Evaluación estructural de pavimento del k0+600 k1+760 vía Cumaral Veracruz, utilizando el método asthoo de mediciones deflectometricas a partir del cálculo de las variables estructurales

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(1)EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO DEL K0+600 - K1+760 VÍA CUMARAL VERACRUZ, UTILIZANDO EL MÉTODO ASTHOO DE MEDICIONES DEFLECTOMETRICAS A PARTIR DEL CÁLCULO DE LAS VARIABLES ESTRUCTURALES.. GUSTAVO ADOLFO RAMÍREZ VALENCIA VICTORIA ANDREA ROMERO TACHA MANUEL ALEJANDRO SÁNCHEZ ESGUERRA. UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍAS INGENIERIA CIVIL VILLAVICENCIO 2012 1.

(2) EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO DEL K0+600 - K1+760 VÍA CUMARAL VERACRUZ, UTILIZANDO EL MÉTODO ASTHOO DE MEDICIONES DEFLECTOMETRICAS A PARTIR DEL CÁLCULO DE LAS VARIABLES ESTRUCTURALES.. GUSTAVO ADOLFO RAMÍREZ VALENCIA VICTORIA ANDREA ROMERO TACHA MANUEL ALEJANDRO SÁNCHEZ ESGUERRA. Monografía como requisito para optar el título de Ingeniero Civil. Asesor Técnico del Proyecto DIEGO ALEXANDER DUQUE VARGAS Ingeniero Civil. Especialista en Pavimentos.. Asesor Metodológico JAVIER ANDRES VARGAS GUATIVA Ingeniero Electrónico. Especialista en Pedagogía y Docencia Universitaria.. UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL MODALIDAD DE GRADO VILLAVICENCIO 2012 2.

(3) AUTORIDADES ACADÉMICAS UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA. Dr. CESAR PÉREZ GARCÍA Rector Nacional. Dr. CESAR AUGUSTO PEREZ LONDOÑO Director Académico de la Sede. Dr. CARLOS ARTURO PALACIO ECHEVERRI Director Administrativo de la sede. Dr. MILCIADEZ VIZCAINO Coordinador del Centro de Investigaciones y Postgrados. Ing. FABIO LÓPEZ PABÓN Decano de la Facultad de Ingeniería Civil. Física. CRISTINA REYES ORTIZ Coordinador de Investigación del Programa de Ingeniería Civil. 3.

(4) Nota de aceptación __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________. ____________________________ Firma jurado. ___________________________ Firma jurado. ___________________________ Firma jurado. Villavicencio, Junio de 2012. 4.

(5) A mi hijo Juan Camilo Garzón Romero, por ser el motor para alcanzar mis metas, a mis padres, Ana Tacha Turriago y Hernando Romero por su apoyo incondicional durante toda la carrera y por ultimo y no menos importante a mi esposo Andrés Garzón Madrigal que siempre estuvo a mi lado para que mis metas se hicieran realidad y pudiera salir adelante.. Victoria Andrea Romero Tacha. 5.

(6) A Dios que me dio la fortaleza y la sabiduría para enfrentar mis sueños aun en momentos de oscuridad y me muestra el camino donde debo poner mis pasos, a mis madres María Elvira Useche, Dora Esguerra Gonzales y mi tío Sabas Sánchez por su apoyo incondicional y confianza en cada segundo de mi vida, a mis hermanos William y Andrea Sánchez Esguerra por ser el ejemplo e inspiración a seguir y porque siempre me han hecho sentir un ejemplo para ellos, a Laura Victoria Parrado López mi prometida que es el motor de mi vida en todo momento sin importar los obstáculos, a mi tía Nubia Escando y su esposo Carlos Martin por ser mis amigos y consejeros en mis decisiones transcendentales, al ingeniero Diego Duque nuestro asesor en el proyecto de grado ya que ha sido un privilegio y honor en contar con sus conocimiento y dedicación por convertirse en nuestra mano guía. Por último y no por ser menos impórtate a todos mis amigos y compañeros de lucha a esos personas con las cuales compartimos tantas vivencias y experiencias que dejaron marcadas nuestras vidas con los cuales desarrollamos paralelamente habilidades y destrezas en el campo profesional. De gran corazón brindo un GRACIAS a todos los anteriormente mencionados y a quienes sin querer se me hayan olvidado resaltar ya que hicieron parte importante y vital en mi desarrollo profesional y ético.. Manuel Alejandro Sánchez Esguerra. 6.

(7) A mi madre Luz Dora Valencia Cortes, a mi Padre Luis Gustavo Ramírez por todo el apoyo incondicional para mi formación profesional y por esos valores inculcados para mi formación personal, para ellos con todo mi amor.. Gustavo Adolfo Ramírez Valencia. 7.

(8) AGRADECIMIENTOS. Los autores desean expresar sus agradecimientos a las siguientes personas: A Dios, por darnos el don de la vida. Al ingeniero Diego Duque, quien nos brindó su apoyo incondicional y asesoría Técnica. Al Ingeniero Javier Vargas, por su asesoría para desarrollar esta monográfica y por su calidad humana.. A todos los docentes que contribuyeron en nuestra formación profesional.. 8.

(9) ADVERTENCIA. La Universidad Cooperativa De Colombia, sede Villavicencio, no se hace responsable por los conceptos emitidos por los autores.. 9.

(10) CONTENIDO. INTRODUCCIÓN...……………………………………….…………….…………….…11 1. MARCO DE REFERENCIA….…………………………………..………….………14 1.1. MARCO HISTÓRICO……………………………………………………………....14 1.2. MARCO TEÓRICO………………………………………………………….……...17 1.3. MARCO CONCEPTUAL…………………………………………………………..38 1.4 MARCO LEGAL…………………………………………….……………………….41 2. DISEÑO METODOLÓGICO..……………………………………………………..…44 2.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN.………….….………………………………………..44 2.2. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN……………………………………………….…45 3. ANÁLISIS DE RESULTADOS...………………………………………………….…46 3.1. EVALUACIÓN GEOTÉCNICA..…………………………………………….….....46 3.2. EVALUACIÓN FUNCIONAL Y ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO.….……..75 3.3. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y ADOPCIÓN DE MODELOS ESTRUCTÚRALES…………………………………………………………………....84 3.4. DIMENSIÓNAMIENTO DEL REFUERZO POR MÉTODOS MECANICISTAS……………………………………………………………...........90 3.5. ANÁLISIS DE LAS ESTRUCTURAS EXISTENTES…………………………...92 3.6. ESTRUCTURAS REFORZADAS CON MEZCLA TIPO MDC………….......…93 3.7. ESTRUCTURAS REFORZADAS CON MEZCLA TIPO MCD Y D20…….......94 3.8. ESTRUCTURAS REFORZADAS CON BASE ESTABILIZADA Y MEZCLA TIPO D20………………...………………………………………................95 4. CONCLUSIONES….………………………………………………………………...96 RECOMENDACIONES………………………………………………..……………….98 BIBLIOGRAFÍA…………………………………….…………………………………..100. 10.

