOS PAVIMENTOS.................................................................. 10. 2.2.. ELEMENTOS DEL PAVIMENTO........................................................................... 10. 2.2.1.. Capa de rodadura. ............................................................................... 10. 2.2.2.. Base. .................................................................................................... 10. 2.2.3.. Subbase. .............................................................................................. 11. 2.2.4.. Subrasante. .......................................................................................... 11.

(9) IX 2.2.5. 2.3.. Material de Mejoramiento. .................................................................... 11. TIPOS DE PAVIMENTOS ................................................................................... 12. 2.3.1.. Pavimento Flexible. .............................................................................. 12. 2.3.2.. Pavimento Rígido. ................................................................................ 12. 2.3.3.. Pavimento Semirrígido. ........................................................................ 13. 2.3.4.. Pavimento Articulado. .......................................................................... 14. 2.4.. FALLAS EN PAVIMENTOS FLEXIBLES ................................................................. 14. 2.5.. MÉTODO PCI (ÍNDICE DE CONDICIÓN DE PAVIMENTOS) ...................................... 52. 2.5.1.. Procedimiento de evaluación ............................................................... 53. 2.5.2.. Materiales e instrumentos .................................................................... 54. 2.5.3.. Unidad de muestreo ............................................................................. 54. 2.5.4.. Determinación de las unidades de muestreo ....................................... 55. 2.5.5.. Selección de las Unidades de Muestreo para Inspección .................... 56. 2.5.6.. Procedimiento de Inspección y Cálculo................................................ 56. 2.5.7.. Nivel de Intervención según PCI ......................................................... 59. 2.6.. PARÁMETROS DE DISEÑO PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES AASHTO 1993 ........... 60. 2.6.1.. Tráfico .................................................................................................. 60. 2.6.2.. Factores de equivalencias de carga por eje de la AASTHO ................ 60. 2.6.3.. Distribución Direccional y por Carril de Vehículos Pesados ................. 62. 2.6.4.. Confiabilidad de Diseño (R%) .............................................................. 63. 2.6.5.. Error normal combinado, (So) .............................................................. 64. 2.6.6.. Índice de servicio presente................................................................... 64. 2.6.7.. Número Estructural (SN): ..................................................................... 65.

(10) X 2.6.8.. Módulo Resiliente (MR). ....................................................................... 66. 2.6.9.. Coeficientes estructurales de las capas ............................................... 67. 2.6.9.1. Coeficiente estructural de capas asfálticas (MDC – MDF) ............... 67 2.6.9.2. Coeficiente estructural de bases granulares ..................................... 68 2.6.9.3. Coeficiente estructural de subbase granulares ................................ 68 2.6.9.4. Coeficientes estructurales de mejoramiento ..................................... 68 2.6.10. Coeficiente de drenaje de las capas granulares, mi ............................. 68 2.6.11. Selección del espesor de las capas del pavimento .............................. 69 2.7.. ENSAYOS DE LABORATORIO ............................................................................ 70. 2.7.1.. Clasificación de suelo (S.U.C.S) .......................................................... 71. 2.7.1.1. Suelos gruesos. ................................................................................ 71 2.7.1.2. Suelos finos. ..................................................................................... 72 2.7.2.. Clasificación de suelos AASHTO ......................................................... 73. 2.7.3.. Contenido de Humedad ....................................................................... 73. 2.7.4.. Límite Líquido ....................................................................................... 74. 2.7.5.. Límite Plástico ...................................................................................... 75. 2.7.6.. Análisis Granulométrico ....................................................................... 76. 2.7.7.. CBR...................................................................................................... 77. 2.7.8.. Ensayo de Compactación - Proctor Modificado ................................... 78. 2.7.9.. Ensayo Abrasión de los Ángeles .......................................................... 79.

(11) XI. CAPÍTULO III METODOLOGÍA A APLICAR 3.1.. TRABAJO DE CAMPO ...................................................................................... 82. 3.2.. TRABAJO DE LABORATORIO ............................................................................ 82. 3.3.. TRABAJO DE OFICINA ..................................................................................... 83. CAPÍTULO IV 4. DESARROLLO 4.1.. TRÁFICO ....................................................................................................... 84. 4.1.1.. UBICACIÓN DE LA ESTACION DE CONTEO .................................... 85. 4.1.2.. Resumen de conteo de tráfico ............................................................. 86. 4.1.3.. Cálculo de Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA) ............................... 87. 4.1.4.. Variaciones del Tráfico ......................................................................... 87. 4.1.4.1. Factor de Ajuste Mensual (Fm)......................................................... 88 4.1.4.2. Factor de ajuste Diario (Fd). ............................................................. 88 4.1.5.. Proyección del tráfico ........................................................................... 91. 4.1.5.1. Tráfico futuro. ................................................................................... 91 4.1.5.2. Composición del Tráfico. .................................................................. 92 4.1.5.3. Tráfico proyectado a 15 años. .......................................................... 93 4.2.. CÁLCULO DEL PCI (ÍNDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO).................. 94. 4.3.. ESTIMACIÓN DEL TRÁNSITO DE DISEÑO PARA PAVIMENTOS ................................ 96. 4.3.1.. Cálculo del Factor camión .................................................................... 97. 4.3.2.. Cálculo de los ESALS para un periodo de diseño de 15 años. ............ 98.

(12) XII 4.4.. VERIFICACIÓN DE LA CALIDAD DE LOS MATERIALES EXISTENTES EN EL PAVIMENTO 99. 4.4.1.. Resumen de ensayos de laboratorio .................................................. 100. 4.5.. CBR DE DISEÑO .......................................................................................... 101. 4.6.. DISEÑO PROPUESTO .................................................................................... 102. CONCLUSIONES ..............................................................................……….. 104 RECOMENDACIONES ................................................................................... 105 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 217. ANEXOS Anexo A – Fotografías Anexo B Curvas de Valor deducido Anexo C Formato para Evaluación de Pavimento Flexible Anexo D Ensayos de Laboratorio. BIBLIOGRAFÍA.

(13) XIII. ÍNDICE DE GRÁFICO. Gráfico # 1 Ubicación del proyecto.......................................................................... 6 Gráfico # 2 Estructura del pavimento flexible ........................................................ 12 Gráfico # 3 Estructura del pavimento rígido .......................................................... 13 Gráfico # 4 Estructura de pavimento semirrígido .................................................. 13 Gráfico # 5 Estructura de pavimento articulado .................................................... 14 Gráfico # 6 Fallas en pavimentos flexibles ............................................................ 17 Gráfico # 7 Valor de deducción para falla tipo 1 .................................................... 57 Gráfico # 8 Valor deducido corregido (VDC) ......................................................... 58 Gráfico # 9 Curva de deterioro de un pavimento ................................................... 59 Gráfico # 10 Ubicación de la estación de conteo .................................................. 85 Gráfico # 11 Estadísticas de Fallas registradas .................................................... 95 Gráfico # 12 Porcentajes de calificación por muestra ........................................... 96.

(14) XIV. ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración # 1 Formato para evaluación de pavimentos flexibles ................................. 53 Ilustración # 2 Valores de diseño recomendados para carreteras de dos carriles y caminos vecinales de construcción ............................................................................ 90.

