Análisis del Pavimento Flexible en la calle 23ne desde la av 3ne hasta la av Francisco de Orellana

Texto completo

(1)FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL. ANÁLISIS DEL PAVIMENTO FLEXIBLE EN LA CALLE 23NE, DESDE LA AV. 3NE HASTA LA AV. FRANCISCO DE ORELLANA. AUTORES:. LÓPEZ RIVADENEIRA CHRISTIAN ALBERTO DOMÉNECH AVILÉS WALTER HARRY. TUTOR: ING. STAY COELLO DAVID, MSc.. GUAYAQUIL / ENERO / 2018.

(2) DEDICATORIA. A mis padres Juan Alberto López Zambrano y Ruth Angelica Rivadeneira Caldas, a mi esposa e hijas por el apoyo que me brindaron ya que sin el mismo no hubiera culminado mi preparación profesional, por lo cual les dedico este trabajo.. LÓPEZ RIVADENEIRA CHRISTIAN ALBERTO. I.

(3) DEDICATORIA. A mis padres y a mi familia en general, que de una u otra manera apoyaron la culminación de mi preparación profesional. DOMÉNECH AVILÉS WALTER HARRY. II.

(4) AGRADECIMIENTOS. A Dios que ha sido mi fortaleza en todos los momentos. A mi esposa y mis hijas que han sido el motor de mi vida para que este logro se haga una realidad. A mis padres y hermanos que siempre han estado pendientes para que yo no desmayara en el cumplimiento de mis metas. A la Universidad de Guayaquil, Carrera de Ingeniería Civil y al personal docente por haberme brindado la oportunidad de formarme profesionalmente.. LOPÉZ RIVADENEIRA CHRISTIAN ALBERTO. III.

(5) AGRADECIMIENTOS. Al señor todopoderoso. DOMÉNECH AVILÉS WALTER HARRY. IV.

(6) TRIBUNAL DE GRADUACIÓN. _________________________. ___________________. Ing. Eduardo Santos Baquerizo, Msc.. Ing. Gino Flor Chávez, MSc.. Decano. Tutor Revisor. _______________________________. …………………………………………………. Vocal. V.

(7) VI.

(8) VII.

(9) VIII.

(10) TABLA DE CONTENIDO DEDICATORIA ...................................................................................................................................... I DEDICATORIA ..................................................................................................................................... II AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................................ III AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................................ IV TABLA DE CONTENIDO ................................................................................................................... IX ÍNDICE DE TABLAS .........................................................................................................................XIV ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ........................................................................................................XVI ÍNDICE DE ECUACIONES ............................................................................................................XVIII RESUMEN.......................................................................................................................................... XIX ABSTRACT ......................................................................................................................................... XX 1.. 2.. GENERALIDADES....................................................................................................................... 1 1.1.. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 1. 1.2.. OBJETIVO ............................................................................................................................. 2. 1.1.1. Objetivo General:.......................................................................................................... 2. 1.1.2. Objetivos Específicos: ................................................................................................. 2. 1.3.. Delimitación ........................................................................................................................... 2. 1.4.. Planteamiento del problema ............................................................................................... 3. 1.5.. Metodología de trabajo ........................................................................................................ 3. MARCO TEÓRICO ...................................................................................................................... 4 2.1.. PAVIMENTOS ...................................................................................................................... 4. 2.1.1.. 2.2.. Clasificación de los pavimentos. ................................................................................ 5. 2.1.1.1.. Pavimento flexible. ............................................................................................... 5. 2.1.1.2.. Funciones de las capas de un pavimento flexible. ......................................... 6. ÍNDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO (PCI)......................................................... 7. 2.2.1.. Clasificación de daños. .............................................................................................. 9. 2.2.1.1.. Piel de cocodrilo. ................................................................................................ 10. 2.2.1.2.. Exudación. ........................................................................................................... 11. 2.2.1.3.. Fisuras en bloque. .............................................................................................. 12. 2.2.1.4.. Abultamientos y hundimientos. ........................................................................ 12. 2.2.1.5.. Corrugación. ........................................................................................................ 13. 2.2.1.6.. Depresión. ........................................................................................................... 14. 2.2.1.7.. Fisuras de borde................................................................................................. 15. 2.2.1.8.. Fisuras de reflexión de junta. ........................................................................... 15 IX.

(11) 2.2.1.9.. Desnivel carril – berma. ..................................................................................... 16. 2.2.1.10.. Fisuras longitudinales y transversales. ........................................................... 17. 2.2.1.11.. Parches de cortes utilitarios. ............................................................................ 17. 2.2.1.12.. Agregado pulido. ................................................................................................ 19. 2.2.1.13.. Baches. ................................................................................................................ 19. 2.2.1.14.. Ahuellamiento. .................................................................................................... 20. 2.2.1.15.. Desplazamientos. ............................................................................................... 21. 2.2.1.16.. Fisura parabólica o por deslizamiento. ........................................................... 22. 2.2.1.17.. Hinchamiento. ..................................................................................................... 23. 2.2.1.18.. Peladura por intemperismo y desprendimiento de agregados. .................. 24. 2.3.. MUESTREO ....................................................................................................................... 25. 2.4.. ESTUDIO DEL TRÁFICO ................................................................................................. 28. 2.4.1.. Determinación de la demanda del tráfico actual. .................................................. 32. 2.4.2.. Determinación de la demanda del tráfico futuro.................................................... 34. 2.5.. 2.4.2.1.. Tráfico futuro. ...................................................................................................... 34. 2.4.2.2.. Tráfico Generado (TG) ...................................................................................... 35. 2.4.2.3.. Tráfico Desarrollado (Td)4 ................................................................................. 35. 2.4.2.4.. Tasa de crecimiento (i)4..................................................................................... 35. 2.4.2.5.. Proyección del tráfico ........................................................................................ 35. ESAL’S ................................................................................................................................. 36. 2.5.1.. Conversión del tráfico mixto a ejes equivalentes. ................................................. 36. 2.5.2.. Factores equivalente de carga. ................................................................................ 36. 2.5.3.. Factor camión (FC). ................................................................................................... 37. 2.5.4.. Factor direccional (LC). ............................................................................................. 38. 2.5.5.. Factor de Distribución por Carril (LD)6. ................................................................... 38. 2.5.6.. Procedimiento simplificado. ...................................................................................... 39. 2.6.. CLASIFICACIÓN DE CARRETERAS ............................................................................ 39. 2.6.1.. Clasificación por capacidad en función del TPDA. ............................................... 40. 2.6.2.. Clasificación según las condiciones Orográficas. ................................................. 41. 2.6.3.. Clasificación según el número de calzadas. .......................................................... 41. 2.7.. ESTUDIOS GEOTÉCNICOS............................................................................................ 41. 2.7.1.. Caracterización geotécnica. ..................................................................................... 43. 2.7.1.1.. Tamaño de las partículas de suelos................................................................ 43. 2.7.1.2.. Curva de distribución granulométrica.............................................................. 43 X.

