Metodología para la evaluación de pavimentos flexibles de carr_nodrm
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Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría CUJAE METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES DE CARRETERAS... María de la Caridad Alvarez Quintero
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Instituto Superior Politécnico José Antonio
Echeverría CUJAE
METODOLOGÍA PARA LAEVALUACIÓN DE
PAVIMENTOS FLEXIBLES DECARRETERAS...
María de la Caridad Alvarez Quintero
Tesis de Maestría
Página Legal
Metodología para la evaluación de pavimentos flexibles de carreteras, para proyectos derehabilitación en Cuba, a partir de la medida de deflexiones con viga Benkelman. – La Habana : Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría (CUJAE), 2012. – Tesis (Maestría).
Dewey: 720 - Arquitectura.Registro No.: Maestria885 CUJAE.
(cc) María de la Caridad Alvarez Quintero, 2012.Licencia: Creative Commons de tipo Reconocimiento, Sin Obra Derivada.En acceso perpetuo: http://www.e-libro.com/titulos
Facultad de Ingeniería Civil. Departamento de Ingeniería Vial.
Metodología para la evaluación de pavimentos flexibles de carreteras, para proyectos de
rehabilitación en Cuba, a partir de la medida de deflexiones con viga Benkelman.
Tesis presentada en opción al grado científico deMáster en Ingeniería Vial.
Autor: Ing. Ma. de la Caridad Alvarez Quintero.
Tutor: Dr. Eduardo Tejeda Piussiaut.
Ciudad de la Habana. 2010.
Dedicatoria
A mi familia, por su apoyo y
dedicación.
A mi madre e hijo, por el papel que
ambos tienen en mi vida.
Agradecimientos.
A mi tutor el Doctor en Ciencias Técnicas Eduardo Tejeda Piussiaut que puso a mi
l profesor y maestro Dr. Luís Emilio Serrano por sus conocimientos, ayuda acertada y
l Instituto Superior Politécnico José Antonio Echevarria por haberme dado la
mi madre, Luís y mi padre por ser mis guías.
mi hijo, por confiar y sentirse orgulloso de mí.
mi familia, por apoyarme en realizar este sueño y estar a mi lado siempre.
Mary y Yoyi, mis hermanos, por tener la dicha de que formen parte de mi vida.
mi hermano Pedro y mis Abuelas Regla y Cuca, por haberme amado tanto y contribuido
Mary, mi amiga, por ser la promotora de enfrascarnos en este sueño, no dejarme desistir
los trabajadores del Centro Provincial de Vialidad, por su apoyo en todas las etapas de
Magdalena, Juan Carlos, Albio y Abel, por permitirme contar con ellos y su
mis vecinos y amigos de Regla y Marianao, por su ayuda y confianza en los resultados
todos los amigos que me han brindado su apoyo y colaboración para poder lograr concluir este trabajo, a todos los que de una forma u otra cooperaron en la realización de este sueño.
disposición sus conocimientos, su bibliografía y me ayudó en el desarrollo de la tesis, además de estimularme a la realización de la misma.
Acolaboración como consultante de esta tesis y por aceptar la oponencia de la misma.
Aposibilidad de hacer esta maestría.
A
A
A
A
Aa formarme.
Aen el camino y estar conmigo hasta el final.
Aesta Maestría, en especial a Manuel por no permitir que me rindiera y ayudar en la realización de esta meta, a Yilian por su apoyo y confianza para lograr la materialización de esta tesis, a Raquel por permitirme sus conocimientos para lograr la organización y belleza de este trabajo y a Raulito y Oscar por permitirme emplear parte de su tiempo.
Acolaboración, para lograr la culminación de este trabajo de tesis.
Afinales.
A
ÍNDICE
Índice
PáginaIntroducción……………………………………………………………………….. 1 1. Métodos para la Evaluación de Pavimentos……………………………... 12
1.1. Definiciones fundamentales………………………………………….... 12 1.1.1 Evaluación Visual…………………………………………………… 14 1.1.2. Métodos de Evaluación con Equipos…………………………… 15 1.1.2.1. Métodos de ensayos destructivos………………………… 17 1.1.2.2. Métodos de ensayos no destructivos…………………….. 171.2. Métodos para la Evaluación con Equipos…………………………… 19
1.2.2. Determinación de la capacidad estructural del pavimento….. 19 1.2.3. Evaluación de las características superficiales de los pavimentos…………………………………………………………………………. 25 1.3. Evaluación con Equipos de Bajo Rendimiento…………………….. 30 1.3.1. Deflexiones: Viga Benkelman……………………………………. 30 1.3.2. Lisura (Irregularidades Superficiales – IRI): Regla de 3 m y
Merlín…...................................................................................... 34 1.3.3. Rugosidad (Coeficiente de Fricción - APL): Versión Cubana
del DIVA…………………………………………………………………… 34 1.4. Consideraciones finales del Capitulo 1 sobre la evaluación de pavimentos con equipos de bajo rendimiento………………………………. 36
2. Desarrollo del trabajo………………………………………………………… 38 1.1. Tarea Técnica para el trabajo de campo (visual y deflectométrica)……………………………………………………………………. 38 1.2. Definición de los tramos homogéneos……………………………….. 40 1.3. Principios generales sobre la rehabilitación estructural de pavimentos…………………………………………………………………………. 41 1.3.1. Rehabilitación estructural………………………………………….. 42 1.3.2. Reparación previa de las zonas singulares……………………… 43 1.4. Volúmenes de tráfico. Magnitudes de las cargas…………………… 44
1.5. Evaluación deflectométrica del pavimento. Tramificación…………
1.6. Características de los materiales para el análisis de las structura…………………………………………………………………………… 47
47 1.7.1. Consideraciones para el cálculo sobre el vehículo de diseño…
1trá
Conclusion102
105
109
45
e 1.7.Revisión de las estructuras existentes………………………………….
481.7.2. Revisión de las estructuras existentes……………………………. 49 1.7.2.1. Modelación de las estructuras………………………………….. 50
1.7.3.Descripción de la deformada………………………………… 50.8. Dimensionamiento de las estructuras necesarias para soportar el fico futuro……………………………………………………………………… 51
1.9. Resultados obtenidos en la vía evaluada……………………………... 52
1.10. Conclusiones del Capitulo 2……………………………………………. 88
3. Análisis de los resultados y proposición de Metodología.…………… 91 3.1 Análisis de los resultados ………………………………………………. 91 3.2. Proposición de Metodología.……………………………………………. 94 3.3. Conclusiones y Recomendaciones del Capitulo 3………………….
es y Recomendaciones…………………………………………...99
Bibliogr
Anexos……………………………………………………………………………….
afía y Referencias………………………………………………………..
INTRODUCCIÓN
2
INTRODUCCIÓN. La infraestructura vial y en especial la dedicada a la rama del transporte, está
indisolublemente asociada al crecimiento económico de un país. Una red vial en
buen estado requiere de la asignación de importantes recursos y en la actualidad
la tendencia internacional es el aumento de fondos en la rama de la conservación
y el mantenimiento de la red de vías existentes, antes que a la aprobación de
financiamiento para inversiones de la construcción de nuevas vías y al respecto se
han pronunciado diversas instituciones en el mundo planteando: ¨……se tendrá
que dar prioridad a la conservación frente a la construcción, ya que controlar
el deterioro de las carreteras existentes resulta más rentables que la
expansión de la red¨.
Según la Ley 60 del “Código de Vialidad y Transito” las vías se clasifican según su
administración en cuatro tipos: de Interés Nacional, Provincial, Municipal y
Específico y el Ministerio del Transporte administra la Red Vial de Interés Nacional
para lo cual designó al Centro Nacional de Vialidad para ejercer su papel rector de
la vialidad en el país. Las Redes Viales de Interés Provincial y Municipal son
administradas por los respectivos gobiernos y las de Interés Específico por los
organismos responsables de la producción en las áreas donde se desarrollan.
En Cuba como en muchos otros países, se enfrenta en la actualidad el problema
de la falta de recursos financieros para conservar en buen estado la red vial que
creció de forma abrupta durante las décadas del 60 al 90 y en la actualidad
estamos entre los países de mayor cantidad de kilómetros por millón de habitantes
y por kilómetro cuadrado en América Latina.
El total de la Red Vial de Interés Nacional es de 11 554 Km y son de pavimento
flexible 10 398,87 Km. para un el 90% y para las diferentes etapas de su
conservación se han trazado estrategias para mantener los niveles alcanzados en
estado Bueno y elevar la calificación en aquellas carreteras ò tramos de la red que
se encuentran en estado Regular y Malo. Para esta tarea se asignan anualmente
alrededor de 250 millones de pesos a la actividad de conservación, de un
estimado necesario de 390 millones y el simple análisis de las cifras indica que el
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estado de la red vial tendera hacia el deterioro, lo que requiere una correcta
administración de los fondos disponibles.
Entre el año 2007 y principios del año 2008 el país invierte cuantiosos recursos
para construir nuevas plantas de fabricación de Hormigón Asfáltico Caliente y
modernizar y adquirir nuevos equipamientos relacionados con las tareas que son
necesarias ejecutar para la conservación y rehabilitación de los pavimentos, a la
par de que se adquirían nuevos ómnibus para la recuperación del transporte, lo
que motivo que a partir de Septiembre del 2007 con el inicio una recuperación
nacional de transporte y como consecuencia del estado de la red vial del país, se
creen nuevos programas para la rehabilitación de los principales ejes viales de las
Capitales de provincia y la Red Vial nacional existentes, factor que implica un
aumento en los recursos materiales y del financiamiento destinados a la actividad
de mantenimiento y rehabilitación de vías y más que nunca la adecuada
administración de los mismos.
Los deterioros producidos en la superficie del pavimento y las irregularidades
producidas por los trabajos de mantenimiento de las redes fundamentalmente,
requieren después de un determinado período de tiempo, la colocación de una
nueva capa de HAC, que se conoce como ¨recape¨ que es la colocación de
nuevas capas asfálticas sobre pavimentos existentes ó sobre superficies que
fueron sometidas al proceso de fresado de la capa de rodadura siendo esta una
técnica que se ha usado tradicionalmente en Cuba y en casi todos los países del
mundo, estas capas se traducen en mejoras al servicio, ya que los vehículos
transitan sobre pavimentos mas regulares y seguros, se aumenta la vida útil,
disminuyen los costos de conservación, de consumo de combustible y los de
mantenimiento y reparación del parque automotor, pero actualmente las mismas
se ejecutan sin ningún fundamento técnico ó económico, ni cálculos que avalen el
espesor a colocar y el costo que requerirá. Este recape esta dirigido
fundamentalmente a mejorar la calidad del servicio que se oferta, con énfasis
comodidad de la rodadura, pero los puntos donde se ejecutan y el espesor
colocado en muchas ocasiones es insuficiente y desde el punto de vista
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estructural, ocurre el fallo prematuro traduciéndose en un uso irracional de los
materiales y recursos financieros empleados.
Ante esta problemática se requiere de la evaluación estructural del pavimento
existente para dilucidar que tipo de rehabilitación es necesaria y si hay necesidad
de colocar una capa de mayor espesor que actúe como refuerzo, o para
determinar si el estado del pavimento es muy malo y puede ser más económica la
reconstrucción.
La evaluación del estado del pavimento es una tarea de alto nivel técnico por la
multitud de causas que intervienen en el deterioro de los mismos, así como por el
costo económico que implica, por lo que la decisión más difícil que ha de tomar el
ingeniero es, como y cuando rehabilitar el pavimento de manera rentable, ya que
una decisión de esta naturaleza no se puede realizar sin una información a tiempo
y precisa sobre el estado del pavimento.
El equipamiento necesario para la realización de la evaluación existente en
nuestro país es escaso y es de 1ra Generación ó de bajo rendimiento,
(especialmente la viga Benkelman), por lo que se requiere de la mayor
racionalidad en el uso de los mismos y de la confección de una metodología para
la evaluación de pavimentos flexibles de carreteras, para proyectos de
rehabilitación en Cuba, a partir de la medida de deflexiones, que sirva como guía
para la ejecución de la evaluación de pavimentos.
Actualmente en el país y ante la prioridad de los trabajos previstos en la
recuperación de la red vial, es cada vez más necesario esta metodología, que
determine el estado del pavimento y las soluciones que deben ser aplicadas para
la rehabilitación de la estructura en los diferentes tramos y de manera puntual,
junto a un estimado del costo de ejecución, por lo que para realizar el trabajo que
se pretende será necesario elaborar una tarea técnica de investigaciones que
comprende la evaluación visual de un tramo de carretera, al que también se le
aplicarán técnicas de evaluación con equipos de bajo rendimiento ó de Primera
Generación, que existen en Cuba, e inferir mediante la combinación de estos
procedimientos el estado del pavimento y las soluciones que deben ser aplicadas,
para la rehabilitación de la estructura.
5
En los estudios de rehabilitación de pavimentos se tienen en cuenta diversos
factores con el propósito de obtener una solución racional debido a la carencia en
Cuba de alta tecnología para evaluar los pavimentos, lo que ha llevado a la
búsqueda de soluciones económicas que permitan conocer el estado estructural
del pavimento con una fiabilidad admisible.
Aunque no existe actualmente en Cuba una metodología normada para el análisis
de la rehabilitación de los pavimentos con equipos a partir del diagnostico de la
situación existente, los estudios consultados muestran algunos resultados fiables
aplicando un procedimiento de evaluación para los estudios de rehabilitación de
pavimentos flexibles, utilizando la medida de las deflexiones y basado en
experiencias internacionales.
En este trabajo de tesis se comentan estas experiencias, tanto en los análisis de
la rehabilitación de los pavimentos, como la determinación de los espesores de
refuerzo necesarios y el objetivo final será establecer mediante una metodología,
la forma de proceder para abordar un proyecto de rehabilitación mediante el uso
de equipos de medición que existen en el país.
En el desarrollo de esta tesis se determina como:
Percepción de la situación problemática.En las vías de Cuba se presentan diferentes causas de deterioros:
• Deficiencias en los materiales de construcción.
• Deficiencias constructivas.
• Uso de inadecuada tecnología constructiva.
• Deficiente preparación y tecnología de las brigadas de conservación vial.
• Soluciones de rehabilitación basadas en insuficiente evaluación del pavimento.
Formulación problémica.En Cuba no existe una metodología normada para la evaluación estructural del
pavimento con equipos de bajo rendimiento ó de 1ra generación, ni
procedimientos normados para la rehabilitación de los mismos, a partir del
diagnóstico de la situación existente, que satisfaga el proyecto de conservación.
6
Novedad científica.• Procedimiento de rehabilitación que brinden recomendaciones prácticas de
soluciones a partir del diagnóstico con equipos de medición.
• Evaluación de un tramo de vía, con el equipamiento existente en el país, e
incorporando o, con modificaciones para que puedan estimarse los costos de
reparaciones.
Aporte económico:• Establecer estrategia de conservación más racional, que posibilitará por tanto
un ahorro de recursos.
• Destinar la cantidad de recursos que realmente hacen falta para restablecer el
estado de la vía.
Objeto: Debido a los deterioros que surgen en los pavimentos flexibles de las
carreteras establecer una metodología que instruya la aplicación de técnicas para
su rehabilitación.
Objetivos específicos:1. Determinar las deformaciones que se producen en la vía al paso del vehiculo
cargado mediante uso de equipos de bajo rendimiento (Viga Bekelman).
2. Determinar la vida residual del pavimento.
3. Valoración de los factores que intervienen.
4. Estudios de las causas de los deterioros.
5. Modos de evaluación.
6. Determinar las actuaciones a realizar en función de la evaluación obtenida ó
diseño de las soluciones superficiales y estructurales al pavimento.
Objetivos de la investigación.• Establecer, proponer o asimilar una metodología para el diagnóstico del estado
del pavimento flexible de carreteras en Cuba, a partir de la evaluación
estructural con equipos de bajo rendimiento ó de 1ra generación.
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• Recomendar soluciones de rehabilitación a partir de los resultados de la
evaluación.
Hipótesis:Es posible realizar un proyecto de conservación utilizando la metodología que se
propone a partir de la información que se obtiene por la evaluación con equipos de
bajo rendimiento o de 1ra generación.
Tareas de la investigación:1. Revisión y análisis bibliográfico detallado sobre el tema de diagnóstico y
soluciones de rehabilitación de pavimentos flexibles, definiendo los métodos
existentes, el equipamiento y su factibilidad de aplicación en Cuba.
2. Definición del tramo objeto de estudio.
3. Desarrollo de un procedimiento para el diagnóstico del estado del pavimento,
primero de forma visual, estableciéndose los umbrales de actuación de las
tareas de rehabilitación y luego el diagnóstico estructural mediante el uso de
equipos de bajo rendimiento (Viga Bekelman), para determinar las
deformaciones que se producen en la vía al paso del vehiculo cargado.
4. Valoración del transito mediante el método indirecto para determinar cargas
5. A partir de las deflexiones medidas modelar el pavimento como un sistema de
capas elásticas superpuestas y definir el estado del tramo objeto de estudio y
proponer en el mismo las soluciones de rehabilitación para el tráfico admisible.
6. Estimar los costos de reparaciones, a partir de la solución de rehabilitación
proyectada.
7. Proponer la metodología a utilizar.
Métodos utilizados: Se ha realizado un enfoque dialéctico materialista del
conjunto de los métodos más generales de la investigación científica, algunas
expresiones particulares son las siguientes:
Histórico, para el análisis de los diferentes procedimientos utilizados para el
diagnóstico y el diseño de refuerzo y evolución en el tiempo.
8
Análisis crítico de documentos existentes relacionados al tema de
rehabilitación.
Observación, para la obtención de los datos necesarios en la investigación
para la etapa del diagnóstico inicial, para el establecimiento de los umbrales de
intervención, así como para la obtención de datos históricos necesarios.
Análisis y síntesis, para la formulación del procedimiento general de la
investigación y sus resultados.
Experimentación, para llegar a las expresiones de corrección necesarias para
las mediciones de deflexiones con viga Benkelman.
Aportes teóricos:Retrocalculo (Calculo Inverso) mediante el uso de:
- Programa ALIZE.
- Leyes del comportamiento.
- Norma de Pavimentos.
Aportes prácticos:La metodología propuesta permite diagnosticar el estado estructural del pavimento
con el equipamiento disponible en el país y proponer en el mismo las soluciones
de rehabilitación, logrando un uso más racional de las mezclas asfálticas en las
tareas de rehabilitación y por lo tanto un efecto económico.
Resultados alcanzados:
Procedimiento para el diagnostico del estado del pavimento a partir de la
inspección visual, definiendo el rango donde se requiere la evaluación con
equipos.
Procedimiento para la medición de las deflexiones y división del proyecto en
tramos homogéneos partiendo de las mismas.
Procedimiento para la determinación de la vida residual del pavimento
existente partiendo del estado del mismo, como una herramienta de gestión
para la administración y planificación de recursos.
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Metodología para la evaluación estructural del pavimento con equipos de bajo
rendimiento ó de 1ra generación.
La Tesis se estructuró en Introducción, Capítulo 1, Capítulo 2, Capítulo 3,Anexos y las Conclusiones – Recomendaciones.
En el Capítulo 1: Se realiza una revisión cronológica de los métodos de
evaluación de pavimentos flexibles existentes, especificando la evaluación con
equipos, tanto de última generación, como con el equipamiento de 1ra
generación ó de bajo rendimiento existente en el país y también se analiza la
estrecha interrelación entre la evaluación de pavimentos y el equipamiento
disponible para ésta, proponiéndose la necesidad de una metodología para la
evaluación estructural del pavimento con equipos de bajo rendimiento ó de 1ra
generación.
En el Capítulo 2: Se propone una Tarea Técnica para el trabajo de campo
(visual y deflectométrica), donde se realiza en la vía seleccionada una
recopilación y análisis de datos de acuerdo a las características de la
estructura del pavimento y su estado, el entorno y los datos del transito, con
estos datos se definen los tramos homogéneos del proyecto a partir de la
inspección visual y de las mediciones de deflexiones con Viga Benkelman, se
analiza y procesa la información de los volúmenes de tráfico y las magnitudes
de las cargas que transitaron a lo largo de los 20 años de explotación del tramo
objeto de estudio y se pronostica el trafico futuro para el diseño de la nueva
solución de rehabilitación estructural que se propondrá, con las características
de los materiales que se emplearan y los costos de ejecución de los mismos,
después de concluidos los resultados de las evaluaciones y la revisión de las
estructuras. Con los resultados alcanzados se proponen unas conclusiones
generales para este capitulo.
En el Capítulo 3: Se realiza un análisis de los resultados obtenidos en el tramo
objeto de estudio y se propone una metodología a partir de la información que
se obtiene por la evaluación con equipos de bajo rendimiento ó de 1ra
10
generación, para realizar un proyecto de conservación. También se proponen
unas conclusiones para este capitulo.
Después se proyectan las Conclusiones y Recomendaciones derivadas del
estudio desarrollado, así como una recopilación de los datos obtenidos en la
arteria vial analizada, para una mejor comprensión del trabajo desarrollado en
esta tesis, los cuales se pueden encontrar en el acápite de los Anexos.
11
CAPÍTULO 1
12
1. Métodos para la Evaluación de Pavimentos. El diagnostico del estado del pavimento a partir de la evaluación superficial y
estructural y las recomendaciones que se derivan como soluciones de
rehabilitación, pueden ser obtenidos mediante los siguientes métodos:
Evaluación visual: Se obtiene información del deterioro del pavimento, tanto
superficial como estructural, solamente inspeccionando superficialmente el
tramo, y cantidad y severidad de los deterioros.
Métodos de Evaluación con equipos: Se aplican equipos que ayudan a la
evaluación, en general para medir irregularidades, rugosidad o resistencia por
deflexión.
Para determinar la solución más adecuada de la rehabilitación estructural o
superficial de un pavimento, se deberán, en el caso más general, cubrir las
siguientes etapas:
Recopilación y análisis de datos (inventario físico).
Evaluación de los deterioros en el tramo y procesamiento de la información
recogida.
Diagnóstico sobre el estado del pavimento.
Análisis de soluciones y selección de la más apropiada.
Proyecto de la solución adoptada.
En algunos casos, las etapas anteriores se podrán simultanear o simplificar, según
sea la naturaleza de los deterioros del pavimento y la técnica de rehabilitación que
se vaya a utilizar o si el trabajo es a nivel de red o de proyecto.
1.1. Definiciones fundamentales.La evaluación del pavimento existente tiene como objetivo establecer un
diagnóstico de su estado, de manera que permita seleccionar la solución de
rehabilitación más adecuada, en cada uno de los tramos homogéneos en que
pueda dividirse la carretera en estudio.
Para comenzar este estudio se debe partir de definiciones fundamentales
relacionadas con el objetivo principal del trabajo, las que se relacionan a
continuación:
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Pavimento: Conjunto de capas de la estructura de una obra vial, cuya función
es resistir los esfuerzos producidos por la circulación del tráfico, proporcionando
a ésta una superficie de rodadura cómoda y segura, durante un período
prolongado de tiempo.
Evaluación de un pavimento: Reconocimiento de las características
estructurales o superficiales de un pavimento mediante observación y medición
de deterioros o con el empleo de técnicas y/o equipos para conocer su estado.
Diagnóstico: Descripción del fenómeno que ocurre y análisis e identificación de
las posibles causas de los deterioros existentes en el área evaluada.
Deflexión: Es el desplazamiento vertical de la superficie del pavimento bajo
una carga normalizada de referencia. Es un valor evolutivo que representa el
estado estructural del pavimento respecto a un valor inicial de deflexión mínima.
Deflexión característica: Valor de la deflexión que corresponde a la media de
las deflexiones, más dos veces el valor de la desviación típica muestral de las
deflexiones en un tramo homogéneo de comportamiento uniforme.
Deflexión de cálculo: Deflexión característica de un tramo homogéneo
corregida por humedad y temperatura.
Deflexión patrón: Recuperación elástica de la superficie de un pavimento, al
tomarse su medida mediante la viga Benkelman, siguiendo el método de
recuperación y en las condiciones indicadas.
Tramos homogéneos: Es un segmento de vía que presenta características
similares, de acuerdo a un parámetro o conjunto de parámetros previamente
establecidos. A efectos de esta trabajo los tramos homogéneos pueden ser de
los siguientes tipos:
a) Por características físicas: Son aquellos que presentan uniformidad en
cuanto a número de carriles por calzada, sección estructural del pavimento,
fecha de realizadas la última rehabilitación, la categoría de tráfico pesado, etc.
b) Por resultados de la evaluación: Son aquellos que una vez inspeccionados
presentan uniformidad en el resultado de algún parámetro evaluado, ya sea,
rugosidad, irregularidad o deflexión.
14
Rehabilitación estructural: Aumento de la capacidad estructural del pavimento
existente, adecuándola a las condiciones previsibles de tráfico durante su vida
útil.
Acciones de rehabilitación estructural: Las soluciones a aplicar en una
rehabilitación estructural podrán ser las siguientes:
a) Eliminación parcial y reposición del pavimento existente, incluyendo el
reciclado de los materiales.
b) Repavimentación sobre el pavimento existente.
c) Combinación de los dos tipos anteriores.
d) Reconstrucción total del pavimento, que podrá incluir la base y subbase.
Rehabilitación superficial: Restauración o mejora de las características
superficiales de un pavimento. A diferencia de la rehabilitación estructural, no
tiene por objeto aumentar la capacidad resistente del pavimento, aun cuando en
determinados casos pueda mejorarla.
Acciones de rehabilitación superficial: Se aplican cuando la superficie del
pavimento presente deterioros que afecten a la seguridad de la circulación, a la
comodidad del usuario o a la durabilidad del pavimento, las soluciones a aplicar
pueden ser:
a) Sellado de grietas longitudinales o transversales.
b) Bacheo superficiales.
c) Tratamientos superficiales.
d) Repavimentación con capas delgadas de hormigón asfáltico.
e) Riegos de Slurry ó micro aglomerados asfalticos.
f) La combinación de diferentes soluciones.