(15) XV. ÍNDICE DE TABLA. Tabla # 1 Coordenadas UTM DATUM WGS 84 ...................................................... 6 Tabla # 2 Especificaciones para material de base ................................................ 10 Tabla # 3 Especificaciones para material de Subbase .......................................... 11 Tabla # 4 Especificaciones para material de mejoramiento .................................. 12 Tabla # 5 Longitud de Unidades de Muestreo Asfálticas ...................................... 55 Tabla # 6 Clasificación según PCI ........................................................................ 58 Tabla # 7 Factor de distribución por carril Fca ...................................................... 62 Tabla # 8 Factor de distribución por carril ............................................................. 62 Tabla # 9 Nivel de Confiabilidad, R (%)................................................................. 63 Tabla # 10 Desviación normal estándar, Zr........................................................... 63 Tabla # 11 Desviación estándar So ...................................................................... 64 Tabla # 12 Condición según PSI ........................................................................... 64 Tabla # 13 Serviciabilidad inicial Po ...................................................................... 65 Tabla # 14 Serviciabilidad final Pt ......................................................................... 65 Tabla # 15 Relaciones del módulo resiliente (Psi) ................................................ 67 Tabla # 16 Calidad de drenaje .............................................................................. 68 Tabla # 17 Coeficientes de drenaje para pavimentos flexibles mx ........................ 69 Tabla # 18 Espesores mínimos recomendados por la AASHTO- 93 .................... 70 Tabla # 19 Clasificación de suelos de acuerdo a la SUCS ................................... 72 Tabla # 20 Clasificación de suelos AASHTO ........................................................ 73 Tabla # 21 Clasificación de suelo según CBR ...................................................... 78 Tabla # 22 Granulometría de la muestra de agregado para ensayo. .................... 79 Tabla # 23 Variables del proyecto ......................................................................... 81 Tabla # 24 Condensado de tráfico en dos direcciones.......................................... 86 Tabla # 25 Factor de ajuste mensual Fm .............................................................. 88 Tabla # 26 Factor de ajuste diario Fd .................................................................... 88 Tabla # 27 Clasificación de la vía según TPDAexistente ...................................... 91 Tabla # 28 Composición de tráfico asignado ........................................................ 92.

(16) XVI Tabla # 29 Tasas de crecimiento .......................................................................... 92 Tabla # 30 Proyección de tráfico a 15 años .......................................................... 93 Tabla # 31 Tipos de fallas en pavimentos ............................................................. 94 Tabla # 32 Resumen de fallas registradas ............................................................ 94 Tabla # 33 Frecuencias absolutas y relativas según calificación .......................... 95 Tabla # 34 Hoja de cálculo de Factor camión ....................................................... 97 Tabla # 35 Hoja de cálculo de los Esals de diseño ............................................... 98 Tabla # 36 Resumen de ensayos de laboratorio ................................................. 100 Tabla # 37 Hoja de cálculo de CBR de diseño .................................................... 101 Tabla # 38 Hoja de cálculo de Diseño de pavimento flexible .............................. 102.

(17) XVII. ÍNDICE DE FOTOS. Foto # 1 Piel de cocodrilo ...................................................................................... 18 Foto # 2 Exudación ............................................................................................... 20 Foto # 3 Fisuras en bloque .................................................................................... 22 Foto # 4 Abultamiento ........................................................................................... 24 Foto # 5 Ondulaciones .......................................................................................... 26 Foto # 6 Depresiones ............................................................................................ 28 Foto # 7 Grietas de borde ..................................................................................... 30 Foto # 8 Grieta de reflexión de juntas ................................................................... 32 Foto # 9 Desnivel carril – berma ........................................................................... 34 Foto # 10 Grietas longitudinales y transversales ................................................... 35 Foto # 11 Parche ................................................................................................... 37 Foto # 12 Agregado pulido ................................................................................... 39 Foto # 13 Huecos .................................................................................................. 41 Foto # 14 Ahuellamiento ....................................................................................... 44 Foto # 15 Grietas de desplazamiento.................................................................... 47 Foto # 16 Hinchamientos ...................................................................................... 49 Foto # 17 Disgregación y desintegración .............................................................. 50 Foto # 18 Materiales e instrumentos para la Evaluación del PCI .......................... 54 Foto # 19 Excavación de calicatas a 1.50 m de profundidad ................................ 70 Foto # 20 Muestras de las capas del pavimento existente .................................... 71 Foto # 21 Ensayo de límite líquido y plástico ........................................................ 75 Foto # 22 Granulometría ....................................................................................... 76 Foto # 23 Ensayo de CBR..................................................................................... 77 Foto # 24 Ensayo de abrasión de los angeles ...................................................... 80 Foto # 25 Conteo de tráfico ................................................................................... 84.

(18) 1. CAPÍTULO I 1. GENERALIDADES 1.1. Introducción Las carreteras desde la antigüedad han sido el medio de comunicación que ha posibilitado el desarrollo social y económico de los pueblos, siendo necesario darles el mantenimiento adecuado para que cumplan las funciones con que fueron concebidas, en el lapso de tiempo de vida útil. Laurel una parroquia del Cantón Daule habitado por gente humilde y trabajadora cuenta con un acceso principal de 9.2 km, que por falta o poca actividad de mantenimiento se han desarrollado fallas en la superficie del mismo, mitigando el confort y la seguridad de transporte a los usuarios, surgiendo la necesidad de mejorar el estado situacional de la vía. De acuerdo a la problemática expuesta, nace la motivación de desarrollar el tema de investigación: Análisis de la estructura de un pavimento flexible Desvió la Lorena, ubicado a la altura del Km 56 vía estatal E48 (Guayaquil – Daule – Balzar); tramo comprendido desde la abscisa 0+000 hasta la 2+400. Analizar la estructura de un pavimento flexible comprende la cuantificación de fallas existentes y la verificación de la calidad de los materiales que conforman la estructura del pavimento, puntos claves que requieren la aplicación de métodos y ensayos para su respectiva verificación. Para estimar el estado real del pavimento, se aplicará el “Método PCI” (Pavement Condition Index), según norma ASTM D6433-03 basado en la inspección visual de las.

(19) 2 fallas de acuerdo al tipo, cantidad y grado de severidad; los diversos tipos de ensayos de suelos tales como Límite Líquido, Plástico, Proctor y Cbr, entre otros que determinan las características físico mecánica de los materiales que conforman las diversas capas del pavimento según el MTOP ente regulador de obras viales..

(20) 3. 1.2. Resumen El presente trabajo tiene como objetivo determinar las causas que provocan el deterioro del pavimento flexible en el Desvió La Lorena, donde se ha seleccionado los 2400 m como muestra preponderante para el estudio. Este trabajo está dividido en cuatros capítulos. El primero explica la razón del estudio enfocada a la localidad que se ve afectada donde se detalla los objetivos, el problema, delimitación y justificación del tema propuesto. El segundo capítulo es el Marco teórico, donde se define los conceptos relacionados a pavimentos desde. ¿Qué es?,. clasificación, materiales, los parámetros de diseño en pavimentos flexibles, los diversos tipos de ensayos de suelos y el método PCI que determina la condición del pavimento. En el tercero, se explica la metodología desde el trabajo de campo basado en la inspección visual de fallas, para determinar la condición del pavimento y un aforo de tráfico vehicular para determinar el TPDA, además la extracción de muestras de suelo (calicatas); el trabajo de laboratorio que radica en realizar los respectivos ensayos que determinan las características físico – mecánicas del material. Los trabajos de oficina que es la realización de los respectivos cálculos para verificar parámetros anteriormente mencionados los mismos que nos permitirán concluir y sugerir recomendaciones para mejorar la capacidad estructural de la vía, siendo este último el contenido del capítulo 4..