(12) Consistencia del suelo....................................................................................... 43. 2.7.1.4.. Clasificación del suelo. ...................................................................................... 44. 2.7.1.5.. Sistema unificado de clasificación de suelos S.U.C.S. ................................ 44. 2.7.2.. Ensayo de compactación de suelos (Proctor). ...................................................... 46. 2.7.3.. Densidad de campo. .................................................................................................. 47. 2.7.4.. Densimetro nuclear. ................................................................................................... 48. 2.7.5.. California Bearing Ratio (CBR). ............................................................................... 50. 2.7.6.. Módulo Resiliente de suelos de subrasante. ......................................................... 51. 2.7.7.. Clasificación de capas según el MTOP. ................................................................. 52. 2.8.. 3.. 2.7.1.3.. GUIA DE DISEÑO AASHTO ............................................................................................ 53. 2.8.1.. Coeficientes estructurales de las capas (ai). ......................................................... 56. 2.8.2.. Coeficiente estructural para capa asfáltica (a1). .................................................... 57. 2.8.3.. Coeficiente estructural para base granular (a2). .................................................... 57. 2.8.4.. Coeficiente estructural para sub-bases granular (a3). .......................................... 57. 2.8.5.. Coeficiente estructural para mejoramiento (a4). .................................................... 58. 2.8.6.. Coeficiente de drenaje de las capas granulares (mi). .......................................... 58. 2.8.7.. Determinación de los espesores de cada capa. ................................................... 59. 2.8.8.. Sistema multicapa. ..................................................................................................... 60. MARCO METODOLÓGICO ............................................................................................................. 64 3.1.. MÉTODO DEL PCI ............................................................................................................ 64. 3.1.1.. Inspección de campo. ................................................................................................ 66. 3.2.. ESTADO ACTUAL DE LA VIA ......................................................................................... 71. 3.3.. ENSAYOS DE LABORATORIO ....................................................................................... 71. 3.3.1.. Clasificación del material existente. ........................................................................ 72. 3.3.1.1.. Límite líquido. ...................................................................................................... 72. 3.3.1.2.. Límite plástico. .................................................................................................... 73. 3.3.1.3.. Índice de plasticidad. ......................................................................................... 75. 3.3.2.. Granulometría. ............................................................................................................ 75. 3.3.3.. Ensayo Proctor. .......................................................................................................... 77. 3.3.4.. Ensayo C.B.R. ............................................................................................................ 78. 3.3.5.. Resistencia a la penetración. ................................................................................... 80. 3.4.. RESUMEN DE LOS RESULTADOS ............................................................................... 82. 3.5.. ESTUDIO DE TRÁFICO.................................................................................................... 83. 3.5.1.. Conteo vehicular......................................................................................................... 83 XI.

(13) 3.5.2.. Clasificación de la vía. ............................................................................................... 85. 3.5.3.. Proyección del tráfico. ............................................................................................... 85. 3.5.3.1.. Tráfico futuro. ...................................................................................................... 85. 3.5.3.2.. Composición del tráfico asignado. ................................................................... 86. 3.5.3.3.. Tráfico proyectado a 20 años. .......................................................................... 88. 3.5.4.. Cálculo de ESAL’S (W18). ......................................................................................... 89. 3.5.4.1.. Tipos de vehículos. ............................................................................................ 89. 3.5.4.2.. Distribución máxima de carga por ejes ........................................................... 89. 3.5.4.3.. Determinación del Factor Equivalente de Carga........................................... 89. 3.5.4.4.. Factor Camión. ................................................................................................... 90. 3.5.4.5.. Factor de Crecimiento (FC). ............................................................................. 90. 3.5.4.6.. Factor Direccional (LC). .................................................................................... 92. 3.5.4.7.. Factor de distribución por carril (LD). .............................................................. 93. 3.5.5.. Cálculo De Ejes Equivalentes. ................................................................................. 93. DISEÑO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE .......................................................................... 94. 3.6.. 3.6.1.. Parámetros para diseñar el pavimento flexible. .................................................... 94. 3.6.1.1.. Confiabilidad (R). ................................................................................................ 94. 3.6.1.2.. Desviación Estándar Normal (Zr). ................................................................... 94. 3.6.1.3.. Desviación Estándar Global (So). .................................................................... 94. 3.6.1.4.. Perdida de Serviciabilidad (∆PSI). ................................................................... 94. 3.6.1.5.. Coeficiente de Drenaje (Cd). ............................................................................ 95. 3.6.1.6.. California Bearing Ratio (CBR). ....................................................................... 95. 3.6.1.7.. Carga Axial Equivalente Simple (ESAL’S). .................................................... 96. 3.6.1.8.. Modulo Resiliente (Mr). ..................................................................................... 96. 3.6.1.9.. Coeficientes Estructurales (ai) y Modulo Resiliente (Mr). ............................ 96. 3.7.. CÁLCULO DEL NÚMERO ESTRUCTURAL (SN) ........................................................ 97. 3.7.1.. Número estructural de la sub-rasante (SNT). ......................................................... 97. 3.7.2.. Número estructural de la base granular (SN1)....................................................... 98. 3.7.3.. Número estructural de la sub-base granular (SN2). .............................................. 98. 3.7.4.. Número estructural del mejoramiento (SN3). ......................................................... 99. 3.8.. ESPESORES MÍNIMOS ........................................................................................... 99. 3.9. CÁLCULO DE LOS ESPESORES DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE ...................................................................................................................................... 100 3.9.1.. Cálculo del espesor de la carpeta asfáltica (D1). ................................................ 100. XII.

(14) 3.9.2.. Cálculo de espesor de la base granular (D2). ...................................................... 100. 3.9.3.. Cálculo de espesor de la sub-base granular (D3). .............................................. 101. 3.9.4.. Cálculo de espesor de mejoramiento (D4). .......................................................... 102. 3.9.5.. Número estructura total de la estructura de pavimento flexible........................ 102. 4.. CONCLUSIONES..................................................................................................................... 103. 5.. RECOMENDACIONES ........................................................................................................... 105. XIII.

(15) ÍNDICE DE TABLAS CAPITULO 2 Tabla 2.1. Rango de clasificación de la condición de pavimentos ............................. 7 Tabla 2.2. Longitudes de unidades de muestreo asfálticas........................................ 8 Tabla 2.3. Intervención en base al rango PCI .......................................................... 28 Tabla 2.4 Factor de distribución ............................................................................... 38 Tabla 2.5 Factor de distribución por carril ................................................................ 38 Tabla 2.6. Clasificación de carretera en función del TPDA ...................................... 40 Tabla 2.7. Denominación de carreteras por condiciones orográficas ....................... 41 Tabla 2. 8. Sistema unificado de clasificación de suelos.......................................... 45 Tabla 2.9. Tabla resumen de los tamices para las varias de Base .......................... 52 Tabla 2.10. Tabla de resumen de los tamices para las varias clases de Subbase .. 52 Tabla 2.11. Nivel de Confiabilidad, R (%)................................................................. 54 Tabla 2.12. Desviación Normal Estándar, ZR .......................................................... 54 Tabla 2.13. Valores recomendados para la Desviación Standar ............................. 55 Tabla 2.14. Características de drenaje del material de base y/o subbase granular . 58 Tabla 2.15. Valores recomendados del Coeficiente de ajuste (m) para los coeficientes estructurales de las capas de base y/o subbase no-tratadas ............... 59. CAPITULO 3 Tabla 3.1. Tabla para el Valor de Reducción Correjido de la unididad de muestra 4 ................................................................................................................................. 69 Tabla 3.2. Condición del pavimento flexible en la unidad de muestra 4 ................... 69 Tabla 3.3. Valores del PCI de las unidades de muestras ......................................... 70 Tabla 3.4. Cálculo y gráfico para Límete Líquido de la Calicata 1 Muestra 2........... 73 Tabla 3.5. Límite Plástico de la Calicata 1 Muestra 2............................................... 74 Tabla 3.6. Tamaño de los tamices en milímetros y pulgadas ................................... 76 Tabla 3.7. Granulometría realizada a la Calicata 1 Muestra 2 ................................. 76 Tabla 3.8. Métodos para el ensayo Proctor Modificado según la granulometría del material .................................................................................................................... 77 Tabla 3.9. Ensayo de Proctor Modificado................................................................. 78 Tabla 3.10. Hoja de cálculo de C.B.R. antes y después de la inmersión ................. 79 Tabla 3.11. Valores de penetración y de carga unitaria ........................................... 80 Tabla 3.12. Resumen de los resultados de laboratorio ............................................ 82 Tabla 3.13. Formato de conteo ................................................................................ 84 Tabla 3.14. Cuadro de calculo del TPDA ................................................................. 85 Tabla 3.15. Composición del tráfico asignado. ......................................................... 87 Tabla 3.16. Tasas de crecimiento según tipo de vehiculos. ..................................... 87 Tabla 3.17. Proyección de tráfico ............................................................................. 88 XIV.