(11) INTRODUCCIÓN. En el presente documento se encuentra la evaluación estructural del pavimento en el k0+600 - k1+760 de la vía Cumaral Veracruz. Esta evaluación se realizo utilizando el método asthoo de mediciones deflectometricas a partir del cálculo de las variables estructurales, realizando un recorrido e inspección visual por el tramo del k0+600 - k1+760 en la vía que conduce del municipio de Cumaral a la vereda de Veracruz, en el departamento del Meta. En ese sentido, la presencia de posibles fallas estructurales de la capa de rodadura, en sectores definidos, corresponden a condiciones de deterioro que no afectan de manera sensible la circulación de vehículos, también se podrá observar un deterioro generalizado de fisuras en bloque y fisuración incipiente de poca incidencia. El deterioro mencionado, se debe sobre todo al incremento de circulación de vehículos de carga, transporte pesado, camiones y tractomulas, incremento que obedece a la necesidad de logística de transportar los bienes económicos, materias primas, insumos y productos terminados, desde y hacia los centros de producción, distribución y consumo, que de no ser intervenidas estas fallas, pueden ocasionar trastornos en la normal circulación de la malla Vial del departamento, ameritando la realización de actividades de rehabilitación para cumplir con las especificaciones de funcionalidad y de calidad pertinentes.. Para dar solución al problema planteado, se hizo necesario inicialmente, como paso previo a la intervención de las fallas de deterioro, la realización de un estudio donde se evalué y diagnostique técnicamente, a la luz de los métodos, procesos y procedimientos ingenieriles, todos los parámetros y variables que inciden en la ocurrencia del fenómeno actual, a través de esta evaluación se logro determinar el grado de afectación y el índice de estado; de acuerdo a las patologías y patrones de fisuramiento encontrados en el tramo mencionado, es apropiada para ser evaluado estructuralmente por medio de la metodóloga AASHTO 93, en donde la condición estructural del pavimento se conceptualiza a partir de criterios subjetivos (auscultación) lo cual no permite cuantificar el deterioro de la estructura de pavimento y las causas que inciden en la perdida de su vida útil. Por las circunstancias anteriormente mencionadas la vía objeto de estudio se encuentra en condiciones de infraestructura anormales debido en gran medida al deterioro que ha sufrido a lo largo de estos años y a las deficiencias de tipo estructural y del drenaje lateral de la misma. El método propuesto permitió definir 3 variables estructurales a partir de mediciones deflectometricas para dar un calificativo a la condición del mismo, el cual permitirá definir las causas del deterioro y así presentar alternativas de intervención adecuada para el mejoramiento de este tan importante tramo. De 11.

(12) acuerdo con lo mencionado surgió como pregunta de investigación, la siguiente: ¿Cuál son las condiciones de capacidad aportante y del pavimento en el k0+600 k1+760 de la vía Cumaral Veracruz. Departamento del Meta?. En tal sentido se propuso como objetivo general realizar una evaluación estructural de pavimento del k0+600 - k1+760 vía Cumaral Veracruz, en el departamento del Meta, utilizando el método asthoo de mediciones deflectometricas a partir del cálculo de las variables estructurales, geotécnicas y funcionales, que permitan establecer y definir el estado actual del proyecto vial citado Para lograr ese objetivo general se propuso primero que todo realizar la localización superficial de la calzada y drenajes, luego identificar las fallas de la estructura del pavimento mediante la metodología planteada por invias para pavimentos flexibles. Del mismo modo caracterizar los materiales de la estructura de pavimentos, caracterizar la sub-rasante y establecer los diferentes espesores del pavimento, alternativas de la estructura del pavimento para el tramo objeto de estudio y las propiedades de clasificación y de índice del suelo. Por otra parte, al conocer el real estado actual de la vía, se podrá diseñar e implementar las acciones y estrategias que conlleven a la eliminación de las actuales fallas y al rediseño de planes y programas que prevengan la aparición de nuevas fallas, todo esto para garantizar a nivel estructural la probabilidad y viabilidad funcional de los corredores viales; es precisamente, en este último aspecto donde los resultados de la evaluación y diagnostico técnico, adquirieron en forma práctica una utilidad concreta. Hay que tener en cuenta que a corto plazo con la aplicación de sus resultados, a través de las estrategias de intervención, se podrán evitar en un futuro inmediato la aparición de fallas estructurales graves en la capa de pavimento que ocasionen demoras en los recorridos, lo cual a su vez, generaría aumentos de costos para los operarios logísticos de transporte, tanto de pasajeros, como de carga lo que se traduciría en desabastecimiento y aumento de precios de productos e insumos para el consumidor final, de otra manera con su aplicación de resultados, se podrá ofrecer a los usuarios condiciones ideales para que agilicen su tránsito y disminuyan o mantengan sus niveles de costos, ofreciendo también la motivación a nuevos operadores y empresarios para que utilicen la Red Vial, y con ello generen nuevas expectativas de desarrollo económico en la región y el país.. 12.

(13) Por las razones expresadas en los párrafos anteriores, se hace necesario realizar una evaluación del índice de estado del tramo objeto de estudio, los cuales pretenden abordar los diferentes aspectos que inciden en el normal desempeño y condiciones de operatividad de la Malla Vial del Departamento del Meta en lo que corresponde a los corredores de la Red Nacional o Primaria, estos aspectos técnicos serán analizados de manera detallada para el corredor vial y corresponderá a la aplicación del método asthoo de mediciones deflectometricas a partir del cálculo de las variables estructurales, geotécnicas y funcionales, que permitirán establecer y definir el estado actual del proyecto vial citado.. 13.

(14) 1. MARCOS DE REFERENCIA. 1.1 MARCO HISTÓRICO. Con respecto a la referencia histórica del contexto por donde transcurre el corredor vial del tramo objeto de estudio, del Departamento del Meta, a continuación se presentan los aspectos más sobresalientes en este sentido, no solo en lo que tiene que ver con el Departamento, sino también en relación con la concesión de las vías.. 1.1.1 Breve Reseña del Departamento del Meta. Rufino Gutiérrez1, considera que los Llanos Orientales de Colombia han sido tradicionalmente una región rica en recursos naturales, recursos minerales y especialmente en su potencial agrícola y ganadero, los cuales constituyen la principal fuente de la economía del Departamento del Meta, siendo Villavicencio el principal centro de acopio regional. Los terrenos del actual Villavicencio formaron parte de la “Hacienda de Apiay” conocida con el nombre de “Tierras Principales de Apiay”, la organizaron los Jesuitas junto con otras haciendas llaneras: Caribure, Crano y Patute. Perdiéndolas en 1767 cuando el Rey de España Carlos III los expulsó, Posteriormente fueron rematadas y adjudicadas a Basilio Romero; en 1792, fueron vendidas a Jacinta y Vicente Rey, siendo después heredadas por sus hijos, quienes se dedicaron a vender sus derechos herenciales, generando la comunidad de Apiay, cuyos integrantes son recordados por los abuelos como los “Comuneros de Apiay” quienes procedían de Fosca y Quetame, y estaban dedicados a los cultivos de yuca, plátano y maíz.. La importancia del lugar radica en la riqueza de sus tierras, y en su ubicación por ser sitio estratégico de paso entre Santa Fe de Bogotá y San Martín. Cerca de la cordillera corre el caño Gramalote llamado así por pasar sobre terrenos cubiertos por una lama profusa, alta y grisácea de donde posiblemente se origina el nombre. 1. GUTIÉRREZ, Rufino. Conozcamos a Villavicencio. Editorial LLANOLETRAS, primera Edicion.Junio de 1995. Pág. 51.. 14.

(15) de “Gramalote”. Sobre éste caño se formó tempranamente un escampadero, sitio de parada de vaqueros que arreaban reses de San Martín con destino a Bogotá. Aquí llegaron en 1840 Esteban Aguirre y Francisco Aguirre con su esposa Matea Fernández, su yerno Libardo Fernández, Silvestre Velásquez y Francisco Ardila, quienes construyeron sus ranchos o viviendas en forma del poblado para habitar con sus familias. El 6 abril de 1840 quedó fundada una población plantada sobre la margen derecha de caño Gramalote a la que se le puso el mismo nombre del arroyo. Este lugar corresponde hoy a la parte baja o antigua del barrio residencial denominado el Barzal. La fecha de fundación de Villavicencio, antes Gramalote, a suscitado numerosas polémicas especialmente con motivo de sus 50 años de existencia; Por lo tanto el señor Juan B. Caballero Medina, solicitó a la Academia Colombiana de Historia su aprobación para encontrar la verdadera fecha, ya que según lo exigido por España en aquella época, no se cumplían debidamente los requerimientos para fundar una ciudad, los cuales serían: acta ceremonial, trazado urbano y reparto de tierras. El 21 de octubre de 1850, el nombre de Gramalote fue cambiado por el de Villavicencio, se dice sin pruebas, en honor del comisario regio Antonio Villavicencio, prócer de la independencia, fusilado en Bogotá el 6 de junio de 1816. De acuerdo con lo dispuesto en el artículo 8° de la constitución de 1843, el territorio de la Nueva Granada se dividió en providencias, cada una de las cuales se componía de uno o más cantones; así el 12 de junio de 1850 el congreso granadino erigió el territorio de San Martín en Cantón y lo incorporó a la providencia de Bogotá, creando dos territorios parroquiales en Cantón de San Martín, siendo uno de ellos el antiguo corregimiento de Gramalote, que se denominaría "Distrito Parroquial de Villavicencio".. En 1860 se le atribuyó la calidad de " Aldea" y en 1862 paso hacer Distrito. Posteriormente fue capital el territorio nacional de San Martín y el 18 de febrero de 1905 pasó a ser capital de la Independencia Nacional del Meta, cuyo territorio abarcó lo que comprendían las extinguías independencias de Casanare y San Martín. Durante este periodo, vemos una época de auge y progreso debido a la mejoría de las comunicaciones con la capital de la república, motivada por las inversiones que hicieron algunos sectores empresariales con la construcción de grandes haciendas.. 15.