(21) 4. 1.3. Objetivos 1.3.1. Objetivo General. Recomendar la estructura de un pavimento flexible adecuada para la demanda de tráfico vehicular en el desvío La Lorena ubicado a la altura del km 56 Vía estatal E48 (Guayaquil – Daule - Balzar); tramo comprendido desde la abscisa 0+000 hasta la abscisa 2+400; aplicando la AASHTO-93.. 1.3.2. Objetivos Específicos. . Determinar el TPDA (Tráfico Promedio Diario Anual) de la vía Ingreso La Lorena; tramo comprendido desde la abscisa 0+000 hasta la abscisa 2+400. A partir de un aforo vehicular manual para estimar la demanda de diseño de la estructura del pavimento.. . Evaluar por el método PCI (Índice de Condición de Pavimentos) el deterioro físico (fallas de los pavimentos: grietas, deformación, envejecimiento, etc.), del Desvió La Lorena; tramo comprendido desde la abscisa 0+000 hasta la abscisa 2+400, para justificar el nivel de intervención en la vía.. . Verificar las características mecánicas de las capas que conforman el pavimento flexible existente, realizando los estudios de suelos respectivos.. . Diseñar una nueva estructura del pavimento, aplicando la AASHTO – 93..

(22) 5. 1.4. Delimitación del Tema El desvío La Lorena ubicado a la altura del Km 56 Vía estatal E48 (Guayaquil – DauleBalzar); acceso principal a la parroquia rural Laurel, jurisdicción del cantón Daule, se encuentra ubicado geográficamente en el norte de la provincia del Guayas. Su clima es de 26 a 32 grados centígrados en invierno y 22 a 26 grados C en el verano. La mayoría de la población se dedica a la actividad agrícola, ladrillera, arrocera, ganadera y pesca artesanal. Está vía cuenta con 9.2 kilómetros de longitud, el tramo a analizarse comprende desde la abscisa 0+000 hasta 2+400 considerando este tramo como una muestra preponderante en el estudio, de acuerdo a la demanda del tráfico vehicular 2016. Siendo las fallas el indicio del colapso estructural del pavimento flexible, se analizará si los espesores y el estado del material cumplen con las normas establecidas por el Ministerio de Transporte y Obras Públicas (MTOP)..

(23) 6 1.4.1. Ubicación del Proyecto.. Desvío La Lorena - Acceso Principal a la Parroquia Rural Laurel. Gráfico # 1 Ubicación del proyecto “Desvío La Lorena” Fuente: Autores. Tabla # 1 Coordenadas UTM DATUM WGS 84. COORDENADAS UTM DATUM WGS 84. Descripción. Este(X) Norte(Y). Inicio Desvió Laurel. 612123. 9804448. Fin Laurel. 614396. 9803678. Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa.

(24) 7 1.4.2. Planteamiento del Problema. Desde que el hombre tuvo la necesidad de trasladarse de un lugar a otro. Las carreteras o caminos han permitido ser una vía de comunicación que se emplean para el transporte, generando el desarrollo de los pueblos, obteniendo un papel fundamental en el progreso productivo, económico y social de la zona. El desvío La Lorena tiene un pavimento asfáltico, actualmente se encuentra en malas condiciones a causas asociadas a su uso, diseño o proceso constructivo, afectando directamente a la población de la parroquia rural Laurel y sus recintos aledaños, los mismos que utilizan está vía como acceso principal a los cantones más cercanos. Desde hace aproximadamente 5 años en el sector se han abierto nuevas canteras y piladoras, esto ha provocado el incremento del tráfico pesado afectando directamente la superficie del pavimento, provocando fallas cuya prevención y/o corrección es abordada por operaciones de mantenimiento en la vía, sin embargo no hay evidencia de ello..

(25) 8. 1.5. Justificación del Proyecto El desvío La Lorena ubicado a la altura del km 56 Vía estatal E48 (Guayaquil – Daule – Balzar); siendo una zona industrial de acceso principal a la parroquia rural Laurel y a los recintos: Los Ángeles, Pueblo Nuevo, Boca de las Piñas, Yurima, debería brindar un mejor servicio a la ciudadanía. Una infraestructura vial adecuada promueve el bienestar de sus habitantes y el desarrollo productivo e industrial, influyendo directamente en el progreso económico y social de la zona. Está carretera por las malas condiciones que presenta, dificulta el tránsito impidiendo el fortalecimiento del comercio local, regional e internacional de los productos existentes en el lugar. Por tal motivo, el presente estudio tiende a determinar cuales son las causas del deterioro de la estructura del pavimento flexible y sus posibles soluciones con la finalidad de mejorar la estructura del mismo, lo que hará de este estudio una propuesta factible para la comunicación entre pueblos..

(26) 9. 1.6. Aplicación de la metología Este trabajo de investigación se basa en la descripción de los parámetros que influyen en el deterioro de la vía en estudio. La metodología a aplicarse será evaluar el estado actual de la vía. Para la elaboración de las mediciones de campo y la obtención del TPDA (Tráfico Promedio Diario Anual) de la vía, se acoge cabalmente la metodología del Manual de Ingeniería de Tránsito Fundamentos y Aplicaciones para la elaboración de ensayos de tomas de terreno aplicando las Normas de Diseño Geométrico establecidas por el MTOP Año 2003. Ingeniería de transito fundamentos y aplicaciones, Rafael Cal y Mayor R. James Cárdenas G. De acuerdo a las fallas observadas se obtendrá el PCI (Índice de Condición del Pavimento), mediante la observación de las fallas existentes a cada 32 metros de acuerdo a la Norma D6433-03, considerando el grado de severidad y cantidad de las fallas presentes en el tramo para concluir en la clasificación del estado situacional de la vía. Mediante los ensayos de laboratorio podemos determinar la capacidad mecánica de las capas que conforman el pavimento, proceso que empieza con la toma de muestras (calicatas) cada 500 metros, luego se realizará los ensayos respectivos..

(27) 10. CAPÍTULO II 2. MARCO TEÓRICO 2.1. Introducción a los pavimentos El pavimento es una estructura conformada por varias capas de distintos materiales, construida sobre la subrasante, con el objetivo de soportar y transmitir las cargas ocasionadas por el tránsito vehicular, brindando comodidad y seguridad para el usuario.. 2.2. Elementos del pavimento 2.2.1. Capa de rodadura. Es la capa que conforma la superficie del pavimento, puede ser de concreto de cemento Portland (rígido) o de adoquines (articulado), bituminoso (flexible), su función es proporcionar una superficie uniforme, estable y segura al tránsito. 2.2.2. Base. Es la capa adyacente a la capa de rodadura, cuya función es sostener, distribuir y transmitir las cargas producidas por el tránsito. Está conformada por material granular drenante o puede ser tratada con asfalto, cemento o cal dando lugar a una base estabilizada. Tabla # 2 Especificaciones para material de base. Materiales de Base Características Porcentajes Limite Líquido pasante < 25 % del tamiz Nᵒ 40 Índice de Plasticidad <6% Desgaste por Abrasión < 40 % C.B.R. ≥ 80 % Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Públicas.