1.1.1 Evaluación Visual. En el trabajo “Estudio para determinar las causas del deterioro de las carpetas
asfálticas en Bogotá, Colombia” (13), se especifica que la inspección visual es un
método para definir el estado superficial de la carretera y todo tipo de obras ó
elementos auxiliares relacionados con el pavimento, que de manera directa ó
indirecta pueden afectar a la comodidad y seguridad del usuario. La misma en una
15
inspección realizada directamente a la vía, por profesionales calificados y
debidamente adiestrados que recorren la carretera, con el objetivo de detectar y
cuantificar los deterioros existentes siguiendo criterios preestablecidos.
La inspección visual o auscultación es un procedimiento esencial para el inventario
de los daños de una vía. Como resultado del examen superficial del pavimento
puede obtenerse una importante serie de conclusiones para el desarrollo de
trabajos futuros de conservación, algunas de las cuales se relacionan a
continuación:
o Detectar los inicios de posibles fallas y determinar sus causas.
o Establecer zonas prioritarias para conservación.
o Determinar la necesidad de una evaluación de tipo estructural para el diseño
de refuerzos.
o Presentar elementos de juicio que permitan confirmar o modificar los criterios
de diseño vigentes.
Un complemento importante para la inspección visual es la existencia de
Catálogos de Deterioros o Desperfectos. Se trata de una recopilación de los
principales deterioros que pueden aparecer en la vía y que incluye la
denominación del mismo y su descripción, una explicación de sus posibles
causas, forma de medirlos y evaluarlos (niveles de severidad) e imágenes
fotográficas de la aparición de los mismos en un pavimento.
La investigación que se propone realizar, será basada fundamentalmente con
ayuda de equipamiento de evaluación, pero en la etapa inicial de reconocimiento,
la evaluación visual es una herramienta de ayuda que permite reducir las
observaciones con equipos. Por esta razón en este documento se ha tratado de una forma somera el tema de la evaluación visual, enfatizándose especialmente en el uso de equipamiento.
1.1.2. Métodos de Evaluación con Equipos. La evaluación del estado del pavimento mediante auscultación con equipos
consiste en utilizar equipamiento específico para estos fines, con el propósito de
medir sobre la vía diferentes variables, que luego son comparadas con valores
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límites admisibles ó umbrales, para definir el estado estructural ó funcional de la
vía y establecer las intervenciones correspondientes. Dicha evaluación es un
elemento fundamental para desarrollar los programas de rehabilitación y
conservación.
Se describen en la bibliografía (24) algunas consideraciones importantes que
determinan actualmente el presente y el futuro de la auscultación de pavimentos
con equipos:
o Los ensayos no destructivos son preferibles para evitar deterioros innecesarios
de la estructura del pavimento.
o Las interferencias y cortes del tráfico deben ser mínimas. Siempre que sea
posible deben utilizarse métodos de ensayo que no afecten al tráfico.
o La velocidad de los ensayos debe ser suficientemente alta para auscultar una
red de carreteras en un período de tiempo adecuado para cubrir los requisitos
de operación.
o La evaluación de los ensayos de auscultación debe ser ajustada, confiable y
basada en análisis racionales.
o El procesamiento y evaluación de los resultados de las auscultaciones debe
realizarse en un tiempo eficiente para cumplir los requisitos de operación.
Se definen dos etapas básicas en la evaluación con equipos, las cuales son:
Recorrido por el tramo para realizar una inspección y evaluación visual de los
deterioros del pavimento, detectando posibles causas para planificar los trabajos
con equipos.
1) Evaluación estructural y funcional con equipos de auscultación.
Para realizar una evaluación con las técnicas actuales de auscultación, existe una
gran variedad de equipos en el mercado, algunos incluso capaces de realizar
mediciones con técnicas sin contacto, a velocidades del tráfico normal para medir
la superficie de la carretera y determinar la regularidad superficial (IRI), la
profundidad de las roderas, la irregularidad transversal, la textura y las
deflexiones.
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1.1.2.1. Métodos de ensayos destructivos. Los métodos de ensayos destructivos son aquellos en los que necesita obtener
mediante calicatas muestras de los materiales que conforman las diferentes capas
del pavimento, para evaluar las características resistentes y de compactación de
las mismas, así como llevar muestras al laboratorio para continuar las
investigaciones o precisar algunos valores necesarios. Su ventaja radica en que
este método nos podrá fijar exactamente cual será el refuerzo preciso en cada
punto, máxime si completamos el estudio con ensayos de C.B.R in situ o en
laboratorio o ensayo de capacidad de carga con placa, tanto del pavimento como
del suelo, para lo cual seria necesario efectuar calicatas cada 200 m como
máximo. Estos métodos han dejado de usarse, ya que es un método lento de
evaluación estructural de los pavimentos, con elevados costos y la necesidad de
restituir posteriormente la estructura afectada durante las pruebas.
1.1.2.2. Métodos de ensayos no destructivos Los ensayos no destructivos son aquellos donde no se afecta la integridad del
pavimento para obtener información de una variable evaluada cualquiera. Se
emplean para evaluar la capacidad estructural y las características superficiales de
los pavimentos de carreteras.
Ensayos no destructivos para evaluar la capacidad estructural del pavimento.
En el articulo “Ingeniería de firmes del siglo XXI” (22) y los libros “Proyecto y
Construcción de Carreteras” (25) el concepto de auscultación estructural no
destructiva puede ser establecido a partir de diferentes métodos, como son:
o Ensayo del Trafico Acelerado.
o Ensayos de cargas repetidas sobre placas ó los ensayos de placa de carga.
o Método de auscultación dinámica ó prospección por vibración.
o Ensayos de deflectometría empleando equipos como:
La principal aplicación de la medida no destructiva de la deflexión desde los
primeros días fue el dimensionamiento del refuerzo del pavimento [California
Department of Highways 1972, Asphalt Institute 1981]. La medida de la deflexión
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incrementa su importancia al comienzo de los años 70, cuando fue introducido el
concepto de Sistema de Gestión de Pavimentos.
Ensayos no destructivos para evaluar las características superficiales de las
carreteras.
En el articulo “Introducción a la auscultación de firmes” (24) se define que las
características superficiales de las carreteras inciden directamente sobre el
usuario y son precisamente las que más le preocupan, al estar directamente
vinculadas a la seguridad y la comodidad que el mismo percibe al transitar por la
vía.
Las características superficiales que se consideran importantes son:
o Textura: Influye directamente en la capacidad del pavimento de eliminar
rápidamente el agua superficial, en el valor del coeficiente de rozamiento del
pavimento, que garantiza la adecuada adherencia entre neumático y la
superficie de la calzada. Además, la textura es la característica determinante
en el nivel de ruido del tráfico y en el aspecto económico, influye en el
consumo de gasolina y en el deterioro de los vehículos.
o Fricción: Es un valor crítico en la seguridad cuando el pavimento está mojado.
La fricción se determina de forma indirecta midiendo el coeficiente de
rozamiento entre el pavimento artificialmente mojado y una rueda de goma
especial.
o Regularidad superficial y perfil longitudinal. Es la característica más percibida
por el usuario ya que afecta a la comodidad de rodadura, la cual depende
principalmente del vehículo y del perfil longitudinal de la carretera. La mayor
parte de los sistemas miden el perfil directamente y después se analiza para
obtener un indicador de la regularidad superficial.
o Perfil transversal, incluyendo peralte y roderas: El perfil transversal sirve para
determinar zonas donde el agua no pueda evacuarse a pesar de la pendiente
del pavimento. Las roderas son una consecuencia de los esfuerzos provocados
por el vehículo y de la deformación que experimenta el pavimento. Dependen
del tráfico y del tipo de material usado. Además de reducir la comodidad, las
19
roderas pueden resultar peligrosas al interferir en el control del vehículo y
permitir el estancamiento del agua, aumentando el riesgo de hidroplaneo.
o Trazado de la carretera, incluyendo pendiente y radio de curvatura: Se
relaciona con los cambios de rasante vertical y horizontal del pavimento.
o Fisuras: Es el primer síntoma del deterioro de la carretera, indicando que las
tensiones en la misma han sobrepasado los límites de la resistencia del
pavimento o existen problemas en la explanación de la vía.
1.2. Métodos para la Evaluación con Equipos.
La evaluación del estado del pavimento ha de llevarse a cabo a partir de los
parámetros, síntomas y señales que nos permitan caracterizar tanto su estado
funcional como su estado estructural.
Equipos basados en sistemas rápidos de medición con Láser, son los utilizados
para determinar la calidad de rodamiento, la resistencia al deslizamiento y las
deformaciones que permiten identificar las secciones para un mayor estudio y
donde las técnicas de evaluación estructural se aplican con mayor éxito.
La historia del desarrollo de los equipos de medida de la deflexión también refleja
la historia del desarrollo de las técnicas de evaluación estructural de pavimentos.
Se han desarrollado técnicas más avanzadas de cálculo inverso para determinar
las propiedades de las capas y materiales del pavimento a través de la
interpretación de las deflexiones. Inicialmente se usaron métodos semi analíticos
basados en la magnitud de la deflexión y la forma de la deformada [Wang et al.
1978.]
1.2.2. Determinación de la capacidad estructural del pavimento.La evaluación estructural de los pavimentos y el diseño de rehabilitación, forman
parte de los requerimientos generales de un proyecto vial.
La deflexión según bibliografía (24), es un valor evolutivo que representa el estado
estructural del pavimento, respecto a un valor inicial de deflexión mínima. Las
técnicas de interpretación de los valores de la deflexión permiten cuantificar las
actuaciones necesarias de refuerzo o rehabilitación del pavimento. La mayor
20
dificultad que presenta la deflexión es la lentitud de la medida con los equipos
actuales, por lo que su medida se suele realizar como atributo local (a nivel de
tramo donde ya se ha decidido que es necesario actuar). Asimismo la deflexión
elevada no es buena o mala por si misma, sino que su valor se tiene que
interpretar en función del tipo de pavimento y de los espesores de las capas que lo
constituyen. Por esta razón disponer de una información fiable y suficiente de los
espesores es un elemento fundamental para determinar las características
estructurales.
La otra variable básica que interviene en el estudio de la capacidad estructural del
pavimento es la cuantificación adecuada de las solicitaciones. En esta cuestión se
descubre la interrelación entre características estructurales y superficiales. El
efecto de superposición más conocido, aunque difícil de cuantificar, es el
crecimiento exponencial del daño en el pavimento debido a que las cargas
dinámicas se incrementan con la mala regularidad superficial. Es decir, un mismo
eje de una carga determinada es mucho mas “agresivo” para el pavimento en un
tramo de mala regularidad (IRI elevado) que en otro en buen estado. La inversa
también suele ser cierta un tramo de mala regularidad presenta, muy
probablemente, un estado estructural deficiente. Por esta razón el IRI es un
parámetro de un gran contenido informativo para estimar las características
estructurales.
A continuación se relacionan algunos ensayos y equipos existentes en el mundo
para determinar la capacidad estructural de un pavimento:
o Ensayo del Tráfico Acelerado (25): Es el más adecuado para experimentar en
vías de pavimentos flexibles y consiste en construir circuitos con calzadas de
diferente tipo y someterlas a un tráfico controlado y después contrastar los
comportamientos en las distintas clases de calzadas. El mismo tiene el defecto
de que precisa de grandes inversiones y gastos de experimentación elevados y
como su posibilidad de es limitada hace que no se desarrolle su difusión.
o Ensayos de cargas repetidas sobre placas ó los ensayos de placa de carga (25):
Estos ensayos de carga repetidas son utilizados en algunos casos con el
propósito de evaluar el comportamiento de la estructura del pavimento en
21
cuestión y en otros casos se persigue caracterizar la reacción del pavimento
ante una secuencia de carga y encontrar los valores de los módulos de
elasticidad de las diferentes capas. Como principal inconveniente tienen que
los efectos de las cargas verticales repetidas rápidamente en un mismo punto,
en un corto plazo de tiempo, difieren considerablemente de los producidos por
el tráfico continuo durante el periodo de vida útil de la carretera.
o Método de auscultación dinámica ó prospección por vibración (25): se basan en
que si por una fuente cualquiera se producen una serie de cargas instantáneas
separadas un cierto tiempo, se producirán en el pavimento unas condiciones
de trabajo similares a las cargas reales del tráfico. Para este tipo de ensayos
se emplean equipos como el Dynaflect y el Road Tester que son vibradores
ligeros destinados a ensayos normales y realizan medidas rápidas de
deflexiones bajo cargas dinámicas bastantes débiles; se correlacionan sus
resultados con mediciones realizadas con viga Benkelman.
o Ensayos de deflectometría (24), (25) empleando equipos como:
a) Viga Benkelman: Es un dispositivo mecánico que mide la deformación total de
la calzada en un punto, bajo el efecto de una carga aplicada conocida.
b) Deflectógrafo Lacroix: Es totalmente automático produce una medida del tipo
viga Benkelman con gran rendimiento ya que realiza simultáneamente la carga
móvil y la medida de la deflexión.
c) Deflectógrafo de Impacto FWD (Falling Weight Deflectometer): Mide la
deflexión de una calzada bajo el impacto de una masa. En un principio no
fueron enteramente satisfactorios en dos aspectos: por una parte el modelo de
carga es diferente de las cargas reales actuales (mayores cargas y mayor
velocidad de aplicación de las mismas) del tráfico, y por la otra la velocidad
global del ensayo es mucho más baja que la velocidad del tráfico real, lo que
implica que se necesiten medidas adicionales de interrupción y control del
tráfico, con las consiguientes molestias, riesgos y costos.
Este equipo es el más usado actualmente luego de haberse perfeccionado
durante más de dos décadas, razón por la cual mas adelante se expondrán
mas detalles sobre el mismo.
22
d) Equipos de última generación como el Deflectómetro Rodante (RWD) y el
Deflectógrafo de Alta Velocidad (HSD). El Deflectómetro Rodante (RWD)
consiste en un equipo instalado en un vehículo que mide continuamente la
deflexión máxima del pavimento bajo una carga en movimiento. Actualmente el
equipo puede realizar medidas a la velocidad máxima de 10 Km./h con cargas
hasta 220 kN, o de 32 km/h hasta 40 kN por rueda. Se está desarrollando una
versión de hasta 80 km/h. El otro es un Deflectógrafo de Alta Velocidad (HSD)
basado en la utilización de sensores de rayos láser que se está desarrollando
para medida continua de deflexión en el rango de 20-70 km/h. Ambos equipos
poseen el potencial de llegar a desplazar a los deflectómetros de Impacto FWD
en el deseable propósito de medir las deflexiones a las velocidades normales
del tráfico.
A continuación ampliamos la información sobre el Deflectógrafo de Impacto
FWD (Falling Weight Deflectometer), según bibliografía (24) :
El “Falling Weight Deflectometer” (FWD), se ha convertido en el equipo estándar
para la evaluación estructural, por la precisión en la cual puede medir la forma de
de deflexión de un pavimento bajo la acción de cargas variables debidamente
aplicadas. El uso de la teoría elástica para retrocalcular con las deflexiones de los
impactos, permite ser acorde con la realidad en el terreno. Establece las
referencias confiables para el calculo de la vida útil remanente y diseño de la
sobre carpeta ó la reconstrucción si es lo apropiado.
Su principio de trabajo consiste en aplicar una carga dinámica (variable entre 2 y
12 t) en el pavimento causada por la caída de una masa sobre un plato circular (de
diámetro 30 cm) cuya superficie de contacto se asemeja al de la rueda de un
camión. Las deflexiones producidas son medidas por medio de un grupo de
geófonos en unidad de micrones (milésimas de milímetros) en siete puntos cada
uno separado de la carga a una distancia de 30 cm, teniendo en cuenta que el
primer geófono se encuentra bajo el punto de aplicación de la carga.
23
Para efectuar una auscultación con
deflectómetro de impacto (Figura No 1) se
establecerán las deflexiones en diversos
puntos, que se producen en la estructura del
pavimento al ser sometidas a una carga. Estas
deflexiones deberán ser corregidas para
obtenerlas en unas condiciones estándar de
temperatura, humedad y carga aplicada. Los
valores de la deflexión se expresan
normalmente en centésimas o milésimas de
milímetro.
Los resultados de las auscultaciones deflectométricas requieren dos tipos de
análisis:
En primer lugar un tratamiento estadístico que permita identificar y agrupar tramos
con igual comportamiento estructural. El análisis estadístico se realiza por zonas
preestablecidas donde se conoce o se supone que la sección de pavimento es la
misma. A las deflexiones obtenidas en esa zona se le aplica algún test de
homogeneidad para establecer tramos homogéneos (se suele realizar un análisis
de la varianza de las 6 deflexiones obtenidas: Test de Fischer o similar).
Definidos los tramos homogéneos, estructuralmente hablando, se procede a la
realización del cálculo inverso (back-calculation). Este cálculo inverso se realiza
utilizando uno de los múltiples programas de este tipo existentes que permiten,
ajustando los módulos de elasticidad de las diferentes capas que componen el
modelo, obtener unas deflexiones teóricas iguales a las obtenidas en la práctica.
Hay que resaltar que en el cálculo es necesario introducir los datos de los
espesores de las capas existentes así como las deflexiones obtenidas. Con estos
datos de entrada, el programa facilita los módulos de elasticidad de estas capas.
Otro dato que se ha obviado pero que es necesario para el cálculo es conocer el
tipo de material de cada capa. Este dato generalmente se conoce, pero si no es
así se deberá realizar o bien una extracción de testigos u otro tipo de actuación
para averiguarlo.
24
Con los espesores y los módulos de elasticidad obtenidos, se consigue un modelo
estructural del pavimento existente con el que se procede a la realización del
cálculo de las tensiones y deformaciones de todas las capas. Para ello se puede
utilizar cualquier modelo multicapa de pavimentos de los empleados usualmente.
Realizado dicho cálculo, y obtenidos los valores de las tensiones o deformaciones
para cada capa existente, se analizan solamente aquellos que causan, según la
teoría del cálculo de la fatiga, la rotura de cada capa por dicho motivo. En este
análisis se obtiene, con la ayuda de las leyes de fatiga correspondientes, el
número de ejes estándar que originaría la rotura por fatiga en cada capa, obtenido
el número menor de ejes que produce la rotura de uno de los materiales, es
posible, conociendo el tráfico anual en la sección en estudio en número de ejes,
saber la vida residual estructural que le queda al pavimento. Para poder aplicar
todo lo anterior, es preciso corregir las deflexiones obtenidas en la auscultación y
pasarlas a condiciones de temperatura y humedad estándar.
El punto a continuación no constituye un objetivo de esta tesis, pero consideramos conveniente incluir los equipos actualmente en uso a modo de ilustración, nuestro trabajo se dirige a la evaluación y rehabilitación estructural de los pavimentos flexibles.
Figura No 2. Esquema de trabajo del Deflectómetro de Impacto.
25
1.2.3. Evaluación de las características superficiales de los pavimentos. Durante el transcurso del tiempo se han desarrollado una amplia gama de equipos
para evaluar el estado superficial del pavimento, entre los que se encuentran:
o Equipos de medida de la Textura (24) :
a) Método de la Arena: Consiste en extender una cantidad de arena de
granulometría cerrada entre los intersticios de la superficie del pavimento en un
área normada mediante el empleo de un marco portátil hasta adquirir
asperidad. Entonces se puede definir la profundidad media de los intersticios
buscando la relación entre la cantidad de arena extendida y la superficie
cubierta.
b) Equipos de última generación: Entre ellos se encuentra el Vídeo-Láser RST.
La textura se mide usando cámaras láser de 32 kHz, una para cada rodada o
bien una en el centro del carril y otra en la rodada. Con este equipo también se
evalúan las otras características superficiales del pavimento.
o Equipos de medida del rozamiento (Fricción)) (11):a) Equipos de tipo péndulo (Figura No 3): Son
desarrollados bajo la normativa de los
diferentes países, como por ejemplo el
Rugosimetro de Leroux, el Rugosimetro del
Road Research Laboratory, etc. El Péndulo
de Fricción es un equipo portátil, que se
utiliza para valorar el coeficiente de fricción
en forma puntual. Con el mismo puede
obtenerse el CFT o el CFL dependiendo de
la forma de ubicación del equipo en el
camino.
b) En Cuba se construyó y emplea el Péndulo Portátil DIVA para medir la
resistencia al deslizamiento.
26
c) Remolques especiales: Consisten en remolques provistos de una rueda
cargada que puede bloquearse durante un tiempo muy corto (de 1 a 2 seg.),
midiendo mediante un dispositivo dinamométrico el esfuerzo de remolque,
obteniendo entonces una medida directa del coeficiente de rozamiento
instantáneo con deslizamiento. Entre estos equipos se encontraban el Trailer
del Road Research Laboratory, el aparato Riekert utilizado en Alemania, el
Estradógrafo modificado desarrollado en Francia, etc.
Una versión más moderna de este tipo de equipo es el Mu Meter:
Mu Meter (Figura No 4): Consiste en un
trailer liviano de tres ruedas, donde las dos
ruedas medidoras se encuentran con un
ángulo de divergencia entre ellas de 15º.
Se valora el CFT (Coeficiente de Fricción Transversal). La condición de medición
para la medición en carreteras con este tipo
de equipos es de 60 Km/h y 1 mm de altura
de película de agua.
a) Decelerómetros: Son en general vehículos automóviles provistos de un
sistema de medida de deceleración, que se utilizan bloqueando las 4
ruedas. Han sido desarrollados en diferentes países como Gran Bretaña,
Francia, EEUU, España, etc.
b) Equipos de ultima generación: Existe una amplia diversidad dentro de las
que se encuentran equipos de rueda oblicua (como el SCRIM), equipos de
rueda parcialmente bloqueada con grado de bloqueo fijo (como el GRIP
TESTER, 14.5 % de bloqueo), el remolque DWW Holandés, el
Estradografo Danés, el Odoliógrafo Belga, etc.
Conviene indicar que la práctica de la auscultación para determinar el
coeficiente de rozamiento está evolucionando hacia nuevos equipos (como el
Grip Tester y otros parecidos) mas versátiles (ya que permiten realizar los
ensayos a diferentes y mas elevadas velocidades, fijar correctamente la
27
alineación de ensayo, etc) y más económicos que los SCRIM. A la vez se
tiende a dotar a los equipos de un sistema complementario de medida de la
textura para poder obtener el IFI (Índice Internacional de Fricción) con un único
ensayo.
A continuación se expone una breve información sobre los equipos de última
generación Grip tester y Scrim:
Grip tester (Figura No5): Consiste en un
trailer liviano de tres ruedas, donde solo la
rueda central es la medidora. La misma se
desplaza en el sentido del tránsito con un
grado de bloqueo del 14 %. Se valora el CFL(Coeficiente de Fricción Longitudinal). La
condición de medición adoptada con este tipo
de equipos es de 65 Km/h y 0.25 mm de altura
de película de agua.
Scrim: Está compuesto de un camión cisterna
de 5000 litros de capacidad que asegura el
riego de agua sobre la calzada y posee dos
ruedas medidoras, de características
normalizadas ubicadas a ambos lados del
vehículo con un ángulo de deriva de 20º. Se
valora el CFT. La condición de medición
adoptada por este equipo fue una velocidad de
medición de 50 Km /h y 0.50 mm de altura de
película de agua.
o Equipos de medida de Regularidad superficial y perfil longitudinal (24):
Se han desarrollado diferentes equipos como por ejemplo:
a) Regla de 3 m: Consiste en una regla recta de 3 m que se coloca sobre la
superficie de la calzada permitiendo medir los desniveles existentes.
b) Regla Móvil de 3 m: Formada por un chasis fijo (tubular ó compuesto de
perfiles) provisto en cada extremidad de 2 rueditas de diámetro reducido y en
28
el centro una rueda palpadora por medio de la cual se miden por comparación
con el chasis las variaciones de altura, las cuales son amplificadas por un
sencillo dispositivo mecánico.
c) Viágrafo: Este equipo permite obtener una medida mucho mas precisa de las
irregularidades de la superficie y proporcionan un mayor rendimiento en las
mediciones.
d) Perfilometros: Dentro de este grupo se encuentran los equipos APL y APLI
modificado que miden la regularidad superficial (IRI) a través de la medida del
perfil longitudinal de la superficie. (más adelante se expondrán mas detalles
sobre los mismos). En Cuba se ha desarrollado el Perfilometro Merlín.
e) Equipos de última generación: Entre estos se encuentran el Vídeo-Láser RST
y el Láser Portable miden la regularidad superficial en las dos trayectorias de
las ruedas independientemente, generando las medidas de IRI para cada
rodada. Además, es posible calcular un índice de "medio coche" usando los
dos perfiles como dato de entrada (que se puede proporcionar si el usuario lo
solicita). Aunque el standard de IRI se define para una velocidad constante
especificada, los algoritmos del Vídeo-Láser RST y del Láser Portable
permiten no sólo medir a cualquier velocidad, sino a velocidad variable.
A continuación ampliamos la información sobre los equipos APL y APLI
modificado (11):
El IRI (Índice de Rugosidad Internacional) describe el confort que experimenta un
usuario cuando se desplaza en un vehículo a una velocidad de 80 Km./h (según
articulo “Medida del perfil longitudinal de un pavimento mediante navegación
Inercial”).
Uno de los equipos empleados para la determinación del IRI es el APL, equipo
diseñado por el Laboratorio Central des Ponts et Chaussées de Francia, cuyo
funcionamiento esta basado en la utilización de un sistema oscilatorio mecánico.
29
El analizador de perfil longitudinal APL (Figura No 6) determina el perfil superficial dentro de un
campo de longitud de onda comprendido entre 0,5
y 40 Hz. El equipo realiza ensayos continuos a
velocidad cercana a los 30Km/h, puede ser
utilizado sobre cualquier tipo de superficie
pavimentada o en afirmado y bajo diferentes
condiciones ambientales. El APL debe ser
remolcado por un vehículo automotor. La unión
mediante cardán asegura que el movimiento del
vehículo interfiera con las señales registradas por
el APL.