(16) En 1887 la cabecera de Villavicencio era una población pajiza en su totalidad, de aspecto no agradable compuesta por 15 manzanas, 130 casas que no tenían solares cercados, 11 calles y una plaza cercada de árboles frutales; tenía 650 habitantes, carecía de edificios públicos puesto que no había sino dos ruidosos ranchos, que llamaban allí casa consistorial, una escuela de niños y otro amplio y desairado que hace las veces de iglesia parroquial. Villavicencio además sufrió los rigores de la tierra de los mil días de 1899 a 1902; merece destacar al general Críspulo Burgos, quien al frente de 500 llaneros tomó la plaza Villavicencio que está protegida por una guarnición de setenta (70) unidades, trabándose un combate que se inició a las tres de la madrugada, y a las tres de la tarde se rindieron las fuerzas del gobierno, asumiendo el mando el general Burgos como jefe civil y militar de la región. En el año de 1920 ya es una población con modernas construcciones y en sus vecindades hay valiosas haciendas de ganadería, caña y café. Activo centro de negocios, su proximidad al puerto sobre el Meta le da vida propia. En una época fue Villavicencio centro de la jefatura civil y militar, bajo la presidencia del general Rafael Reyes. 1.1.2 La Malla Vial. En Colombia, la descentralización de la labor de construcción y mantenimiento establecida por la Ley 105 de 1993, determinó que la Nación se haría responsable de la red Nacional o Primaria, definida como aquella que cumple la función básica de integración entre las principales zonas de producción y consumo del País, y entre éste y los demás países. Los departamentos y los municipios quedaron a cargo del mantenimiento de las carreteras que les fueron transferidas por la Nación. En el año de 1994 El Instituto Nacional de Vías (INVIAS), licitó el diseño, construcción, mantenimiento y operación de los principales corredores de la Malla Vial del Meta; Villavicencio – Cumaral – Veracruz, Villavicencio – Puerto López y Villavicencio – Granada; a través del Sistema de Concesión por un periodo de 20 años. Esta labor esta a cargo de Carreteras Nacionales del Meta S.A. El Instituto Nacional de Concesiones – INCO – y Carreteras Nacionales del Meta S.A. han considerado conveniente, para la mejora continua de la prestación de los servicios que presta esta última entidad, interactuar permanentemente con cualquier individuo, entidad o comunidad que tenga algún interés en la malla vial del departamento del Meta. Para ello, la herramienta del Internet es bastante apropiada y más teniendo en cuenta la rápida expansión de este instrumento en nuestro País. Divulgar información sobre la Concesión y las actividades que se llevan a cabo de manera sistemática; conocer la percepción de las personas que utilizan nuestros servicios y establecer las condiciones del entorno 16.

(17) 1.2 MARCO TEORICO. A continuación se presentan las teorías que sustentan y apoyan la aplicación del método asthoo de mediciones deflectometricas a partir del cálculo de las variables estructurales a aplicar en el desarrollo de esta evaluación y diagnostico.. 1.2.1 La subrasante. Es la superficie sobre la cual se apoya el pavimento, aunque desde el punto de vista estructural se la considera como la capa superior (de espesor usual entre 15 y 30 centímetros) de la corona de un terraplén o del fondo de las excavaciones. Su capacidad de soporte en condiciones de servicio, junto con el tránsito y las características de los materiales de construcción, constituyen las variables básicas para el diseño del pavimento.. Es altamente improbable que al construir una vía rural para soportar bajo tránsito se contemple desde el primer momento su pavimentación. Por lo tanto, la situación corriente que enfrentarán los entes territoriales será la de brindar el beneficio del pavimento a las rutas ya existentes que se muestren más prometedoras para sus regiones. Como resultado de ello, la definición de las unidades homogéneas de diseño y la exploración detallada de la subrasante se adelantarán sobre una calzada existente.. 1.2.2 Terraplén. La finalidad del cuerpo del terraplén es proporcionar la altura necesaria para cumplir con el proyecto, deberá resistir las cargas de las capas superiores y distribuirlas adecuadamente en el terreno natural. Por normatividad no se acepta material del tipo MH, OH, y CH cuando su límite líquido sea mayor del 80%, deberá tener un VRS mínimo de 5%. Si esta compuesto de rocas, se recomienda formar capas del espesor del tamaño máximo y se pasará un tractor de oruga en tres ocasiones por cada lugar con un movimiento de zig-zag que se conoce como bandeado, el grado de compactación mínima será del 90% y si es necesario realizar modelos en barrancas donde no es fácil el empleo del equipo, se permite que el material se coloque a volteo hasta una altura donde ya pueda operar la maquinaria. Se recomienda el compactador pata de cabra con equipo de vibrado y un peso aproximado de 20 a 30 toneladas.. 17.

(18) Figura 1. Perfil de un terraplén.. Fuente: Los autores. 1.2.3 Pavimento. Conjunto de capas de material seleccionado que reciben en forma directa las cargas del tránsito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada, proporcionando una superficie de rodamiento, la cual debe funcionar eficientemente. Las condiciones necesarias para un adecuado funcionamiento son las siguientes: anchura, trazo horizontal y vertical, resistencia adecuada a las cargas para evitar las fallas y los agrietamientos, edemas de una adherencia adecuada entre el vehículo y el pavimento aun en condiciones húmedas. Deberá presentar una resistencia adecuada a los esfuerzos destructivos del tránsito, de la intemperie y del agua. Debe tener una adecuada visibilidad y contar con un paisaje agradable para no provocar fatigas. Puesto que los esfuerzos en un pavimento decrecen con la profundidad, se deberán colocar los materiales de mayor capacidad de carga en las capas superiores, siendo de menor calidad los que se colocan en las terracerías. La división en capas que se hace en un pavimento obedece a un factor económico, ya que cuando determinamos el espesor de una capa el objetivo es darle el grosor mínimo que reduzca los esfuerzos sobre la capa inmediata inferior. La resistencia de las diferentes capas no solo dependerá del material que la constituye, también resulta de gran influencia el procedimiento constructivo; siendo 18.

(19) dos factores importantes la compactación y la humedad, ya que cuando un material no se acomoda adecuadamente, éste se consolida por efecto de las cargas y es cuando se producen deformaciones permanentes. 1.2.3. Tipos de pavimentos. Básicamente existen dos tipos de pavimentos:.  Pavimento rígido. Se compone de losas de concreto hidráulico que en algunas ocasiones presenta un armado de acero, tiene un costo inicial más elevado que el flexible, su periodo de vida varia entre 20 y 40 años; el mantenimiento que requiere es mínimo y solo se efectúa (comúnmente) en las juntas de las losas.  Pavimento flexible. Resulta más económico en su construcción inicial, tiene un periodo de vida de entre 10 y 15 años, pero tienen la desventaja de requerir mantenimiento constante para cumplir con su vida útil. Este tipo de pavimento está compuesto principalmente de una carpeta asfáltica, de la base y de la sub-base. Figura 3. Diagrama de pavimento flexible.. Fuente: Los autores. 1.2.5 Capas granulares du un pavimento. Son aquellas capas del pavimento que están compuestas sólo por agregados pétreos y finos naturales. Su resistencia a las deformaciones está determinada casi exclusivamente por el rozamiento interno de los agregados, aunque a veces existe una componente cohesional brindada por los finos plásticos que contenga el material. De acuerdo con lo anterior, es conveniente que una parte de la fracción gruesa del material esté compuesta por partículas fracturadas mecánicamente o con caras rugosas e irregulares y que la capa construida tenga la mayor compacidad correspondiente a la granulometría empleada, para garantizar la efectividad del rozamiento interno y prevenir deformaciones permanentes a causa del tránsito, que acabarían reflejándose como irregularidades en la superficie de la carretera. 19.