(16) Tabla 3.18. Tipos de Vehículos. ............................................................................... 89 Tabla 3.19. Factor Equivalente de Carga. ................................................................ 90 Tabla 3.20. Factor Camión. ...................................................................................... 90 Tabla 3.21.Tasa de crecimiento para vehículos livianos. ......................................... 91 Tabla 3.22. Tasa de crecimiento para buses. .......................................................... 91 Tabla 3.23. Tasa de crecimiento para camiones. ..................................................... 92 Tabla 3.24. Tasa de crecimiento para camiones. ..................................................... 92 Tabla 3.25. Esal’s para periodo de diseño. .............................................................. 93 Tabla 3.26. Servicialidad .......................................................................................... 95 Tabla 3.27. Coeficiente de capas ............................................................................. 96 Tabla 3.28. Módulo resiliente ................................................................................... 97 Tabla 3.29. Espesores minimos de concreto asfaltico y base granular (“). .............. 99 Tabla 3.30. Cuadro de resumen para obtener el número estructural corregido ..... 102. XV.

(17) ÍNDICE DE ILUSTRACIONES CAPITULO 1 ILUSTRACIÓN 1.1. Ubicación de la vía en estudio ................................................... 3. CAPITULO 2 ILUSTRACIÓN 2.1. Estructura del pavimento ............................................................ 5 ILUSTRACIÓN 2.2. Formato para inspección y cálculo del PCI ................................ 9 ILUSTRACIÓN 2.3. Fallas en pavimentos flexibles ................................................. 10 ILUSTRACIÓN 2.4. Piel de cocodrilo ....................................................................... 11 ILUSTRACIÓN 2.5. Falla de exudación ................................................................... 11 ILUSTRACIÓN 2.6. Fisuras en bloque ..................................................................... 12 ILUSTRACIÓN 2.7. Falla de abultamiento y hundimiento ........................................ 13 ILUSTRACIÓN 2.8. Falla de corrugación ................................................................. 14 ILUSTRACIÓN 2.9. Falla por depresión................................................................... 14 ILUSTRACIÓN 2.10. Fisura de borde ...................................................................... 15 ILUSTRACIÓN 2.11. Fisura de reflexión de juntas ................................................. 16 ILUSTRACIÓN 2.12. Falla desnivel carril-berma ..................................................... 16 ILUSTRACIÓN 2.13. Fisura longitudinal y transversal ............................................. 17 ILUSTRACIÓN 2.14. Parches en el pavimento asfáltico .......................................... 18 ILUSTRACIÓN 2.15. Parche de corte utilitario ......................................................... 18 ILUSTRACIÓN 2.16. Agregado pulido ..................................................................... 19 ILUSTRACIÓN 2.17. Baches ................................................................................... 20 ILUSTRACIÓN 2.18. Ahuellamiento......................................................................... 21 ILUSTRACIÓN 2.19. Dsplazamientos ...................................................................... 22 ILUSTRACIÓN 2.20. Fisura parabólica .................................................................... 23 ILUSTRACIÓN 2.21. Hinchamiento ......................................................................... 23 ILUSTRACIÓN 2.22. Peladura del asfalto................................................................ 24 ILUSTRACIÓN 2.23. Tipos de vehículos motorizados, remolques y semirrremolques ................................................................................................................................. 31 ILUSTRACIÓN 2.24. Formulario para conteo vehícular ........................................... 32 ILUSTRACIÓN 2.25. Curvas de distribución del tamaño de partículas (curva granulométrica) ........................................................................................................ 43 ILUSTRACIÓN 2.26. Carta de plasticidad................................................................ 46 ILUSTRACIÓN 2.27. Densimetro nuclear marca Troxler ......................................... 49 ILUSTRACIÓN 2.28. Curvas de penetración "CBR" para distintos tipos de suelos . 50. XVI.

(18) CAPITULO 3 ILUSTRACIÓN 3.1. Plano de la calle 23NE con coordenadas UTM ........................ 64 ILUSTRACIÓN 3.2. Plano de la calle con las secciones a inspeccionar .................. 66 ILUSTRACIÓN 3.3. Medición de las fallas en la calle 23NE .................................... 67 ILUSTRACIÓN 3.4. Planilla de fallas y Cálculo del PCI para la unidad de muestra 4. ................................................................................................................................. 68 ILUSTRACIÓN 3.5. Materiales existenten en la calle 23NE .................................... 71 ILUSTRACIÓN 3.6. Material en la Copa de Casagrande ......................................... 72 ILUSTRACIÓN 3.7. Cilindros moldeados para el ensayo de Límite plástico............ 74 ILUSTRACIÓN 3. 8. Clasificación en la carta de plasticidad .................................... 75 ILUSTRACIÓN 3.9. Curva granulométrica de la Calicata 1 Muestra 2 .................... 77 ILUSTRACIÓN 3.10. Gráfica de Densidad vs Contenido de humedad en el ensayo Proctor Modificado. .................................................................................................. 78 ILUSTRACIÓN 3.11. Comparación de densidades del proctor y las penetraciones de 1” y 2” ....................................................................................................................... 81 ILUSTRACIÓN 3.12. Estación de conteo para determinación del TPDA ................. 83 ILUSTRACIÓN 3.13. Número Estructural (SNT)....................................................... 97 ILUSTRACIÓN 3.14. Número Estructural (SN1) ....................................................... 98 ILUSTRACIÓN 3.15. Número Estructural (SN2) ....................................................... 98 ILUSTRACIÓN 3.16. Número Estructural (SN3) ....................................................... 99. XVII.

(19) ÍNDICE DE ECUACIONES Ecuación 1 ............................................................................................................... 25 Ecuación 2 ............................................................................................................... 26 Ecuación 3 ............................................................................................................... 26 Ecuación 4 ............................................................................................................... 27 Ecuación 5 ............................................................................................................... 33 Ecuación 6 ............................................................................................................... 34 Ecuación 7 ............................................................................................................... 34 Ecuación 8 ............................................................................................................... 35 Ecuación 9 ............................................................................................................... 37 Ecuación 10 ............................................................................................................. 39 Ecuación 11 ............................................................................................................. 39 Ecuación 12 ............................................................................................................. 47 Ecuación 13 ............................................................................................................. 48 Ecuación 14 ............................................................................................................. 50 Ecuación 15 ............................................................................................................. 51 Ecuación 16 ............................................................................................................. 51 Ecuación 17 ............................................................................................................. 51 Ecuación 18 ............................................................................................................. 53 Ecuación 19 ............................................................................................................. 57 Ecuación 20 ............................................................................................................. 57 Ecuación 21 ............................................................................................................. 57 Ecuación 22 ............................................................................................................. 58 Ecuación 23 ............................................................................................................. 59 Ecuación 24 ............................................................................................................. 60 Ecuación 25 ............................................................................................................. 61 Ecuación 26 ............................................................................................................. 61 Ecuación 27 ............................................................................................................. 61 Ecuación 28 ............................................................................................................. 62 Ecuación 29 ............................................................................................................. 63. XVIII.