Con el desarrollo del Analizador de Perfil Longitudinal APLI modificado, se está
empleando en el mundo un nuevo método de medición del IRI basado en la
navegación inercial, con este nuevo sistema se logra la captura de registros
digitales de alta resolución y con un amplio rango de medida.
La navegación inercial se basa en el registro de las aceleraciones generadas
durante el movimiento de un objeto y el cálculo de los desplazamientos mediante
la doble integración de estos registros. Para el registro de las aceleraciones se
emplean instrumentos conocidos como acelerómetros. Estos instrumentos son de
gran precisión, confiabilidad y de fácil acople con sistemas de adquisición
actuales. Las mediciones inerciales son frecuentemente utilizados en los sistemas
de navegación de aeronaves, botes y automóviles para largas distancias y tiempos
de monitoreo largo.
La instrumentación del equipo esta compuesta por un codificador de posición
(encoder), un acelerómetro (navegación inercial), un sistema de adquisición de
datos y un software de adquisición. La instrumentación del APLI se presenta en la
siguiente Figura No 7:
30
1. 3. Evaluación con Equipos de Bajo Rendimiento.
En nuestro país la medida de deflexión, el calculo de la Lisura (Irregularidades
Superficiales – IRI) y la Rugosidad (Coeficiente de Fricción – APL) se ejecutan con
equipos de bajo rendimiento, los que se describen a continuación de manera más
detallada, así como se exponen los procedimientos de trabajo con dichos equipos.
1.3.1. Deflexiones: Viga Benkelman. Los ensayos de medida de la deflexión con equipos han sufrido con el tiempo
transformaciones, haciéndose más sofisticado. Versiones automáticas de la Viga
Benkelman se construyeron en los años 60, el deflectómetro móvil de California y
el Deflectógrafo Lacroix francés [Kennedy et al. 1978] fueron los representantes de
esta generación de equipos de medida de la deflexión. A mediados los años 70 la
demanda de equipos más rápidos y efectivos que se necesitan para los sistemas
de gestión originó el desarrollo de equipos vibratorios en régimen permanente,
tales como el Dynaflect y el Road Rater [Smith and Lytton 1985]. A finales de los
años 80 los deflectómetros de impacto [Falling Weight Deflectometer, FWD] fueron
ganando popularidad y difusión e incrementando la aceptación de los
investigadores y profesionales debido a su mejor representación de la cargas del
tráfico respecto a sus antecesores, convirtiéndose en el equipo de referencia para
la mayoría de las administraciones de carreteras europeas y americanas.
En Cuba la deflexión con viga Benkelman
corresponde según bibliografía (2), (4), (5), a
la realizada con un eje de carga de 100kN
con ruedas duales (Figura No 8). Si las
mediciones han sido hechas en otras
condiciones, la deflexión de cálculo se
obtiene aplicando a la deflexión obtenida
en cada tramo coeficientes de corrección
por humedad de la subrasante y por
temperatura del pavimento. Las
deflexiones en nuestro país son
31,0cm
Eje simple de 100kN
31,0cm
5cm
13cm
Áreaequivalente
Figura No 8. Características del eje trasero del vehículo de medición.
31
corregidas para una temperatura de 50ºC (x) de la superficie del pavimento y para la
humedad de cálculo de la subrasante.
El proyecto de rehabilitación del pavimento incluye la evaluación y revisión de la
estructura existente y la solución de refuerzo necesario para reducir las
afectaciones provocadas por el tráfico.
El procedimiento de medición con la viga Benkelman consta de las siguientes
etapas de trabajo:
1. Estudio del proyecto y expediente de la vía.
2. Evaluación visual de la vía para definir tramos preliminares.
3. Evaluación deflectométrica de cada tramo y análisis de las características
resistentes de la estructura.
4. Análisis del tráfico existente y predicción del tráfico futuro.
5. Comprobaciones de la capacidad estructural a partir del tráfico futuro.
Después de realizar el diagnóstico sobre el estado de cada tramo homogéneo y el
nivel de sus deterioros, se analizan las soluciones de rehabilitación posibles y se
proyecta la más apropiada en cada caso. El proyecto de la solución de
rehabilitación se individualizará para cada uno de los tramos homogéneos que se
hayan determinado, basados en los resultados de la inspección visual y en el
estudio de las deflexiones.
Los valores límites que se han utilizado como parte del procedimiento que se
viene aplicando para los estudios de rehabilitación de pavimentos están basados
fundamentalmente en las consideraciones de la Instrucción de Carreteras para la
Rehabilitación de Firmes del MOPT, España (Norma 6.31C)( ).
Para el proyecto de refuerzo de un pavimento se deben manejar una serie de
factores entre los que pueden citarse:
o Tipo de pavimento existente (definido mediante extracción de testigos o
calicatas) o mediante el conocimiento de su historia constructiva.
o Análisis del tráfico pesado actual y el esperado durante el período de proyecto.
o Características de la subrasante y condiciones de funcionamiento de los
sistemas de drenaje.
32
o Evaluación del estado de la superficie para poder definir la conveniencia de
otras soluciones, como reparaciones aisladas, mejora del perfil, fresado de la
capa de rodadura, etc.
o Evaluación estructural.
o Características de los materiales disponibles, así como las técnicas de
ejecución que se disponen.
o Análisis de la necesidad de regularización del perfil previo a la ejecución del
refuerzo.
o Análisis de la necesidad de ampliación de la sección transversal de la vía, con
el objetivo de llevar a cabo estas operaciones simultáneamente.
o Características de los paseos, analizando la necesidad de su rehabilitación
estructural.
o Necesidades de mantener la circulación durante la ejecución de los trabajos.
En los últimos trabajos realizados para la evaluación de los pavimentos por
deflexión (2), (4), (5), se han seguido básicamente las consideraciones de la
Instrucción de Carreteras para la Rehabilitación de Firmes (Norma 6.31C) (23).
Después de realizar el diagnóstico sobre el estado de cada tramo homogéneo y el
nivel de sus deterioros, se analizan las soluciones de rehabilitación posibles y se
proyecta la más apropiada en cada caso. El proyecto de la solución de
rehabilitación se individualizará para cada uno de los tramos homogéneos de
comportamiento uniforme que se hayan determinado, basándose en la inspección
visual y en la auscultación del pavimento y en especial, en el estudio de las
deflexiones. De existir zonas singulares dentro de cada tramo homogéneo, que
por su estado de deterioro así se consideren, se les propone una solución
particular localizada.
Rehabilitación estructural. Las soluciones a aplicar en una rehabilitación estructural podrán ser de los
siguientes tipos:
o Eliminación parcial y reposición del pavimento existente, incluyendo el
reciclado de los materiales.
o Recrecimiento del espesor sobre el pavimento existente.
33
o Combinación de las dos soluciones anteriores.
o Reconstrucción total del pavimento, lo que puede incluir la subrasante.
En la solución de eliminación parcial y reposición del pavimento se retiran la capa
o capas que están agotadas, o próximas al agotamiento, hasta la profundidad que
se considere necesario, y se sustituyen por otras de materiales adecuados. En
este caso se entiende que el espesor total a colocar sea adecuado para el nivel de
tráfico que circulará en el nuevo período de diseño. La solución de recrecimiento
consiste en colocar sobre el pavimento existente una o varias capas nuevas,
elevando la cota de la superficie de rodadura, por consiguiente, la capacidad
estructural, como resultado el número de ejes de cálculo que soportará la nueva
estructura.
Reparación previa de las zonas singulares. Aunque el valor característico de la deflexión del tramo no sea excesivo, pueden
existir sin embargo deterioros localizados superficialmente que reflejen falta de
capacidad estructural que afecte la subrasante. Suelen presentarse con un
aspecto visual diferente al existente en el resto del tramo. Se entenderá que el
agotamiento estructural afecta a la subrasante en las zonas localizadas de
blandones, detectadas visualmente, y cuando para la categoría de tráfico pesado
correspondiente, el valor de la deflexión en un punto determinado supera los
valores indicados en la tabla de categoría de tráfico pesado.
Se considerará que el pavimento tiene una vida residual insuficiente siempre que
el valor de la deflexión patrón en un punto determinado supere los umbrales del
valor puntual de la deflexión (10–2 mm) para el agotamiento estructural.
Según la categoría de tráfico pesado, la profundidad de eliminación parcial y de
reposición del pavimento será la necesaria para que el espesor total de mezclas
bituminosas nueva.
Después de eliminar las capas agrietadas, si aún quedan mezclas asfálticas sin
fisuración, con evidente buen estado y suficiente vida útil, los espesores de éstas
se deben considerar como espesores de mezclas nuevas.
34
1.3.2. Lisura (Irregularidades Superficiales – IRI): Regla de 3 m y Merlín. En Cuba, las experiencias más difundidas, aplicadas en la determinación de la
lisura de los pavimentos están basadas en las investigaciones realizadas por Vila
J A en las carreteras de la Ciudad y Provincia La Habana, con el equipo trailer
móvil AC-200, Sánchez W y Machado R con la Regla Rígida de 3 metros, Zaldivar
P, en Camaguey con el equipo Merlín, Fundora G. en trabajos de Diplomas y más
recientemente Díaz E, Feito N y otros en Ciudad y Provincia La Habana. En este
último trabajo se realizan comparaciones entre la Regla Rígida de 3 metros, la de
1.5 metros y con el conjunto de la mira y el nivel de línea.
Según el trabajo (14), la experiencia internacional, en caso de no disponer de
equipos de alto rendimiento de mediciones continuas, cuando se utiliza la regla
rígida de 3 metros, es posible determinar el valor del IRI en m/Km, considerando
el percentil 95 de las desviaciones verticales máximas, aplicando el modelo:
IRI (m/Km.) = 0.35 (DV 95).
Utilizando una regla rígida de 1.5 metros y de acuerdo a los últimos resultados
alcanzados en Cuba se tiene que:
IRI (m/Km.) = 0.49 (DV 95).
1.3.3. Rugosidad (Coeficiente de Fricción - APL): Versión Cubana del DIVA.La Variación del Coeficiente de Fricción Longitudinal con la Velocidad se
determina en Cuba aplicando el Modelo Fricción. Los valores del coeficiente de
fricción longitudinal, CFL pueden ser utilizados sin reserva en investigaciones de
accidentes del tránsito o en las inspecciones de tramos de carreteras para precisar
las acciones de mantenimiento vial.
Desde el punto de vista funcional, la falta de adherencia neumático - pavimento
debe ser evitada, para reducir los accidentes del tránsito. Los esfuerzos para
disminuir el riesgo del deslizamiento se han desarrollado paralelamente en dos
vertientes: por un lado, aumentando los conocimientos sobre el aporte de la
textura de los pavimentos a la adherencia y sobre su medida, y por otro,
mejorando los neumáticos, y los sistemas de frenado de los vehículos. Para las
35
mediciones de fricción y textura, el SEDC ( ) utiliza el Péndulo Portátil DIVA (PPI) y
el Marco Portátil de Textura (MPT).
A continuación en la Tabla No 1, se muestran los criterios que se están utilizando
en Cuba para calificar la seguridad vial teniendo en cuenta los resultados del CFD
en la superficie del pavimento.
Tabla No 1. Criterios para calificar la seguridad vial en Cuba.
Condición Calificación Resultado diagnóstico
Tc 1,83
(P 95%) Excelente
Superficie muy rugosa y áspera, apropiada para el
tránsito intenso o altas velocidades de circulación
incluso con pavimento mojado.
1,10 tc1,83
(85% P
95%)
Bueno
Superficie con rugosidad y aspereza aceptable para
tránsito medio, propician condiciones satisfactorias
de la seguridad vial con pavimento mojado a
moderadas velocidades de circulación.
0,54 tc 1,10
(70% P 85%) Regular
Superficie con rugosidad y aspereza adecuada
para intensidades bajas o hasta media con
precauciones. Condiciones garantizadas de
seguridad solo con pavimento seco. Se debe
evaluar periódicamente CFD y HA, mm.
0,26 tc 0,54
(60 P 70%) Malo
Condiciones inseguras de circulación con
pavimento mojado y aún incluso con pavimento
seco. Superficie con rugosidad y aspereza
inadecuadas, con peligros de patinazos. Establecer
señales de pavimento resbaladizo, velocidad
máxima permitida y marcado del pavimento.
Tc 0,26
(P 60%) Pésimo
Circulación insegura con pavimento seco y crítico
con pavimento mojado. Reponer urgentemente las
características antideslizantes del pavimento.
Establecer la señalización vertical y horizontal con
medidas extremas de control mientras
permanezcan las condiciones inseguras para la
circulación vial.
36
1.4. Consideraciones finales del Capitulo 1 sobre la evaluación de
pavimentos con equipos de bajo rendimiento.
Después de consultada la amplia bibliografía sobre el tema, se pueden realizar las
siguientes consideraciones como premisas del trabajo de investigación:
a) En Cuba existe experiencia y trabajos de investigación realizados para
evaluar los pavimentos, considerando la deflexión, medida de irregularidades
y fricción. Sin embargo no existe una metodología normada para la
evaluación de los pavimentos con el equipamiento existente, y mucho menos
para poder realizar un proyecto de rehabilitación.
b) En la evaluación estructural del pavimento con la viga Benkelman es
necesario establecer los umbrales de actuación propios para nuestro país,
estableciendo el comportamiento de la estructura ante la acción del tráfico
(modelo de comportamiento), y considerando los diferentes niveles de tráfico,
las condiciones de trabajo de la subrasante, los espesores mínimos y
resistencia de la carpeta asfáltica.
c) Como resultado de la investigación se debe ofrecer a los especialistas de
vialidad la manera de realizar un proyecto de rehabilitación de pavimentos,
que comprenda la evaluación, soluciones, costos de nuevas inversiones y
conservación necesaria, así como la manera de planificar y controlar los
trabajos.
d) La bibliografía estudiada demuestra que la tendencia actual en el mundo es
que la evaluación con equipos se ejecute cumpliendo requerimientos como
son que la ejecución de las mediciones se realicen a la velocidad del tráfico
sin afectaciones a la circulación, con mayores niveles de fiabilidad y con las
mínimas afectaciones a la vía, requisitos difíciles de lograr con los equipos de
bajo rendimiento existentes en Cuba.
e) La metodología que se propone en el trabajo de pasar a ser una norma, se
convertirá en una herramienta de trabajo que garantizaría el ahorro de los
costosos recursos que requiere esta actividad, ya que los mismos se
ejecutarían según los proyectos que se diseñen donde realmente son
necesarios.
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CAPÍTULO 2
38
2. Desarrollo del trabajo.
Este documento tiene por objeto facilitar la labor del Ingeniero que ha de estudiar y
proyectar la rehabilitación de un pavimento, sean soluciones superficiales ó
estructurales con los resultados de la Evaluación con equipos de 1ra generación
(Viga Benkelman), el mismo también expone la tarea técnica, los cálculos de las
deflexiones con sus análisis y los estudios del trafico actual y futuro de la vía que
fue objeto de estudio. Después con los resultados por tramos homogéneos
definidos se analizan una gama de posibles soluciones de rehabilitación entre las
que se elegirá la más adecuada, en base a consideraciones técnicas y
económicas sobre el caso concreto a resolver.
1.1. Tarea Técnica para el trabajo de campo (visual y deflectométrica).La tarea técnica para el trabajo de campo de la Evaluación visual y el estudio
deflectometrico ó Evaluación estructural con equipos de 1ra generación ó de bajo
rendimiento, específicamente con la Viga Benkelman, consta de 2 pasos, los
cuales a continuación se relacionan:
Paso No 1. Recopilación y Análisis de datos.
Para poder evaluar el estado de pavimentado de la carretera es necesario evaluar
previamente sus parámetros más significativos, los del entorno y los de las
solicitaciones de tráfico. Entre los datos básicos a analizar se encuentran:
- Características de la estructura del pavimento y su estado:
1 Sección de la estructura del pavimento existente, aceras y paseos.
2 Características y espesor de los materiales que conforman la estructura del pavimento.
3 Fecha de construcción y comienzo de explotación.
4 Fecha de ejecución de acciones de conservación ó de rehabilitación.
- Características del Entorno:
1. Características geométricas de la vía.
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- Sección transversal, perfil longitudinal y otros.
2. Características de la faja de vía.
3. Características y condiciones del drenaje y su comportamiento a lo largo del
trazado.
4. Condiciones climáticas de la zona.
5. Clasificación vía ó tramo (Urbano, rural, colectora, Autopista, etc).
- Datos del Tráfico.
1. Intensidad y composición del tránsito.
2. % de tráfico pesado (Analizando sus previsiones sobre su evolución a medio y
largo plazo).
Paso No 2. Evaluación del estado de la estructura del pavimento.
Este paso es muy importante porque el objetivo es establecer un diagnostico que
permita seleccionar y proyectar la solución de rehabilitación más adecuada en
cada tramo homogéneo en que se divide la carretera objeto de estudio y se
realiza aplicando los métodos de evaluación visual y con equipos (Viga
Benkelman), y después con el diagnóstico sobre el estado del pavimento, se
realizan diferentes acciones, como son:
1. Se comparan los resultados para obtener la evaluación superficial.
2. En caso que se observen problemas estructurales se realiza una investigación
deflectométrica cada 20,0m en el lugar, para corregir los problemas que existan en
el pavimento.
3. De ser necesario se realizan calicatas de 1,0m de profundidad separadas entre
sí 100,0m, con el objetivo de conocer los diferentes espesores de las capas que
conforman el pavimento.
4. También es necesario caracterizar los diferentes materiales que forman parte
de las capas de la estructura de pavimento existente como son: Los materiales de
base y subbase que pueden ser aprovechados, (granulometría, clasificación,
Límites de Atterberg, Equivalente Arena y CBR).
5. Por ultimo realizar un estudio de la acción del Transito fundamentalmente el
pesado, que circulo durante el período de explotación de la estructura del
40
pavimento, para poder determinar que solicita el tramo de carretera en estudio.
Para este estudio se partirá de las intensidades de lo vehículos pesados y los
datos disponibles para prever su evolución como son:
Tipo de la carretera objeto de estudio, si es de 2 carriles de circulación y doble
sentido de circulación, se utilizara para el cálculo de la categoría de tráfico pesado
que incide sobre cada carril la mitad (50%) de los vehículos pesados que circulan
por la calzada.
Para estimar la evolución del tráfico pesado se forma como tasa de crecimiento
valor medio obtenido en los estudios de los últimos 5 años.
Por ultimo en la Tabla 1.A – Categorías del tráfico pesado se selecciona el tipo
de trafico de la vía.
1.2. Definición de los tramos homogéneos.
Los tramos homogéneos son segmentos de vía con características similares de
acuerdo a un parámetro ó conjunto de parámetros previamente establecidos y que
son:
Por características físicas:
Para seleccionar los tramos homogéneos en la vía de estudio, por sus
características físicas serán aquellos en que existan uniformidad ó no existan
variaciones sensibles en los datos de las características geométricas de la vía (Ej.
Uniformidad en el numero de carriles por calzada y otros), en los de la estructura
del pavimento (Ej. Igual sección de la estructura del pavimento existente), en su
estado (Ej. Fecha de realizada la ultima rehabilitación ó acciones de reparaciones
puntuales), el entorno y los datos del tráfico.
Por resultados de la evaluación:
Estos tramos homogéneos deben presentar también una vez inspeccionados un
comportamiento uniforme en los resultados de la evaluación visual y en la de
equipos de bajo rendimiento, ó sea presentar uniformidad en los resultados de
41
algún parámetro evaluado ya sea las medidas de las deflexiones ó irregularidad y
completándose con tomar muestras de ensayo, sondeos, calicatas y otros.
Después de realizar el diagnóstico sobre el estado de cada tramo homogéneo y el
nivel de sus deterioros, se analizan las soluciones de rehabilitación posibles y se
proyecta la más apropiada en cada caso. El proyecto de la solución de
rehabilitación se individualizará para cada uno de los tramos homogéneos de
comportamiento uniforme que se hayan determinado, basándose en la inspección
visual y en la auscultación del pavimento y en especial, en el estudio de las
deflexiones. De existir zonas singulares dentro de cada tramo homogéneo, que
por su estado de deterioro así se consideren, se les propone una solución
particular localizada.
1.3. Principios generales sobre la rehabilitación estructural de pavimentos.
Un refuerzo es una técnica de rehabilitación estructural de pavimento que consiste
en extender una o varias capas sobre la superficie empleando materiales nuevos ó
reciclados, con espesor suficiente para producir un aumento significativo de la
capacidad resistente de la estructura. La solución de refuerzo puede justificarse a
partir de las siguientes razones fundamentales:
Crecimiento del tráfico pesado, que puede producir una reducción significativa
en la vida útil de la estructura.
Capacidad estructural insuficiente para el tráfico actual, medida mediante algún
método de inspección visual o utilizando equipos de auscultación.
Nivel de deterioros cuya magnitud y frecuencia no justifican económicamente
una solución individualizada, por lo cual es más económica una solución
generalizada.
Uso frecuente de bacheo, sellado de grietas, u otras soluciones de
conservación ordinaria, con elevados costos anuales, que es una medida de
que las condiciones del pavimento están cerca de su agotamiento estructural
Teniendo en cuenta la necesidad de definir si es necesario ó no una solución de
refuerzo, a partir de obtener los datos que se requieren con la tarea técnica y la
42
definición de los tramos homogéneos, es necesario ejecutar diferentes tareas, las
cuales de muestran en este Capitulo en la vía objeto estudio y las mismas son:
1. Deducción de los espesores totales y por capas existentes, así como las
características de los materiales.
2. Análisis de las afectaciones existentes en la estructura de pavimento en cada
tramo, producidas por problemas de drenaje.
3. Con la información de tráfico, se estiman los volúmenes de tráfico y las
magnitudes de las cargas, existentes y futuro.
4. Procesamiento y análisis de las deflexiones obtenidas en el tramo.
5. Revisión de las estructuras existentes, a partir del tráfico que ha circulado en los
últimos 20 años.
6. Dimensionamiento de las estructuras necesarias para soportar el tráfico total,
producto del existente, más el adicional previsto que circulara en el futuro.
1.3.1. Rehabilitación estructural. Las soluciones a aplicar en una rehabilitación estructural podrán ser de los
siguientes tipos:
1 Eliminación parcial y reposición del pavimento existente, incluyendo el
reciclado de los materiales.
2 Recrecimiento del espesor sobre el pavimento existente.
3 Combinación de las dos soluciones anteriores.
4 Reconstrucción total del pavimento, lo que puede incluir la subrasante y otros.
En la solución de eliminación parcial y reposición del pavimento se retiran la capa
ó capas que están agotadas, ó próximas al agotamiento, hasta la profundidad que
se considere necesario, y se sustituyen por otras de materiales adecuados. En
este caso se entiende que el espesor total a colocar sea adecuado para el nivel de
tráfico que circulará en el nuevo período de diseño. La solución de recrecimiento
consiste en colocar sobre el pavimento existente una o varias capas nuevas,
elevando la cota de la superficie de rodadura, por consiguiente, la capacidad
estructural, como resultado el número de ejes de cálculo que soportará la nueva
estructura.
43
1.3.2. Reparación previa de las zonas singulares. Aunque el valor característico de la deflexión del tramo no sea excesivo, pueden
existir sin embargo deterioros localizados superficialmente que reflejen falta de
capacidad estructural que afecte la subrasante. Suelen presentarse con un
aspecto visual diferente al existente en el resto del tramo. Se entenderá que el
agotamiento estructural afecta a la subrasante en las zonas localizadas de
blandones, detectadas visualmente, y cuando para la categoría de tráfico pesado
correspondiente, el valor de la deflexión en un punto determinado supera los
valores indicados en la Tabla No 1.
Tabla No 1.
CATEGORÍA DE TRÁFICO PESADO
T00 T0 T1 T2 T3 T4
100 125 150 200 250 300
Se considerará que el pavimento tiene una vida residual insuficiente siempre que
el valor de la deflexión patrón en un punto determinado supere los umbrales
indicados en la Tabla No 2.
Tabla No 2. Umbrales del valor puntual de la deflexión (10–2 mm) para el agotamiento estructural. Pavimentos flexibles y semiflexibles
CATEGORÍA DE TRÁFICO PESADO
T00 y T0 T1 T2 T3 T4
50 75 100 125 150-200
Según la categoría de tráfico pesado, la profundidad de eliminación parcial y de
reposición del pavimento será la necesaria para que el espesor total de mezclas
bituminosas nuevas sea, como mínimo, el indicado en la Tabla No 3.
Tabla No 3. Espesor total (cm) de mezcla bituminosa nueva.
CATEGORÍA DE TRÁFICO PESADO
T00 T0 T1 T2 T3 T4
35 30 25 20 - -
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Después de eliminar las capas agrietadas, si aún quedan mezclas asfálticas sin
fisuración, con evidente buen estado y suficiente vida útil, los espesores de éstas
se deben considerar como espesores de mezclas nuevas.
1.4. Volúmenes de tráfico. Magnitudes de las cargas.
Para el estudio del Transito, es necesario realizar diferentes estudios, que son:
1. Composición del tráfico existente:
Es necesario efectuar en la vía un recuento de vehículos por siluetas.
2. Espectro de cargas:
Para estimar las cargas por ejes de los vehículos que circulan por la vía, ante la
ausencia de básculas para el pesaje de los vehículos, se utilizó el “Método
Indirecto de determinación de las cargas de tráfico” donde el peso total del
vehículo se determina como la suma de la tara, más la carga transportada,
considerando la carga transportada como el porcentaje de la carga máxima
posible en cada silueta. Se probaran tres posibles condiciones de carga en los
vehículos: 50%, 75% y 100% de la carga máxima en cada silueta. Luego se
calcula el peso por eje en cada vehículo teniendo en cuenta el porcentaje que baja
por cada eje y de acuerdo a los tipos de ejes posibles de cada vehículo pesado
considerado en el espectro.
3. Cálculo del factor camión-eje y número de ejes de 100kN que han transitado en
20 años:
Para calcular el factor camión-eje se seleccionó la condición de carga que
corresponde con el 75% de la carga máxima transportada.