(20) Esto es particularmente importante en las capas superiores, las cuales están sometidas a esfuerzos mayores a causa de la cercanía de las cargas del tránsito. En los pavimentos convencionales se suelen distinguir dos clases de capas granulares de acuerdo con su posición y la función que cumplen en la estructura del pavimento que son la base y subbase. Para la construcción de subbases y bases granulares, los materiales serán agregados naturales clasificados o podrán provenir de la trituración de rocas y gravas, o podrán estar constituidos por una mezcla de productos de ambas procedencias. Para la construcción de bases granulares, será obligatorio el empleo de un agregado que contenga una fracción producto de trituración mecánica, las partículas de los agregados serán duras, resistentes y durables, sin exceso de partículas planas, blandas o desintegrables y sin materia orgánica u otras sustancias perjudiciales. Sus condiciones de limpieza dependerán del uso que se vaya a dar al material. 1.2.6 Subbase. Cumple una cuestión de economía ya que nos ahorra dinero al poder transformar un cierto espesor de la capa de base a un espesor equivalente de material de sub-base (no siempre se emplea en el pavimento), impide que el agua de las terracerías ascienda por capilaridad y evitar que el pavimento sea absorbido por la sub-rasante. Deberá transmitir en forma adecuada los esfuerzos a las terracerías. 1.2.7 Base. Es la capa que recibe la mayor parte de los esfuerzos producidos por los vehículos. La carpeta es colocada sobre de ella porque la capacidad de carga del material friccionante es baja en la superficie por falta de confinamiento. Regularmente esta capa además de la compactación necesita otro tipo de mejoramiento (estabilización) para poder resistir las cargas del tránsito sin deformarse y además de transmitirlas en forma adecuada a las capas inferiores. El valor cementante en una base es indispensable para proporcionar una sustentación adecuada a las carpetas asfálticas delgadas. En caso contrario, cuando las bases se construyen con materiales inertes y se comienza a transitar por la carretera, los vehículos provocan deformaciones transversales. En el caso de la granulometría, no es estrictamente necesario que los granos tengan una forma semejante a la que marcan las fronteras de las zonas, siendo de mayor importancia que el material tenga un CBR y una plasticidad mínima; además se recomienda no compactar materiales en las bases que tengan una humedad igual o mayor que su límite plástico. 20.

(21) 1.2.8 Materiales para sub-base y base. Los materiales para sub-base y base estarán sujetos a los tratamientos mecánicos que lleguen a requerir para cumplir con las especificaciones adecuadas, siendo los más usuales: la eliminación de desperdicios, el disgregado, el cribado, la trituración y en algunas ocasiones el lavado, los podemos encontrar en cauces de arroyos de tipo torrencial, en las partes cercanas al nacimiento de un río y en los cerros constituidos por rocas andesíticas, basálticas y calizas. Es de gran importancia conocer el tipo de terreno con el que se va a trabajar ya que en base a esto se elige el tipo de maquinaria y el personal suficiente para trabajar en forma adecuada. El material que se manda del banco para efectuar el análisis correspondiente, deberá traer las etiquetas adecuadas y al llegar a laboratorio se le efectuará un secado, su disgregación y se le cuarteará. 1.2.9. Procedimiento constructivo de bases y sub-bases. El primer paso consiste en ubicar el banco de préstamo, de donde se traerá el material, pudiendo emplearse en estas capas gravas, arenas de río, depósitos de roca (aglomerados) o materiales ligeramente o fuertemente cementados (conglomerados), se recomienda no usar tezontles ya que estos materiales tienden a desmoronarse y pueden provocar cambios volumétricos, en caso de que sea necesario su empleo deberán mezclarse con algún tipo de material fino como los tepetates (60% tepetate y 40% tezontle); en algunos casos se deberán aplicar tratamientos previos y estos podrán ser: el cribado, la trituración y en algunas ocasiones se les estabiliza en planta con cemento o con cal para darle mayor resistencia. Estos materiales son llevados a la obra, donde se acamellonan para poder llevar a cabo el cálculo del volumen y ver si existe algún faltante. Cuando el material de banco tiene cierta humedad, ésta se calcula para saber si estamos por debajo o por encima de la humedad óptima de compactación, con ello logramos saber que cantidad de agua debemos adicionarle, o bien, voltear el material para que por evaporación pierda el agua sobrante. El material acamellonado se abre parcialmente y se humedece con una cantidad de agua cercana a la óptima, siendo para los caminos una humedad menor a la obtenida en laboratorio. El agua no se riega de una sola ves, sino que, se distribuye en varias pasadas, se hace un primer riego y la moto-niveladora abre una nueva cantidad de material, el cual coloca sobre el húmedo para que vuelva a pasar la pipa; esto se hace comúnmente en tres etapas, para después con la misma maquinaria , homogenizar la humedad. Cuando se llega a esto se distribuye el material en toda la corona para formar la capa con el espesor suelto necesario, debiendo cuidar que no se separe el material fino del grueso. Ya extendido se compacta con un rodillo liso o de neumáticos, o con una combinación de ambos hasta alcanzar el grado de compactación que marca el proyecto.. 21.

(22) Cuando en las bases se alcanza la compactación de proyecto, ésta se deja secar superficialmente, se barre para retirar basura y partículas sueltas. Después de esto se le aplica un riego de emulsión asfáltica de fraguado lento o superestable que se conoce como riego de impregnación. Este elemento sirve para impermeabilizar y estabilizar la base y le ayudará a protegerla de la intemperie cuando no se va a colocar una carpeta en poco tiempo, además favorece la adherencia entre la base y la futura carpeta. La cantidad por regar variará de acuerdo con la abertura de poro que presente la base, para conocer cual es la cantidad adecuada se recomienda efectuar mosaicos de prueba, se recomienda no efectuar este tratamiento cuando amenace lluvia, cuando la temperatura sea menor de 5 ° C o bien, cuando exista mucho viento. La base impregnada puede abrirse al tránsito con un tiempo de reposo de 24 horas como mínimo, pero si lo ordena la secretaría se abrirá antes, esta capa se puede cubrir con arena para evitar que los vehículos se lleven la película de asfalto. 1.2.10. Capas estabilizadas. La estabilización es un proceso mediante el cual se trata de modificar un suelo o un agregado procesado para hacerlo apto o mejorar su comportamiento como material constitutivo de un pavimento. El proceso busca, fundamentalmente, aumentar la capacidad portante del material y hacerlo menos sensible a la acción del agua. En ocasiones, el objetivo es también que el material alcance alta rigidez y, en consecuencia, tenga capacidad para absorber tensiones de tracción.p De acuerdo con el proceso que se aplique para modificar el suelo, la estabilización puede ser mecánica o con aditivos. La mecánica consiste, simplemente, en el mejoramiento del suelo mediante su mezcla con otro de mejores propiedades. La estabilización con aditivos, por su parte, comprende la incorporación y mezcla íntima de productos que generan modificaciones físicas y/o químicas al suelo, de modo de hacerlo apto para la construcción de alguna capa del pavimento. En ambos casos, lo que se intenta es aprovechar al máximo los materiales locales, con el fin de reducir los costos de construcción del pavimento. La estabilización mecánica se emplea cuando los materiales de la subrasante son de baja calidad y es posible encontrar a escasa distancia otros de características muy superiores. Sin embargo, bajo condiciones de campo, la disgregación y mezcla de un suelo muy plástico con uno granular suele ser difícil y costosa, en particular en áreas con alta intensidad de lluvias. Dentro de la rutina de la ingeniería de pavimentos, la estabilización de suelos se suele interpretar como aquella que se hace con aditivos. Por costumbre y menor costo, los más utilizados son la cal, el cemento y la emulsión asfáltica, aunque es también factible el empleo de escorias de alto horno, cenizas volantes, aceites sulfonados, enzimas orgánicas, cloruros, etc.. 22.