(20) RESUMEN. La infraestructura vial de la ciudad de Guayaquil es un elemento principal, en la cual la ciudadanía se favorece en sus factores económicos, sociales y culturales. A través de los años en algunos sectores de la ciudad ha aumentado el nivel de servicio de las calles; por lo cual, su condición se deteriora considerablemente. En el presente trabajo analizaremos los daños por el método del PCI para determinar el tipo de intervención total o parcial. Se procederá a ubicar estaciones de conteo para determinar el Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA), realizar las calicatas para obtener las muestras para los ensayos de laboratorio respectivos. Una vez obtenido los resultados del laboratorio, se procederá analizar si la estructura de pavimento es adecuada para soportar un tráfico a 20 años y se realizará una propuesta de un nuevo pavimento flexible.. XIX.

(21) ABSTRACT. The highway infrastructure of the city of Guayaquil is a main element, in which citizenship is favored in its economic, social and cultural factors. Over the years in some sectors of the city the level of service of the streets has increased; for which reason, their condition deteriorates considerably. In the present work we will analyze the damages by the PCI method to determine the type of total or partial intervention. It will proceed to locate counting stations to determine the Annual Average Daily Traffic (TPDA), to realize the pigeons to obtain the samples for the respective laboratory tests Once the results of the laboratory have been obtained, it will be analyzed whether the pavement structure is adequate to withstand 20 years of traffic and a proposal for a new pavement will be made.... XX.

(22) CAPÍTULO 1 1. GENERALIDADES 1.1.. INTRODUCCIÓN. En el Ecuador el sistema vial es el principal desarrollo en varios aspectos, para la productividad, competitividad, equivalencia, excelencia, etc. En el análisis que realizaremos a una calle de pavimento flexible para establecer su condición actual, tenemos que desarrollar una serie de estudios para determinar el estado de los materiales de la calle y establecer una propuesta de Número estructural. La calle por analizar está ubicada al norte de la ciudad de Guayaquil es el ingreso principal de la Urbanización Huancavilca Norte y la Cooperativa Los Vergeles, perteneciente a la provincia del Guayas, esta calle está construida de un pavimento flexible con dos carriles de circulación de doble sentido. La vía fue puesta en servicio en el año de 1997 y ha presentado muchos daños durante el tiempo de servicio. El trabajo que se presenta se debe al deterioro del pavimento flexible, el mismo presenta daños de gran consideración, lo que obliga a los conductores que circulan por esta vía en sus vehículos a realizar maniobras peligrosas lo que puede provocar accidentes y daños de gran consideración en los automotores. Por lo que se realizará el análisis de fallas por el método del PCI, la caracterización de los materiales que conforman la estructura de pavimento existente y un estudio de tráfico para proponer un nuevo número estructural que garantice el comportamiento del pavimento en los próximos 20 años.. 1.

(23) 1.2.. OBJETIVO. 1.1.1 Objetivo General: Realizar un estudio de pavimento flexible mediante trabajos de campo y de laboratorio en la calle 23 N-E desde la Av. 3 N-E hasta la Av. Francisco de Orellana, Urbanización Huancavilca Norte – Los Vergeles, Ciudad de Guayaquil, para determinar la estructura de pavimento adecuada para la calle. 1.1.2 Objetivos Específicos: ➢ Analizar el estado del pavimento flexible mediante el método PCI (Índice de Condición del Pavimento). ➢ Identificar el número de repeticiones de cargas (ESAL’S) a partir del conteo de tráfico (TPDA). ➢ Determinar el estado de los materiales del pavimento flexible mediante los ensayos de laboratorio. ➢ Proponer el número estructural (SN) aplicando la norma AASHTO-93. 1.3.. Delimitación. La vía del proyecto de investigación que va a ser analizado se encuentra ubicada en el Cantón Guayaquil, Provincia del Guayas, específicamente en la calle 23 N-E desde la Av. 3 N-E hasta la Av. Francisco de Orellana, urbanización Huancavilca Norte – Los Vergeles, con una extensión de 1000 m.. 2.

(24) ILUSTRACIÓN 1.1. Ubicación de la vía en estudio Fuente: Google maps. 1.4.. Planteamiento del problema. La calle 23 N-E, que permite el acceso a la urbanización Huancavilca Norte y Los Vergeles es una vía de pavimento flexible con dos carriles de circulación en doble sentido, a esta vía se le extraerán muestras de suelo para realizarle ensayos de laboratorio y determinar la estructura de pavimento adecuada para la calle en estudio. 1.5.. Metodología de trabajo. El método a emplear en este proyecto consiste en una inspección de daños a la carpeta asfáltica, recopilar la información existente del tráfico actual, tomar muestras de suelo, realizar los ensayos respectivos de laboratorio de suelos e interpretar los resultados obtenidos de los ensayos.. 3.

(25) CAPÍTULO 2. 2. MARCO TEÓRICO 2.1.. PAVIMENTOS1. Un pavimento está conformado por un conjunto de capas colocadas una sobre otra, de forma horizontal, que se diseñan y construyen técnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados. Estas capas de material compactado se apoyan sobre la subrasante de una vía obtenido por un proceso de exploración y que debe resistir adecuadamente los esfuerzos de las cargas repetidas del tránsito que le transmiten durante el período para el cual fue diseñada la estructura del pavimento. Un pavimento debe cumplir adecuadamente la función para la cual fue diseñada y reunir los siguientes parámetros: ➢ Ser resistente a las cargas del tránsito durante el tiempo de diseño. ➢ Ser resistente ante las condiciones climáticas. ➢ La superficie debe facilitar la circulación de los vehículos, por la seguridad vial y soportar el desgaste del efecto abrasivo de las llantas de los vehículos. ➢ Debe estar dentro de los parámetros del presupuesto. ➢ La superficie debe evitar reflejos y deslumbramientos y tener todas las señales de seguridad vial.. 1. Ingeniería de Pavimentos, Alfonso Fonseca Montejo, Bogotá 2002, 958-96036-2-9. 4.

(26) El pavimento flexible está conformado por las siguientes capas: ➢ Asfalto (Capa de rodadura) ➢ Base ➢ Sub base ➢ Subrasante. ILUSTRACIÓN 2.1. Estructura del pavimento Fuente: Christian López – Walter Doménech. 2.1.1. Clasificación de los pavimentos. Los pavimentos se clasifican en: •. Pavimentos flexibles (Asfalto). •. Pavimentos rígidos (Hormigón). •. Pavimentos articulados (Adoquín). 2.1.1.1.. Pavimento flexible.. Este tipo de pavimentos están conformados por una capa bituminosa (asfalto) y dos capas compactadas de material granular, la base y la subbase. No obstante, según las necesidades del diseño de la obra se puede prescindir de cualquiera de estas capas. 5.

(27) 2.1.1.2.. Funciones de las capas de un pavimento flexible.. 2.1.1.2.1. ▪. Subbase granular.. Capa de transición: La subbase bien diseñada impide que los materiales de la subrasante o del suelo natural se mezclen con la base.. ▪. Disminución de la deformación: En el suelo natural debido al cambio del contenido de agua se producen expansiones (generalmente en los suelos arcillosos), la subbase puede absorber estas deformaciones impidiendo que lleguen hasta la capa de rodadura.. ▪. Resistencia: Debe soportar los esfuerzos transmitidos por las cargas de los vehículos a través de las capas superiores y transmitidas a un nivel adecuado de la subrasante.. 2.1.1.2.2. ▪. Base granular.. Resistencia: esta capa transmite los esfuerzos generados por el tránsito de la capa de rodadura a la subbase.. 2.1.1.2.3. ▪. Carpeta asfáltica.. Superficie de rodadura: La superficie de esta capa debe ser uniforme y estable para el tránsito, de color y textura conveniente.. ▪. Resistencia: Su firmeza a la resistencia complementa la capacidad estructural del pavimento.. ▪. Impermeabilidad: Debe imposibilitar el paso del agua al interior del pavimento, hasta le sea posible.. 6.