4. Pronóstico del tráfico futuro para el diseño:
Las consideraciones para el tráfico no inducido requieren de la determinación de
los siguientes datos:
- Tráfico inicial (veh/día).
- Razón de crecimiento.
- Factor Kr.
- Factor de distribución por sentido (k)
- Porcentaje de vehículos pesados.
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- Porcentaje de Veh. Pesados por el Carril de Diseño.
- Factor camión-eje.
- Número de ejes de cálculo.
- Promedio diario de camiones.
Con estos resultados se prevé que durante el periodo de diseño, circularan por el
carril de diseño, un numero total de ejes de 100 KN, producto del transito diario y
por tanto se puede clasificar el trafico futuro.
1.5. Evaluación deflectométrica del pavimento. Tramificación.
El procedimiento generalmente utilizado para cuantificar la capacidad resistente
del pavimento es la medida de las deflexiones. Antes de emprenderse esta
medida, la carretera que se pretende reforzar se dividirá en tramos según los
siguientes criterios:
1. Variaciones sensibles en las solicitaciones del tráfico pesado (causadas, por
ejemplo, por la existencia de intersecciones).
2. Variaciones en las condiciones climáticas, que puedan influir sensiblemente en
la temperatura del pavimento y en el grado de humedad de la explanada.
3. Cambios importantes en el tipo de suelo de la explanada.
4. Cambios importantes en la sección transversal (Excavación ó terraplén).
5. Cambios importantes en el tipo o espesor de pavimento existente o algunas de
sus capas.
6. Variación en el estado del pavimento.
7. Variación de las condiciones del drenaje.
8. Tipos de actuación previstos (ampliaciones, correcciones de trazado en planta
ó perfil longitudinal, etc).
Esta tramificación previa es especialmente importante en largos itinerarios y en
aquellos casos en que, por falta de tiempo o de medios, no sea posible efectuar la
medida de deflexiones en toda la longitud a reforzar, puesto que permite
seleccionar secciones representativas de cada uno de los tramos cuyo
comportamiento sea previsiblemente distinto.
46
Para la correcta estimación de los criterios indicados, se tendrán en cuenta la
información existente (datos de tráfico, datos meteorológicos, mapas climáticos y
geotécnicos, etc), el historial de la carretera a reforzar (anteriores refuerzos,
reparaciones, etc), los resultados de evaluaciones anteriores con equipos de bajo
rendimiento y, fundamentalmente, la evaluación visual. Esta evaluación visual
permitirá, además, la determinación de las obras complementarias de corrección
de fallos localizados o mejoras de drenaje que será necesario incorporar al
proyecto de refuerzo.
La deflexión con viga Benkelman corresponde a la que se obtiene aplicando una carga de 100kN sobre un eje simple con ruedas duales, a la temperatura de 20ºC en la superficie del pavimento y la humedad de cálculo en la subrasante. Cuando existen otras condiciones de medida, se realizan las correspondientes correcciones a los resultados obtenidos. La deflexión de cálculo se obtiene aplicando a cada valor de deflexión obtenido
coeficientes de corrección por humedad de la subrasante y por temperatura del
pavimento, si las mediciones han sido hechas en diferentes condiciones de la
medida patrón. En cada tramo se determina la deflexión característica (en
centésimas de milímetro) como:
kSdd MedC
donde dMed es el valor medio de los valores observados y S la desviación
estándar. Para la probabilidad del 95% el valor de k = 1,96.
PthCCC CCCdd ***
El coeficiente Ch considera la influencia de las condiciones de humedad de la
subrasante y sus condiciones de drenaje. El coeficiente corrector de temperatura
Ct se aplica cuando la temperatura del pavimento es diferente a 20oC.
Por ultimo con la ayuda de un deflectograma se establecen los tramos homogéneos en función de la variación de las deflexiones puntuales.
47
1.6. Características de los materiales para el análisis de las estructuras.
Para el cálculo de las estructuras por métodos analíticos se usaron los módulos y
coeficientes de Poisson que se muestran en la Tabla No 4.
Tabla No 4. Características de los materiales.
Capa. Características. Coef. de Poisson
Módulo(Mpa)
Espesor(cm.)8 a 10
1 HormigónAsfáltico
Grietas longitudinales y transversales, baches, hundimientos, desgaste, surgencia.
0,33 700 15
5 a 65 5 a 50 2
Base Pétrea de Granulometría
Continua.
Espesores muy variables en todo el trazado. 0,35 400
15 a 35
3 SueloA-7-6 (20).
Suelo arcilloso con fracción arenosa, plástico, consistencia firme, calcáreo, con pequeñas gravas y concreciones de carbonato, en sectores cementados.
0,35 120 170 a 230
4 SueloA-2-6 (2).
Suelo arcillo areno limoso, plasticidad media, consistencia firme, calcáreo, con pequeñas gravas y fragmentos de roca.
0,35 140 140 a 245
5 SueloA-6 (4).
Suelo areno arcilloso con fracción limosa, de grano medio a grueso, plasticidad media, compacidad alta, calcáreo, con pequeñas gravas.
0,35 150 150 a 175
6 Roca. Lente de roca de grano fino a medio, dureza media a dura. 0,25 500 10 a 100
7 SueloA-7-6 (20).
Suelo arcilloso con fracción arenosa, plástico, consistencia firme blanda, con pequeñas gravas muy dispersas calcáreo.
0,35 110 220
8 SueloA-7-6 (4).
Suelo areno arcillosos, de plasticidad media, consistencia firme a dura, calcáreo, con pequeñas gravas.
0,35 130 120 a 180
9 SueloA-6 (1).
Suelo areno arcilloso, de grano fino, plasticidad media, compacidad alta, calcáreo, con pequeñas gravas.
0,35 160 270
10 SueloA-4 (0).
Suelo areno limoso, de grano medio a grueso, de plasticidad baja, compacidad alta, calcáreo, con pequeñas gravas y fragmentos de roca caliza.
0,35 200 155 a 245
1.7. Revisión de las estructuras existentes.
Para revisar la estructura se utilizó un método analítico (Programa ALIZE III). Se
trata de comprobar si los espesores y resistencia de materiales existentes son
capaces de asimilar un tráfico de diseño equivalente al número de ejes que
pueden haber circulado por el carril de diseño durante los últimos 20 años.
48
El cálculo analítico se basa en el cálculo de las tensiones y deformaciones
producidas por la acción de las cargas del tráfico y las condiciones climáticas
existentes y en su comparación con los valores admisibles en cada caso. Un
método analítico consta de un modelo de respuesta, con el que se determinan
tensiones, deformaciones y desplazamientos, y un modelo de comportamiento,
con el que se determinan las condiciones en las que se produce el agotamiento
estructural del pavimento.
Mediante el análisis de los resultados del modelo de respuesta y la aplicación del modelo de comportamiento, se determina el número de aplicaciones de la carga tipo que puede soportar la estructura antes de llegar al agotamiento. Si el número admisible de aplicaciones de carga supera al esperado, según los estudios de tráfico, se acepta la estructura. Las leyes de fatiga usadas en estos métodos como modelo de comportamiento,
son expresiones matemáticas que relacionan el número de aplicaciones de una
carga tipo, que puede soportar el material estudiado, con una determinada tensión
o deformación producida por una carga individual, que representa el agotamiento
estructural.
Las tensiones y deformaciones en las caras inferiores de las capas constituyentes,
representan los valores críticos para los propósitos de diseño. Para los efectos de
diseño, los valores críticos utilizados en la revisión de las estructuras son:
En las mezclas asfálticas, la máxima deformación horizontal de tracción en la
cara inferior de la capa de hormigón asfáltico.
En las capas granulares y subrasante, la máxima deformación vertical de
compresión.
1.7.1. Consideraciones para el cálculo sobre el vehículo de diseño. - Características del vehículo de medición.
Para las mediciones de deflexión con la viga Benkelman se utilizó un camión
formado por una cuña tractora con un semiremolque, por tanto de 3 ejes, de los
cuales uno es simple con rueda simple, uno es simple con rueda doble y el otro es
tandem con ruedas duales, cuya silueta es semejante al que se muestra en la
49
figura No 1. Al camión se el colocó como semiremolque una pipa llena de agua y
fue pesado por partes.
En la figura No 2 se muestran las características del eje trasero el cual fue
utilizado para las mediciones de deflexión con la viga Benkelman. Para los efectos
del cálculo y revisiones posteriores con el Programa Alize III se calculó una huella
circular equivalente de 981,7cm2, lo cual equivale a un radio de 17,7cm cuando la
presión de inflado de los neumáticos en el momento de medición es de 8,2kg/cm3.
Carga por eje de medición = 16100kg
(carga por eje tandem con ruedas duales)
Presión de contacto = 0,82 Mpa
Calculando el área de superficie equivalente
tenemos que:
32 7,981
/2,88050 cm
cmkgkg
pPA
El radio equivalente puede calcularse como:
cmAR 7,171415.3
7,981
Radio de la huella de la rueda equivalente = 17,7cm
Distancias entre centros de ruedas gemelas = 30,85cm
Separación entre ruedas = 5cm
1.7.2. Revisión de las estructuras existentes. Se revisan las estructuras existentes de acuerdo al resultado de las calas ó
calicatas realizadas en la vía objeto de estudio, para conocer la estructura del
pavimento existente.
31,0c
Eje tandem 16100kg
31,0c
5cm
17,7cm
Área equivalente 981 7cm2
Figura 2. Eje de medición, tandem.
Figura No 1. Silueta y características del camión de medición
P1 = 5980kg P2 = 8760kg P3= 16100kg
50
1.7.2.1. Modelación de las estructuras.
Tramos 2, 3, 4, 5 y 6.
Tramo 7.
1.7.3. Descripción de la deformada. La curva de deformación o deflexión que se forma en la superficie del pavimento
adopta diversas configuraciones dependiendo de la magnitud de la carga aplicada
sobre la superficie, de la rigidez de la estructura y de la subrasante, espesores de
capas, etc. La estructura del pavimento distribuye las tensiones producidas por las
cargas de los vehículos a las capas subyacentes y a la subrasante. De acuerdo a
CAPA MATERIAL SIMBOLO
1 Hormigón Asfáltico
2 Macadán.
3Base Pétrea de
Granulometría Continua
4 Suelo A-2-1
5 Suelo A-4 (0)
6 Suelo A-2-6 (2)
7 Suelo A-2-7 (0)
8 Roca
LEYENDA
1
4
6
8
15cm
35cm
70cm
1.10cm
Cala No 1 Est 0 + 6.00
Cala No 2 Est 1+ 4.10
1
2
6
15cm
45cm
120 cm
51
la influencia de estos factores así será la forma de la curva de deformación en la
subrasante.
En la medida que el pavimento tenga menor capacidad portante se concentran
más los valores de las cargas que llegan a la subrasante mientras que los de
mayor capacidad distribuyen las cargas en una superficie mayor.
Se conoce que las deflexiones alejadas de la zona de aplicación de la carga están
relacionadas con la respuesta de la subrasante y en los valores de deflexión
cercanos a la carga se deben a las respuestas de las capas superiores del
pavimento y a la subrasante.
La pendiente de la curva de deflexiones en puntos cercanos a la carga es función
en gran medida de las características de las capas superiores del pavimento.
1.8. Dimensionamiento de las estructuras necesarias para soportar el tráfico
futuro.
El proyecto de un refuerzo es un proceso en el cual se tienen en cuenta criterios
técnicos y económicos y la definición de una solución viable en posibilidades
materiales y ejecución. Un aspecto básico del proyecto es el diseño estructural,
mediante el cual se determinan los espesores y las características mecánicas de
los distintos materiales, existentes y nuevos.
Se distinguen dos métodos generales para el dimensionamiento de refuerzos, los
denominados métodos empíricos y los métodos analíticos, en los que básicamente
pueden aplicarse los principios generales del cálculo de pavimentos de nueva
construcción.
Los factores fundamentales para el cálculo de refuerzo son: las condiciones
climáticas; que condicionan las características resistentes de los materiales, el
tráfico, la capacidad resistente de la estructura existente y las características de
los nuevos materiales utilizados en el refuerzo. En el caso de los pavimentos flexibles es usual utilizar la deflexión característica como parámetro para evaluar la capacidad de la estructura existente. Estas mediciones se deben
ejecutar en las épocas en que las condiciones de trabajo de los pavimentos son
más desfavorables, y de no ser posible realizar las correcciones pertinentes.
52
Los valores de deflexión en la superficie del pavimento están relacionados con el
número de aplicaciones de la carga de cálculo que puede soportar la estructura
hasta su agotamiento estructural por fatiga. La medida de las deflexiones se
deben complementar siempre con la caracterización de los materiales y estructura
del pavimento existentes.
Los métodos analíticos para el dimensionamiento de refuerzo se basan en la
determinación de tensiones y deformaciones producidas por una carga tipo y la
posterior aplicación de una ley de comportamiento para comprobar el número de
ejes de cálculo que la estructura puede soportar bajo ese nivel de tensiones o
deformaciones.
El proyectista debe escoger entre las secciones estructurales posibles la solución
técnica y económicamente más adecuada, teniendo en cuenta las disponibilidades
de materiales para las capas de refuerzo, los costos de los materiales, los
volúmenes de obra y las condiciones de tráfico durante la ejecución del refuerzo.
1.9. Resultados obtenidos en la vía evaluada.
La vía que se evaluó es la carretera de Acceso al CAI “Manuel Martínez Prieto” ó
acceso a la CUJAE, desde la Intersección con la Avenida de Rancho Boyeros
hasta la Rotonda de la Autopista de Acceso a la Terminal Aérea No 3, ubicada en
el municipio de Marianao en la Ciudad de la Habana.
Tarea técnica de la Carretera de Acceso al Central “Manuel Martínez Prieto”
- Características de la estructura del pavimento y su estado:
1. Sección de la estructura del pavimento (estudio realizado por la ENIA en
Septiembre/2009).
- Tramo desde la Est 0 + 0.50 hasta la Est 1 + 4.10, la sección de la estructura del
pavimento es la siguiente:
1.10 m de suelo de explanada: Roca.
0.70 m de Subbase: Suelo A-4 (0).
53
0.35 m de Base: Suelo A-2-1.
0.07 m de Capa Gruesa: Hormigón Asfáltico Caliente.
0.05 m de Capa Intermedia: Hormigón Asfáltico Caliente.
0.03 m de Capa Fina: 0.03 m de Hormigón Asfáltico Caliente.
- Tramo desde la Est 1 + 4.10 hasta la Est 1 + 6.00, la sección de la estructura del
pavimento es la siguiente:
1.20 m de Subbase: Suelo A-2-6 (2).
0.45 m de Base: Base Pétrea de granulometría Continua.
0.07 m de Capa Gruesa: Hormigón Asfáltico Caliente.
0.05 m de Capa Intermedia: Hormigón Asfáltico Caliente.
0.03 m de Capa Fina: 0.03 m de Hormigón Asfáltico Caliente.
2. Sección de la acera y paseos (estudio realizado por la ENIA en
Septiembre/2009):
Acera: 1.20 m de ancho y 0.15 m de espesor de Hormigón
Hidráulico de R´bk = 17.5 MPa (Existe en la senda derecha, en el
sentido Boyeros – Cujae).
3. Fecha de construcción y explotación: En el año 1950, era un camino Rural
de 5 m de ancho de acceso al Central y en el año 1964 se construyo y amplio a 2
carriles de 4m cada uno con la Construcción de la Ciudad Universitaria,
posteriormente en 1998, se le realizaron acciones de reparación puntuales con la
Construcción de la Autopista de acceso a la Terminal aérea No3 y en el año 2001
se la construyo la acera en la senda derecha y la iluminación de la misma.
4. Estado de la estructura del pavimento: Es variable a lo largo del trazado, se
observa la presencia de diferentes desperfectos, con diferentes niveles de
severidad, como son: surcos ó roderas, cordones longitudinales, baches de
reparaciones puntuales, desniveles, piel de cocodrilo y predomina de forma
general en todo el pavimento la exudación. De lo anterior se resume que la vía
54
tiene tramos en bueno, regular y mal estado, los cuales se definirán en los
resultados de este trabajo.
- Características del Entorno:
1. Características geométricas de la vía:
Longitud: 1.6 Km.
Tipo de Pavimento: Flexible.
Sección Transversal:
Numero de carriles: 2 (en ambos sentidos de circulación).
Ancho de carril: 4.00 m c/u
Ancho de paseos: 2.50 m (senda izquierda).
Ancho de acera: 1.20 m (senda derecha).
Cunetas: existen en 0.8 Km. de la vía con un ancho promedio de 2.20 m.
Puentes: 1 puente con una longitud de 10.0m.
Alcantarillas: 1.
Perfil longitudinal.
1. Perfil con pendientes inferiores al 3% en terraplén, que se desarrolla en una
zona con características topográficas llana.
2. Características de la faja de vía:
La vía se desarrolla en una zona Urbana, en terraplén y con una faja de
emplazamiento de 10 m como mínimo separada de las instalaciones existentes a
lo largo de sus 1.6 Km. La misma se encuentra bien conservada y en algunas
zonas presenta taludes de más de 3 m de altura.
3. Características y condiciones del drenaje y su comportamiento a lo largo del
trazado:
Las características topográficas de la zona corresponden a una topografía
prácticamente llana, cerca del Río Almendares y su drenaje es insuficiente en
55
algunos tramos del trazado, lo que provoca deterioros al pavimento y los paseos.
El mismo esta compuesto por cunetas, 1 puente y 1 alcantarilla, pero cuando se
construyo la acera en la senda derecha, no se le ejecutaron los elementos de
drenaje urbano que se requerían como rejillas Irving y otros.
4. Condiciones climáticas de la zona: Clima tropical con alta humedad relativa y
temperaturas que cambian drásticamente en el invierno.
5. Clasificación vía ó tramo: (Urbano, rural, colectora, Autopista, etc). Urbana y
colectora con Código C-P-1.
- Datos del Tráfico.
1. Intensidad y composición del tránsito:
Como datos del transito se contó con los conteos realizados en la vía, en el año
2007, que arrojaron un volumen de transito (PAVDT) de 10997 Veh/día y un
conteo que se realizo en Septiembre del 2010, durante 4 días y 12 horas diarias
(7.00 am hasta las 7.00 pm) y arrojo resultados del PAVDT similares de 10262
(jueves), 10235 (viernes), 6672 (sábado) y 4618 (domingo).
El mismo esta compuesto de forma general por un 32% de vehículos pesados, un
10% de ómnibus y el restante 58 % de vehículos ligeros.
2. % de tráfico pesado (Analizando sus previsiones sobre su evolución a medio y
largo plazo): El % de trafico pesado es de un 42% entre camiones y ómnibus y se
tomo como periodo de diseño 20 años, trafico balanceado y un 5 % de
crecimiento, arrojando un estimado de transito de 7.8 x 106 ejes de 10 ton.
Definición de los tramos homogéneos.
La evaluación del vial carretera de acceso al CAI “Manuel Martínez Prieto”, tiene una longitud de 1.60 Km, la trayectoria elegida comprende 7 tramos, donde 1 es de pavimento rígido de Hormigón Hidráulico y esta recién rehabilitado en Septiembre / 2010 y no será objeto de análisis en este trabajo, en 5 tramos no existen variaciones sensibles en los datos de las características geométricas de la vía, la estructura del pavimento, el entorno
56
y los datos del tráfico, pero si difieren en el estado de su pavimento y en 1 tramo si difieren del resto, en sus características geométricas y la estructura del pavimento (Anexo No 7). La metodología empleada para evaluar ó calificar el estado del vial por el método
de inspección visual, fue haciendo uso del “Catálogo de Deterioros en Pavimentos
Flexibles” elaborado por el Centro Nacional de Vialidad. En cada uno de los
tramos, después de realizada la inspección visual, se localizaron los deterioros
existentes de acuerdo al tipo de falla, magnitud y severidad (Alta, Media y Baja)
(Anexo No 1) y posteriormente mediante el modelo oficial existente (MODELO DE
CAMPO Y GABINETE PARA INSPECCION VISUAL) se calculo la calificación y
evaluación de cada tramo (Anexo No 2). A continuación en la Tabla No 5, se relacionan los tramos, con las características
generales y los resultados de la inspección y evaluación visual de cada uno:
Tabla No 5. Características generales de cada tramo, resultados de la evaluación visual y definición de nuevos tramos homogéneos.
Característicasgenerales del
tramoTramo
1Tramo
2Tramo
3Tramo
4Tramo
5
Tramo6
Tramo7
Longitud (Km). 0.05 0.22 0.28 0.23 0.30 0.33 0.19
No de carriles. 4 2 2 2 2 2 4
Ancho carril. 3.25 4 4 4 4 4 3.50
EstructuraPavimento.
Cala
No 1
Cala No
1
Cala
No 1
Cala
No 1
Cala
No 1
Cala
No 1
Cala
No 2
Puente. - 1 - - - - -
Alcantarilla. - - 1 - - - -
Acera - 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20
Paseos - 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50
Área Total - 1760 2240 1840 2400 2640 2660
Resultados de la Inspección.
Pav HH RegularMuy
BuenoBueno Regular Bueno Malo
57
A continuación se relacionan los tramos desde su inicio hasta su final:
Tramo 1: Desde la Intersección con la Avenida de Rancho Boyeros hasta
donde termina el pavimento rígido. (Este tramo no será objeto de estudio y análisis
en este trabajo).
Tramo 2: Desde donde concluye el pavimento rígido (a 50 m desde la
intersección con la Avenida de Rancho Boyeros), hasta el final del Acceso a la
Facultad de Termo energética de la Cujae.
Tramo 3: Desde el final del Acceso a la Facultad de Termo energética de la
Cujae hasta el eje del acceso a la base de Transtur (Vehículos ligeros).
Tramo 4: Desde el eje del acceso a la base de Transtur (Vehículos ligeros)
hasta el acceso al Hotel Hunday.
Tramo 5: Desde el acceso al Hotel Hunday hasta el acceso al MINAZ.
Tramo 6: Desde el acceso al MINAZ hasta el final de la Parada de Ómnibus.
Tramo 7: Desde el final de la Parada de Ómnibus hasta la Rotonda de la
Autopista de Proyecto 3.
Volúmenes de tráfico. Magnitudes de las cargas.
1. Composición del tráfico existente:Se realizó un recuento de vehículos por siluetas cuyos resultados se muestran en las Tablas No 6 y
7, la Tabla No 6 muestra los datos del recuento clasificado en ida y regreso total en 12 y 24 horas y
en el Anexo No 3 se muestran según las siluetas de los vehículos, en ida y regreso, en los cuatro
días de la semana que se realizo el conteo. La Tabla No 7 muestra la cantidad de vehículos que
circulan en cada hora del día en ida y regreso, en el período del día donde existe mayor circulación
(de 7:00 a.m. a 7:00 p.m.)
Los cálculos realizados a partir de este recuento permiten estimar el PAVDT en 9298 veh/día, en
las dos direcciones, con una distribución por sentido aproximadamente del 50%. Además, el
porcentaje de vehículos pesados en la corriente vehicular es de 32.1 %.
Tabla No 6. Datos del recuento de tráfico total.
58
EN 12 HORAS EN 24 HORAS % VP
DIA IDA REGRESO IDA REGRESO IDA REGRESOJUEVES 5130 5132 6002 6004 42.0 42.0 VIERNES 5125 5110 5996 5979 43.0 41.0 SABADO 3342 3330 3910 3896 25.0 26.0
DOMINGO 2303 2315 2695 2709 20.0 18.0 PROMEDIO 3975 3972 4651 4647 32.5 31.8PROMEDIO 7947 9298 32.1
Tabla No 7. Datos del recuento de tráfico.
JUEVES VIERNES SABADO DOMINGO DIAIDA REG IDA REG IDA REG IDA REG
JUEVESVIERNES
SABADO DOMINGO
7:00 - 8:00 536 602 539 598 305 312 215 198 2275 1030 8:00 - 9:00 965 1001 872 889 512 531 195 207 3727 1445 9:00 - 10:00 1025 935 1036 958 698 689 234 246 3954 1867 10:00 - 11:00 294 301 278 296 279 298 179 186 1169 942 11:00 - 12:00 102 98 98 102 78 81 106 124 400 389 12:00 - 1:00 65 76 143 149 29 34 31 29 433 123 1:00 - 2:00 142 140 138 142 43 39 48 26 562 156 2:00 - 3:00 96 103 101 123 95 106 86 73 423 360 3:00 - 4:00 369 375 376 276 315 288 129 130 1396 862 4:00 - 5:00 769 836 759 824 495 489 296 279 3188 1559 5:00 - 6:00 635 564 623 601 356 298 495 496 2423 1645 6:00 - 7:00 132 101 162 152 137 165 289 321 547 912
TOTAL 5130 5132 5125 5110 3342 3330 2303 2315 20497 11290TOTAL 12 H 10262 10235 6672 4618 31787
La figura No 3 representa el número de vehículos pesados que fueron
registrados durante las horas de recuento. Han sido promediados los recuentos de
jueves y viernes, y los de fin de semana. Se ha comprobado que entre semana
circulan mayor cantidad de V.P. que en los fines de semana, y en ambos casos la
mayor cantidad de vehículos que se registran se encuentra entre las 9.00 am y
10.00 am y posteriormente de 4.00 pm a 5.00 pm de la tarde, pero en menor
magnitud que en la mañana.
Figura No 3. Numero de Vehículos Pesados por Hora
59
Conteo de vehículos por hora
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
7:00 -8:00
8:00 -9:00
9:00 -10:00
10:00 -11:00
11:00 -12:00
12:00 -1:00
1:00 -2:00
2:00 -3:00
3:00 -4:00
4:00 -5:00
5:00 -6:00
6:00 -7:00
Hora
Jueves, Viernes Sábado, Domingo
Cantidad de
2. Espectro de cargas:En la Tabla No 8 se muestra el resultado del recuento clasificado de cargas y el
Anexo No 4 muestra el total del conteo de vehículos pesados, su promedio, sus
cargas por tipo de silueta, su frecuencia y el banco de siluetas utilizados. Para
determinar las cargas por eje de los vehículos que circulan por la vía, a partir de
este recuento se utilizó el “Método Indirecto de determinación de las cargas de tráfico”.En este procedimiento, utilizado en diversos estudios de cargas, el peso total se determina como la suma de la tara de cada silueta más la carga transportada, considerando ésta última como un porcentaje de la máxima posible en cada silueta. El porcentaje empleado en cada caso depende de la
condición de carga que registra el observador durante el recuento, señalando si el
vehículo viene vacío, lleno o intermedio, considerando el porcentaje de 0,50 ó 100
respectivamente.