(23) 1.2.11. Mejoramiento con productos asfálticos. El material asfáltico que se emplea para mejorar un suelo puede ser el cemento asfáltico o bien las emulsiones asfálticas, el primero es el residuo último de la destilación del petróleo. Para eliminarle los solventes volátiles y los aceites. Para ser mezclado con material pétreo deberá calentarse a temperaturas que v arían de 140 a 160° C, el más común que se emplea en la actualidad es el AC-20. este tipo de producto tiene la desventaja de que resulta un poco más costoso y que no puede mezclarse con pétreos húmedos. En las estabilizaciones, las emulsiones asfálticas son las más usadas ya que este tipo de productos si pueden emplearse con pétreos húmedos y no se necesitan altas temperaturas para hacerlo maniobrable, en este tipo de productos se encuentra en suspensión con el agua, además se emplea un emulsificante que puede ser el sodio o el cloro, para darle una cierta carga a las partículas y con ello evitar que se unan dentro de la emulsión; cuando se emplea sodio, se tiene lo que se conoce como emulsión aniónica con carga negativa y las que tienen cloro son las emulsiones catiónicas que presentan una carga positiva, siendo estas últimas las que presentan una mejor resistencia a la humedad que contienen los pétreos. Se tienen emulsiones de rotura lenta, media y rápida, de acuerdo al porcentaje de cemento asfáltico que se emplea. Una emulsión asfáltica es una dispersión de asfalto en agua en forma de pequeñas partículas de diámetro de entre 3 y 9 micras. Este tipo de aglutinantes puede usarse casi con cualquier tipo de material aunque por economía se recomienda se emplee en suelos gruesos o en materiales triturados que no presenten un alto índice de plasticidad, puede usarse también con las arcillas pero solo le procura impermeabilidad, resultando un método muy costoso, además con otros productos se logra mayor eficiencia y menor costo para los suelos plásticos. Es importante que el material pétreo que se va a mejorar, presente cierta rugosidad para que exista un anclaje adecuado con la película asfáltica, situación que se agrava si el material pétreo no es afín con el producto asfáltico. 1.2.12. Procedimiento constructivo de una mezcla asfáltica en planta o en caliente. En la planta de concreto asfáltico se deberá tener el material pétreo del diámetro adecuado (menor de una pulgada) que de preferencia deberá estar triturado y cumplir con las especificaciones que marca la SCT. Este material se eleva a un cilindro de calentamiento y secado hasta llegar a una temperatura de 160 a 175° C, de ahí se pasa a la unidad de mezclado donde se criba para alimentar 3 o 4 tolvas con material de diferente tamaño, se pesa la cantidad de material necesaria de pétreo y se depositan en las cajas mezcladoras donde se le provee de cemento asfáltico AC-20 el cual deberá estar a una temperatura de 130 a 150° C, se recomienda no exceder estos valores para evitar que se pierdan propiedades, se realiza la mezcla hasta su homogenización y ésta se vacía a los 23.

(24) vehículos a una temperatura de entre 120 y 130° C, de preferencia esta mezcla se cubre con una lona para evitar se enfríe en el trayecto. 1.2.13. Carpeta asfáltica. La carpeta asfáltica es la parte superior del pavimento flexible que proporciona la superficie de rodamiento, es elaborada con material pétreo seleccionado y un producto asfáltico dependiendo del tipo de camino que se va a construir, las principales características que debe cumplir el pétreo son las siguientes: . un diámetro menor de una pulgada y tener una granulometría adecuada.. . deberá tener cierta dureza para lo cual se le efectuarán los ensayes de desgaste los ángeles, intemperismo acelerado, densidad y durabilidad.. . la forma de la partícula deberá ser lo más cúbica posible, recomendamos no usar material en forma de laja o aguja pues se rompen con facilidad alterando la granulometría y pudiendo provocar fallas en la carpeta, se efectuarán pruebas de equivalente de arena ya que los materiales finos en determinados porcentajes no resultan adecuados.. En las mezclas asfálticas, es de gran importancia conocer la cantidad de asfalto por emplearse, debiéndose buscar un contenido óptimo; ya que en una mezcla este elemento forma una membrana alrededor de las partículas de un espesor tal que sea suficiente para resistir los efectos del tránsito y de la intemperie, pero no debe resultar muy gruesa ya que además de resultar antieconómica puede provocar una pérdida de la estabilidad en la carpeta, además este exceso de asfalto puede hacer resbalosa la superficie, para calcular este óptimo se tienen las pruebas de compresión simple para mezclas en frío, la prueba Marshall para muestras en caliente y la prueba de Hveem. Para conocer la adherencia entre el pétreo y el asfalto se pueden utilizar pruebas de desprendimiento por fricción, perdida de estabilidad o bien, cubrimiento por el método ingles; en caso de que las características del pétreo no sean aceptables, se pueden lavar o bien usar un estabilizante para cambiar la tensión superficial de los poros. 1.2.14. Procedimiento constructivo de la carpeta. En el lugar donde se va a colocar la carpeta, unas dos horas antes de que llegue el concreto asfáltico, se efectúa un riego de emulsión asfáltica de rompimiento rápido que se conoce como riego de liga, esta capa de asfalto nos ayudará a que exista una adherencia adecuada entre el suelo de la base y la carpeta, este riego se efectúa en una proporción de 0.7lt/m², se barren los charcos de asfalto excesivo y se elimina el 24.

(25) total de la basura y materiales extraños, para evitar que este riego sea desprendido por las ruedas de los vehículos, se recomienda efectuar un riego de arena. La mezcla asfáltica deberá llegar a una temperatura de 115 a 125° C, esto se verifica con un termómetro de varilla. La mezcla se vacía en la máquina finisher o extendedora que formará una capa de mezcla asfáltica, se recomienda tener una cuadrilla de rastrillos que aseguren una textura conveniente en la superficie y que borren las juntas longitudinalmente entre franjas. A una temperatura de entre 110 y 120° C se le aplica una compactación con un rodillo ligero de entre 8 y 10 toneladas de peso; los rodillos se moverán paralelamente al eje del camino y de la orilla hacia el centro, y del lado interior hacia el exterior en las curvas. En los aeropuertos además de lo anterior se pasa el equipo en la dirección perpendicular y oblicua con respecto al eje del camino. Después de hacer esto con el rodillo ligero, se compacta con un rodillo más pesado hasta alcanzar el grado de compactación que marca el proyecto (min. 95%.) la compactación deberá terminar cuando se llegue a esta posición y para comprobarlo se efectuarán calas, para esto se corta en frío usando un chaflán y procurando no dañar la base, para de esa manera realizar los ajustes necesarios. Durante el tendido y compactación de la mezcla pueden aparecer grietas y desplazamientos motivados por diferentes causas, tales como la aplicación de un riego de liga defectuoso, ya sea en exceso o escaso, falta de viscosidad del asfalto producida por el calentamiento excesivo, o bien, porque el material pétreo no perdió completamente la humedad. 1.2.15. Patología de pavimentos La patología se define como el diagnostico de una alteración o daño que sufre la superficie de rodamiento del pavimento, las cuales afectan la seguridad, comodidad y velocidad con que debe circular el tránsito vehicular presente y futuro. El daño del pavimento se puede presentar debido a diferentes causas entre las cuales están:  Elevado incremento de las cargas circulantes y de su frecuencia con respecto a las previstas en el diseño original.  Deficiencias durante el proceso constructivo en la calidad de los materiales en espesores o en las operaciones de construcción, particularmente en la densificación de las capas.  Diseños deficientes, como empleo de métodos que resultan inadecuados en la actualidad, incorrecta valoración de las características de los materiales. 25.