(28) 2.2.. ÍNDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO (PCI). El Índice de Condición de Pavimento es una metodología ampliamente utilizada para el reconocimiento visual de pavimentos flexibles y rígidos por su fácil ejecución debido a que no requiere equipo especializado. Fue desarrollado por el Cuerpo de Ingeniería de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos entre los años 1974 y 1976, con el objetivo de obtener un sistema de administración de mantenimiento de pavimentos rígidos y flexibles. Ha sido publicado por la American Society for Testing and Materials (ASTM) como método de análisis y aplicación (ASTM D6433). En los pavimentos los deterioros son producidos por la acción de las cargas del tránsito, clima y otros; en la norma ASTM establece rangos de calificación de 0 a 100 en donde 0 es fallado y 100 es excelente para evaluar tramos de vía. Tabla 2.1. Rango de clasificación de la condición de pavimentos. 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: ASTM D6433. 7.

(29) Para realizar las auscultaciones la calle se divide en secciones que se denominarán unidades de muestreo, cuyas dimensiones varían de acuerdo con el tipo de la calle, para las calles de asfalto el área de muestreo debe tener un rango de 230,0 ± 93,0 m2. Tabla 2.2. Longitudes de unidades de muestreo asfálticas. Ancho de calzada. Longitud de la unidad. (m). de muestreo (m). 5,0. 46,0. 5,5. 41,8. 6,0. 38,3. 6,5. 35,4. 7,3 (máximo). 31,5. Fuente: Pavement Condition Index Manual, Vásquez Varela (2002). Una vez identificadas las divisiones de unidades de muestra se anotan los daños encontrados, en el formato indicado en la Ilustración 2.2. se indica la clase del daño y su extensión (largo, ancho y profundidad).. 8.

(30) ILUSTRACIÓN 2.2. Formato para inspección y cálculo del PCI Fuente: Christian López – Walter Doménech. 2.2.1. Clasificación de daños. 2 Para pavimentos flexibles los daños pueden ser agrupados en cuatro categorías: 1) Fisuras y grietas; 2) Deformaciones superficiales; 3) Desprendimientos; 4) Aflojamientos y otras fallas.. 2. Tesis: Cálculo del PCI en Pavimento Flexible, Edgar Rodriguez Velásquez, Piura 2009, Universidad de Piura. 9.

(31) ILUSTRACIÓN 2.3. Fallas en pavimentos flexibles Fuente: Cálculo del PCI en pavimento flexible, Rodriguez Velásquez 2009. 2.2.1.1.. Piel de cocodrilo.. Es un conjunto de fisuras que tiene de patrón a la piel de un cocodrilo, los conjuntos de fisuras se interconectan para formar polígonos irregulares de poca o gran profundidad. Esta falla indica la pérdida de la capacidad estructural del pavimento, pues disminuye su capacidad de resistencia frente a solicitaciones externas. Es por ello que, sin el mantenimiento adecuado, el comportamiento del pavimento podría empeorar y podría pasar de una falla de consideración dañando significativamente la superficie de la vía.. 10.

(32) ILUSTRACIÓN 2.4. Piel de cocodrilo Fuente: Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e Iberoamérica, 2002. 2.2.1.2.. Exudación.. La exudación es una película de material bituminoso que se extiende sobre una determinada área del pavimento, creando una superficie brillante, resbaladiza y reflectante que generalmente llega a ser pegajosa. Este tipo de falla ocurre durante tiempo cálido, cuando el asfalto llena los vacíos de la mezcla y luego 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.. ILUSTRACIÓN 2.5. Falla de exudación Fuente: Cálculo del PCI en pavimento flexible, 2009. 11.

(33) 2.2.1.3.. Fisuras en bloque.. Las fisuras en bloque son grietas interconectadas que forman piezas rectangulares de tamaño variable, desde aproximadamente 0,30 m x 0,30 m hasta 3,00 m x 3,00 m. Este tipo de falla puede ocurrir sobre porciones largas del área del pavimento o sobre aquellas áreas donde no hay tráfico, es por ello que, las fisuras en bloque no están asociadas a solicitaciones externas de carga vehicular. Estas fallas son causadas principalmente por la contracción del concreto asfáltico y por la variación de temperatura, que origina ciclos diarios de esfuerzos-deformación unitaria.. ILUSTRACIÓN 2.6. Fisuras en bloque Fuente: Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e Iberoamérica, 2002. 2.2.1.4.. Abultamientos y hundimientos.. Los abultamientos y hundimientos son desplazamientos pequeños, bruscos, hacia arriba y hacia abajo de la superficie del pavimento, que distorsionan el perfil de la carretera.. 12.

(34) No son causados por inestabilidad del pavimento, sino que pueden ser producto de varios factores, tales como: ▪. Levantamiento de las losas de concreto de un pavimento rígido que ha sido cubierto con una carpeta asfáltica.. ▪. Infiltración y acumulación de material en una fisura en combinación con cargas de tráfico.. ▪. Expansión del suelo de fundación.. ▪. Deficiencias en el drenaje de la estructura del pavimento.. ILUSTRACIÓN 2.7. Falla de abultamiento y hundimiento Fuente: Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e Iberoamérica, 2002. 2.2.1.5.. Corrugación.. La corrugación es una serie de ondulaciones constituidas por cimas y depresiones muy cercanas entre sí y espaciadas a intervalos bastantes regulares a lo largo del pavimento. Las cimas son perpendiculares al sentido del tránsito. Este tipo de falla es causada por la acción del tránsito vehicular combinada con la inestabilidad de las capas superficiales o de la base del pavimento.. 13.

(35) ILUSTRACIÓN 2. 8. Falla de corrugación Fuente: Cálculo del PCI en pavimento flexible, 2009. 2.2.1.6.. Depresión.. Las depresiones son áreas localizadas en la superficie del pavimento que poseen niveles de elevación ligeramente menores a aquellos que se encuentran a su alrededor. Son visibles cuando el agua se empoza dentro de ella después de la caída de lluvia, o a través de las manchas causadas por el agua empozada, en caso de superficies secas. También son producidas por asentamientos de la subrasante o debido a procedimientos constructivos defectuosos.. ILUSTRACIÓN 2.9. Falla por depresión Fuente: Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e Iberoamérica, 2002. 14.

(36) 2.2.1.7.. Fisuras de borde.. Las fisuras de borde son grietas paralelas al borde externo del pavimento, que se encuentran a una distancia de 0,30 m a 0,50 m de éste. Este tipo de falla se incrementa por las cargas de tránsito y se origina debido al debilitamiento de la base o de la subrasante en áreas muy próximas al borde del pavimento, a causa de condiciones climáticas o por efecto abrasivo de elementos sueltos en el borde, que provoca peladuras que conducen a la desintegración.. ILUSTRACIÓN 2.10. Fisura de borde Fuente: Cálculo del PCI en pavimento flexible, 2009. 2.2.1.8.. Fisuras de reflexión de junta.. Las fisuras de reflexión de junta ocurren solamente en pavimentos mixtos: pavimentos de superficie asfáltica construidos sobre una losa de concreto. No se consideran fisuras de reflexión otros tipos de base como base estabilizadas con cemento o cal. Estas grietas son causadas por el movimiento de la losa de concreto, incluido por temperatura o humedad, bajo la superficie de pavimento flexible. No están 15.