Posteriormente los pesos por eje se determinan teniendo en cuenta el porcentaje
que baja por cada eje, de acuerdo a las siluetas y los tipos posibles de ejes que
poseen. La Tabla No 9 contiene el resultado de estos cálculos.
60
Tabla No 8. Frecuencias observadas en cada condición de carga
TIPO DE VEHICULO C JUEVES VIERNES SABADO DOMINGO MEDIA TOTAL
0 31 31 41 45 23 21 13 5 27 26 531 3 5 15 7 1 5 1 1 5 5 102 48 38 21 11 11 17 4 4 21 18 393 5 15 17 18 3 5 3 0 7 10 174 39 35 31 52 27 6 0 3 24 24 48
OMNIBUS
5 1 8 0 3 1 0 0 0 1 3 0
0 76 131 142 85 35 35 6 26 65 69 1341 42 49 49 51 27 27 34 19 38 37 752 202 221 198 208 102 89 27 53 132 143 2753 8 11 36 19 12 11 62 5 30 12 414 590 441 463 447 70 115 104 83 307 272 578
CAMIÓN 2 EJES
(4RUEDAS
)5 3 6 2 3 3 1 0 0 2 3 0 122 131 131 151 69 56 21 27 86 91 1771 46 59 67 69 43 19 5 9 40 39 792 261 163 167 179 85 76 45 43 140 115 2553 26 31 29 36 36 16 6 3 24 22 464 107 175 137 75 60 132 25 33 82 104 186
CAMIÓN 2 EJES
(6RUEDAS
)5 1 9 1 1 2 0 0 0 1 3 0 32 39 47 41 27 18 12 3 30 25 551 55 66 54 63 24 26 9 16 36 43 782 165 156 129 73 13 27 6 9 78 66 1453 26 29 39 25 5 9 16 9 22 18 404 46 46 96 180 33 45 13 12 47 71 118
CAMIONES
CAMIÓN 1
SIMPLEY 1
TANDEM5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 15 11 13 11 8 2 2 9 10 191 9 8 7 9 7 5 1 5 6 7 132 11 9 19 11 6 3 6 4 11 7 173 6 10 5 7 8 3 3 0 6 5 114 9 14 15 25 6 12 0 4 8 14 21
3 EJES SIMPLES
5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 17 22 31 23 19 11 7 1 19 14 331 10 9 16 26 9 7 1 3 9 11 202 13 30 33 17 7 10 6 3 15 15 303 12 11 11 6 7 12 2 0 8 7 154 14 17 30 26 4 8 3 5 13 14 27
2SIMPLES
Y 1 TANDEM
5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 9 9 5 9 5 5 1 8 5 131 6 15 15 11 11 11 3 9 9 12 202 3 4 3 3 3 1 4 2 3 3 63 0 0 0 0 0 0 5 0 1 0 14 0 10 8 0 0 0 0 1 2 3 5
VEHICULOSART.
1SIMPLE
Y 2 TANDEM
5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 25 23 13 21 5 3 0 2 11 12 231 2 7 8 6 2 2 0 0 3 4 72 27 8 12 7 3 3 0 3 11 5 163 1 1 2 2 1 1 0 0 1 1 24 3 7 6 3 1 0 0 3 3 3 6
CAMION CON
REMOLQUE 4 EJES SIMPLES
5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
61
0 6 5 5 4 0 0 0 1 3 3 51 1 2 2 3 0 0 0 0 1 1 22 7 6 8 4 1 0 1 3 4 3 83 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 04 1 1 2 2 0 0 0 0 1 1 2
ALMENOS 1 TANDEM
5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Tabla No 9. Cargas por ejes calculadas en cada condición de carga
PESOS POR EJES
COND. FRECUENCIAS S1 S2 S3 T1 T2 TOTAL
0 31 31 41 45 23 21 13 5 1.75 3.25 2101 3 5 15 7 1 5 1 1 2.63 4.88 382 48 38 21 11 11 17 4 4 3.50 6.50 1543 5 15 17 18 3 5 3 0 4.38 8.13 664 39 35 31 52 27 6 0 3 5.25 9.75 1935 1 8 0 3 1 0 0 0 130 76 131 142 85 35 35 6 26 0.35 0.65 5361 42 49 49 51 27 27 34 19 0.48 0.90 2982 202 221 198 208 102 89 27 53 0.62 1.15 11003 8 11 36 19 12 11 62 5 0.75 1.40 1644 590 441 463 447 70 115 104 83 0.89 1.64 23135 3 6 2 3 3 1 0 0 180 122 131 131 151 69 56 21 27 1.86 3.45 7081 46 59 67 69 43 19 5 9 2.43 4.52 3172 261 163 167 179 85 76 45 43 3.01 5.59 10193 26 31 29 36 36 16 6 3 3.59 6.66 1834 107 175 137 75 60 132 25 33 4.17 7.74 7445 1 9 1 1 2 0 0 0 140 32 39 47 41 27 18 12 3 2.20 6.60 2191 55 66 54 63 24 26 9 16 2.90 8.70 3132 165 156 129 73 13 27 6 9 3.60 10.80 5783 26 29 39 25 5 9 16 9 4.30 12.90 1584 46 46 96 180 33 45 13 12 5.00 15.00 4715 0 0 0 0 0 0 0 0 00 12 15 11 13 11 8 2 2 1.74 3.48 6.38 741 9 8 7 9 7 5 1 5 2.56 5.12 9.39 512 11 9 19 11 6 3 6 4 3.38 6.77 12.40 693 6 10 5 7 8 3 3 0 4.20 8.41 15.41 424 9 14 15 25 6 12 0 4 5.03 10.05 18.43 855 0 0 0 0 0 0 0 0 00 17 22 31 23 19 11 7 1 3.63 10.88 7.25 7.25 1311 10 9 16 26 9 7 1 3 5.28 15.83 10.55 10.55 81
2 13 30 33 17 7 10 6 3 6.93 20.78 13.85 13.85 119
62
3 12 11 11 6 7 12 2 0 8.58 25.73 17.15 17.15 614 14 17 30 26 4 8 3 5 10.23 30.68 20.45 20.45 1075 0 0 0 0 0 0 0 0 00 7 9 9 5 9 5 5 1 3.63 10.88 7.25 7.25 501 6 15 15 11 11 11 3 9 5.62 16.86 11.24 11.24 812 3 4 3 3 3 1 4 2 7.61 22.84 15.23 15.23 233 0 0 0 0 0 0 5 0 9.61 28.82 19.21 19.21 54 0 10 8 0 0 0 0 1 11.60 34.80 23.20 23.20 195 0 0 0 0 0 0 0 0 00 25 23 13 21 5 3 0 2 1.36 4.17 4.17 921 2 7 8 6 2 2 0 0 1.88 5.77 5.77 272 27 8 12 7 3 3 0 3 2.40 7.37 7.37 633 1 1 2 2 1 1 0 0 2.92 8.98 8.98 84 3 7 6 3 1 0 0 3 3.44 10.58 10.58 235 0 0 0 0 0 0 0 0 00 6 5 5 4 0 0 0 1 1.68 5.16 5.16 211 1 2 2 3 0 0 0 0 2.60 7.98 7.98 82 7 6 8 4 1 0 1 3 3.51 10.79 10.79 303 0 0 0 0 0 0 0 0 4.43 13.61 13.61 04 1 1 2 2 0 0 0 0 5.35 16.43 16.43 65 0 0 0 0 0 0 0 0 0
En la Tabla No 9:S1: Eje simple con rueda doble delantero
S2: Eje simple con rueda doble trasero
S3: Eje simple con rueda doble de un vehiculo articulado
T1 y T2: Ejes tandem
3. Cálculo del factor camión-eje y número de ejes de 100kN que han transitado en 20 años:Para calcular el factor camión-eje se seleccionó la condición de carga que corresponde con el 75% de la carga máxima transportada. Los resultados
finales del cálculo del factor camión-eje a partir de la muestra seleccionada
aparecen en la Tabla No 10 y los datos de los cálculos diarios del Factor Camión
– Eje, aparecen en el Anexo No 5. El valor promedio de ida y regreso del factor Camión – eje es de 5.68.
63
Tabla No 10. Factor camión-eje.
FACTOR CAMION EJE DÍA IDA REGRESO
JUEVES 2.50 2.70VIERNES 2.75 2.72SABADO 6.05 5.99
DOMINGO 10.80 11.91PROMEDIO 5.53 5.83PROMEDIO 5.68
La carga característica del flujo de vehículos pesados se determinó considerando el 95% de las cargas por eje más pesadas. El resultado se
muestra en la figura No 4. Se observa que la carga característica es de 110 kN.
Figura No 4. Carga característica del flujo de vehículos pesados.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Cargas (kN)
Frec
uenc
ias
(%)
64
4. Pronóstico del tráfico futuro para el diseño:Parámetros de tránsito:
a) Distribución por sentido de circulación: k: = 0,5
b) Proporción de vehículos pesados respecto al total: 32.1%.
c) Proporción de vehículos pesados en el carril de diseño: PCD = 50%.
d) PAIDT0 = 9298 veh/día.
e) Intensidad Diaria de Vehículos pesados, por el carril de diseño, durante el
primer año de puesta en servicio de la vía: 746 camiones/día.
kPP
PAIDTICD CDVP *100
*100
*00
Sustituyendo valores:
iacamiones/dICD 7465,0*10050*
1001.32*92980
a) Razón de crecimiento del tránsito, r = 0,02 (2%)
b) Factor camión-eje: fCE = 5.68
c) Número de ejes equivalentes de cálculo ( N), que circularán durante el
periodo de diseño:
CErn fKICDN ***365 0
Sustituyendo:
54,24)02,01ln(
1)02,01()1ln(11 20
rrKr
n
kNejes de x ejesNn 1001079.33795374068.5*54,24*746*365 6
kNejes de x ejesNn 1001034.11340908468.5*67.8*746*365 6
kNejes de x ejesN n 1001024.55241451868.5*89.33*746*365 6
kNejes de x ejesN n 1001051.11514128468.5*79.9*746*365 6
Si se considera como factor anual de crecimiento del tráfico el incremento del
turismo en los últimos años (5%) y que esta vía forma parte de la red vial que
enlaza el Este y el Centro de la capital con el “Aeropuerto Internacional José
Marti”, específicamente la Terminal No 3, se prevé que durante el período de
diseño (20 años) circularán por el carril de diseño un total de 5.24 x 106 ejes de
65
100kN, producto de un volumen estimado de 746 vehículos pesados/día en el año
inicial, por lo tanto, el tráfico futuro puede ser clasificado para todos los efectos de
este informe como T0 para 4000 Veh / día. Las consideraciones para los
cálculos tenidas en cuenta se resumen en la Tabla No 11.
Tabla No 11. Tráfico.
Con 5% de crecimiento
Con 2% de crecimientoDatos
8 años 20 años 8 años 20 años Tráfico inicial (veh/día) 3070 3070 3481 3481
Promedio diario de camiones en al año inicial 746 746 846 846
Tráfico actual (veh/día) 9298 9298 9298 9298 Razón de crecimiento 5 % 5 % 2 % 2%
Factor Kr 9.79 33.89 8.67 24.54 Factor de distribución por
sentido (k) 0.5 0.5 0.5 0.5
Porcentaje de vehículos pesados 32.1 % 32.1 % 32.1 % 32.1 %
Porcentaje de Veh. Pesados por el CD 32.1 % 32.1 % 32.1 % 32.1 %
Factor camión-eje 5.68 5.68 5.68 5.68 Número de ejes de 100kN 1.51 x 106 5.24 x 106 1.34 x 106 3.79 x 106
Se ha estimado que sobre el carril de diseño pueden haber transitado 1.51 x 106
ejes de 100kN en los últimos 8 años que tiene en explotación la vía después de
las ultimas acciones de ampliación que se ejecutaron en las mismas.
Evaluación deflectométrica del pavimento.
Para la medición con viga Benkelman se utilizo un camión cargado capaz de
aplicar una carga por eje simple con rueda dual, aproximadamente igual a la carga
de cálculo. En las mediciones se utilizó un camión-pipa cargado como el que se
muestra en la Foto No 1, la Foto No 2 muestra la ejecución de las mediciones y
las Fotos No 3 y No 4 muestran una vista de la vía objeto de estudio, en los 2
tipos de sección transversal existentes a lo largo del trazado.
66
Estas mediciones se realizaron de conjunto Vialidad Ciudad de la Habana con la
ENIA y el apoyo del Contingente “Blas Roca Calderio”.
Foto No 1. Vista lateral del camión de medición (Camión-pipa cargado).
Foto No 2. Vista de la viga Benkelman en la posición de medición
67
Foto No 3. Vista del Vial de Acceso al Central “Manuel Martínez Prieto” en la sección transversal No1, compuesta por los tramos 2, 3, 4, 5 y 6.
Foto No 4. Vista del Vial de Acceso al Central “Manuel Martínez Prieto” en la sección transversal No 2, compuesta por el tramo 7.
68
En cada tramo se tomaron las mediciones cada 20 m para la deflectometría, los 6
tramos objeto de revisión presentan las características estructurales y superficiales
que se muestran en el Tabla No 12. Las deflexiones obtenidas en la muestra se
han llevado a un gráfico (deflectograma) que permite analizar las variaciones de
los valores de deflexión por cada tramo de carretera. En la figura No 4 y No 5 se
han representado las deflexiones obtenidas en los 6 tramos de estudio en ida y
regreso y en la figura No 6 se han representado los valores promedios de lo 6
tramos.
Tabla No 12. Tramificación a partir de los deterioros y características estructurales
ESTACIONES Tramo INICIO FINALCARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DETERIOROS
2 0 + 0.50 0 + 2.70
Se aprecian grandes deterioros, en casi todo el tramo con predominio de desniveles, ondulaciones, exudación y otros, pero existen 3 zonas singulares.
3 0 + 2.70 0 + 5.50
No se aprecian deterioros severos, predomina la exudación y las grietas.
4 0 + 5.50 0 + 7.80 No se aprecian deterioros severos, predomina la exudación y las grietas.
5 0 + 7.80 1 + 0.80
Se aprecian medianos deterioros, pero muy severos, en casi todo el tramo con predominio de desniveles, ondulaciones, exudación y otros y se determino 1 zonas singular.
6 1 + 0.80 1 + 4.10
Estructura del pavimento compuesta por 70 cm de subbase, 35 de base y 15 cm de hormigón asfáltico de mezcla gruesa, intermedia y fina.
No se aprecian deterioros severos, predomina la exudación y las grietas
7 1 + 4.10 1 + 6.00
Estructura del pavimento compuesta por 120 cm de subbase, 45 de base y 15 cm de hormigón asfáltico de mezcla gruesa, intermedia y fina.
Tramo en mal estado técnica, se aprecian grandes deterioros, en casi todo el tramo con predominio de desniveles, ondulaciones, exudación y otros y 3 zonas singulares.
69
Figura No. 5. Deflectograma. Las deflexiones indicadas representan los valores que se midieron cada 20 m a lo largo del trazado. (Ida).
Figura No. 6. Deflectograma. Las deflexiones indicadas representan los valores que se midieron cada 20 m a lo largo del trazado. (regreso).
Deflexiones. (en ida)
0
50
100
150
200
250
300
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79
Estaciones
Def
lexi
ón
Deflexiones (en regreso)
0
50
100
150
200
250
300
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79
Estaciones
Del
exió
n
70
Figura No. 7. Deflectograma. Las deflexiones indicadas representan los valores que se midieron cada 20 m a lo largo del trazado. (Promedio).
En las Tablas No 13 y 14 se muestran los valores de deflexión medidos cada 20
m, en ida y en regreso, así como los valores medios y característicos estimados
por tramo. Los valores característicos se calcularon para el 95% de probabilidad.
Tabla No 13. Medidas de deflexiones en ida.
MEDIDA DE DEFLEXIONES. (IDA).Sentido: Ave Boyeros - Autopista Proyecto 3.
TRAMO No. Est. LECTINICIAL
LECTFINAL Deflexión Temp
(C) Kt Kw Kp Deflexión EVALUACION VISUAL
1 1 0 + 0.00 0 0 0 0.0 0.000 0.00 0.00 0.0 Buen estado.
Pavimento Rígido 2 0 + 0.50 1093 1070 46 43.0 1.042 1.00 1.00 47.9 Regular 3 0 + 0.60 1694 1628 132 42.0 1.049 1.00 1.00 138.4 Regular 4 0 + 0.80 1578 1539 78 41.0 1.055 1.00 1.00 82.3 Regular 5 0 + 1.00 1255 1226 58 39.0 1.068 1.00 1.00 62.0 Regular 6 0 + 1.20 874 793 162 39.0 1.068 1.00 1.00 173.0 Regular 7 0 + 1.40 2433 2423 20 39.0 1.068 1.00 1.00 21.4 Regular 8 0 + 1.60 2553 2423 260 38.0 1.075 1.00 1.00 279.4 Regular 9 0 + 1.80 225 220 10 38.0 1.075 1.00 1.00 10.7 Regular
10 0 + 2.00 2239 2218 42 37.0 1.082 1.00 1.00 45.4 Regular 11 0 + 2.20 242 224 36 39.0 1.068 1.00 1.00 38.5 Regular 12 0 + 2.40 688 665 46 35.0 1.095 1.00 1.00 50.4 Regular
2
13 0 + 2.60 220 178 84 35.0 1.095 1.00 1.00 92.0 Regular
Deflexiones. (Promedio)
0
50
100
150
200
250
300
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79
Estaciones
Def
lexi
ón
71
14 0 + 2.70 854 843 22 35.0 1.095 1.00 1.00 24.1 Regular VALOR MEDIO 82
DESVIACIÓN 75.5VALOR CARACTERÍSTICO 230.0
15 0 + 3.00 1805 1772 66 37.0 1.082 1.00 1.00 71.4 Muy Bueno 16 0 + 3.20 937 910 54 36.0 1.088 1.00 1.00 58.8 Muy Bueno 17 0 + 3.40 1881 1878 6 36.0 1.088 1.00 1.00 6.5 Muy Bueno 18 0 + 3.60 241 211 60 35.0 1.095 1.00 1.00 65.7 Muy Bueno 19 0 + 3.80 1247 1229 36 36.0 1.088 1.00 1.00 39.2 Muy Bueno 20 0 + 4.00 1064 1048 32 38.0 1.075 1.00 1.00 34.4 Muy Bueno 21 0 + 4.20 642 625 34 37.0 1.082 1.00 1.00 36.8 Muy Bueno 22 0 + 4.40 231 201 60 37.0 1.082 1.00 1.00 64.9 Muy Bueno 23 0 + 4.60 222 220 4 38.0 1.075 1.00 1.00 4.3 Muy Bueno 24 0 + 4.80 1872 1869 6 36.0 1.088 1.00 1.00 6.5 Muy Bueno 25 0 + 5.00 1243 1239 8 36.0 1.088 1.00 1.00 8.7 Muy Bueno 26 0 + 5.20 225 219 12 37.0 1.082 1.00 1.00 13.0 Muy Bueno 27 0 + 5.50 1863 1855 16 36.0 1.088 1.00 1.00 17.4 Muy Bueno
VALOR MEDIO 33DESVIACIÓN 25.4
3 VALOR CARACTERÍSTICO 82.728 0 + 5.60 1249 1242 14 36.0 1.088 1.00 1.00 15.2 Bueno 29 0 + 5.80 230 221 18 37.0 1.082 1.00 1.00 19.5 Bueno 30 0 + 6.00 1872 1856 32 36.0 1.088 1.00 1.00 34.8 Bueno 31 0 + 6.20 1249 1239 20 36.0 1.088 1.00 1.00 21.8 Bueno 32 0 + 6.40 231 219 24 37.0 1.082 1.00 1.00 26.0 Bueno 33 0 + 6.60 1881 1878 6 36.0 1.088 1.00 1.00 6.5 Bueno 34 0 + 6.80 241 239 4 35.0 1.095 1.00 1.00 4.4 Bueno 35 0 + 7.00 1225 1221 8 36.0 1.088 1.00 1.00 8.7 Bueno 36 0 + 7.20 225 221 8 37.0 1.082 1.00 1.00 8.7 Bueno 37 0 + 7.40 1249 1245 8 36.0 1.088 1.00 1.00 8.7 Bueno 38 0 + 7.60 221 219 4 37.0 1.082 1.00 1.00 4.3 Bueno 39 0 + 7.80 229 226 6 37.0 1.082 1.00 1.00 6.5 Bueno
VALOR MEDIO 19DESVIACIÓN 21.3
4 VALOR CARACTERÍSTICO 60.840 0 + 8.00 1009 999 20 38.0 1.075 1.00 1.00 21.5 Regular 41 0 + 8.20 389 365 48 39.0 1.068 1.00 1.00 51.3 Regular 42 0 + 8.40 886 856 60 41.0 1.055 1.00 1.00 63.3 Regular 43 0 + 8.60 241 239 4 35.0 1.095 1.00 1.00 4.4 Regular
5
44 0 + 8.80 1218 1215 6 36.0 1.088 1.00 1.00 6.5 Regular
72
45 0 + 9.00 220 218 4 37.0 1.082 1.00 1.00 4.3 Regular 46 0 + 9.20 1247 1245 4 36.0 1.088 1.00 1.00 4.4 Regular 47 0 + 9.40 2276 2275 2 36.0 1.088 1.00 1.00 2.2 Regular 48 0 + 9.60 1225 1221 8 37.0 1.082 1.00 1.00 8.7 Regular 49 0 +9.80 986 914 144 39.0 1.068 1.00 1.00 153.8 Regular 50 1 + 0.00 229 226 6 37.0 1.082 1.00 1.00 6.5 Regular 51 1 + 0.20 221 219 4 37.0 1.082 1.00 1.00 4.3 Regular 52 1 + 0.40 1864 1855 18 36.0 1.088 1.00 1.00 19.6 Regular 53 1 + 0.60 1252 1242 20 36.0 1.088 1.00 1.00 21.8 Regular 54 1 + 0.80 229 226 6 37.0 1.082 1.00 1.00 6.5 Regular
VALOR MEDIO 14DESVIACIÓN 22.4
VALOR CARACTERÍSTICO 58.055 1 + 1.00 243 240 6 37.0 1.082 1.00 1.00 6.5 Bueno 56 1 + 1.20 1217 1215 4 36.0 1.088 1.00 1.00 4.4 Bueno 57 1 + 1.40 221 218 6 37.0 1.082 1.00 1.00 6.5 Bueno 58 1 + 1.60 1246 1245 2 36.0 1.088 1.00 1.00 2.2 Bueno 59 1 + 1.80 2278 2275 6 36.0 1.088 1.00 1.00 6.5 Bueno 60 1 + 2.00 1223 1221 4 37.0 1.082 1.00 1.00 4.3 Bueno 61 1 + 2.20 1243 1239 8 36.0 1.088 1.00 1.00 8.7 Bueno 62 1 + 2.40 222 219 6 37.0 1.082 1.00 1.00 6.5 Bueno 63 1 + 2.60 1861 1856 10 36.0 1.088 1.00 1.00 10.9 Bueno 64 1 + 2.80 1251 1242 18 36.0 1.088 1.00 1.00 19.6 Bueno 65 1 + 3.00 231 223 16 37.0 1.082 1.00 1.00 17.3 Bueno 66 1 + 3.20 231 226 10 37.0 1.082 1.00 1.00 10.8 Bueno 67 1 + 3.40 2276 2271 10 36.0 1.088 1.00 1.00 10.9 Bueno 68 1 + 3.60 1228 1219 18 37.0 1.082 1.00 1.00 19.5 Bueno 69 1 + 3.80 246 235 22 35.0 1.095 1.00 1.00 24.1 Bueno 70 1 + 4.00 1246 1239 14 36.0 1.088 1.00 1.00 15.2 Bueno 71 1 + 4.10 1075 1068 14 38.0 1.075 1.00 1.00 15.0 Bueno
VALOR MEDIO 13DESVIACIÓN 6.0
6 VALOR CARACTERÍSTICO 24.772 1 + 4.20 2487 2481 12 39.0 1.068 1.00 1.00 12.8 Malo 73 1 + 4.40 1479 1477 4 38.0 1.075 1.00 1.00 4.3 Malo 74 1 + 4.60 1489 1476 26 37.0 1.082 1.00 1.00 28.1 Malo 75 1 + 4.80 297 289 16 38.0 1.075 1.00 1.00 17.2 Malo 76 1 + 5.00 983 915 136 39.0 1.068 1.00 1.00 145.3 Malo 77 1 + 5.20 1002 965 74 39.0 1.068 1.00 1.00 79.0 Malo
7
78 1 + 5.40 388 351 74 39.0 1.068 1.00 1.00 79.0 Malo
73
79 1 + 5.60 884 856 56 41.0 1.055 1.00 1.00 59.1 Malo 80 1 + 5.80 492 444 96 42.0 1.049 1.00 1.00 100.7 Malo 81 1 + 6.00 1286 1230 112 42.0 1.049 1.00 1.00 117.4 Malo
VALOR MEDIO 53DESVIACIÓN 47.3
VALOR CARACTERÍSTICO 145.5
VALOR MEDIO 39DESVIACIÓN 48.9
VALOR CARACTERÍSTICO 134.5
Tabla 15. Medidas de deflexiones en regreso.
MEDIDA DE DEFLEXIONES.(REGRESO) Sentido: Autopista Proyecto 3 - Ave Boyeros.