(26) empleados, incorrecta evaluación del tránsito existente previsto durante el periodo de diseño del pavimento.)  Factores climáticos regionales desfavorables, como la elevación del nivel freático, inundaciones, lluvias prolongadas, insuficiencia de drenaje superficial.  Deficiente mantenimiento por escasez de recursos económicos disponibles, equipo, maquinaria especializada y personal capacitada. 1.2.16. Evaluación Superficial de Pavimentos. Para efectuar la evaluación superficial de pavimentos de la red vial seleccionada, se han considerado 3 pasos importantes a realizar en base a la necesidad de identificar los defectos o fallas del pavimento, que serán materia de evaluación específicamente en relación a las características físicas de la calzada y su superficie de rodadura. La evaluación a realizar para efectos prácticos, considera la toma de datos como la base metodológica principal a desarrollar a partir de la inspección visual del pavimento, debiéndose hacer las anotaciones de lo observado mientras se maneja o camina sobre la red vial en estudio, en planillas especialmente preparadas para tal fin. 1.2.17. Inspección Visual de las Vías. Para tal efecto, se efectuará un recorrido de la vía a estudiar, con la finalidad de obtener información sistematizada para lo cual será necesario seleccionar tramos de características y condiciones homogéneas. Utilizando un vehículo se manejará lentamente sobre la vía para inspeccionar visualmente las condiciones generales de la superficie del pavimento, seleccionando tramos según la uniformidad de las condiciones. Si se observan diferencias significativas, como cambios en la superficie de rodadura o en las secciones transversales, los pavimentos se deben subdividir en dichos puntos. Para efectos de ayudar en el manejo de la información y obtener una imagen completa de la vía entre dos puntos, los tramos serán cortados a través de los carriles en el mismo punto. Así, si en una dirección el tramo empieza en un punto diferente de otro, en la otra dirección, este deberá también ser artificiosamente dividido en dicho punto, aún pensando que no se requeriría hacerlo, constituyéndose en tramos apropiados para ser evaluados. 1.2.18. Observación de fallas. Determinar las condiciones del pavimento recorriendo la vía lentamente para observar manifestación de fallas (la velocidad. 26.

(27) máxima no debe rebasar los 20 km/h en áreas urbanas, 30 km/h en áreas rurales). Se deben hacer dos o tres paradas por tramo para examinar las fallas en función de tipo, severidad y extensión de la manifestación y ocurrencia de dichas fallas. 1.2.19 Registro en Planilla de Evaluación. Se deberá efectuar registro de todo lo observado en el recorrido de la inspección visual, anotando todas las manifestaciones de fallas, en las unidades de medida correspondientes que permita determinar los tratamientos de mantenimiento posibles de aplicar. De esta manera se tendrá definida la condición del pavimento de determinada vía y/o red vial, que posibilitará definir la política de ejecución inmediata de los programas de conservación vial urbana. 1.2.20. Manifestación de las fallas. Las manifestaciones de fallas son señales visibles de defectos en el pavimento y pueden ser indicativas de las condiciones estructurales del pavimento. Las fallas indican problemas causados por deficiencias de material y construcción, condiciones ambientales y climáticas, cargas de tránsito y otras causas..  Severidad. La severidad se refiere a la gravedad del problema. La escala de severidad, basada en experiencia previa, tiene tres niveles: baja, moderada y alta. A continuación, se da una descripción de cada etapa de la escala de severidad, acompañada de representaciones gráficas.  Extensión. La extensión se refiere al tamaño del área con el problema. La escala, basada en experiencia previa, tiene tres niveles: menos del 20%, entre el 20% y 50% y mayor al 50%. Se presenta la figura 6 para ilustrar casos similares de extensión (área de problema) a cualquier tipo de manifestación de fallas. Así por ejemplo, puede suceder dentro de un determinado proceso de evaluación de pavimentos de una vía, que el evaluador pudiera encontrar un número de áreas con peladuras en un tramo en estudio, que puede presentar los siguientes casos:  1er. Caso: Área total afectada < 20% (Distribución aleatoria) Las peladuras pueden estar concentradas en áreas aisladas o ubicadas aleatoriamente.  2do. Caso: Área total afectada < 20% (Distribución intermitente) Situación similar pero las fallas tienen una distribución más uniforme con intermitente ocurrencia.. 27.

(28)  3er. Caso: Área total afectada 20% - 50% (Distribución ocurrencia frecuente) Tramo con concentraciones de peladuras distribuidas uniformemente y con frecuente ocurrencia.  4to. Caso: Área total afectada > 50% (Distribución ocurrencia extensiva) Tramo con las fallas distribuidas uniformemente y con ocurrencia extensiva.. Figura 2. Casos de tramos en el proceso de Evaluación de pavimentos. Fuente: Los autores 28.

(29) 1.2.21. Tipos de fisuras y grietas en pavimentos flexibles. Comprende los defectos de la superficie de rodamiento debido a fallas de la capa asfáltica y no guarda relación con la estructura de la calzada. También comprende los defectos de la superficie de rodamiento cuyo origen es una falla en la estructura del pavimento.  Longitudinales. Es la fractura del pavimento paralelo al eje de la vía.  Causas Posibles  Instancias iniciales del fenómeno de fatiga por debilidad estructural, ocurren en las huellas de canalización del tránsito.  Defectuosa ejecución de las juntas longitudinales de construcción, al distribuir las mezclas asfálticas durante la construcción; ocurren en el eje y coincidencia con los carriles de distribución y ensanches.  Contracción de la mezcla asfáltica por pérdida de flexibilidad, particularmente ante gradientes térmicos importantes.  Reflexión de fisuras causadas por grietas existentes por debajo de la superficie de rodamiento; incluyendo fisuras en pavimentos conformadas por capas estabilizadas químicamente o de concreto, usualmente se presentan combinadas con fisuras transversales.  Deficiente confinamiento lateral, por falta de hombros y cordones o bordillos, que provocan un debilitamiento del pavimento en correspondencia con el borde. Estas, asociadas a las cargas del tránsito, ocurren a una distancia de 0.30 a 0.60 m del borde  Niveles de severidad  Bajo: Existen algunas de las condiciones siguientes: o Fisuras sin sellar, de ancho promedio inferior a 3 mm sin ramificaciones. o Fisuras selladas de cualquier ancho, con material de sello en condición satisfactoria.  Mediano: Existen algunas de las condiciones siguientes: o Fisuras sin sellar, de ancho promedio entre 3 y 6 mm. o Fisuras sin sellar, de ancho promedio menor de 6 mm que evidencian ramificaciones, es decir rodeadas de fisuras finas erráticas. o Fisuras selladas, de cualquier tipo, rodeadas de fisuras erráticas.  Alto: Existen algunas de las condiciones siguientes: o Fisuras sin sellar de ancho promedio mayor de 6 mm.. 29.

(30) o Cualquier fisura, sellada o no, con ramificaciones constituidas por fisuras erráticas, moderadas a severas, próximas a la misma, con tendencia a formar una malla, o bien, que evidencien un despostillamiento severo.  Medición: Las fisuras longitudinales se miden en metros lineales. La longitud y severidad de cada fisura debe registrarse después de su identificación. Si la fisura no tiene el mismo nivel de severidad en toda su extensión, cada porción evidenciando un diferente nivel de severidad, debe ser observada en la sección o Muestra. Imagen 1. Esquema de fisuras longitudinales. Fuente: Manual para la Inspección Visual de Pavimentos Flexibles, P.7.2006  Transversales. Es la fractura del pavimento transversal al eje de la vía.  Causas Posibles  Insuficiente espesor de pavimento.  Contracción de la mezcla asfáltica por perdida de flexibilidad, debido a un exceso de filler, envejecimiento asfáltico, etc. Particularmente ante la baja temperatura y gradientes térmicos importantes.  Reflexión de grietas en la capa subyacente, incluyendo pavimentos de concreto, con excepción de la reflexión de sus juntas.  Defectuosa ejecución de las juntas transversales de construcción de las capas asfálticas de superficie. 30.