(37) relacionadas a efectos de cargas, sin embargo, las cargas de tráfico pueden causar la rotura de la superficie de concreto asfáltico cerca a las fisuras.. ILUSTRACIÓN 2.11. Fisura de reflexión de juntas Fuente: Cálculo del PCI en pavimento flexible, 2009. 2.2.1.9.. Desnivel carril – berma.. El desnivel carril-berma es la diferencia de elevación entre el borde del pavimento y la berma. Esta falla es causada por la erosión, el asentamiento de la berma o por la colocación de nuevas capas en la vía, sin el debido ajuste del nivel de la berma.. ILUSTRACIÓN 2.12. Falla desnivel carril-berma Fuente: Cálculo del PCI en pavimento flexible, 2009. 16.

(38) 2.2.1.10. Fisuras longitudinales y transversales. Las fisuras longitudinales son grietas paralelas al eje de la vía, las grietas transversales, en cambio, son perpendiculares al eje del pavimento. Estos daños no están asociados con la carga vehicular, pueden ser causados por: ▪. Juntas de construcción pobremente construidas o ausencia de ellas.. ▪. Contracción de la superficie de concreto asfáltico debido al endurecimiento del asfalto o a la variación diaria de temperatura.. ▪. Fisuras de reflexión causadas por agrietamientos bajo la capa superficial, incluyendo grietas en losas de concreto, pero no juntas de pavimento rígido.. ILUSTRACIÓN 2.13. Fisura longitudinal y transversal Fuente: Consejo de Directores de Iberia e Iberoamérica, 2002. 2.2.1.11. Parches de cortes utilitarios. Un parche es un área del pavimento, que por encontrarse en mal estado ha sido remplazado con material nuevo con el fin de reparar el pavimento existente. Los parches de cortes utilitarios hacen referencia a aquellos parches colocados cuando se efectúan cortes para la reparación de tuberías de agua o desagüe, instalación del cableado eléctrico, telefónico, entre otros trabajos similares.. 17.

(39) Los parches reducen el nivel de servicio de la vía, pues el comportamiento del área parchada es menor a la parte original, incluso el área contigua al parche no se comporta tan bien como la sección original del pavimento.. ILUSTRACIÓN 2.14. Parches en el pavimento asfáltico Fuente: Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e Iberoamérica, 2002. ILUSTRACIÓN 2.15. Parche de corte utilitario Fuente: Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e Iberoamérica, 2002. 18.

(40) 2.2.1.12. Agregado pulido. El agregado pulido es la pérdida de resistencia al deslizamiento del pavimento, que ocurre cuando los agregados en la superficie se vuelven suaves al tacto. Esta falla es causada por: ▪. Repeticiones de cargas de tránsito.. ▪. Insuficiente porción de agregado extendido sobre el asfalto.. ▪. Falta de partículas de agregado angular que proporcione una buena adherencia del pavimento con las llantas de los vehículos.. ILUSTRACIÓN 2.16. Agregado pulido Fuente: Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e Iberoamérica, 2002. 2.2.1.13. Baches. Los baches son pequeños hoyos en la superficie del pavimento de diámetro menor a 750 mm. Presentan bordes agudos y lados verticales cerca de la zona superior de la falla. Los baches pueden ser ocasionados por un conjunto de factores: ▪. Fisuramiento tipo piel de cocodrilo de alta severidad, que causa fatiga y origina la desintegración de la superficie de rodadura. 19.

(41) ▪. Defectos constructivos.. ▪. Subdrenaje inadecuado.. ▪. Mal diseño de la estructura del pavimento.. ILUSTRACIÓN 2.17. Baches Fuente: Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e Iberoamérica, 2002. 2.2.1.14. Ahuellamiento. El ahuellamiento es una depresión longitudinal continua a lo largo de la trayectoria del vehículo, que trae como consecuencia la deformación permanente en cualquiera de las capas del pavimento o subrasante. Esta falla puede ser causada por una pobre compactación del paquete estructural, lo que origina inestabilidad en las capas (base, subbase) permitiendo el movimiento lateral de los materiales debido a las cargas del tráfico un ahuellamiento importante puede conducir a una falla considerable del pavimento. Otras causas pueden ser: ▪. Mezcla asfáltica inestable.. ▪. Exceso de ligantes con riegos.. ▪. Mal diseño de la estructura del pavimento: espesores deficientes. 20.

(42) ILUSTRACIÓN 2.18. Ahuellamiento Fuente: Cálculo del PCI para pavimentos flexibles, 2009. 2.2.1.15. Desplazamientos. Los desplazamientos son distorsiones de la superficie originados por desplazamientos de mezcla. Son corrimientos longitudinales y permanentes de un área localizada del pavimento formando una especie de cordones laterales. Estas fallas son producidas por acción de la carga de tráfico, que empuja contra el pavimento produciendo una onda corta y brusca en la superficie del mismo. Este tipo de falla normalmente ocurre sólo en pavimentos con mezcla de asfalto líquido inestables (emulsiones) o cuando los pavimentos asfálticos colindan con pavimentos rígidos. Las losas de concreto al aumentar su longitud empujan al pavimento flexible produciendo el desplazamiento.. 21.

(43) ILUSTRACIÓN 2.19. Dsplazamientos Fuente: Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e Iberoamérica, 2002. 2.2.1.16. Fisura parabólica o por deslizamiento. Las fisuras parabólicas o por deslizamiento son grietas en forma de media luna, que se presentan de manera transversal a la dirección del tránsito. Estas fallas ocurren generalmente en mezclas asfálticas de baja estabilidad o en capas superpuestas. Pueden ser causadas por los siguientes factores: ▪. Frenado de las ruedas de los vehículos o giro debido a un cambio de dirección, originando el deslizamiento y deformación de la superficie del pavimento.. ▪. Exceso de ligantes o falta de riego de liga.. Este tipo de falla no tiene relación alguna con procesos de inestabilidad geotécnica del suelo de fundación.. 22.

(44) ILUSTRACIÓN 2.20. Fisura parabólica Fuente: Cálculo del PCI en pavimento flexible, 2009. 2.2.1.17. Hinchamiento. El hinchamiento es el abultamiento o levantamiento localizado en la superficie del pavimento, en forma de una onda larga y gradual de longitud mayor a 3,00 m, que distorsiona el perfil de la vía. La causa principal de este tipo de falla es la expansión del suelo de fundación (suelos expansivos) y el congelamiento del material de la subrasante. Este hinchamiento puede estar acompañado de agrietamiento superficial.. ILUSTRACIÓN 2.21. Hinchamiento Fuente: Cálculo del PCI en pavimeto flexible, 2009. 23.

(45) 2.2.1.18. Peladura por intemperismo y desprendimiento de agregados. La peladura por intemperismo es la desintegración superficial del pavimento por pérdida de ligante asfáltico; mientras que el desprendimiento del agregado pétreo, hace referencia a partículas de agregado sueltas o removidas. Ambas fallas indican que el ligante asfáltico ha sufrido un endurecimiento considerable o que la mezcla es de pobre calidad. Las principales causas de este tipo de fallas son: ▪. Cargas de tráfico especiales como es el caso de vehículos de orugas. ▪. Ablandamiento de la superficie y pérdida de agregados debido al derramamiento de aceite de vehículos.. ▪. Mezcla de baja calidad con ligante insuficiente.. ▪. Uso de agregados sucios o muy absorbentes.. ▪. Falla de adherencia agregado-asfalto debido al efecto de agentes externos.. ILUSTRACIÓN 2.22. Peladura del asfalto Fuente: Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e Iberoamérica, 2002. 24.