(28) 11 2.2.3. Subbase. Esta capa de acuerdo al espesor de diseño adoptado puede resultar favorable en la economía de un proyecto, es una capa de material especificado con un espesor de diseño, el cual soporta a la base y a la carpeta. Tabla # 3 Especificaciones para material de Subbase. Materiales de Sub Base Características Porcentajes Límite líquido pasante >25 % del tamiz Nᵒ 40 Índice de Plasticidad ≤6% Desgaste por Abrasión < 50 % C.B.R. ≥ 30 % Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Públicas. 2.2.4. Subrasante. Es la capa de terreno natural de una vía que soporta el paquete estructural del pavimento, su profundidad no está limitada de manera que no le afecta las cargas del tránsito. Mientras la calidad de la sub rasante sea mejor, se reducirá el espesor del pavimento, por ende los costos disminuirán. 2.2.5. Material de Mejoramiento. Cuando la calidad de la sub rasante es de baja calidad se coloca un material de mejoramiento que: “Deberá ser suelo granular, material rocoso combinaciones de ambos libre de material orgánico, escombros y salvo que se especifique de otra manera, tendrá una granulometría tal que toda las partículas pasaran por un tamiz de 4” (100 mm) con abertura cuadrada y no más del 20% pasara el tamiz N° 200 (0.075 mm), de acuerdo al ensayo AASHO-T.11.” (MOP-001-F, 2002, pág. 400).

(29) 12 Tabla # 4 Especificaciones para material de mejoramiento. Materiales de Mejoramiento Sub Rasante Características Porcentaje Límite Líquido pasante ≤ 35 % del tamiz Nᵒ 40 <9% Índice de Plasticidad > 20 % C.B.R. Fuente: Ministerio de Transporte y obras Públicas. 2.3. Tipos de pavimentos 2.3.1. Pavimento Flexible. Se caracteriza por tener una estructura conformado por una capa de rodadura bituminosa, que descansa sobre la base y subbase, las mismas que tienen la capacidad de deflectarse al soportar y distribuir las cargas del tránsito vehicular. Este tipo de pavimento resulta económico en su construcción inicial, su desventaja es el constante mantenimiento para que pueda cumplir su vida útil de diseño. Tiene un periodo de vida entre 10 a 20 años.. Gráfico # 2 Estructura del pavimento flexible Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. 2.3.2. Pavimento Rígido. La estructura de este tipo de pavimento está conformada esencialmente por una losa de concreto hidráulico, que descansa sobre una base de material seleccionado..

(30) 13 Este tipo de pavimento resulta elevado en su construcción inicial en comparación al pavimento flexible, requiere muy poco mantenimiento. Su periodo de vida útil es de 20 a 40 años.. Gráfico # 3 Estructura del pavimento rígido Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. 2.3.3. Pavimento Semirrígido. Esencialmente es un pavimento flexible en el cual a alguna de sus capas se le ha dado una rigidez alta, mediante tratamientos específicos con asfalto, cemento cal u otros productos. La transmisión de los esfuerzos al suelo de soporte o fundación se hace en parte por disipación y otro tanto por repartición, por eso se asume que tiene un comportamiento mixto. (Higuera Sandoval, 2011, pág. 19). Gráfico # 4 Estructura de pavimento semirrígido Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa.

(31) 14 2.3.4. Pavimento Articulado. Es el pavimento formado por elementos prefabricados (bloques o adoquines) de pequeñas dimensiones, que individualmente son muy rígidos y se asientan sobre una capa de arena. Estos van asentado sobre la subbase o directamente sobre la subrasante, dependiendo de la calidad de ésta. Transmiten los esfuerzos al suelo de soporte mediante un mecanismo de disipación de tensiones. (Higuera Sandoval, 2011). Gráfico # 5 Estructura de pavimento articulado Fuente: Nociones sobre métodos de diseño de estructuras de pavimentos para carreteras. 2.4. Fallas en pavimentos flexibles Las fallas se producen por un deficiente diseño, calidad de materiales, construcción, el tránsito vehicular y el medio ambiente, todos. estos elementos. agrupados, son la causa del deterioro del pavimento. Existen dos tipos de fallas: estructurales y funcionales. Las estructurales son las que originan el deterioro del paquete estructural, disminuyendo la cohesión de las capas y afectando su comportamiento frente a las cargas externas. Las fallas funcionales influyen en la calidad óptima de la superficie de rodadura, la serviciabilidad y seguridad que se brinda a la población. (Rodríguez Velásquez, 2009, pág. 11).

(32) 17 (Ing. Corros B., Ing. Urbáez P., & Ing. Corredor M., 2009, págs. 4 - 41), puntualizan en el MANUAL DE EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS, las 19 fallas que se describen a continuación las mismas que contienen la descripción, causas y procedimientos de reparación.. Gráfico # 6 Fallas en pavimentos flexibles Fuente: Tesis “Cálculo de índice de condición de pavimento flexible.”.

(33) 18. PIEL DE COCODRILO. (PC, UNIDAD DE MEDIDA: M2). FALLA TIPO 1. Foto # 1 Piel de cocodrilo Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: Las grietas de fatiga o piel de cocodrilo son una serie de grietas interconectada cuyo origen es la falla por fatiga de la capa de rodamiento bajo acción repetida de las cargas de tránsito tales como las huellas de las ruedas. 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. La piel de cocodrilo se considera. como un daño estructural importante y. usualmente se presenta acompañado por ahuellamiento. 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..

(34) 19 Severidades Baja: Serie de fisuras longitudinales paralelas (pueden llegar a tener aberturas de 3mm), principalmente en la huella, que no presenta desportillamiento, con poca o ninguna conexión entre ellas y no existe evidencia de bombeo. Media: Las fisuras han formado un patrón de polígonos pequeños y angulosos que pueden tener un ligero desgaste en los bordes y aberturas entre 1mm y 3mm, sin evidencia de bombeo. Alta: Las fisuras han evolucionado (abertura mayor que 3mm), se presenta desgaste o desportillamiento en los bordes y los bloques se encuentran sueltos o se mueven ante el tránsito, incluso llegando a presentar descascaramiento y bombeo. Medición Metros cuadrados (m2) de área afectada. La mayor dificultad en la medida de este tipio de daño radica en que, a menudo, dos o tres niveles de severidad coexisten en un área deteriorada. Si estas porciones pueden ser diferenciadas con facilidad, deben medirse y registrarse separadamente. De lo contrario, toda el área deberá ser calificada en el mayor nivel de severidad que se presente. Opciones de reparación: B: No se hace nada, sello superficial, Sobrecarpeta. M: Parcheo parcial o en toda la profundidad (Full Depth). Sobrecarpeta Reconstrucción. A: Parcheo parcial o Full Depth. Sobrecarpeta. Reconstrucción.