TRAMO No. Est. LECTINICIAL
LECTFINIAL Deflexión Temp
(0C) Kt Kw Kp Deflexión EVALUACION VISUAL
81 1 + 6.00 1288 1230 116 41.0 1.055 1.00 1.00 122.4 Malo 80 1 + 5.80 492 440 104 39.0 1.068 1.00 1.00 111.1 Malo 79 1 + 5.60 884 860 48 39.0 1.068 1.00 1.00 51.3 Malo 78 1 + 5.40 388 353 70 39.0 1.068 1.00 1.00 74.8 Malo 77 1 + 5.20 1000 965 70 38.0 1.075 1.00 1.00 75.2 Malo 76 1 + 5.00 983 911 144 39.0 1.068 1.00 1.00 153.8 Malo 75 1 + 4.80 297 282 30 38.0 1.075 1.00 1.00 32.2 Malo 74 1 + 4.60 1489 1476 26 37.0 1.082 1.00 1.00 28.1 Malo 73 1 + 4.40 1478 1476 4 38.0 1.075 1.00 1.00 4.3 Malo 72 1 + 4.20 2495 2489 12 39.0 1.068 1.00 1.00 12.8 Malo
VALOR MEDIO 67DESVIACIÓN 50.0
7 VALOR CARACTERÍSTICO 164.671 1 + 4.10 1074 1066 16 35.0 1.095 1.00 1.00 17.5 Bueno 70 1 + 4.00 1245 1236 18 35.0 1.095 1.00 1.00 19.7 Bueno 69 1 + 3.80 245 233 24 35.0 1.095 1.00 1.00 26.3 Bueno 68 1 + 3.60 1224 1211 26 37.0 1.082 1.00 1.00 28.1 Bueno 67 1 + 3.40 2280 2271 18 36.0 1.088 1.00 1.00 19.6 Bueno 66 1 + 3.20 231 226 10 37.0 1.082 1.00 1.00 10.8 Bueno 65 1 + 3.00 230 223 14 37.0 1.082 1.00 1.00 15.1 Bueno 64 1 + 2.80 1251 1243 16 36.0 1.088 1.00 1.00 17.4 Bueno 63 1 + 2.60 1861 1857 8 36.0 1.088 1.00 1.00 8.7 Bueno
6
62 1 + 2.40 223 219 8 36.0 1.088 1.00 1.00 8.7 Bueno
74
61 1 + 2.20 1243 1240 6 36.0 1.088 1.00 1.00 6.5 Bueno 60 1 + 2.00 1224 1221 6 37.0 1.082 1.00 1.00 6.5 Bueno 59 1 + 1.80 2277 2275 4 36.0 1.088 1.00 1.00 4.4 Bueno 58 1 + 1.60 1247 1245 4 36.0 1.088 1.00 1.00 4.4 Bueno 57 1 + 1.40 222 219 6 37.0 1.082 1.00 1.00 6.5 Bueno 56 1 + 1.20 1217 1214 6 36.0 1.088 1.00 1.00 6.5 Bueno 55 1 + 1.00 242 240 4 37.0 1.082 1.00 1.00 4.3 Bueno
VALOR MEDIO 9DESVIACIÓN 5.1
VALOR CARACTERÍSTICO 19.254 1 + 0.80 228 226 4 37.0 1.082 1.00 1.00 4.3 Regular 53 1 + 0.60 1253 1242 22 36.0 1.088 1.00 1.00 23.9 Regular 52 1 + 0.40 1865 1855 20 37.0 1.082 1.00 1.00 21.6 Regular 51 1 + 0.20 220 219 2 38.0 1.075 1.00 1.00 2.1 Regular 50 1 + 0.00 230 226 8 37.0 1.082 1.00 1.00 8.7 Regular 49 0 + 9.80 986 915 142 39.0 1.068 1.00 1.00 151.7 Regular 48 0 + 9.60 1224 1221 6 37.0 1.082 1.00 1.00 6.5 Regular 47 0 + 9.40 2277 2275 4 36.0 1.088 1.00 1.00 4.4 Regular 46 0 + 9.20 1248 1245 6 37.0 1.082 1.00 1.00 6.5 Regular 45 0 + 9.00 221 218 6 38.0 1.075 1.00 1.00 6.4 Regular 44 0 + 8.80 1219 1215 8 39.0 1.068 1.00 1.00 8.5 Regular 43 0 + 8.60 241 239 4 39.0 1.068 1.00 1.00 4.3 Regular 42 0 + 8.40 888 856 64 40.0 1.062 1.00 1.00 67.9 Regular 41 0 + 8.20 390 364 52 39.0 1.068 1.00 1.00 55.5 Regular 40 0 + 8.00 1008 999 18 38.0 1.075 1.00 1.00 19.3 Regular
VALOR MEDIO 18DESVIACIÓN 22.5
5 VALOR CARACTERÍSTICO 59.039 0 + 7.80 229 227 4 37.0 1.082 1.00 1.00 4.3 Bueno 38 0 + 7.60 220 219 2 37.0 1.082 1.00 1.00 2.2 Bueno 37 0 + 7.40 1250 1246 8 36.0 1.088 1.00 1.00 8.7 Bueno 36 0 + 7.20 231 227 8 37.0 1.082 1.00 1.00 8.7 Bueno 35 0 + 7.00 1224 1221 6 36.0 1.088 1.00 1.00 6.5 Bueno 34 0 + 6.80 239 238 2 35.0 1.095 1.00 1.00 2.2 Bueno 33 0 + 6.60 1883 1879 8 36.0 1.088 1.00 1.00 8.7 Bueno 32 0 + 6.40 230 219 22 37.0 1.082 1.00 1.00 23.8 Bueno 31 0 + 6.20 1247 1237 20 37.0 1.082 1.00 1.00 21.6 Bueno 30 0 + 6.00 1872 1851 42 37.0 1.082 1.00 1.00 45.4 Bueno 29 0 + 5.80 229 221 16 37.0 1.082 1.00 1.00 17.3 Bueno
4
28 0 + 5.60 1249 1241 16 36.0 1.088 1.00 1.00 17.4 Bueno
75
VALOR MEDIO 23DESVIACIÓN 26.9
VALOR CARACTERÍSTICO 75.827 0 + 5.50 1861 1853 16 37.0 1.082 1.00 1.00 17.3 Muy Bueno 26 0 + 5.20 224 219 10 37.0 1.082 1.00 1.00 10.8 Muy Bueno 25 0 + 5.00 1241 1237 8 37.0 1.082 1.00 1.00 8.7 Muy Bueno 24 0 + 4.80 1873 1869 8 38.0 1.075 1.00 1.00 8.6 Muy Bueno 23 0 + 4.60 224 221 6 38.0 1.075 1.00 1.00 6.4 Muy Bueno 22 0 + 4.40 230 201 58 37.0 1.082 1.00 1.00 62.7 Muy Bueno 21 0 + 4.20 640 621 38 38.0 1.075 1.00 1.00 40.8 Muy Bueno 20 0 + 4.00 1063 1059 8 37.0 1.082 1.00 1.00 8.7 Muy Bueno 19 0 + 3.80 1241 1233 16 36.0 1.088 1.00 1.00 17.4 Muy Bueno 18 0 + 3.60 241 233 16 35.0 1.095 1.00 1.00 17.5 Muy Bueno 17 0 + 3.40 1876 1875 2 36.0 1.088 1.00 1.00 2.2 Muy Bueno 16 0 + 3.20 931 924 14 36.0 1.088 1.00 1.00 15.2 Muy Bueno 15 0 + 3.00 1801 1789 24 37.0 1.082 1.00 1.00 26.0 Muy Bueno
VALOR MEDIO 19DESVIACIÓN 16.6
3 VALOR CARACTERÍSTICO 51.114 0 + 2.70 855 843 24 36.0 1.088 1.00 1.00 26.1 Regular 13 0 + 2.60 222 177 90 36.5 1.085 1.00 1.00 97.6 Regular 12 0 + 2.40 681 665 32 36.0 1.088 1.00 1.00 34.8 Regular 11 0 + 2.20 244 221 46 39.0 1.068 1.00 1.00 49.1 Regular 10 0 + 2.00 2231 2218 26 38.0 1.075 1.00 1.00 27.9 Regular 9 0 + 1.80 225 221 8 39.0 1.068 1.00 1.00 8.5 Regular 8 0 + 1.60 2551 2427 248 38.0 1.075 1.00 1.00 266.6 Regular 7 0 + 1.40 2429 2420 18 39.5 1.065 1.00 1.00 19.2 Regular 6 0 + 1.20 874 789 170 39.0 1.068 1.00 1.00 181.6 Regular 5 0 + 1.00 1250 1226 48 41.5 1.052 1.00 1.00 50.5 Regular 4 0 + 0.80 1538 1519 38 42.0 1.049 1.00 1.00 39.8 Regular 3 0 + 0.60 1694 1638 112 41.0 1.055 1.00 1.00 118.2 Regular 2 0 + 0.50 1091 1072 38 42.5 1.045 1.00 1.00 39.7 Regular
VALOR MEDIO 74DESVIACIÓN 75.2
2 VALOR CARACTERÍSTICO 221.3
1 1 0 + 0.00 0 0 0 0.0 0.000 0.00 0.00 0.0 Buen estado.
Pavimento Rígido VALOR MEDIO 28.0
DESVIACIÓN 35.0VALOR CARACTERÍSTICO 99.4
76
El análisis de las deflexiones obtenidas en cada tramo permite hacer las siguientes reflexiones: 1. En el tramo 2, el valor de deflexión característica de 273 (10–2 mm) en la
Estación 0 + 1.60, que es superior a 200, lo cual significa que el agotamiento
estructural existente en ese punto del trazado afecta la subrasante y
representa el punto más critico del trazado y será tratado como una zona
singular, que presenta una dispersión significativa con el valor de deflexión
característica de la vía que es de 99.4 (10–2 mm) y su valor supera el valor
indicado en la Tabla No 1 (100) y 2 (50). Este punto presenta la característica
de poseer deterioros localizados superficialmente que reflejan falta de
capacidad estructural ó agotamiento estructural que afecta la subrasante y se
presentan con un aspecto visual diferente al existente en el resto del tramo, por
la presencia de blandones y furnias, producidas fundamentalmente por poseer
la vía en ese tramo un drenaje insuficiente, por lo que será necesario una
solución particular de reconstrucción en el mismo.
2. En el tramo 2, 5 y 7 existen 6 puntos con valores de deflexión característica
que están entre 100 y 190 (10–2 mm) se experimentan los valores más
elevados, coincidiendo con las apreciaciones visuales de los deterioros
encontrados. Estos puntos presentan una deflexión superior al umbral de
deflexión para el agotamiento estructural por lo que se propone en este tramo
la eliminación parcial y reposición del pavimento. Estas zonas presentan la
característica de poseer deterioros localizados superficialmente que reflejan
falta de capacidad estructural, pero sin afectar la subrasante y están
provocadas fundamentalmente por poseer la vía en esos tramos un drenaje
insuficiente, se propone antes, solucionar previamente los puntos singulares
del tramo, observados en las estaciones:
Est 0 + 0.60 (Tramo 2) ----- 118.2.
Est 0 + 1.20 (Tramo 2) ----- 181.6.
Est 0 + 9.80 (Tramo 5) ----- 151.7.
Est 1 + 5.00 (Tramo 7) ----- 153.8
Est 1 + 5.80 (Tramo 7) ----- 111.1.
77
Est 1 + 1.60 (Tramo 7) ----- 122.4.
3. En el resto del trazado los valores de deflexión, oscilan por debajo de 100 (10–2
mm), por lo que solo son necesarias acciones de rehabilitación relacionadas
con la capa de rodadura o sea se por tanto se propone para estos tramos la
eliminación parcial y reposición del pavimento existente.
4. Los valores medios, desviaciones estándar y valores característicos obtenidas
en cada tramo se resumen en la Tabla No 16, por lo que se llega a la
conclusión de que de forma general esta vía requiere diferentes acciones de
rehabilitación en los distintos tramos, ya que de forma general no presenta
agotamiento estructural, pero es necesario realizar acciones mas profundas en
los 7 puntos localizados con desviaciones por encima del valor patrón (100). Tabla No 16. Resumen de deflexiones características
Tramo Valor medio Desviación estándar
Valorcaracterístico
1 0 0 0 2 78 72.3 225.6 3 26 21 66.9 4 21 24.1 68.2 5 13 42.4 58.5 6 21 5.6 21.9 7 60 48.6 155.05
General 28 35 99.4
Características de los materiales para el análisis de las estructuras.
La Tabla No 17 muestra las leyes de fatiga para los cálculos de los materiales
utilizados en la obra y la Tabla No 18 la deformación vertical unitaria máxima
admisible en cimiento (subrasante). Para el cálculo por métodos analíticos se
usaron los módulos de elasticidad y coeficientes de Poisson que se muestran en la
Tabla No 4.
78
Tabla No 17. Leyes de fatiga de los materiales
MATERIALES LEYES DE FATIGA
Hormigón asfáltico Log Er = -2.19093-0.27243 x log N
Suelo calizo Z = 2,16 x 10-2 . N-0,28
Suelo arcillo-arenoso
EXPLANADA Deformación vertical unitaria máxima admisible
Er: Deformación unitaria máxima horizontal en el fondo de la capa bituminosa. N: Numero máximo de aplicaciones de carga.
Tabla No 18. Deformación vertical unitaria máxima admisible en cimiento (subrasante).
Categoría del trafico T0 T1 T2A T2B T3A T3BDeformación vertical
máxima (mm x 10-3)230 275 350 425 500 600
Revisión de las estructuras existentes.
Para revisar la estructura se utilizó un método analítico (Programa ALIZE III), para tratar de comprobar si los espesores y resistencia de materiales existentes son capaces de asimilar un tráfico de diseño equivalente al número de ejes que pueden haber circulado por el carril de diseño durante los últimos 20 años.El cálculo analítico se basa en el cálculo de las tensiones y deformaciones
producidas por la acción de las cargas del tráfico y las condiciones climáticas
existentes y en su comparación con los valores admisibles en cada caso. Un
método analítico consta de un modelo de respuesta, con el que se determinan
tensiones, deformaciones y desplazamientos, y un modelo de comportamiento,
con el que se determinan las condiciones en las que se produce el agotamiento
estructural del pavimento.
Mediante el análisis de los resultados del modelo de respuesta y la aplicación del modelo de comportamiento, se determina el número de aplicaciones de la carga tipo que puede soportar la estructura antes de llegar
79
al agotamiento. Si el número admisible de aplicaciones de carga supera al esperado, según los estudios de tráfico, se acepta la estructura. Las leyes de fatiga usadas en estos métodos como modelo de comportamiento, son expresiones matemáticas que relacionan el número de aplicaciones de una carga tipo, que puede soportar el material estudiado, con una determinada tensión o deformación producida por una carga individual, que representa el agotamiento estructural.Las tensiones y deformaciones en las caras inferiores de las capas constituyentes,
representan los valores críticos para los propósitos de diseño. Para los efectos de
diseño, los valores críticos utilizados en la revisión de las estructuras son:
En las mezclas asfálticas, la máxima deformación horizontal de tracción en la
cara inferior de la capa de hormigón asfáltico.
En las capas granulares y subrasante, la máxima deformación vertical de
compresión.
Revisión de las estructuras existentes por métodos analíticos. Modelación de las estructuras.
Los valores de deflexión en la superficie del pavimento están relacionados con el
número de aplicaciones de la carga de cálculo que puede soportar la estructura
hasta su agotamiento estructural por fatiga. La medida de las deflexiones se debe
complementar siempre con la caracterización de los materiales y estructura del
pavimento existente.
Los métodos analíticos para el dimensionamiento del pavimento se basan en la
determinación de tensiones y deformaciones producidas por una carga tipo y la
posterior aplicación de una ley de comportamiento para comprobar el número de
ejes de cálculo que la estructura puede soportar bajo ese nivel de tensiones o
deformaciones.
En el epígrafe 1.7.2.1. Modelación de las estructuras están representadas las
estructuras construidas en cada tramo, donde se muestran los materiales
colocados en cada capa y sus espesores. Esta información es necesaria para
80
calcular mediante ALIZE las tensiones y deformaciones que produce la carga
utilizada en la medición de las deflexiones.
También se suministran los datos correspondientes a los diferentes materiales
utilizados (de la Tabla No 4): el módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson y
los espesores de capa.
El Anexo No 6 contiene los resultados del cálculo de las tensiones y
deformaciones correspondientes a los tramos 2, 3, 4, 5 y 6 donde se observa que
la deflexión obtenida en la superficie en un punto en el tramo 2 es de 221(10–2
mm), en un punto, valor que resulta superior al valor característico de la vía y a los
obtenidos en las restantes estaciones del tramo y en los tramos 3, 4, 5 y 6, el valor
medio en estos tramos es inferior al valor obtenido en el cálculo, lo que indica que
en el tramo 2 existe incapacidad estructural, pero no en todo el tramo, se puede
decir que está localizada en una zona singular, aunque la muestra seleccionada
para las mediciones coincide con el área de mayor deterioro.
También en este Anexo No 6 se muestran los resultados del cálculo de las
tensiones y deformaciones correspondientes al tramo 7 donde se observa que la
deflexión obtenida en la superficie es de 164 (10–2 mm), por lo cual pueden
deducirse la necesidad de un proyecto de rehabilitación con refuerzo.
En la Tabla No 19 se muestran las deformaciones admisibles para la subrasante,
por los que la deformación vertical obtenida en la estructura de la Sección 1
existente en los tramos 2, 3, 4, 5 y 6, al nivel de subrasante es de 0,4220 x 10-3
que resulta inferior a 0,565x10-3 (valor admisible para el tráfico esperado en el
período de diseño), considerando un incremento anual de tráfico de 2%. Si el
incremento anual de tráfico fuera de 5% (según crecimiento del turismo en los
últimos años), entonces el tráfico esperado en 20 años sería mayor, el valor
admisible sería de 0,547x10-3 y por tanto, también resultaría superior a la
deformación obtenida. Esto quiere decir que la estructura colocada en estos
tramos, es suficiente para soportar el tráfico de diseño.
En la sección 2, existente en el tramo 7, el valor de deformación vertical obtenido
al nivel de subrasante es de 0,3076 x 10-3 que resulta por tanto inferior a las
deformaciones verticales admisibles para ambos incrementos de tráfico. La
81
estructura colocada en este tramo, también es suficiente para soportar el tráfico de
diseño.
Tabla No 19. Deformaciones admisibles para la subrasante.
Con 5% de crecimiento
Con 2% de crecimiento Datos
8 años 20 años 8 años 20 años
Número de ejes de 100kN 1.51 x 106 5.24 x 106 1.34 x 106 3.79 x 106
Deformación vertical admisible en la subrasante
- 0,547x10-3 - 0,565x10-3
Revisión de las estructuras existentes por la Norma Cubana de diseño.
1. Análisis del tráfico para el diseño. Cálculo del espesor total equivalente para el tráfico de diseño.
El tráfico de diseño de la vía considerando un período de diseño de 20 años es de
1,51 x 106 ejes de 100kN. Sustituyendo en la expresión de cálculo con un CBR del
7% el espesor total equivalente en base granular de 500 MPa es de: 4,05)88,89)log(96,25(
CBRNT
- Para 8 años y 5% de crecimiento: cmxT 6275)88,89)1051,1log(96,25(
4,06
- Para 20 años y 5 % de crecimiento: cmxT 7475)88,89)1024.5log(96,25(
4,06
- Para 8 años y 2 % de crecimiento: cmxT 6175)88,89)1034.1log(96,25(
4,06
- Para 20 años y 2% de crecimiento: cmxT 7175)88,89)1079.3log(96,25(
4,06
82
o Espesor de base Para un tráfico de diseño mayor de 5,24 x 106 el espesor de base en equivalente
de 500MPa es de 20cm. Considerando un coeficiente de equivalencia de 0,77
tenemos un espesor real de 26cm.
cmhS 2677,0
20
o Espesor de superficie El espesor de superficie es de 15 cm para el tráfico de diseño y relación entre
módulos de superficie y base de 2,5. El espesor real de superficie será:
cmhS 1225,1
15
o Espesor de subbase Se puede calcular el espesor de subbase como:
cmTTTT BSSB 31201262Para un coeficiente de subbase de 0,7 se tiene un espesor real de:
cmhSB 3,447,0
31
La Figura No 7 contiene los resultados de los cálculos realizados:
26cm
15cm
45cm
CBR = 7%
Subrasante
CAPA MATERIAL SIMBOLO
1 HormigónAsfáltico
2Base Pétrea de Granulometría
Continua.
3 SueloSeleccionado.
4 Suelo de subrasante.
LEYENDA
Figura No 5. Estructura calculada para los 20 años de servicio.
83
2. Cálculo del espesor total equivalente para la estructura existente. El esquema siguiente representa las estructuras existentes en las 2 secciones de
la vía de Acceso al Central “Manuel Martínez Prieto”.
Tramos 2, 3, 4, 5 y 6. Tramo 7.
o Espesor de superficie. El espesor real de superficie es de 15cm en ambas secciones. Considerando un
coeficiente de 1,25 el espesor equivalente será:
cmTS 8.18)25,1(15
o Espesor de base. El espesor de base de la sección 1 (35 cm) y de la sección 2 (45 cm),
considerando un coeficiente de equivalencia de 0,77 equivale a:
cmT 95.26)77,0(351
cmT 65.34)77,0(452
o Espesor de subbase. El espesor de subbase de la sección 1 (70 cm) y de la sección 2 (120 cm),
considerando para un coeficiente de 0,70 será:
cmT 49)70,0(701
cmT 84)70,0(1202
Por tanto, el espesor total equivalente de la sección 1 y la 2 es:
cmT 75.944995.268.181
cmT 45.1378465.348.182
15cm
35cm
70cm
1.10cm
Cala No 1 Est 0 +
6 00Cala No 2
Est 1+ 4.1015cm
45cm
120 cm
84
3. Descripción de la deformada. La curva de deformación o deflexión que se forma en la superficie del pavimento
adopta diversas configuraciones dependiendo de la magnitud de la carga aplicada
sobre la superficie, de la rigidez de la estructura y de la subrasante, espesores de
capas, etc. La estructura del pavimento distribuye las tensiones producidas por las
cargas de los vehículos a las capas subyacentes y a la subrasante. En la medida
que el pavimento tenga menor capacidad portante se concentran más los valores
de las cargas que llegan a la subrasante mientras que los de mayor capacidad
distribuyen las cargas en una superficie mayor.
Se conoce que las deflexiones alejadas de la zona de aplicación de la carga están
relacionadas con la respuesta de la subrasante y en los valores de deflexión
cercanos a la carga se deben a las respuestas de las capas superiores del
pavimento y a la subrasante.
La pendiente de la curva de deflexiones en puntos cercanos a la carga es función
en gran medida de las características de las capas superiores del pavimento.
En las mediciones realizadas se observa que excepto en contados casos, los
valores de deflexiones no llegan más allá de la distancia de 2,5m por lo cual es
una medida de que no existen afectaciones de la subrasante y de que los suelos
se encuentran consolidados.
En la figura No 8 aparece la deformada obtenida en la sección transversal del
pavimento, producida por el eje tandem. Para su obtención se hicieron mediciones
a diferentes distancias del centro del eje trasero del camión. En cada medición se
registró una lectura inicial y se hizo mover el camión hacia delante hasta una
distancia que no afectara las mediciones, haciendo una lectura final. Se observa
en la figura la deformada que produce cada juego de cuatro ruedas.
DISTANCIA
LECTURA -
1,86 -1,225 -0,875 -0,575 -0,2875 0 0,2875 0,575 0,875 1,225 1,86INICIAL 1603 851 192 2472 1125 1443 1125 2472 192 851 1603FINAL 1603 843 165 2449 1120 1437 1120 2449 165 843 1603
DEFLEXIÓN 0 16 54 46 10 12 10 46 54 16 0 3 2 1 6 7 4 7 6 1 2 3
85
-1,225
-0,875
-0,575
0
0,575
0,875
1,225
-0,2875 0,28751,86-1,86
0
10
20
30
40
50
60
-2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5
3. El análisis de los resultados obtenidos aplicando la norma de diseño permite llegar a las siguientes conclusiones:
a) El espesor total equivalente de base granular de acuerdo a las estructuras
existentes son:
- Sección 1: 94 cm.
- Sección 2: 137 cm.
y son superiores al espesor total de 71 cm que debía haberse colocado
considerando el tráfico de diseño de 20 años. Esto significa que el espesor
total colocado es suficiente para el tráfico que ha circulado por la vía, por lo
cual es de esperar que no se presenten fallos en la estructura debido a
deformaciones excesivas en la subrasante.
b) El espesor de superficie colocado es suficiente para 20 años, pero es de
esperar que se presenten fallos en la superficie debido al agotamiento de la
mezcla de superficie por fatiga, teniendo en cuenta que ya se ha
sobrepasado el período de diseño.
c) El espesor de base colocado en la sección 1 es de 35 cm y en la seccion2 de
45 cm, lo que representa 28 y 36 cm respectivamente de base equivalente,
por lo que se coloco una base superior a la que requiere las características
del trafico que ha circulado y circulara por esa vía. La subbase de la sección
1 es 70 cm y la de la 2 120 cm por lo que también resulta suficiente.
d) Los resultados indican que la estructura esta diseñada y construida para
soportar el tráfico que ha circulado por ella en 20 años y el previsto que
circulara con un crecimiento de un 2 y 5 % del tráfico.
Figura No 8. Deformada provocada por el eje tandem
86
e) De acuerdo a los análisis realizados anteriormente se resume que la principal
dificultad de la vía radica en proyectar soluciones especificas a las 7 zonas
singulares que existen, que se generan fundamentalmente por deficiencias
del drenaje y de forma general los 1.60 Km requerirán acciones de Fresado y
pavimentación, para eliminar la capa de rodadura que presenta mas de 20
años de servicio y predomina el pavimento envejecido.