(46) MUESTREO 3. 2.3.. Para la auscultación visual se debe registrar las fallas antes descritas y el número de unidades de muestra a inspeccionar, puede variar considerando un número de unidades de muestras que nos garantice un nivel de confiabilidad del 95%, o considerando un número menor de unidades de muestra. Todas las unidades de muestra de la sección pueden ser inspeccionadas para determinar el valor de PCI promedio en la sección. Este tipo de análisis es ideal para una mejor estimación del mantenimiento y reparaciones necesarias. El número mínimo de unidades de muestra “n” a ser inspeccionadas en una sección dada, para obtener un valor estadísticamente adecuado (95% de confiabilidad), es calculado empleando la ecuación y redondeando el valor obtenido de “n” al próximo número entero mayor.. ࢔=. ࢋ૛. ࡺ ࣌૛. ൬ ૝ ൰(ࡺ ି૚)ା࣌૛. Ecuación 1 Donde: e. error admisible en el cálculo del PCI de la sección.. ߪ. desviación estandar del PCI de una muestra a otra en la misma sección.. N. 3. número total de unidades de muestra en la sección.. ASTM D6433. 25.

(47) Cuando el número mínimo de “n” es menor a 5 (n<5), todas las unidades deberán evaluarse. Si al obtener el 95% de confiabilidad es crítico, el número de unidades inspeccionadas debe ser verificada. El número de unidades de muestra fue estimado en base a un valor de desviación estádar asumido. La desviación estándar se la calcula con la siguiente fórmula:. 𝒏. 𝝈 = √∑ 𝒊=𝟏. 𝑷𝑪𝑰𝒊 − 𝑷𝑪𝑰𝒔 𝒏−𝟏 Ecuación 2. Donde: PCIi. valor PCI de las unidades de muestra inspeccionadas .. PCIs. valor PCI de la sección.. n. número total de unidades de muestra inspeccionadas. El intervalo del espaciamiento “i” de las unidades a ser muestreadas debe ser. calculado mediante la siguiente ecuación, redondeando el resultado al próximo número entero menor:. 𝑵 𝒊= 𝒏 Ecuación 3 26.

(48) Dónde: N. número total de unidades de muestra en la sección.. n. número de unidades de muestra a ser inspeccionada. Una vez obtenido el intervalo de inspección se debe seleccionar un número al azar. entre 1 e i, y las unidades a evaluar se determinan utilizando una serie de la siguiente forma: S, S+i, S+2i,…….,S+ni. Si todas las unidades de muestra inspeccionadas son elegidas aleatoriamente o si se inspeccionan todas las unidades de muestra, entonces el PCI de la sección es el promedio de los PCI de cada unidad de muestra. Si se usaron unidades de muestreo adicionales se usa un promedio ponderado calculado de la siguiente forma:. 𝑷𝑪𝑰𝑺 =. [(𝑵 − 𝑨) ∗ 𝑷𝑪𝑰𝑹 ] + (𝑨 ∗ 𝑷𝑪𝑰𝑨 ) 𝑵. Ecuación 4. Donde: PCIS:. PCI de la sección del pavimento.. PCIR:. PCI promedio de las unidades de muestreo aleatorias o representativas.. PCIA:. PCI promedio de las unidades de muestreo adicionales.. N:. Número total de unidades de muestreo en la sección.. A:. Número adicional de unidades de muestreo inspeccionadas. Un control continuo en la vía utilizando el valor PCI para establecer la tasa de. deterioro del pavimento asfáltico, que permita la identificación temprana de un mantenimiento adecuado de la vía.. 27.

(49) En base al valor obtenido en el campo se puede determinar el nivel de intervención para la vía. Tabla 2.3. Intervención en base al rango PCI. RANGO. CLASIFICACIÓN. INTERVENCIÓN. 100 – 71. Bueno. Mantenimiento. 31 – 70. Regular. Rehabilitación. 0 – 30. Malo. Reconstrucción. Fuente: Cálculo del índice de condición del pavimento Barranco -Surco-Lima. 2.4.. ESTUDIO DEL TRÁFICO. En el diseño de las carreteras se deben tener en cuenta también las características de operación de los vehículos, que son diferentes según diversos tamaños y pesos de los mismos, y permiten formar con ellos varias clases. La cantidad relativa de las dierentes clases de vehículos en el tánsito total es lo que se llama composición del tránsito. Los camiones por ser generalmente más pesados que los buses y automóviles, son más lentos y ocupan mayor espacio; por lo tanto, tienen mayor efecto en el tránsito que los vehículos más lentos. Las dos clases más generales de vehículos son: •. Vehículos livianos, que incluyen a las motocicletas y a los automóviles así como a otros vehículos ligeros como camionetas y pickups, con capacidad hasta de ocho pasajeros y ruedas sencillas en el eje trasero.. •. Vehículos pesados, como camiones, buses y combinaciones de camiones (semirremolques y remolques), de más de cuatro toneladas de peso y doble llanta en las ruedas traseras. 28.

(50) Generalmente se relaciona con el diseño geométrico de la carretera el dato del porcentaje de camiones, sobre el tránsito total, que se espera va a utilizar la vía. El Ministerio de Transporte y Obras Públicas considera varios tipos de vehículos de diseño, más o menos equivalente a los de la AASHTO. •. Vehículo liviano (A): A1 usualmente para motocicletas, A2 para automóviles.. •. Buses y Busetas (B): Sirven para transportar pasajeros en forma masiva.. •. Camiones (C): Para transporte de carga, que pueden ser de dos ejes C-1, camiones o tracto-camiones de tres ejes C-2 y también de cuatro, cinco o más ejes C-3.. •. Remolques (R): Con uno o dos ejes verticales de giro y una unidad completamente remolcada, tipo tráiler o tipo Dolly.. 29.

(51) 30.

(52) ILUSTRACIÓN 2.23. Tipos de vehículos motorizados, remolques y semirremolques Fuente: NEVI 12 Volúmen 2A. 31.

(53) Para realizar el conteo en las estaciones asignadas se deberá llenar el formulario correspondiente para el tipo de tránsito que corresponde a la vía.. ILUSTRACIÓN 2.24. Formulario para conteo vehícular Fuente: Christian López – Walter Doménech. 2.4.1. Determinación de la demanda del tráfico actual. La unidad de medida en el tráfico de una carretera es el volúmen del tráfico promedio diario anual cuya abreviación es el TPDA. Para el cálculo del TPDA se debe tomar en cuenta lo siguiente: ▪. En vías de un solo sentido de circulación, el tráfico será contado en ese sentido.. ▪. En vías de dos sentidos de circulación, se tomará el volumen de tráfico en las dos direcciones. Normalmente para este tipo de vías, el número de vehículos al final del día es semejante en los dos sentidos de circulación.. 32.

(54) Cabe mencionar que puede realizarse el análisis del TPDA considerando el volumen de los dos sentidos de circulación debiendo quedar plenamente aclarado, para evitar errores en cálculos posteriores que se realicen con estos datos. Para determinar el TPDA, lo ideal sería disponer de los datos de una estación de contaje permanente que permita conocer las variaciones diarias, semanales y estacionales. Además, convendría disponer del registro de datos de un período de varios años que proporcione una base confiable para pronosticar el crecimiento de tráfico que se puede esperar en el futuro. Como no es usual ni práctico tener estaciones permanentes en todas las rutas, se puede estimar en una primera semana el TPD semanal, efectuando montajes por muestreo de 24 horas diarias, durante por lo menos 3 días por semana que incluyan sábado y domingo. En lo posible, las muestras semanales que se obtengan deberán corresponder a los meses y semanas más representativos del año, con el objeto de tomar en cuenta las variaciones estacionales máximas y mínimas. Los resultados que se obtienen en las investigaciones de campo son procesados con el objeto de conocer la relación que existe entre los volúmenes de tránsito de los días ordinarios respecto con los correspondientes fines de semana y realizar los ajustes respectivos para obtener el TPD semanal. Para determinar el Tráfico Promedio Diario Semanal (TPDS), se utiliza los datos obtenidos durante los días que se realiza el conteo, para cada categoría de vehículo señalada anteriormente, mediante la siguiente ecuación:. 𝑻𝑷𝑫𝑺 =. 𝑺 + 𝑫 + 𝑷𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐(𝑽 + 𝑳) ∗ 𝟓 𝟕 Ecuación 5 33.