(35) 20 EXUDACIÓN FALLA TIPO 2. (EX, UNIDAD DE MEDIDA:M2). Foto # 2 Exudación Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: La exudación es una película de material bituminoso en la superficie del pavimento, la cual forma una superficie brillante, usualmente llega a ser pegajosa. La exudación puede ser originada por exceso de asfalto en la mezcla, exceso de aplicación de un sello asfáltico, bajo contenido de vacíos de la mezcla. La exudación ocurre cuando el asfalto llena los vacíos de la mezcla en medio de altas temperaturas ambientales, emerge y entonces se expande en la superficie del pavimento. Es un proceso que puede llegar a afectar la resistencia al deslizamiento. Severidades Baja: La exudación se hace visible en la superficie, aunque en franjas aisladas y de espesor delgado que no cubre los agregados gruesos..

(36) 21 Media: Apariencia característica, con exceso de asfalto libre que conforma una película que cubre parcialmente los agregados, con frecuencia localizada en las huelas del tránsito, se toma pegajoso en los climas cálidos. Alta: Presencia de una cantidad significativa de asfalto en la superficie cubriendo casi la totalidad de los agregados, lo que le da un aspecto húmedo de intensa coloración negra y se toma pegajoso en los climas cálidos. Medición Metros cuadrados (m2) de área afectada. Si se contabiliza la mancha no deberá contabilizarse el pulimento de agregados. Opción de reparación B: No se hace nada. M: Se aplica arena / agregados y compactación. Lavado. A: Se aplica arena / agregados y compactación (precalentando si fuera necesario). Lavado..

(37) 22. FISURAS EN BLOQUE FALLA TIPO 3. (FB, UNIDAD DE MEDIDA: M2). Foto # 3 Fisuras en bloque Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: Las grietas en bloque son grietas interconectadas que dividen el pavimento en pedazos aproximadamente rectangulares. Los bloques pueden variar en tamaño de 0.30 m x 0.30 m x 3.0 m. Las grietas en bloque se originan principalmente por la contracción del concreto asfáltico y los ciclos de temperatura diarios. Severidades: Baja: . Grieta sin relleno de ancho menor de 10.0 mm.. . Grieta rellena de cualquier ancho (con condición satisfactoria del material llenante). Media: . Grieta sin relleno de ancho entre 10.0 mm y 76.0 mm.

(38) 23 . Grieta sin relleno de cualquier ancho hasta 76.0 mm, rodeada de grietas adyacentes pequeñas.. Alta: . Cualquier grieta rellena o no, rodeada de grietas adyacentes pequeñas de severidad media o alta.. . Grieta sin relleno de más de 76.0 mm de ancho.. Medición: Metros cuadrados (m2) de área afectada. Puede existir un área en la que se presente diferentes severidades, caso en el que se registra el área correspondiente a cada una, de ser posible, o de lo contrario se registra toda el área afecta y se asigna el mayor grado de severidad. Opción de reparación: B: 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. A: Sellado de grietas, reciclado superficial. Escarificado en caliente y sobre – carpeta..

(39) 24. FALLA TIPO 4 ABULTAMIENTO - HUNDIMIENTO. AB- HUN, UNIDAD DE MEDIDA: M. Foto # 4 Abultamiento Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: Los abultamientos son deterioros que se asignan a. los “abombamientos” o. prominencias que se presentan en la superficie del pavimento. Pueden presentarse bruscamente ocupando pequeñas áreas o gradualmente en áreas grandes, acompañados en algunos caos por fisuras. Los hundimientos son desplazamientos hacia abajo, pequeños y abruptos, de la superficie del pavimento. Severidades Baja: No tienen una consecuencia importante en la calidad de rodaje. Media: Producen un efecto medio en la calidad de rodaje. Alta: Producen un efecto negativo muy marcado en la calidad del rodaje..

(40) 25 Medición: Se miden en pies lineales (o metros lineales). Si aparecen en un patrón perpendicular al flujo del tránsito y están espaciadas a menos de 3.0m, el daño se llama corrugación. Metros lineales (m) de área afectada. Si el daño está acompañado de una grieta esta también se registra. Opción de reparación B: No se hace nada. M: Reciclado en frio. Parcheo profundo o parcial. A: Reciclado (fresado). Parcheo profundo o parcial. Sobre – carpeta..

(41) 26. ONDULACIONES FALLA TIPO 5. (OND, UNIDAD DE MEDIDA M2). Foto # 5 Ondulaciones Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: La corrugación es una serie de cimas y depresiones muy próximas que ocurren a intervalos bastantes 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 combinado con una carpeta o una base inestable. Severidades: Baja: No tienen una consecuencia importante en la calidad del rodaje, en el caso del hundimiento una profundidad menor a 10mm, causa poca vibración al vehículo, sin incomodar al conductor. Media: Producen un efecto medio en la calidad de rodaje, en el caso del hundimiento una profundidad entre 10 a 20mm, causa mayor vibración al vehículo, generando incomodidad al conductor..

(42) 27 Alta: Producen un efecto negativo muy marcado en la calidad de rodaje, en el caso del hundimiento una profundidad mayor a 20mm, causa vibración excesiva al vehículo, que puede generar un alto grado de incomodidad al conductor, haciendo necesario reducir la velocidad por seguridad. Medición: Metros cuadrados (m2) de área afectada. Opción de reparación B: No se hace nada. M: Reconstrucción A: Reconstrucción.

(43) 28. DEPRESIONES FALLA TIPO 6. (DEPR, UNIDAD DE MEDIDA: M2). Foto # 6 Depresiones Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: Son áreas localizadas de la superficie del pavimento con niveles ligeramente más bajos sólo son visibles después de la lluvia, cuando el al gua es 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 algunas rugosidades 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. Severidades: Máxima profundidad de la depresión Baja: 13.0 a 25.0 mm. Media: 25 a 51.0 mm..

(44) 29 Alta: Más de 51.o mm. Medición: Metros cuadrados (m2) de área afectada. Opción de reparación: B: No se hace nada. M: Parcheo superficial, parcial o profundo. A: Parcheo superficial, parcial o profundo..

(45) 30. Grietas de Borde FALLA TIPO 7. (GB, UNIDAD DE MEDIDA: M). Foto # 7 Grietas de borde Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: Las grietas de borde son paralelas y generalmente están a una distancia entre 0.30 y 0.60 m del borde exterior del pavimento. Este daño puede originarse por debilitamiento debido a condiciones climáticas de la base o de la subrasante en sectores próximos al borde del pavimento, por falta de soporte lateral o por terraplenes construidos con materiales expansivos. El deterioro de la falla de borde se acelera por el efecto de las cargas de tránsito. En algunos casos se puede llegar a producir pérdida del material por disgregación. Severidades: Baja: Abertura de la fisura menor que 1mm sin disgregación Media: Abertura de las fisuras entre 1 y 3mm con algo de disgregación y rotura de los bordes. Alta: Considerable rotura de borde y disgregación en las grietas..

(46) 31 Medición: Metros lineales (m) Opción de reparación: B: No se hace nada. Sellado de grietas con ancho mayor a 3mm. M: Sellado de grietas, parcheo parcial o profundo. A: Parcheo parcial o profundo..