Con las conclusiones dadas anteriormente de la vía el proyectista debe escoger entre las secciones estructurales posibles la solución técnica y económicamente más adecuada, teniendo en cuenta las disponibilidades de materiales para las capas de refuerzo, los costos de los materiales, los volúmenes de obra y las condiciones de tráfico durante la ejecución del refuerzo.Algunas recomendaciones que se pueden dar son: o Los refuerzos con base granular pueden ser empleados sólo cuando el
pavimento existente esté constituido por una base granular con superficie de
tratamiento superficial, el que debe ser escarificado previamente.
o Cuando el refuerzo se efectúa sólo con hormigón asfáltico en caliente, el espesor total de mezcla asfáltica resultante (pavimento existente más refuerzo) debe ser como mínimo de 15 cm para tráfico pesado y de 12cm para trafico medio y ligero.
o Cuando el pavimento se encuentra muy fisurado, a los efectos del
dimensionamiento no se considera el aporte del espesor de pavimento
existente.
o Los estudios requieren en general la realización de sondeos y calicatas, en los
que se toman muestras de los materiales del pavimento y subrasante
existentes para su ensayo y evaluación en el laboratorio, medida de espesores
de las capas, grado de compactación, humedad, etc.
o Cuando se realiza el refuerzo de una carretera pueden existir tramos en los
que no sea necesario alguna actuación de rehabilitación estructural, sin
embargo, para mantener determinadas características superficiales
87
homogéneas, también sobre esos tramos se suele extender una capa de
rodadura de la misma naturaleza que en los tramos restantes.
Como resultado de los estudios y evaluación del pavimento se decide el fresado y pavimentación de la capa de rodadura del pavimento. - Criterios constructivos:Desde el punto de vista constructivo deben analizarse las características del
proceso constructivo que se vaya a seguir, teniendo en cuenta el análisis de los
siguientes aspectos:
o La conveniencia de fresar la capa de rodadura existente o incluso las capas
inferiores.
o La necesidad de efectuar reparaciones aisladas en el tramo como: bacheos,
sellado de grietas, etc.
o Los cambios necesarios del trazado, ensanches y modificación de paseos.
o Las interferencias de la circulación que pueden producirse durante la
realización de los trabajos.
Estas renovaciones superficiales pueden llevarse a cabo:
o Aportando nuevos materiales, extendiendo una nueva capa sobre la capa de
rodadura existente.
o Sustituyendo materiales, extendiendo la nueva capa retirando previamente
mediante fresado parte de los existentes,
o Modificando la superficie para crear textura o eliminar irregularidades: fresado,
estriado, etc.
- De estos resultados se concluye que: 1. Necesidad de fresado y pavimentación de 7 cm. de mezcla asfáltica del
espesor de la estructura actual, para lo cual los valores de deformación en la
subrasante estarán por debajo del admisible, para el nivel de tráfico que podría
circular en los próximos 20 años.
2. La solución al problema de la estructura en las 7 zonas singulares está en la
reconstrucción parcial o soluciones de bacheos en los mismos, teniendo en cuenta
que se restituya y repare el drenaje y de ser necesario la base en algunos casos.
88
3. La estructura que puede ser colocada para los próximos 10 años es la que
existe. Después de este tiempo es necesario evaluar su comportamiento y el
tráfico existente y determinar la necesidad de refuerzo o no para el futuro.
4. Análisis y cálculos de los costos de la solución proyectada.
Para lograr este objetivo se creo una base de datos, con los detalles de los
Indicadores de costos por actividades a realizar y empresas que la ejecutan,
según estadísticas realizadas por especialistas del Centro Provincial de Vialidad
de Ciudad de la Habana, en obras ejecutadas.
El sistema da como resultado el cálculo de los costos por diferentes unidades de
medidas.
En esta vía el costo del proyecto de rehabilitación diseñado es de:
Area total a reparar: 13540 m²
Costo de Fresado: $ 40620.00
Costo de la Repavimentación: $ 206 485.00
Costo del Bacheo Profundo en las zonas singulares: $ 20 915.00
Costo del mantenimiento y reparación del drenaje: $ 10150.00
Costo Total proyecto de rehabilitación: $ $ 278 170.00
1.10. Conclusiones del Capitulo 2.
La obra de fábrica existente en el vial está formada por cajones prefabricados para
el drenaje superficial, las que presentan evidentes muestras de obstrucción. De
igual modo el estado de las cunetas para el drenaje lateral de la vía es
deficiente, con obstrucciones o pérdidas de la sección en diversos tramos y en
el lateral derecho, además de no estar concluida su sección, no se construyó
adecuadamente para el objetivo que se persigue, lo que trae consigo serias
afectaciones a las zonas singulares existentes en 3 tramos del pavimento. Es
importante como primera medida para poder garantizar la efectividad de las
soluciones estructurales limpiar y reparar estas obras ya que las deflexiones
excesivas tienen su origen en defectos de drenaje, donde no tienen salida las
aguas, por eso deberá corregirse previamente el drenaje antes de la
89
rehabilitación y después tomar medidas de soluciones de bacheo y
reparaciones puntuales.
Los valores medios, desviaciones estándar y valores característicos obtenidas en
cada tramo se resumen en la Tabla No 16, por lo que se llega a la conclusión
de que de forma general esta vía requiere diferentes acciones de rehabilitación
en los distintos tramos, ya que de forma general no presenta agotamiento
estructural, pero es necesario realizar acciones mas profundas en los 7 puntos
localizados con desviaciones por encima del valor patrón (100).
Como conclusión a lo largo de toda la vía se deberá restituir la superficie existente
con un espesor calculado de 7 cm, pero antes es imprescindible realizar
acciones de fresado, acciones de mantenimiento y restauración del drenaje
existente y bacheos profundos en las zonas singulares localizadas.
De acuerdo a las políticas actuales de no haberse realizado este estudio,
aplicando la metodología propuesta, las decisiones para la rehabilitación de
esta vía serian, el tradicional “Recape” ó el típico planteamiento de “existe fallo
en la base ó subbase”, sin ningún fundamento teórico y práctico.
90
CAPÍTULO 3
91
3. Análisis de los resultados y proposición de Metodología.
3.1 Análisis de los resultados.
El estudio realizado en la Carretera de Acceso al Central “Manuel Martínez
Prieto”, aplicando la Metodología propuesta para el diseño de la rehabilitación de
pavimentos flexibles, con el equipamiento de primera generación o de bajo
rendimiento existente en el país, proporciono como resultado final:
3. Necesidad de fresado y pavimentación de 7 cm. de mezcla asfáltica del
espesor de la estructura actual, para lo cual los valores de deformación en la
subrasante estarán por debajo del valor admisible, para el nivel de tráfico que
podría circular en los próximos 20 años.
4. La solución al problema de la estructura en las 7 zonas singulares está en la
reconstrucción parcial o soluciones de bacheos en los mismos, teniendo en cuenta
que se restituya y repare el drenaje y de ser necesario la base en algunos casos.
3. La estructura que puede ser colocada para los próximos 10 años es la que
existe. Después de este tiempo es necesario evaluar su comportamiento y el
tráfico existente y determinar la necesidad de refuerzo o no para el futuro.
El cálculo de los costos del proyecto de rehabilitación diseñado en esta vía es de:
Área total a reparar: 13540 m²
Costo de Fresado: $ 40620.00
Costo de la Repavimentación: $ 206 485.00
Costo del Bacheo Profundo en las zonas singulares: $ 20 915.00
Costo del mantenimiento y reparación del drenaje: $ 10150.00
Costo Total proyecto de Rehabilitación: $ $ 278 170.00
A continuación se resumen los datos finales de los estudios y evaluaciones
realizadas para lograr los resultados planteados anteriormente:
92
1. Características generales de cada tramo, los resultados de la evaluación visual y definición de nuevos tramos homogéneos.
Características
generales del
tramo
Tramo
1
Tramo
2
Tramo
3
Tramo
4
Tramo
5
Tramo
6Tramo
7
Longitud (Km). 0.05 0.22 0.28 0.23 0.30 0.33 0.19
No de carriles. 4 2 2 2 2 2 4
Ancho carril. 3.25 4 4 4 4 4 3.50
Estructura
Pavimento.
Cala
No 1
Cala No
1
Cala
No 1
Cala
No 1
Cala
No 1
Cala
No 1
Cala
No 2
Puente. - 1 - - - - -
Alcantarilla. - - 1 - - - -
Acera - 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20
Paseos - 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50
Área Total - 1760 2240 1840 2400 2640 2660
Resultados de
la Inspección. Pav HH Regular
Muy
BuenoBueno Regular Bueno Malo
2. Tramificación a partir de los deterioros y resultados de las deflexiones para obtener las características estructurales del pavimento existente.
ESTACIONES Tramo INICIO FINALCARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DETERIOROS
2 0 + 0.50 0 + 2.70
Se aprecian grandes deterioros, en casi todo el tramo con predominio de desniveles, ondulaciones, exudación y otros, pero existen 3 zonas singulares.
3 0 + 2.70 0 + 5.50
No se aprecian deterioros severos, predomina la exudación y las grietas.
4 0 + 5.50 0 + 7.80
Estructura del pavimento compuesta por 70 cm de subbase, 35 de base y 15 cm de hormigón asfáltico de mezcla gruesa, intermedia y fina.
No se aprecian deterioros severos, predomina la exudación y las grietas.
93
5 0 + 7.80 1 + 0.80
Se aprecian medianos deterioros, pero muy severos, en casi todo el tramo con predominio de desniveles, ondulaciones, exudación y otros y se determino 1 zonas singular.
6 1 + 0.80 1 + 4.10 No se aprecian deterioros severos, predomina la exudación y las grietas
7 1 + 4.10 1 + 6.00
Estructura del pavimento compuesta por 120 cm de subbase, 45 de base y 5,91 in de hormigón asfáltico de mezcla gruesa, intermedia y fina.
Tramo en mal estado técnica, se aprecian grandes deterioros, en casi todo el tramo con predominio de desniveles, ondulaciones, exudación y otros y 3 zonas singulares.
3.2. Proposición de Metodología.
Este trabajo propone una metodología a seguir para el diseño de la rehabilitación
de pavimentos flexibles en Cuba, con el equipamiento de primera generación o
bajo rendimiento existente en el país (Viga Benkelman). Esta metodología se baso en experiencias internacionales, fundamentalmente en la
española, los trabajos que sobre el tema se han elaborado en el país, utilizando métodos
analíticos para la modelación de las estructuras, en la revisión de las estructuras
existentes y propuestas de soluciones para la rehabilitación utilizando los principios de
cálculo en los que se basa la nueva norma cubana para el diseño de pavimentos flexibles
y los resultados obtenidos de este trabajo de tesis.
La metodología comprende el análisis del tráfico presente y perspectivo, la evaluación
visual y deflectométrica del tramo en estudio, el conocimiento de la estructura existente,
en cuanto a materiales y sus valores resistentes, la determinación de la capacidad
resistente de la estructura, su comparación con valores limites y la determinación del
espesor de refuerzo necesario.
94
Metodología para la rehabilitación estructural de pavimentos.La metodología consta de las siguientes etapas de trabajo: 6. Estudio del proyecto y expediente de la vía. 7. Evaluación visual de la vía para definir tramos preliminares. 8. Evaluación deflectométrica de cada tramo homogéneo y análisis de las
características resistentes de la estructura. 9. Análisis del tráfico existente y predicción del tráfico futuro. 10. Comprobaciones de la capacidad estructural a partir del tráfico futuro. 11. Después de realizar el diagnóstico sobre el estado de cada tramo
homogéneo y el nivel de sus deterioros, se analizan las soluciones de rehabilitación posibles y se proyecta la más apropiada en cada caso. El proyecto de la solución de rehabilitación se individualizará para cada uno de los tramos homogéneos que se hayan determinado, basándose en la inspección visual y en el estudio de las deflexiones. De existir zonas que por su estado de deterioro se consideren “singulares” dentro de cada tramo homogéneo se les propone una solución particular localizada.
Condicionales y umbrales que complementan la metodología.1. Para las categorías de tráfico, se consideraran las que se muestran en la
Tabla No 1.
Tabla No 1. Categorías de tráfico pesado
CATEGORÍAS T00 T0 T1 T2 T3 T4
IMDp
(Vehículos pesados/día) 4000
< 4000
2000
< 2000
800
< 800
200
< 200
50 < 50
Nota: La elaboración de esta metodología está basada en las consideraciones de
la Instrucción de Carreteras para la Rehabilitación de Firmes (Norma 6.31C) del
MOPT, España. Se definen las categorías de tráfico que aparecen en la tabla 1
dependiendo de la IMDp (Intensidad Media Diaria de Vehículos Pesados) prevista
para el carril de diseño en el año de puesta en servicio de la actuación de
rehabilitación.
95
2. Si el valor característico de deflexión del tramo no es excesivo, es
necesario analizar si existen deterioros localizados superficialmente que
reflejen falta de capacidad estructural que afecte la subrasante. Se entenderá
que el agotamiento estructural afecta a la subrasante en las zonas localizadas
visualmente y cuando para la categoría de tráfico pesado correspondiente, elvalor de la deflexión en un punto determinado supera los valores indicados en Tabla No 2.
Tabla No2. Deflexión para afectación de la subrasante
CATEGORÍA DE TRÁFICO PESADO
T00 T0 T1 T2 T3 T4
100 125 150 200 250 300
3. Se considerará que el pavimento tiene una vida residual insuficiente siempre que el valor de la deflexión en un punto determinado supere los umbrales indicados en la Tabla No 3. La profundidad de eliminación parcial y
de reposición del pavimento será la necesaria para que el espesor total de
mezclas bituminosas nuevas sea, como mínimo, el indicado también en la
Tabla No 3.
Tabla No 3. Umbrales de deflexión para agotamiento estructural. Espesores totales mínimos de mezcla bituminosa
CATEGORÍA DE TRÁFICO PESADO
T00 T0 T1 T2 T3 T4
Deflexión (10–2 mm) 100 125 150 200 250 300
Umbrales del valor puntual de la deflexión
(10–2 mm) para el agotamiento estructural 50 75 100 125 150-200
Espesor total (cm) de mezcla bituminosa
nueva35 30 25 20 - -
96
4. Después de eliminar las capas agrietadas, si aún quedan mezclas asfálticas sin fisuración, con evidente buen estado y suficiente vida útil, los espesores de éstas se deben considerar como espesores de mezclas nuevas.
5. Tráfico: Ante la ausencia de básculas para el pesaje de los vehículos, para los
estudios de tránsito y estimación de las cargas por ejes de los vehículos
pesados, se utiliza el “Método Indirecto de determinación de las cargas de tráfico”.
6. Evaluación deflectométrica: La deflexión con viga Benkelman de referencia
corresponde a la realizada con un eje de carga de 100kN con ruedas duales, a
la temperatura de 50ºC en la superficie del pavimento y a la humedad de
cálculo en la subrasante. Si las mediciones han sido hechas en otras
condiciones la deflexión de cálculo se obtiene aplicando a la deflexión obtenida
en cada tramo coeficientes de corrección por humedad de la subrasante y por
temperatura del pavimento.
PthiiC CCCdd ***
El coeficiente Ch considera la influencia de las condiciones de humedad de la
subrasante y sus condiciones de drenaje. El coeficiente corrector de
temperatura Ct se aplica cuando la temperatura del pavimento es diferente a
20oC.
En cada tramo se determina la deflexión característica (en centésimas de
milímetro) como:
kSdd MedC
donde dMed es el valor medio de los valores observados y S la desviación
estándar. Para la probabilidad del 95% se utiliza el valor de k = 1,96.
7. Revisión mediante métodos analíticos: Las estructuras se revisan
analíticamente utilizando el Programa ALIZE. Se comprueba si los espesores y
resistencia de materiales existentes son capaces de asimilar un tráfico de
diseño equivalente al número de ejes que pueden haber circulado por el carril
de diseño durante el período de explotación.
97
Las tensiones y deformaciones en las caras inferiores de las capas constituyentes, representan los valores críticos para los propósitos de diseño. Para los efectos de diseño, los valores críticos utilizados en la revisión
de las estructuras son:
o En las mezclas asfálticas, la máxima deformación horizontal de tracción esta
en la cara inferior de la capa de hormigón asfáltico.
o En las capas granulares y subrasante, la máxima deformación vertical de
compresión.
8. Consideraciones sobre la carga de medición: En Cuba la carga de cálculo
establecida en la Norma “Pavimentos Flexibles. Método de Cálculo” es de 100kN
por eje simple con ruedas duales. En las mediciones con la viga Benkelman se
trata de colocar esta carga en el eje trasero del vehículo utilizado.
Datos o información de la vía existente que son necesarios tener para cumplir con la metodología.
En general en los estudios de rehabilitación de pavimentos es necesario tener en cuenta
los siguientes datos o información de la vía existente:
o Inventario de las características geométricas, de proyecto o expediente de la
vía.
o Evaluación del estado mediante inspección visual o mediante equipos de
auscultación.
o Información sobre las características del tráfico y clima.
o Historia de la construcción, actividades de mantenimiento y rehabilitación
ejecutados en la vía.
o Datos sobre costos que permitan seleccionar la variante más adecuada.
o Definición de tramos homogéneos de acuerdo al tráfico y cargas soportadas,
fechas y condiciones de ejecución, condiciones ambientales a que están
sometidos o al análisis de las características geométricas y estructurales de los
pavimentos.
98
Tipos de soluciones a aplicar en una rehabilitación estructuralque son necesarios tener para cumplir con la metodología.
o Eliminación parcial y reposición del pavimento existente, incluyendo el
reciclado de los materiales.
o Recrecimiento del espesor sobre el pavimento existente o refuerzo.
o Combinación de las dos soluciones anteriores.
o Reconstrucción total del pavimento, lo que puede incluir la subrasante.
En la solución de eliminación parcial y reposición del pavimento se retiran la capa
o capas que están agotadas, o próximas al agotamiento, hasta la profundidad que
se considere necesario, sustituyéndolas por otras de materiales nuevos. En este
caso se entiende que el espesor total a colocar sea adecuado para el nivel de
tráfico que circulará en el nuevo período de diseño. La solución de recrecimiento
consiste en colocar sobre el pavimento existente una o varias capas nuevas,
elevando la cota de la superficie de rodadura, por consiguiente, incrementándose
la capacidad estructural o el número de ejes de cálculo que soportará la nueva
estructura.
Razones que justifican la solución de refuerzo que son necesarios tener para cumplir con la metodología.
o Crecimiento del tráfico pesado, que puede producir una reducción significativa
en la vida útil de la estructura.
o Capacidad estructural insuficiente para el tráfico actual, determinada mediante
algún método de inspección visual o utilizando equipos de auscultación.
o Nivel de deterioros cuya magnitud y frecuencia no justifican económicamente
una solución individualizada, por lo cual es más económica una solución
generalizada.
o Uso frecuente de bacheo, sellado de grietas, u otras soluciones de
conservación ordinaria, con elevados costos anuales, que es una medida de
que las condiciones del pavimento están cerca de su agotamiento estructural.
99
Datos de costos globales de las intervenciones aplicadas en la rehabilitación de un pavimento flexible que son necesarios tener
para cumplir con la metodología.Para lograr este objetivo se creo una base de datos, con los detalles de los
Indicadores de costos por actividades a realizar y empresas que la ejecutan,
según estadísticas realizadas por especialistas del Centro Provincial de Vialidad
de Ciudad de la Habana, en obras ejecutadas. El sistema da como resultado el
cálculo de los costos por diferentes unidades de medidas.
3.3. Conclusiones y Recomendaciones del Capitulo 3.
Conclusiones:
1. La metodología que se propone para el análisis de las estructuras de
pavimento flexible, apoyada en evaluación deflectométrica y el cálculo
analítico, nos permite disponer de una herramienta para la elaboración de
proyectos de rehabilitación de pavimentos.
2. La aplicación de esta metodología en el análisis de las actuaciones ha
contribuido con soluciones más efectivas y racionales, porque se dispone de
un procedimiento para las investigaciones de cargas del tráfico que ofrece
resultados confiables, las evaluaciones realizadas con la viga Benkelman se
corresponden con las modelaciones de las estructuras, y se ha confirmado el
comportamiento de las estructuras en nuestras condiciones climáticas, que
fueron establecidas con anterioridad en la normativa cubana de diseño de
pavimentos flexibles.
Recomendaciones:1. Se debe continuar investigando para enriquecer la metodología, incorporando
procedimientos mediante los cuales pueda obtenerse la deformada en el
pavimento, con el objetivo de realizar el cálculo inverso, llegando a establecer
los espesores de refuerzo adecuados para las condiciones propias de tráfico,
clima y materiales.
100
2. Además se debe continuar trabajando en el enriquecimiento de banco de datos
con información de la resistencia de materiales, leyes de fatiga que
representen mejor el comportamiento de las mezclas y suelos, y los resultados
del monitoreo de las estructuras diseñadas con este procedimiento.
101
CONCLUSIONES y RECOMENDACIONES
102
Conclusiones
Al finalizar este trabajo se pueden plantear las siguientes conclusiones:
1. Se logró obtener una metodología válida para el análisis de las estructuras de
pavimentos flexibles, apoyada en la evaluación deflectométrica con la Viga
Benkelman, para la elaboración de proyectos de rehabilitación de pavimentos.
2. Esta metodología nos da la posibilidad de trabajar con el equipamiento de
primera generación o bajo rendimiento existente en el país, a pesar del
desarrollo que existe en el mundo con equipamientos de última generación,
porque se obtienen los resultados esperados.
3. La aplicación de esta metodología en el análisis de las actuaciones ha
contribuido con soluciones más efectivas y racionales, porque se dispone de
un procedimiento para las investigaciones de cargas del tráfico que ofrece
resultados confiables, las evaluaciones realizadas con la viga Benkelman se
corresponden con las modelaciones de las estructuras, y se ha confirmado el
comportamiento de las estructuras en nuestras condiciones climáticas, que
fueron establecidas con anterioridad en la normativa cubana de diseño de
pavimentos flexibles.
4. Se logra una economía de los recursos, porque de acuerdo a las políticas
actuales de no haberse realizado este estudio, aplicando la metodología
propuesta, las decisiones para la rehabilitación de esta vía serian, el tradicional
“Recape” ó el típico planteamiento de “existe fallo en la base ó subbase”, sin
ningún fundamento teórico y práctico.
103
Recomendaciones
Extender la metodología propuesta para todo el país.
Establecer diferentes procedimientos de construcción, para rehabilitar
pavimentos flexibles.
Se debe continuar investigando para enriquecer la metodología, incorporando
procedimientos mediante los cuales pueda obtenerse la deformada en el
pavimento, con el objetivo de realizar el cálculo inverso, llegando a establecer
los espesores de refuerzo adecuados para las condiciones propias de tráfico,
clima y materiales.
La metodología que se propone en el trabajo de pasar a ser una norma, se
convertirá en una herramienta de trabajo que garantizaría el ahorro de los
costosos recursos que requiere esta actividad, ya que los mismos se
ejecutarían según los proyectos que se diseñen donde realmente son
necesarios.
104
BIBLIOGRAFÍA
105
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LIMITED. Ingeniero Mauricio Galindo Rodríguez -Director General de TNM
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EL sistema de evaluación y diagnostico de carreteras, SEDC. Experiencias de Cuba.
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MITRANS Ciudad de la Habana – Cuba. Sistema de evaluación y diagnóstico de carreteras utilizando equipos y procedimientos de bajo costo.18. Ing.Carol Bockelmann Campo. Cargo: Ingeniero de Pavimentos –
Technology and Management – Sucursal Colombia. . Bogotá – Colombia. Correo
Electrónico: [email protected], Ing. Jorge Paz Burbano. Cargo: Gerente
General – Jorge Paz & Cía Ltda. Experiencias del Falling Weight Deflectometer (FWD) empleado para el Control de Construcción de las diferentes capas de un pavimento.
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[email protected]. Deterioro Prematuro de los Pavimentos em Carreteras.20. Dr. E. Tejeda Piusseaut Instituto superior Politécnico José A. Echeverría
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21. Área de gestión de infraestructuras. Equipos de alta Tecnología existentes en el mundo.
DEFLECTÓMETRO KUAB - FWDGRIP TESTERLÁSER LUXLÁSER PORTABLE
108
VÍDEO LÁSER RST ADVANCED
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Ingeniería de firmes en el siglo XXI.24. Norma 6.3 IC: REHABILITACIÓN DE FIRMES
25. Introducción a la auscultación de firmes.
26. G. Jeuffroy. “Proyecto y Construcción de Carreteras”. 27. Revista Ingeniería Civil. Volumen XVIII. Ing Olegario Llamazares Gómez,
Articulo “REFUERZO DE FIRMES FLEXIBLES.
28. Revista Carreteras de la Asociación Argentina de carreteras. Numero 166. Ing
Juan Manuel Campana. Prof. adjunto – facultad de Ingeniería (U.B.A). Articulo.
“EL RETROCALCULO DE MODULOS EN PAVIMENTOS FLEXIBLES”.
29. Revista Infraestructura Vial. Volumen No2. Flintsch, Al-Qadi, Park, Brandon y
appea Virginia Tech Transportation Institute. “RELACION MODULO RESILENTE
DE MATERIALES DE SUBBAS OBTENIDO MEDIANTE RETRO-CALCULO Y EL
MEDIDO EN EL LABORATORIO EN EL “TRAMO DE PRUEBA INTELIGENTE DE
VIRGINIA””.
109
ANEXOS
109
Anexo 1. Resultado de la Inspección y Evaluación Visual.
Tramo 2.
Desde donde concluye el pavimento rígido (a 50 m desde la intersección con la Avenida de
Rancho Boyeros), hasta el final del Acceso a la Facultad de Termo Energética de la Cujae.
NoFALLA CARRIL TIPO DE FALLA MAGNITUD
(m²) SEVERIDAD
1.1.1 Surco o Rodera. 310 290 m² - Severidad Alta. 20 m² - Severidad Media.
1.1.2 Ondulacióntransversal 260 190 m² - Severidad Alta.
70 m² - Severidad Media.