(55) Donde: T.P.D.S. Tráfico promedio diario semanal. S, D. Días feriados (sábado, domingo). V+L. Promedio de días normales (lunes, martes, miércoles, jueves y viernes). Y el TPDA en cada estación de aforo, utilizando la siguiente ecuación:. 𝑻𝑷𝑫𝑨 = 𝑻𝑷𝑫𝑺 ± 𝑲. ;. 𝑲=. 𝑩𝝈 𝑵 − 𝒏 √ 𝑵−𝟏 𝒏 √ Ecuación 6. El término K se determina para una confiabilidad porcentual, la desviación estándar corresponde a la muestra obtenida en el campo, sin correcciones.. 2.4.2. Determinación de la demanda del tráfico futuro. 2.4.2.1.. Tráfico futuro.. Es el tráfico que se proyecta con el periodo de diseño de la vía, el volumen de tráfico futuro proyectado, deberá basarse no solo en el volumen de tráfico actual, sino también en las tasas de incrementos en los vehículos. Para obtener el tráfico futuro se debe conocer el tráfico asignado, según la siguiente ecuación:. 𝑻𝑹𝑨𝑭𝑰𝑪𝑶𝒂𝒔𝒊𝒈𝒏𝒂𝒅𝒐 = 𝑻𝑷𝑫𝑨𝒆𝒙𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒕𝒆 + 𝑻𝑮 + 𝑻𝑫 Ecuación 7. 34.

(56) Dónde: TG. Tráfico Generado.. Td. Tráfico Desarrollado.. 2.4.2.2.. Tráfico Generado (TG)4. Consta de aquellos viajes vehiculares, distintos a los de transporte público, que no se realizaran si no se construye la nueva carretera. El tráfico generado se estima que es del 5% al 25% del TPDA. 2.4.2.3.. Tráfico Desarrollado (Td)4. Es el aumento de tráfico debido a la mejora del suelo adyacente a la carretera. Las carreteras que se construyeron con las debidas especificaciones generan un tráfico adicional el cual se considera como tráfico desarrollado, con valores del 5% del TPDA. 2.4.2.4.. Tasa de crecimiento (i)4. Es la tasa o índice que expresa el crecimiento o decrecimiento de la población de un determinado territorio durante un periodo definido, expresado generalmente como porcentaje de la población al inicio de cada periodo o año. 2.4.2.5.. Proyección del tráfico. Con el Tráfico asignado para cada una de las vías, se realiza la proyección del tráfico y su composición dependiendo del periodo de diseño de la vía, mediante la siguiente ecuación:. 𝑻𝒇 = 𝑻𝒂𝒔𝒊𝒈 (𝟏 + 𝒊)𝒏 Ecuación 8. 4. Ministerio de Transporte y Obras Públicas, 2003. 35.

(57) Dónde: Tf. Tráfico futuro.. Tasig. Tráfico asignado.. n. Período de proyección, expresado en años.. i. Tasa de crecimiento del tráfico.. 2.5.. ESAL’S. 2.5.1. Conversión del tráfico mixto a ejes equivalentes. Las diferentes cargas actuantes sobre un pavimento producen diferentes tensiones y deformaciones en el mismo. Además, diferentes espesores de pavimentos y desiguales materiales responden de otra manera a una misma carga. Debido a esta diferente respuesta en el pavimento, las fallas serán distintas según la intensidad de la carga y las características del pavimento. Para tener en cuenta esta diferencia, el tránsito es reducido a un número equivalente de ejes de una determinada carga que producirán el mismo daño que toda la composición del tránsito. Esta carga tipo según AASHTO es de 80 Kn o 18 Kips. La conversión se hace a tráves de los factores equivalentes de carga, denominados LEF (Load Equivalent Factor, por su siglas en inglés) o Factor Equivalente de Carga. 2.5.2. Factores equivalente de carga. El concepto de convertir un tránsito mixto en un número de ESAL´S de 80 Kn fue desarrollado en el Road Test de la AASHTO, en este ensayo se cargaron pavimentos similares con diferentes configuraciones de ejes y cargas para analizar el daño producido.. 36.

(58) El factor equivalente de carga o LEF es un valor numérico que expresa la relación entre la pérdida de serviciabilidad causada por una carga de un tipo de eje y la producida por el eje estándar de 80 Kn en el mismo eje.. 𝐋𝐄𝐅 =. 𝐍° 𝐝𝐞 𝐄𝐒𝐀𝐋′ 𝐒 𝐝𝐞 𝟖𝟎𝐊𝐧 𝐪𝐮𝐞 𝐩𝐫𝐨𝐝𝐮𝐜𝐞𝐧 𝐮𝐧𝐚 𝐩é𝐫𝐝𝐢𝐝𝐚 𝐝𝐞 𝐬𝐞𝐫𝐯𝐢𝐜𝐢𝐚𝐥𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐍° 𝐝𝐞 𝐞𝐣𝐞𝐬 𝐝𝐞 𝐗 𝐊𝐧 𝐪𝐮𝐞 𝐩𝐫𝐨𝐝𝐮𝐜𝐞𝐧 𝐥𝐚 𝐦𝐢𝐬𝐦𝐚 𝐩é𝐫𝐝𝐢𝐝𝐚 𝐝𝐞 𝐬𝐞𝐫𝐯𝐢𝐜𝐢𝐚𝐥𝐢𝐝𝐚𝐝. Ecuación 9 Debido que cada tipo de pavimento responde de manera diferente a una carga, los LEF’S cambian de acuerdo al tipo de pavimento. Por ejemplo, si el punto de falla de un pavimento cambia, también lo hace el LEF. Es así que pavimentos de hormigón y de asfalto tienen diferentes factores de carga y que también según el número estructural y según el espesor de la losa y que además cambien el nivel de serviciabilidad adoptado. 2.5.3. Factor camión (FC)5. El factor equivalente de carga (LEF) da una manera de expresar los niveles equivalentes de daño de los diferentes tipos de vehículos, pero también es conveniente expresar el daño en términos del deterioro producido por un vehículo en particular, es decir, los daños producidos por cada eje de una clase de vehículo son sumados para determinar el daño producido por el vehículo total. Así se denomina el concepto de Factor Camión (FC) que se define como el número de ESAL’s por vehículo. Este factor camión puede ser calculado para cada clasificación general de camiones o para todos los vehículos comerciales como un promedio para una configuración de tránsito dada.. 5. Instituto Boliviano del Cemento y el Hormigon, 2010. 37.

(59) 2.5.4. Factor direccional (LC)6. Es el factor total del flujo vehicular censado, según los carriles de la calle tienen un valor dado, en calles de dos carriles tiene un valor de 0,50, ya que la mitad de los vehículos va una dirección y la otra mitad en la otra dirección.. Tabla 2.4 Factor direccional. Número de carriles en LC Ambas direcciones 2. 50. 4. 45. 6 o más. 40. Fuente: Guía AASHTO 93. 2.5.5. Factor de Distribución por Carril (LD)6. El factor del carril será el que y depende del número de carriles por cada dirección y el que recibirá el mayor número de carga. Tabla 2. 5 Factor de distribución por carril. Número de carriles Por dirección. LD. 1. 1. 2. 0,80 – 1,00. 3. 0,60 – 0,80. 4 ó más. 0,50 – 0,75. Fuente: Guía AASHTO 93. 6. Instituto Boliviano del Cemento y el Hormigon, 2010. 38.