(47) 32. Grieta de Reflexión de Juntas FALLA TIPO 8. (GRJ, UNIDAD DE MEDIDA:M). Foto # 8 Grieta de reflexión de juntas Fuente: Sitio web camineros. Descripción: Daño ocurrido solamente en pavimentos asfálticos construidos sobre una losa de concreto de cemento tipo Portland. No incluye las grietas de reflexión de otros tipos de base por ejemplo, estabilizadas con cemento o cal. Severidades: Baja: Existe una de la siguientes condiciones. . Grieta sin relleno de nacho menor que 10.0mm.. . Grieta rellena de cualquier ancho con condición satisfactoria del material de sallo.. Media: Existe una de las siguientes condiciones: . Grieta sin relleno de ancho menor que 10.0 mm y 76.0 mm.. . Grieta sin relleno de cualquier ancho hasta 76.0 mm, rodeada de grietas adyacentes pequeñas.. . Grieta rellena de cualquier ancho, rodeada de grietas adyacentes pequeñas.. Alta: Existe una de las siguientes condiciones:.

(48) 33 . Cualquier grieta rellena o no, rodeada de grietas aleatorias pequeñas de severidad media o alta.. . Grietas sin relleno de más de 76 mm de ancho.. . Una grieta de cualquier ancho en el cual unas pocas pulgadas del pavimento alrededor de la misma están severamente fracturadas.. Medición: Metros lineales. La longitud y nivel de severidad de cada grieta debe registrarse por separado. Opciones de reparación: B: Sello para anchos superiores a 3 mm. M: Sellado de grietas, parcheo parcial o profundo. A: Parcheo de profundidad parcial. Reconstrucción de la junta..

(49) 34. Desnivel Carril – Berma FALLA TIPO 9. (DCB, Unidad de medida: m). Foto # 9 Desnivel carril – berma Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: 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 carpeta en la calzada sin ajustar el nivel de la berma. Severidades: Baja: La diferencia en elevación entre el borde del pavimento y la berma está entre 25.0 y 51.0 m Media: La diferencia está entre 51.0 mm y 102.0 mm. Alta: La diferencia en elevación es mayor que 102.00 mm Medición: El desnivel carril / berma se miden en metros lineales. Opciones de reparación B/M/A: Renivelación de las bermas para ajustar al nivel del carril..

(50) 35. Grietas Longitudinales y Transversales FALLA TIPO 10. ( GL – GT, Unidad de medida: m). Foto # 10 Grietas longitudinales y transversales Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: Las grietas longitudinales son paralelas al eje del pavimento o a la dirección de construcción y pueden ser causadas por: . Una junta de carril del pavimento pobremente construida.. . Contracción de la superficie de concreto asfáltico debido a bajas temperaturas o al endurecimiento de asfalto o al ciclo diario de temperatura. . 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.. Severidades: Baja: Grieta sin relleno de ancho menor que 10.0mm.

(51) 36 Media: . Grieta sin relleno de ancho entre 10.0 mm y 76.0 mm. . Grieta sin relleno de cualquier ancho hasta 76.00 mm, rodeada grietas aleatorias pequeñas.. . Grietas rellena de cualquier ancho, rodeada de grietas aleatorias pequeñas.. Alta: . Cualquier grieta rellena o no, rodeada de grietas aleatorias pequeñas de severidad media o alta.. . Grieta sin relleno de más de 76.0 mm de ancho.. . Una grieta de cualquier ancho en la cual unas pocas pulgadas del pavimento alrededor de la misma están severamente fracturadas.. Medición Las grietas longitudinales y transversales se miden en metros lineales. La longitud y severidad de cada grieta debe registrarse después de su identificación. Si la grieta no tiene el mismo nivel de severidad a lo largo de toda su longitud, cada porción de la grieta con un nivel de severidad diferente debe registrarse por separado. Opción de reparación: B: No se hace nada. Sellado de grietas de ancho mayor que 3.0 mm. M: Sellado de grietas. A: Sellado de grietas. Parcheo parcial..

(52) 37. Parche FALLA TIPO 11. (PCH, Unidad de medida: m2). Foto # 11 Parche Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: Un parche es un área de pavimento la cual ha sido reemplazada con material nuevo para reparar el pavimento existente. Se considera un defecto, no importa que tan bien se compone (usualmente un área bacheada o el área adyacente no se comportan tan bien como la sección original de pavimento). Severidades: Baja: El parche está en buena condición y es satisfactorio. El efecto sobre la calidad del tránsito se califica como de baja severidad o mejor. Media: El parche está moderadamente deteriorado o al efecto sobre la calidad del tránsito se califica como de severidad media. Alta: El parche está muy deteriorado o la calidad del tránsito se califica como de alta severidad. Requiere pronta sustitución..

(53) 38 Medición: En metros cuadrados (m2) de área afectada, sin embargo, si un solo parche tiene áreas de diferente severidad, estas deben medirse y registrarse de forma separada. Opciones de reparación: B: No se hace nada. M: No se hace nada. Sustitución del parche. A: Sustitución del parche..

(54) 39. Agregados Pulidos FALLA TIPO 12. (AP, Unidad de medida: m2). Foto # 12 Agregado pulido Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: 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. Este tipo de daño se registra cuando el valor de un ensayo de resistencia al deslizamiento es bajo no ha caído significativamente desde una evaluación previa.. Severidades: No se define ningún nivel de severidad, sin embargo, el grado de pulimento deberá ser significativo antes de ser incluido en una evaluación de la condición y contabilizado como defecto..

(55) 40 Medición Metros cuadrados (m2) de área afectad)a. Si se contabiliza mancha del pavimento (exudación), no se tendrá en cuenta el pulimento de agregados. Opción de reparación: . Tratamiento superficial. Sobre – carpeta.. . Fresado y Sobrecarpeta.

(56) 41. Huecos FALLA TIPO 13. (HCS, Unidad de medida: m2). Foto # 13 Huecos Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: Los huecos son depresiones pequeñas en la superficie del pavimento, usualmente con diámetros menores que 0,90 m. 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 de lluvia dentro del mismo. Los huecos se producen cuando el tráfico arranca pequeños pedazos de la superficie del pavimento. Con frecuencia los huecos son danos asociados a la condición de la estructura y no deben confundirse con desprendimiento. Cuando los huecos son producidos por la piel de cocodrilo de alta severidad deben registrarse como huecos. Severidades: Los niveles de severidad para los huecos de diámetro que 762mm, están basados en la profundidad y el diámetro de los mismos..

(57) 42 Medición: Los huecos se miden contando aquellos que sean de severidades baja, media y alta, registrándoles separadamente. Opción de reparación: B: No se hace nada. Parcheo parcial o profundo. M: Bacheo parcial o profundo. A: Bacheo profundo.

(58) 43. Cruce de Vía Férrea FALLA TIPO 14. (CVF, Unidad de medida: m2). Descripción: Los defectos asociados al cruce de vía férrea son depresiones o abultamientos alrededor o entre los rieles. Severidades: Baja: El cruce de vía férrea produce calidad de tránsito de baja severidad. Media: El cruce de vía férrea produce calidad de tránsito de severidad media. Alta: El cruce de vía férrea produce calidad de tránsito de severidad alta. Medición: El área del cruce se mide en metros cuadrados de área afectada. Si el cruce no afecta la calidad de tránsito, entonces no debe registrarse. Cualquier abultamiento considerable causado por los rieles debe registrarse como parte del cruce. Opciones de reparación: B: No se hace nada. M: Parcheo superficial o parcial de la aproximación. Reconstrucción del cruce. A: Parcheo superficial o parcial de la aproximación. Reconstrucción del cruce,.