(31)  Niveles de severidad  Bajo: Existen algunas de las condiciones siguientes: o Fisuras sin sellar, de ancho promedio inferior a 3 mm sin ramificaciones. o Fisuras selladas de cualquier ancho, con material de sello en condición satisfactoria.  Mediano: Existen algunas de las condiciones siguientes: o Fisuras sin sellar, de ancho promedio entre 3 y 6 mm. o Fisuras sin sellar, de ancho promedio menor de 6 mm que evidencian ramificaciones, es decir rodeadas de fisuras finas erráticas. o Fisuras selladas, de cualquier tipo, rodeadas de fisuras erráticas.  Alto: Existen algunas de las condiciones siguientes: o Fisuras sin sellar de ancho promedio mayor de 6 mm. o Cualquier fisura, sellada o no, con ramificaciones constituidas por fisuras erráticas, moderadas a severas, próximas a la misma, con tendencia a formar una malla, o bien, que evidencien un despostillamiento severo.  Medición: Las fisuras transversales se miden en metros lineales. La longitud y severidad de cada fisura debe registrarse después de su identificación. Si la fisura no tiene el mismo nivel de severidad en toda su extensión, debe ser registrada separadamente. Se totaliza el número de metros lineales observados en la sección o muestra. Imagen 2. Esquema de fisuras transversales. Fuente: Manual para la Inspección Visual de Pavimentos Flexibles, P.14.2006 31.

(32) . En bloque. Son fisuras interconectadas que dividen el pavimento en piezas aproximadamente rectangulares..  Causas Posibles  Por la contracción de las mezclas asfálticas debido a las variaciones diarias de temperatura.  También suelen ocurrir en pavimentos bituminosos colocados sobre bases granulares estabilizadas o mejoradas con cemento portland, que se producen a raíz de la contracción eventual de la capa estabilizada, que se reflejan en la superficie del pavimento.  A menudo es difícil constatar si las fisuras y grietas son debido a contracciones producidas en la capa de rodadura o en la base y sub-base.  La ausencia de tráfico tiende a acelerar la formación de estas grietas de contracción. También se debe a cambios de volumen del agregado fino de las mezclas asfálticas con un ligante de penetración baja.  Por lo general, el origen de estas fisuras no está asociado a las cargas de tráfico; sin embargo, dichas cargas incrementan la severidad de las fisuras.  La presencia de fisuras en bloques generalmente es indicativa de que el asfalto se ha endurecido significativamente.  Niveles de severidad  Bajo: Existen algunas de las siguientes condiciones: o Fisuras sin sellar, de ancho promedio a 2 mm con presencia de despostillamiento menor. o Fisuras selladas de cualquier ancho, con material de sello en condiciones satisfactorias que no permiten la filtración de agua.  Mediano: Existen algunas de las siguientes condiciones: o Fisuras sin sellar, de ancho promedio entre 2 y 5 mm. o Fisuras sin sellar de ancho promedio menor de 5 mm con presencia de despostillamiento menor. o Fisura sellada de cualquier ancho, sin despostillamiento o cuando éste es breve, pero el material de sello esta en condiciones insatisfactorias.  Alto: Existen algunas de las siguientes condiciones: o Fisuras sin sellar, de ancho promedio a 5 mm. o Fisuras con presencia de despostillamientos severos.. 32.

(33)  Medición: Las fisuras por reflexión de juntas se miden en metros lineales. La longitud y nivel de severidad de cada fisura se registra separadamente; se totalizan los metros lineales registrados para cada nivel de severidad en la sección. Imagen 3. Esquema de fisuras en bloque. Fuente: Ibíd., pág. 17.  Piel de cocodrilo. Serie de fisuras interconectadas formando pequeños polígonos irregulares de ángulos agudos. Dimensión máxima menor a 0.60 m.  Causas Posibles . Son causadas por la fatiga que sufren las capas asfálticas al ser sometidas a las cargas repetidas del tránsito.. . Por lo general, el fisuramiento indica que el pavimento ya no tiene capacidad estructural de sostener las cargas de tránsito y ha llegado al fin de su vida útil.. . El ligante por lo general ha envejecido y por ende ha perdido la flexibilidad de sostener cargas repetidas al tránsito sin agrietarse..  Niveles de severidad . Bajo: Fisuras muy finas, menores de 2 mm de ancho, paralelas con escasa interconexión, dando origen a polígonos de cierta longitud; los bordes de las fisuras no presentan desportillamiento. 33.

(34) . Mediano: Fisuras finas a moderadas, de ancho menor a 5 mm, interconectadas formando polígonos pequeños y angulosos, que pueden presentar un moderado despostillamiento en correspondencia con las intersecciones.. . Alto: La red de fisuras ha progresado de manera de constituir una malla cerrada de pequeños polígonos bien definidos, con despostillamientos de severidad moderada a alta, a lo largo de sus bordes; algunas de estas piezas pueden tener movimientos al ser sometidas al tránsito y/o pueden haber sido removidas por el mismo formando baches..  Medición: Las fisuras Piel de Cocodrilo se miden en metros cuadrados de superficie afectada. La mayor dificultad en la medición radica en que dos o hasta tres niveles de severidad pueden existir dentro de una misma área fallada. Si estas porciones pueden ser distinguidas fácilmente, una de otra, se miden y registran separadamente. Imagen 4. Esquema de fisuras en piel de cocodrilo. Fuente: Ibíd., pág. 22  Por reflexión de junta. Se presentan sólo en pavimentos mixtos constituidos por una superficie asfáltica sobre un pavimento de concreto con juntas. Consiste en la propagación ascendente hacia la superficie asfáltica, de las juntas del pavimento de concreto; Como consecuencia, por efecto de la reflexión, se observan en la superficie fisuras longitudinales y/o transversales. 34.

(35)  que tienden a reproducir las juntas longitudinales y transversales de las losas inferiores.  Causas Posibles  Por el movimiento de las losas de concreto, como resultado de cambios de temperaturas o cambios en los contenidos de humedad.  Las grietas por reflexión se propagan dentro de la capa asfáltica, como consecuencia directa de una concentración de tensiones. así mismo, si por la aplicación de las cargas de tránsito las losas experimentan deflexiones verticales importantes en las juntas, la reflexión se produce con mayor rapidez.  El tránsito puede producir la rotura de la capa asfáltica en la proximidad de las fisuras reflejadas, resultando en peladuras y eventualmente baches.  Niveles de severidad  Bajo: Existen algunas de las condiciones siguientes: o Fisuras sin sellar, de ancho promedio inferior a 5 mm sin descascaramiento o despostillamiento de sus bordes. o Fisuras selladas de cualquier ancho, con el material de sello en condición satisfactoria; no provocan golpeteo cuando se circula en vehículo sobre el pavimento.  Mediano: Existen algunas de las condiciones siguientes: o Fisuras sin sellar, de ancho promedio entre 5 y 15 mm. o Fisuras sin sellar, hasta 5 mm de ancho y/o selladas de cualquier ancho, que evidencien leve despostillamiento de sus bordes y/o están rodeadas por fisuras erráticas leves muy próximas. o La fisura provoca un significativo golpeteo al vehículo cuando se circula sobre el pavimento.  Alto: Existen algunas de las condiciones siguientes: o Cualquier fisura, sellada o no, rodeada por un moderado o severo agrietamiento de la superficie, o que evidencie rotura y desprendimiento de parte del material asfáltico en la proximidad de la misma. o Fisuras sin sellar de ancho promedio mayor a 15 mm. o La fisura provoca un severo golpeteo en el vehículo cuando se circula sobre el pavimento.  Medición: Las fisuras por reflexión de juntas se miden en metros lineales. La longitud y nivel de severidad de cada fisura se registra separadamente; se 35.