1.1.3 Depresión. 130 60 m² - Severidad Alta. 70 m² - Severidad Media.
1.1.4 Cordón Longitudinal 67.50 67.5 m² - Severidad Alta.
1.1.6 Desniveles. 195 125 m² – Severidad Alta. 70 m² - Severidad Media.
1.5.1
Derecha
Exudación. 25 25 m² - Severidad Media. 1.1.1 Surco o Rodera. 377.50 377.5 m² -Severidad Alta
1.1.2 Ondulacióntransversal 130 130 m² - Severidad Media.
1.1.6 Desniveles. 175 100 m² - Severidad Alta. 75 m² - Severidad Media.
1.5.1
Izquierda
Exudación. 90 90 m² - Severidad Media.
Total de 1.1.1 ---- 735 m²
Total de 1.1.2 ---- 390 m²
Total de 1.1.3 ---- 130 m²Total de 1.1.4 ---- 67.50 m²Total de 1.1.6 ---- 370 m²Total de 1.5.1 ---- 115 m²Total de m² del Tramo 2.
Total de m² con deterioros ---1760. 1210 m² - Severidad Alta. 550 m² - Severidad Media.
Tramo 3.
110
Desde el final del Acceso a la Facultad de Termoenergética de la Cujae hasta el eje del acceso a la base de Transtur (Vehículos ligeros).
NoFALLA CARRIL TIPO DE FALLA MAGNITUD
(m²) SEVERIDAD
1.1.2 OndulaciónTransversal. 90 75 m² - Severidad Alta.
15 m² - Severidad Media. 1.1.4 Cordón Longitudinal. 12 12 m² - Severidad Alta. 1.3.1 Pérdida de Ligante 72 72 m² - Severidad Media. 1.5.1
Derecha
Exudación. 816 816m² - Severidad Media. 1.1.1 Surco o Rodera. 4 4 m² - Severidad Alta 1.2.1 Piel de Cocodrilo. 55 55 m² - Severidad Alta.
1.5.1Izquierda
Exudación. 900 490 m² -Severidad Media. 410 m² -Severidad Alta.
Total de 1.1.1 ---- 4 m²
Total de 1.1.2 ---- 90 m².Total de 1.1.4 ---- 12 m²Total de 1.2.1 ---- 55 m²Total de 1.3.1 ---- 72 m²
Total de 1.5.1 ---- 900 m²
Total de m² del Tramo 3.
Total de m² con deterioros ---1133 556 m² - Severidad Alta. 577 m² - Severidad Media.
111
Tramo 4.Desde el eje del acceso a la base de Transtur (Vehículos ligeros) hasta el acceso
al Hotel Hunday.
NoFALLA CARRIL TIPO DE FALLA MAGNITUD
(m²) SEVERIDAD
1.2.8 Fisura Errática. 80 80m² - Severidad Media. 1.5.1 Exudación 324 324 m²- Severidad Media.
1.5.2Derecha Deterioro de
reparacionespuntuales
6 6 m² - Severidad Alta.
1.2.1 Piel de Cocodrilo. 240 240 m² -Severidad Alta 1.3.4 Nido de Gallina. 4 4 m² - Severidad Alta.
1.5.1 Exudación. 80 70 m² - Severidad Media. 10 m² - Severidad Alta.
1.5.2
IzquierdaDeterioro de reparacionespuntuales
6 6 m² - Severidad Alta.
Total de 1.2.1 ---- 240 m²
Total de 1.2.8 ---- 80m².
Total de 1.3.4 ---- 4 m²
Total de 1.5.1 ---- 404 m²
Total de 1.5.2---- 6 m²
Total de m² del Tramo 4
Total de m² con deterioros ---734 584 m² - Severidad Alta. 150 m²- Severidad Media.
112
Tramo 5.
Desde el acceso al Hotel Hunday hasta el acceso al MINAZ
NoFALLA CARRIL TIPO DE FALLA MAGNITUD
(m²) SEVERIDAD
1.21 Piel de Cocodrilo 356 300m² - Severidad Media. 56m² - Severidad Alta
1.2.8 Fisura Errática. 140 140 m² -Severidad Media. 1.5.1 Exudación 216 216 m² -Severidad Media.
1.5.2
Derecha
Deterioro de reparacionespuntuales
6 6 m² - Severidad Alta.
1.2.1 Piel de Cocodrilo. 126 126 m² -Severidad Alta 1.2.8 Fisura Errática. 140 140 m² -Severidad Alta.
1.5.1 Exudación. 344 304 m² -Severidad Media. 40 m² - Severidad Alta.
1.5.2
IzquierdaDeterioro de reparacionespuntuales
6 6 m² - Severidad Alta.
Total de 1.2.1 ---- 482 m²
Total de 1.2.8 ---- 280m².
Total de 1.5.1 ---- 560 m²
Total de 1.5.2---- 12 m²Total de m² del Tramo 4.
Total de m² con deterioros ---1334 374 m² - Severidad Alta. 960 m² - Severidad Media.
113
Tramo 6.Desde el acceso al MINAZ hasta el final de la Parada de Ómnibus.
NoFALLA CARRIL TIPO DE FALLA MAGNITUD
(m²) SEVERIDAD
1.1.2 Ondulación Transversal 24 24 m² - Severidad Baja. 1.1.5 Sapo (Blandon) 80 80 m² - Severidad Alta
1.21 Piel de Cocodrilo 174 54 m² - Severidad Media. 120m² -Severidad Alta
1.5.1 Exudación 770 770 m² -Severidad Media.
1.5.2
Derecha
Deterioro de reparaciones puntuales 8 8 m² - Severidad Alta.
1.1.1 Surco o Rodera 68 80 m² - Severidad Alta 1.1.2 Ondulación transversal. 165 165 m² -Severidad Media 1.1.5 Sapo (Blandon) 25 25 m² - Severidad Alta 1.2.8 Fisura Errática. 105 105m² - Severidad Media. 1.5.1 Exudación. 771 771 m² -Severidad Media.
1.5.2
Izquierda.
Deterioro de reparaciones puntuales 8 8 m² - Severidad Alta.
Total de 1.1.1 ---- 68 m²
Total de 1.1.2 ---- 189 m²
Total de 1.1.5 ---- 105 m²
Total de 1.2.1 ---- 174 m²
Total de 1.2.8 ---- 105 m².Total de 1.5.1 ---- 1541 m²
Total de 1.5.2---- 16 m²Total de m² del Tramo 4.
Total de m² con deterioros ---2198 309 m² -Severidad Alta. 1865m²-Severidad Media. 24 m² - Severidad Baja.
114
Tramo 7.
Desde el final de la Parada de Ómnibus hasta la Rotonda de la Autopista de
Proyecto 3.
NoFALLA CARRIL TIPO DE FALLA MAGNITUD
(m²) SEVERIDAD
1.1.1 Surco o Rodera 910 300m² - Severidad Media. 610 m² - Severidad Alta
1.1.2Derecha
Ondulación transversal. 420 420 m² - Severidad Media.
1.1.1 Surco o Rodera 420 420 m² - Severidad Alta
1.1.2Izquierda
Ondulación transversal. 910 410m² - Severidad Alta. 500 m² - Severidad Media.
Total de 1.1.1 ---- 1330 m²
Total de 1.1.2 ---- 1330 m².
Total de m² del Tramo 4.
Total de m² con deterioros ---2660 1440 m²- Severidad Alta. 1220m² - Severidad Media.
115
Anexo 2. MODELO DE CAMPO Y GABINETE PARA INSPECCION VISUAL.CALCULO DE CALIFICACION Y EVALUACION DE LA MUESTRA.
Nombre de la Vía: Carretera Acceso CAI “M. M. Prieto”. Longitud de la
Vía (Km.): 1.6 Km.
Tramo:
A 50 m desde la intersección con la Avenida de Rancho Boyeros, hasta el final del Acceso a la Facultad de
Termo energética de la Cujae.
Municipio: Marianao
Origen del tramo:
A 50 m desde la intersección con la Avenida de Rancho Boyeros
Destino del tramo:
El final del Acceso a la Facultad de
Termo energética de la Cujae.
Área (m²): 1760. Longitud del tramo (Km.): 0.22 Km ---Tramo 2
Fecha de la evaluación: 8 Septiembre 2010
Evaluadores: Ma. Caridad Álvarez Quintero. Horario de la evaluación : 8:00 am – 2:00 pm
MODELO - Tramo 2.
Deterioro. 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.6 1.5.120 M 390 H 130H 67.50 H 370H 115 MÁrea según
severidad. 667.5 H
Baja - - - - - -
Media 20 - - - - 115 Área total afectada.
Alta 667.50 390 130 67.50 370 -
CALIFICACIÓN:49 puntos
EVALUACIÓN: Regular.
Densidad. Coeficiente. Subtotal.Deterioro.Baja Media Alta Baja Media Alta Baja Media Alta
Total.
1.1.1 - 0.0113 0.3792 - 0.677 0.090 - 0.00765 0.03413 0.04178
1.1.2 - - 0.2216 - - 0.090 - - 0.1994 0.1994
1.1.3 - - 0.0739 - - 0.745 - - 0.05506 0.05506
1.1.4 - - 0.0383 - - 0.090 - - 0.0345 0.0345
1.1.6 - - 0.2102 - - 0.925 - - 0.19443 0.19443
1.5.1 - 0.0653 - - 0.283 - - 0.01848 - 0.01848
Total. - 0.3065 0.6929 - - - - 0.02313 0.48681 0.50993
116
MODELO DE CAMPO Y GABINETE PARA INSPECCION VISUAL.CALCULO DE CALIFICACION Y EVALUACION DE LA MUESTRA.
Nombre de la Vía:
Carretera Acceso CAI “M. M. Prieto”.
Longitud de la Vía (Km.): 1.6 Km
Tramo:Desde el final del Acceso a la
Facultad de Termo energética de la Cujae hasta el. eje del vial de
acceso a la base de Transtur
Municipio: Marianao
Origen del tramo:
Desde el final del Acceso a la Facultad de Termo energética de
la Cujae.
Destino del tramo:
Eje del vial de acceso a la base de
Transtur.
Área (m²): 2240 Longitud del tramo (Km.): 0.28 ---- Tramo 3,
Fecha: 8 Septiembre 2010 Evaluador: Ma Caridad Alvarez Quintero.Hora: 8:00 am – 2:00 pm
MODELO - Tramo 3.
Deterioro 1.1.1 1.1.2 1.1.4 1.2.1 1.3.1 1.5.14 H 15 M 12 H 55 H 72 M 490 M Área según
severidad 75 H 410 H Baja - - - - - -
Media - 15 - - 72 490 Área total afectada.
Alta 4 75 12 55 - 410
CALIFICACIÓN: 83 Puntos.
EVALUACIÓN: Muy Bueno
Densidad Coeficiente SubtotalDeterioro Baja Media Alta Baja Media Alta Baja Media Alta Total
1.1.1 - - 0.0018 - - 0.090 - - 0.00162 0.00162
1.1.2 - 0.0067 0.0335 - 0.677 0.090 0.00454 0.00302 0.00756
1.1.4 - - 0.0054 - - 0.090 - - 0.00049 0.00049
1.2.1 - - 0.0246 - - 0.900 - - 0.02214 0.02214
1.3.1 - 0.0321 - - - - - - - -
1.5.1 - 0.2188 0.1830 - 0.0283 0.735 - 0.00620 0.13450 0.14070
Total - 0.2576 0.2483 - - - - 0.01074 0.16180 0.17251
117
MODELO DE CAMPO Y GABINETE PARA INSPECCIÓN VISUAL.CÁLCULO DE CALIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DE LA MUESTRA.
Nombre de la Vía:
Carretera Acceso CAI “M. M. Prieto”.
Longitud de la Vía (Km.): 1.6 Km
Tramo:Desde el. eje del vial de acceso a
la base de Transtur hasta el acceso al Hotel Hunday
Municipio: Marianao
Origen del tramo:
Desde el. eje del vial de acceso a la base de Transtur
Destino del tramo:
El acceso al Hotel Hunday
Área (m²): 1840. Longitud del tramo (Km.): 0.23 ---- Tramo 4.
Fecha: 8 Septiembre 2010Evaluador: Ma Caridad Alvarez Quintero.
Hora: 8:00 am – 2:00 pm
MODELO - Tramo 4.
Deterioro 1.2.1 1.2.8 1.3.4 1.5.1 1.5.2240 H 80 M 4 H 70 M 6 H Área según
severidad 334 H Baja - - - - -
Media - 80 - 70 - Área total afectada
Alta 240 - 4 334 6
CALIFICACIÓN: 72 Puntos
EVALUACIÓN: Bueno.
Densidad Coeficiente SubtotalDeterioro Baja Media Alta Baja Media Alta Baja Media Alta Total
1.2.1 - - 0.13043 - - 0.900 - - 0.11739 0.11739
1.2.8 - 0.04348 - - 0.445 - - 0.01935 - 0.01935
1.3.4 - - 0.00217 - - 0.840 - - 0.00182 0.00182
1.5.1 - 0.03804 0.18152 - 0.283 0.735 - 0.01076 0.13342 0.14418
1.5.2 - - 0.00326 - - 0.770 - - 0.00251 0.00251
Total - 0.08152 0.91521 - - - - 0.03011 0.25514 0.28525
118
MODELO DE CAMPO Y GABINETE PARA INSPECCION VISUAL.CALCULO DE CALIFICACION Y EVALUACION DE LA MUESTRA.
Nombre de la Vía: Carretera Acceso CAI “M. M. Prieto”. Longitud de
la Vía (Km.): 1.6 Km
Tramo: Desde el acceso al Hotel Hunday hasta el acceso al MINAZ. Municipio: Marianao
Origen del tramo: Desde El acceso al Hotel Hunday Destino del
tramo: El acceso al MINAZ.
Área (m²): 2400. Longitud del tramo (Km.): 0.30 --- Tramo 5
Ma Caridad Alvarez Quintero. Fecha: 8 Septiembre 2010 Evaluador: Hora: 8:00 am – 2:00 pm
MODELO - Tramo 5.
Deterioro 1.2.1 1.2.8 1.5.1 1.5.2300 M 140M 520 M 12 H Área según severidad182 H 140 H 40 H
Baja - - - - Media 300 140 520 - Área total
afectada. Alta 182 140 40 12 H
CALIFICACIÓN: 55 Puntos.
EVALUACIÓN: Regular.
Densidad Coeficiente SubtotalDeterioro Baja Media Alta Baja Media Alta Baja Media Alta Total
1.2.1 - 0.1250 0.0758 - 0.673 0.900 - 0.0841 0.0682 0.1523
1.2.8 - 0.0583 0.0583 - 0.445 0.860 - 0.0259 0.0456 0.0715
1.5.1 - 0.2167 0.2167 - 0.283 0.735 - 0.0613 0.1593 0.2206
1.5.2 - - 0.0050 - - 0.770 - - 0.0038 0.0038
Total - 0.4000 0.3580 - - - - 0.1713 0.2769 0.4482
119
MODELO DE CAMPO Y GABINETE PARA INSPECCIÓN VISUAL.CÁLCULO DE CALIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DE LA MUESTRA.
Nombre de la Vía:
Carretera Acceso CAI “M. M. Prieto”.
Longitud de la Vía (Km.): 1.6 Km
Tramo:Desde el acceso al MINAZ. hasta el final de la Parada de Ómnibus. Municipio: Marianao
Origen del tramo: Desde el acceso al MINAZ Destino del
tramo:El final de la Parada de Ómnibus.
Área (m²): 2640. Longitud del tramo (Km.): 0.33 ---- Tramo 6
Fecha: 8 Septiembre 2010Evaluador: Ma Caridad Álvarez Quintero.
Hora: 8:00 am – 2:00 pm
MODELO - Tramo 6.
Deterioro 1.1.1 1.1.2 1.1.5 1.2.1 1.2.8 1.5.1 1.5.268 H 24 B 105 H 54M 105M 1541M 16H Área según
severidad - 165M - 120H - - - Baja - 24 - - - - -
Media - 165 - 54 105 154 - Área total afectada.
Alta 68 - 105 120 - - 16
CALIFICACIÓN:79 puntos.
EVALUACIÓN: Bueno.
Densidad Coeficiente SubtotalDeterioro Baja Media Alta Baja Media Alta Baja Media Alta Total
1.1.1 - - 0.0258 - - 0.090 - - 0.0023 0.0023
1.1.2 0.0091 0.0625 - 0.325 0.677 - 0.0030 0.0042 - 0.0072
1.1.5 - - 0.0397 - - - - - - -
1.2.1 - 0.0204 0.0454 - 0.673 0.900 - 0.1373 0.0409 0.1782
1.5.1 - 0.0583 - - 0.283 - - 0.0165 - 0.0165
1.5.2 - - 0.0061 - - 0.770 - - 0.0047 0.0047
Total 0.0091 0.1412 0.117 - - - 0.0030 0.1580 0.0479 0.2089
120
MODELO DE CAMPO Y GABINETE PARA INSPECCIÓN VISUAL.CÁLCULO DE CALIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DE LA MUESTRA.
Nombre de la Vía:
Carretera Acceso CAI “M. M. Prieto”.
Longitud de la Vía (Km.): 1.6 Km
Tramo:Desde el final de la Parada de
Ómnibus hasta la Rotonda de la Autopista de Proyecto 3.
Municipio: Marianao
Origen del tramo: El final de la Parada de Ómnibus. Destino del
tramo:Rotonda de la Autopista de Proyecto 3.
Área (m²): 2660 Longitud del tramo (Km.): 0.19 --- Tramo 7.
Fecha: 8 Septiembre 2010Evaluador: Ma Caridad Álvarez Quintero.
Hora: 8:00 am – 2:00 pm
MODELO - Tramo 7.
Deterioro 1.1.1 1.1.2300 M 920M Área según severidad1030H 410H
Baja - - Media 300 920 Área total
afectada.Alta 1030 410
CALIFICACIÓN: 34 puntos. EVALUACIÓN: Malo.
Densidad Coeficiente SubtotalDeterioro Baja Media Alta Baja Media Alta Baja Media Alta Total
1.1.1 - 0.1128 0.3459 - 0.673 0.900 - 0.0759 0.3113 0.3872
1.1.2 - 0.3872 0.1541 - 0.677 0.090 - 0.2621 0.0139 0.2760
Total - 0.5000 0.5000 - - 0.3380 0.3252 0.6632
121
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0 2
11,6
2
4,06
7,54
5,80
0,00
10,
010,
02
0,00
2 0,
071
0,
042
1 5
17,1
5
5,98
11,1 0
8,54
0,00
50,
07 70,
09
0,02
7 0,
461
0,
457
VE
HIC
ULO
SA
RTI
CU
LAD
OS
3 E
JES
S
IMP
LES
2 4
11,6
21,9
22,6
47,
8914
,611
,20,
016
0,22
0,26
0,
063
1,76
7
1,06
0
68
4
3 0
28,0
0
9,81
18,2
14,0
0,03
60,
510,
61
0,00
0 5,
048
0,
000
4
4 33
,5
411
,721
,716
,70,
072
1,01
1,21
0,
287
11,9
51
4,82
6
5 0
0 1
14,5
1
5,08
9,43
7,25
10,8
0,02
11,
380,
290,
03
0,02
1 6,
998
0,29
0,03
4
1 3
21,1
3
7,39
13,7
10,5
15,8
0,08
65,
801,
230,
14
0,25
9 42
,839
3,69
0,42
8
2 3
27,7
3
9,70
18,0
13,8
20,7
0,24
516
,43,
480,
40
0,73
4 15
9,48
10,4
1,21
3
3 0
34,3
0
12,0
22,3
17,1
25,7
0,55
537
,37,
890,
92
0,00
0 44
7,73
0,00
0,00
0
4 5
40,9
5
14,3
26,5
20,4
30,6
1,08
973
,115
,91,
80
5,44
5 10
47,5
77,4
8,99
3
2 S
IMP
LES
Y
1 TA
ND
EM
5 0
14,5
26,4
0 1
14,5
1
5,08
10,8 8
7,25
10,8 8
6,24
0,02
11,
380,
290,
03
0,02
1 6,
998
0,29
0,03
4
1 9
22,5
9
7,87
16,8
11,2
16,8
9,66
0,11
07,
391,
560,
18
0,98
9 58
,112
14,0
1,63
4
2 2
30,5
2
10,6
22,8
15,2
22,8
13,0
0,35
223
,65,
000,
58
0,70
4 25
1,93
10,0
1,16
2
3 0
38,4
0
13,4
28,8
19,2
28,8
16,5
0,85
757
,612
,11,
42
0,00
0 77
4,88
0,00
0,00
0
4 1
46,4
1
16,2
34,8
23,2
34,8
19,9
1,76
611
8,25
,12,
92
1,76
6 19
26,7
25,1
2,91
6
1 S
IMP
LE Y
2
TAN
DE
M
5 0
14,5
31,9
0 2
9,7
23,
407,
284,
170,
000
0,00
0,00
0,00
1
0,
008
0,00
1
0 13
,4
04,
7010
,05,
770,
002
0,01
0,01
0,00
0
0,
000
0,00
2 3
17,2
3
6,00
12,8 6
7,37
0,00
40,
040,
040,
013
0,10
9 0,
10
3 0
20,9
0
7,31
15,6
8,98
0,00
90,
080,
080,
000
0,00
0 0,
00
4 3
24,6
3
8,61
18,4
10,5
0,01
70,
140,
140,
051
0,43
2 0,
43
4 E
JES
S
IMP
LES
5 0
9,7
14,9
0 1
12,0
1
4,20
9,00
5,16
0,00
10,
010,
010,
001
0,00
9 0,
00
1 0
18,6
0
6,49
13,9
7,98
0,00
60,
050,
050,
000
0,00
0 0,
00
2 3
25,1
3
8,79
1,83
10,7
0,01
80,
160,
160,
055
0,46
7 0,
46
3 0
31,7
0
11,0 8
23,7
13,6
0,04
40,
380,
380,
000
0,00
0 0,
00
4 0
38,2
0
13,3 7
28,6
16,4
0,09
10,
780,
780,
000
0,00
0 0,
00
CA
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1226
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S =
4944
,15
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CA
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N-E
JE =
11
,91
Anexo No 6. Resultados del ALIZE. Calculo de tensiones y deformaciones correspondientes a las estructuras existentes de los pavimentos de los tramos 2, 3, 4, 5 y 6 (seccion1) y al tramo 7 (seccion2).
E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid
Programa ALIZE III (Laboratoire Central des Ponts et Chaussees).
ENTRADA DE DATOS
Titulo del estudio: Carretera Acceso al Central Manuel Martínez Prieto. Denominación de la sección: Tramos del 2 al 6. Sección No1.
DenominaciónEspesor
(cm)Modulo de Elasticidad(Kp / cm²).
Coeficientede Poisson.
HA.Adherencia
15 10000 0.35
BA.Adherencia
35 2500 0.33
SBAdherencia
70 2500 0.33
EAdherencia
Infinito 500 0.30
Rueda Simple. Radio de la huella Cargada 17.700 cm Presión Transmitida por cada rueda 8.160 Kp/cm²
SALIDA DE RESULTADOS
Z(cm)
DeformaciónTangencial
(1/1000)
TensiónTangencial
(Kp/cm²)
DeformaciónVertical.(1/1000).
TensiónVertical(Kp/cm²)
0 0.5187 12.373 - 0.0501 8.160 A
15
HA
Adherido - 0.4733 - 4.960 0.7784 4.312 - 0.4733 0.358 1.6303 4.312
50
BA
Adherido - 0.1495 - 0.057 0.4220 1.017 SB Adherido - 0.1495 - 0.057 0.4220 1.017
120 - 0.0936 - 0.291 0.1242 0.118 - 0.0936 - 0.291 0.1242 0.118
E
D 91.461 mm /100 R 109.27 m R*D = 9993.69 m* mm/100
E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid
Programa ALIZE III (Laboratoire Central des Ponts et Chaussees)
ENTRADA DE DATOS
Titulo del estudio: Carretera Acceso al Central Manuel Martínez Prieto. Denominación de la sección: Tramo 7. Sección 2
Denominación Espesor(cm)
Modulo de Elasticidad(Kp / cm²).
Coeficientede Poisson.
HA. Adherencia 15 10000 0.35
BA. Adherencia 45 4000 0.33
SB Adherencia Infinito 2500 0.33
Rueda Simple. Radio de la huella Cargada 17.700 cm Presión Transmitida por cada rueda 8.160 Kp/cm²
SALIDA DE RESULTADOS
Z((cm)
DeformaciónTangencial
(1/1000)
TensiónTangencial
(Kp/cm²)
DeformaciónVertical.(1/1000).
TensiónVertical(Kp/cm²)
0 0.3743 10.153 0.1053 8.160 A
15
HA
Adherido - 0.3331 - 2.481 0.6647 4.911 - 0.3331 0.430 1.1567 4.911 BA
60 Adherido - 0.1110 - 0.301 0.2332 0.734 - 0.1110 - 0.052 0.3076 0.734
D 91.461 mm /100 R 109.27 m R*D = 9993.69 m* mm/100
Simbología utilizada: z = Profundidad.
D = Deflexión en el punto medio de las huellas de carga. R = Radio de curvatura en el punto medio de las huellas de carga.
Código de evaluación de la posición de máxima tensión o deformación (A) Bajo una rueda simple.
(B) Bajo una de las ruedas gemelas. (C) En el centro de las ruedas gemelas.
ANEXO No 7.
PLANO DE LA EVALUACIÓN VISUAL.
Anexo No. 8 Pantallas de la Base de Datos “Cálculo de Costos por Indicadores”
Vista 1. Pantalla inicial del sistema en Access.
Vista 2. Pantalla para introducir las actividades
Vista 3. Pantalla para introducir las empresas
Vista 4. Pantalla para introducir las unidades de medida.
Vista 5. Pantalla para introducir los indicadores seleccionando para cada
indicador: la empresa, la actividad la unidad de medida y tecleando el valor
unitario y la profundidad.
Vista 6. Pantalla para calcular los costos seleccionando el indicador y tecleando la
cantidad. El valor calculado aparece inmediatamente.