(59) 44. Ahuellamiento FALLA TIPO 15. (AHU, Unidad de medida: m2). Foto # 14 Ahuellamiento Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: El ahuellamiento es una depresión en la superficie de las huellas de las ruedas. Puede presentarse el levantamiento del pavimento a lo largo de los lados del ahuellamiento, pero en muchos casos, éste sólo es visible después de la lluvia cuando las huellas están llenas de agua. El ahuellamiento se deriva de una deformación permanente en cualquiera de las capas del pavimento o la subrasante, usualmente producida por consolidación o movimiento lateral de los materiales debido a la carga del tránsito. Un ahuellamiento importante puede conducir a una falla estructural considerable del pavimento. Severidades Dependen de la profundidad promedio del ahuellamiento:.

(60) 45 Baja: 6,0 a 13,0 mm Media: > 13,0 mm a 25,00 mm Alta: >25,0 mm La profundidad promedio del ahuellamiento se calcula colocando una regla perpendicular a la dirección del mismo, midiendo su profundidad y usando las medias tomadas a lo largo de aquel para calcular su profundidad promedio. Medición: Metros cuadrados (m2) de área afectada y su severidad está definida por la profundidad media de la huella. Opciones de reparación: B: No se hace nada. Fresado y Sobrecarpeta M: Bacheo superficial, parcial o profundo. Fresado y Sobrecarpeta. A: Bacheo superficial, parcial o profundo. Fresado y Sobrecarpeta..

(61) 46 Deformaciones por empuje FALLA TIPO 16. (DPE, Unidad de medida: m2). Descripción: El desplazamiento es un corrimiento permanente de un área localizada de la superficie del pavimento producido por las cargas del tránsito. Cuando el tránsito empuja contra el pavimento, produce una onda corta y abrupta en la superficie. Normalmente, este daño solo ocurre en pavimentos con mezclas de asfalto líquido inestables (cutback o emulsión). Los desplazamientos también ocurren cuando pavimentos de concreto asfáltico confinan pavimentos de concreto de cemento tipo Portland. Severidades: Baja: No tienen una consecuencia importante en la calidad de rodaje. Media: Producen un efecto medio en la calidad de rodaje. Alta: Producen un efecto negativo muy marcado en la calidad del rodaje. Medición: Metros cuadrados (m2) de área afectada. Opciones de reparación: B: No se hace nada. Fresado. M: Fresado. Parcheo parcial o profundo. A: Fresado. Parcheo parcial o profundo..

(62) 47. Grietas de desplazamiento FALLA TIPO 17. (OND, Unidad de medida: m2). Foto # 15 Grietas de desplazamiento Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: Las grietas parabólicas por deslizamiento son grietas en forma de media luna creciente, con sus puntas hacia el sentido del tránsito. Este daño usualmente ocurre en presencia de una mezcla asfáltica – entre la superficie y la capa siguiente en la estructura de pavimento baja resistencia, o de un riego de adherencia excesivo, y en algunas oportunidades pobre. Severidades: Baja: Ancho promedio de la grieta menor que 10,0 mm. Media: Existe una de las siguientes condiciones . Ancho promedio de la grieta entre 10,0 mm y 38,0 mm.. . El área alrededor de la grieta está fracturada en pequeños pedazos ajustados.. Alta: . Ancho promedio de la grieta es mayor de 38,0 mm..

(63) 48 . El área alrededor de la grieta está fracturada en pedazos fácilmente removibles.. Medición: Metros cuadrados (m2) y se califica según el nivel de severidad más alto presente en la misma. Opciones de reparación: B: No se hace nada. Parcheo parcial. M: Parcheo parcial (localizado) A: Parcheo parcial (localizado).

(64) 49. Hinchamientos FALLA TIPO 18. (HIN, Unidad de medida: m2). Foto # 16 Hinchamientos Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: El hinchamiento se caracteriza por un pandeo hacia arriba de la superficie del pavimento con una onda larga y gradual de longitud mayor de 3,0 m. El hinchamiento puede estar acompañado de agrietamiento superficial. Usualmente, este daño es causado por suelos potencialmente expansivos. Severidades: Baja: El hinchamiento causa calidad de tránsito de baja velocidad. Media: El hinchamiento causa calidad de tránsito de severidad media. Alta: El hinchamiento causa calidad de tránsito de alta severidad. Medición: Metros cuadrados (m2) de área afectada. Opciones de reparación: B/M: No se hace nada. A: Reconstrucción.

(65) 50. Disgregación y Desintegración FALLA TIPO 19. ( DES, Unidad de medida: m2). Foto # 17 Disgregación y desintegración Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. Descripción: La disgregación y desintegración son el desgaste de la superficie del pavimento debido a la pérdida del ligante asfáltico y de las partículas sueltas de agregado. Este daño indica que bien el ligante asfáltico se ha endurecido de forma apreciable o que la mezcla es de pobre calidad. Además, el desprendimiento puede ser causado por ciertos tipos de tránsito, por ejemplo, vehículos de orugas. Severidades: Baja: Han comenzado a perderse los agregados o el ligante, En algunas áreas la superficie ha comenzado a deprimirse. En el caso de derramamiento de aceite, puede verse la mancha del mismo, pero la superficie es dura y no puede penetrarse con una moneda. Media: Se han perdido de forma considerable los agregados o el ligante. La textura superficial es muy rugosa y severamente “ahuecada”. Las áreas ahuecadas tienen diámetros menores que 10,0 mm y profundidades menores que 13,0 mm. Áreas ahuecadas mayores se consideran huecos,.

(66) 51 Medición: Metros cuadrados (m2) de área afectada. Opciones de reparación: B: No se hace nada. Sello superficial. Tratamiento superficial. M: Sello superficial. Tratamiento superficial. Sobrecarpeta. A: Tratamiento superficial. Sobrecarpeta. Reciclaje. Reconstrucción..

(67) 52. 2.5. Método PCI (Índice de condición de pavimentos) ASTM D6433 – 03 El método PCI (Pavement Condition Index) consiste en la determinación del estado situacional de carreteras y estacionamientos, mediante la inspección visual directa basada en la cuantificación de fallas, identificando el tipo, cantidad y grado de severidad presentes en el pavimento. Fue desarrollado entre los años 1974 – 1976 a cargo del Centro de Ingeniería de la Fuerza Aérea de los E.E.U.U. realizado por los ingenieros Srs. Mohamed Y. Shahin, Michael I. Darter y Starr D. Kohnn; con la finalidad de obtener un Sistema Administrativo de Mantenimiento para pavimentos flexibles y rígidos. Este método ha sido aceptado y formalmente adoptado como un procedimiento estandarizado para la evaluación de pavimentos, publicado por la ASTM como método de análisis y aplicación (Procedimiento Estándar para la inspección del índice de condición del pavimento en caminos y estacionamientos ASTM D6433- 03) y por agencias como el Departamento de Defensa de los EE.UU, el APWA (American Public Work Association). (Camposano Olivera & García Cardenas, 2012, pág. 30) La aplicación de esta metodología reside en no utilizar implementos sofisticados, es un proceso manual, aplicando procedimientos estadísticos. Este método no puede calcular la capacidad estructural del pavimento y no determina el coeficiente de resistencia a la fricción o la rugosidad general. (Camposano Olivera & García Cardenas, 2012, pág. 31).