(36) totalizan los metros lineales registrados para cada nivel de severidad en la sección. Imagen 5. Esquema por reflexión de juntas. Fuente: ibíd., pág. 23. 1.2.22. Índice de rugosidad internacional IRI). Para establecer criterios de calidad y comportamiento de los pavimentos que indicaran las condiciones actuales y futuras del estado superficial de un camino, surgió la necesidad de establecer un índice que permitiera evaluar las deformaciones verticales de un camino, que afectan la dinámica de los vehículos que transitan sobre él. Se trató de unificar los criterios de evaluación con los equipos de medición de rugosidad a nivel mundial, tales como los perfilómetros o los equipos de tipo respuesta, y que de alguna manera sustituyera el método de la AASHO, ahora AASHTO, que permite calificar la condición superficial de un camino solo en forma subjetiva. El Índice Internacional de Rugosidad, mejor conocido como IRI (International Roughness Index), fue propuesto por el Banco Mundial en 1986 como un estándar estadístico de la rugosidad y sirve como parámetro de referencia en la medición de la calidad de rodadura de un camino. El Índice Internacional de Rugosidad tiene sus orígenes en un programa Norteamericano llamado Nacional Cooperative Highway Reseach Program (NCHRP) y está basado en un modelo llamado "Golden Car" descrito en el reporte 228 del NCHRP. El cálculo matemático del Índice Internacional de Rugosidad está basado en la acumulación de desplazamientos en valor absoluto, de la masa superior con 36.

(37) respecto a la masa inferior (en milímetros, metros o pulgadas) de un modelo de vehículo (cuarto de carro, Figura 3), dividido entre la distancia recorrida sobre un camino (en m, km. o millas) que se produce por los movimientos al vehículo, cuando éste viaja a una velocidad de 80 km/hr. El IRI se expresa en unidades de mm/m, m/km, in/mi, etc. Así, el IRI es la medición de la respuesta de un vehículo a las condiciones de un camino. El IRI sirve como estándar para calibrar los equipos de medición de la regularidad superficial de un camino.. Figura 3. Representación grafica del modelo cuarto de carro. Fuente: INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE.. El modelo de Cuarto de Carro utilizado en el algoritmo del IRI debe su nombre a que implica la cuarta parte de un vehículo. El modelo se muestra en la Figura 3; que incluye una rueda representada por un resorte vertical, la masa del eje soportada por la llanta, un resorte de la suspensión, un amortiguador, y la masa del vehículo soportada por la suspensión de dicha rueda. EL modelo cuarto de carro fue ajustado para poder establecer una correlación con los sistemas de medición de rugosidad del tipo respuesta. El programa que propone el Banco Mundial para el cálculo del Índice Internacional de Rugosidad a partir del levantamiento topográfico de un tramo carretero.. 37.

(38) 1.3. MARCO CONCEPTUAL. A Continuación se relacionan algunos conceptos, aclarados por los autores para una mejor interpretación de la investigación. Los términos y conceptos de orden técnico relacionados directamente con el desarrollo de la presente investigación, son el punto de referencia para la constitución y ejecución de los métodos y procedimientos a aplicar en este estudio. Primero se empieza por los abultamientos que se conocen como las ondulaciones del pavimento, perpendiculares al eje de la vía, consistentes en crestas y depresiones alternadas a intervalos próximos y regulares. A su vez esta el Afloramiento de agua, que es esa presencia de agua en la superficie de la calzada proveniente de la estructura del pavimento o del suelo subyacente. El Agrietamiento, es la aparición de grietas de diversa índole en la superficie de un pavimento. También está el Ahuellamiento, que es esa depresión longitudinal continua de un pavimento asfáltico en las zonas de más frecuente canalización del tránsito. La auscultación es la recolección de información sobre la condición estructural y funcional de un pavimento, mientras que el proceso del bacheo, consiste en hacer reparaciones localizadas de un pavimento, en la excavación y remoción de los materiales inadecuados y su reemplazo por otros de calidad satisfactoria, debidamente compactadas. .2. Por otra parte se conoce la bajante, como el elemento de drenaje superficial que capta el agua encauzada por un bordillo y la conduce a un lugar donde no afecte la carretera y la capa de adherencia, que es una aplicación muy ligera asfáltica diluida. Es utilizada para asegurar la adherencia entre la superficie pavimentada y la nueva carpeta ó capa Hay que mencionar también la carga equivalente de diseño, carga de 80 KN por eje simple con sistema de rueda doble utilizada como referencia para la evaluación y diseño de pavimentos asfálticos y el carril de diseño, carril por el cual se espera la circulación del mayor numero de cargas de diseño. Normalmente es cualquiera se los dos en una vía de dos carriles o cualquiera de los exteriores en vía de carriles múltiples.. 2. Norma AASHTO. P.32. 38.

(39) A su vez se define la deflexión, como esa deformación vertical elástica que representa la respuesta del pavimento y la subrasante a la carga aplicada. La deformación o cambio de la forma de un material o una estructura por la aplicación de un esfuerzo mecánico, y el hundimiento localizado de un pavimento asfáltico, de forma circular o parecida a ella, sin pérdida de material, como el descascaramiento o perdida de fragmentos de la capa de rodadura de un pavimento asfáltico, sin afectar las capas inferiores de la estructura son importantes aclararlos dentro de este marco como también el concepto de desplazamiento de borde, que se conoce como la distorsión de la capa asfáltica en un borde pavimento. Mientras que el desprendimiento se identifica como la perdida de material superficial que generalmente afecta pequeñas áreas de un pavimento. La falla es ese defecto en la superficie de rodamiento de un pavimento que puede afectar adversamente su estabilidad y la seguridad, comodidad y rapidez de la circulación del tránsito y la falla estructural, es ese defecto en la superficie de rodamiento, causado por el colapso de una o más de las capas constitutivas del pavimento. En cambio la falla funcional es ese defecto de la superficie de rodamiento, producido por fallas de la capa superficial que no afecta el comportamiento estructural de la calzad, pero que se traduce en incomodidades para el tránsito, debido al aumento de rugosidad. También se menciona la fatiga, como reducción progresiva de la resistencia de un material debido a la aplicación repetida de esfuerzos sobre el y las fisuras transversales, que no son sino esas fisuras que siguen una trayectoria aproximadamente perpendicular al eje de la calzada. A su vez la grieta, es conocida como la hendidura, aproximadamente vertical, que se presenta en la superficie del pavimento, con abertura mayor de 3mm. Este deterioro es la evolución de una fisura y se desarrolla según las mismas configuraciones y denominaciones. Las grietas de fatiga, son aquellas grietas del tipo piel de cocodrilo, causadas por un número excesivo de repeticiones de cargas pesadas para el espesor y características del pavimento.. 39.

(40) Por otra parte el hidroplane se define como la pérdida de contacto con el pavimento de una o más llantas de un vehículo en movimiento, por la presencia de una lamina de agua sobre la superficie.3 No se puede pasar por alto el concepto de mezcla asfáltica, que ese material utilizado en la construcción de pavimentos, formado por una combinación de agregados pétreos y un producto asfáltico, de suerte que las partículas queden cubiertas de manera homogénea por este. La mezcla se realiza de forma mecánica, bien en una planta fija o móvil, debiendo ser transportada después a la obra, donde se extiende y compacta, o bien puede ser elaborada directamente en la vía. Con respeto al ojo de Pescado, este se define como la falla de un pavimento flexible, consistente en una cavidad de forma redondeada con bordes más o menos bien definidos, que alcanza a afectar la capa de base, del mismo modo el parche, se conoce como esa superficie de un pavimento donde se han efectuado operaciones de bacheo o parcheo. A continuación se entiende menciona la patología de pavimentos, que es ese diagnostico de una alteración o daño que sufre la superficie de rodamiento del pavimento, las cuales afectan la seguridad, comodidad y velocidad con que debe circular el tránsito vehicular presente y futuro. Mientras que el pavimento o conjunto de capas comprendidas entre la Sub rasante y la superficie de rodamiento de los vehículos y cuya función principal es la de soportar las cargas rodantes y transmitirlas a las terracerías, distribuyéndolas en tal forma que no se produzcan deformaciones perjudiciales en ellas. El periodo de Análisis representa ese lapso para el cual se efectúa el análisis económico, el cual incluye por lo general, provisiones para la renovación periódica de la superficie o la rehabilitación del pavimento, de manera de extender su vida de servicio. En relación a la piel de cocodrilo se definen cono esas fisuras interconectadas formando pequeños polígonos que asemejan la piel de un cocodrilo o la malla de un gallinero. Se producen por deformaciones verticales excesivas en la superficie debido a subrasantes y/o capas inferiores inestables o por fatiga de la estructura.. 3. Ibíd. Pág. 13 40.