(68) 53 2.5.1. Procedimiento de evaluación La primera etapa de la evaluación consiste en la recopilación de datos mediante la inspección visual de las fallas en la superficie del pavimento asfáltico, considerando la cantidad, el grado de severidad y el área en que se presente. Se recomienda la utilización de un formato adecuado para el registro de datos de campo.. FORMATO PARA EVALUACION DE PAVIMENTO FLEXIBLE Nombre de la Vía: Fecha: Realizado por:. Desvío a Laurel PR Inicial: PR Final:. 0+000. Mendoza Valverde & Mora Celi N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10. Daño Piel de cocodrilo. Exudación. Fisuras en bloque. Abult. - Hundimiento. Ondulaciones Depresiones Grietas de Borde G. Reflexion de Juntas Desnivel carril/berma G. Long. Y Transv.. Tramo: Daño. 0+000. Severidad. 0+000. Ancho de Calzada: Medida. m2 m2 m2 m m2 m2 m m m m. 7,2 m. N° 11 12 13 14 15 16 17 18 19. Muestras Aréa Hoja 230 m2. Daño Parche Agregado Pulido Huecos Cruce de Via Férrea Ahuellamiento Def. por empuje G. de desplazamiento Hinchamientos Desp. De Agregados. 0+032. Cantidades Parciales. N°:. 1 Medida. m2 m2 U m2 m2 m2 m2 m2 m2 1. Total. Densidad (%). VDT VDC PCI. Ilustración # 1 Formato para evaluación de pavimentos flexibles Fuentes: Manual de evaluación de pavimentos, 2009. Valor Deducido.

(69) 54 2.5.2. Materiales e instrumentos Hoja de datos de campo. Documento donde se registrara todas. las fallas. obtenida en el tramo en estudio, durante la inspección visual. Ver ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. Cinta métrica de 30 metros: medir distancias GPS: Se obtiene las coordenadas de la vía en evaluación. Foto # 18 Materiales e instrumentos para la Evaluación del PCI Fuente: Mendoza Cristhian – Mora Marissa. 2.5.3. Unidad de muestreo Las unidades de muestreo consideran los siguientes parámetros: •. Tiempo de construcción. •. Uso y procesos constructivos.. •. Volumen de Tráfico.. Se divide la vía en secciones o “unidades de muestreo”, en el que las dimensiones de las mismas varían de acuerdo al tipo de vía y a la capa de rodadura: Carreteras con capa de rodadura asfáltica y ancho menor que 7.30 m:.

(70) 55 Tabla # 5 Longitud de Unidades de Muestreo Asfálticas. Ancho de Calzada (m) 5.0 5.5 6.0 6.5 7.3 (máximo). Longitud de la unidad de muestreo(m) 46.0 41.8 38.3 35.4 31.5. Fuente: Manual de evaluación de pavimentos flexibles, 2009. El área de la unidad de muestreo debe estar en el rango 230.0 ± 93.0 m². En el Cuadro se presentan algunas relaciones longitud – ancho de calzada pavimentada. 2.5.4. Determinación de las unidades de muestreo En la evaluación de una vía se procede a inspeccionar todo el tramo en consideración; debido a causas de recursos económicos y falta de personal capacitado se permite obtener un mínimo número de unidades de muestreo para la estimación a realizarse con una confiabilidad del 95%, mediante la siguiente ecuación ( 𝑵 ∗ 𝝈𝟐 ). 𝒏= (. 𝒆𝟐 ∗ ( 𝑵 − 𝟏) + 𝝈𝟐 ) 𝟒. Ecuación 1. Donde: n: número mínimo de secciones a muestrear. N: número total de secciones en el tramo de en estudio (área total/área de sección) E: error admisible en la estimación del PCI, normalmente 5% S: desviación estándar del PCI entre las secciones medidas, normalmente se asume un valor del 10%, cuando no se conoce..

(71) 56 2.5.5. Selección de las Unidades de Muestreo para Inspección Las unidades optadas deben poseer iguales dimensiones en todo el tramo en estudio, la primera muestra se elige aplicando la aleatoriedad sistemática (al azar). El intervalo de muestreo (i) se formula en la siguiente Ecuación: 𝒊=. 𝑵 𝒏. Ecuación 2. Donde: N: # total de unidades de muestreo disponible. n: # mínimo de unidades para evaluar. i: Intervalo de muestreo, se redondea al número entero inferior (por ejemplo 4,6 se redondea a 4). La muestra inicial se selecciona al azar entre la unidad de muestreo 1 y el intervalo de muestreo i. De manera que, si i : 4, la unidad inicial de muestreo a inspeccionar estaría entre 1 y 4. Las unidades de muestreo en estudio son: (S), (S+i), (S+2i), (S+3i), (S+4i),……………… (S+ni) 2.5.6. Procedimiento de Inspección y Cálculo 1. Reconocimiento del tramo en estudio para la respectiva inspección visual de las fallas presentes en la superficie del pavimento, considerando la severidad y el área de afectación utilizando los siguientes equipos como: gps, cinta métrica, flexómetro, regla, esferos, pintura (marcar secciones) y el formato de evaluación para tomar los apuntes. 2. Una vez obtenido los datos de campo se procede a calcular las densidades, según el tipo de falla y el grado de severidad registrados..

(72) 57 2.1. La densidad de fallas medidas en unidades de área (m2) se calcula:. 𝒅𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 =. 𝐴𝑟é𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎 (𝑚2) ∗ 100 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 (𝑚2). Ecuación 3. 2.2. La densidad de fallas medidas en unidades de longitud (m) se calcula: 𝒅𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 =. 𝐿𝑜𝑛𝑔. 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎 (𝑚) ∗ 0.3(𝑚) ∗ 100 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 (𝑚2). Ecuación 4. Ancho de influencia representativo de la falla igual 0.30 m lo que equivale a 1 pie. 2.3. Las fallas medidas en unidades (U) como los huecos se calcula:. 𝒅𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 =. 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜𝑠 ∗ 100 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 (𝑚2). Ecuación 5. 3. Cálculo de los “Valores Deducidos” puede ser computarizado o manual, mediante la aplicación de software o las curvas denominadas “Valor de Deducción” según el manual, considerando la densidad y severidad de las fallas reportadas en el formato.. Gráfico # 7 Valor de deducción para falla tipo 1 Fuente: Manual de evaluación de pavimentos, 2009.

(73) 58 4. Obtenido los valores deducidos individuales se procede a calcular el “Valor de Deducción Total” (VDT), es decir la sumatoria de los individuales.. Gráfico # 8 Valor deducido corregido (VDC) Fuente: Manual de evaluación de pavimentos, 2009. 5. Cálculo del “Valor de Deducción Corregido” (VDC) en función del VDT y del número de fallas reportadas en la muestra “q” donde los valores de deducción sean mayores a 2, se utiliza la gráfica del VDC. Tabla # 6 Clasificación según PCI. Rango. Clasificación. 100 - 85. Excelente. 85 - 70. Muy Bueno. 70 - 55. Bueno. 55- 40. Regular. 40- 25. Malo. 25-10. Muy malo. 10-0. Fallado. Fuente: Manual de evaluación de pavimentos, 2009. 6. Una vez obtenido todos los cálculos, se concluye con la clasificación del PCI la cual se obtiene con El VDC, el mismo que será restado de 100.