Estudio y Diseñ o de Estructura de Pavimeñto Rehabilitacio ñ Ví a Chiñchiña – Estacio ñ Uribe y
Tres Puerta – La Felisa.
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1. INTRODUCCION ........................................................................................................................15
2. GENERALIDADES .......................................................................................................................16
2.2 Alcance ...........................................................................................................................16
3. LOCALIZACION DEL PROYECTO .................................................................................................16
4. METODOLOGIA.........................................................................................................................19
5. INFORMACION EXISTENTE........................................................................................................20
6. CARGAS DE DISEÑO ..................................................................................................................22
6.2 Metodología ....................................................................................................................26
6.3 Procesamiento de información. ...................................................................................30
6.3.1 Cálculos. .....................................................................................................................30
6.3.2 Selección de la estación de conteo. ........................................................................31
6.3.3 Confiabilidad ...............................................................................................................33
6.3.4 Distribución direccional y por carril ..........................................................................34
6.3.5 Periodo de diseño ......................................................................................................34
6.3.6 Selección del modelo ................................................................................................34
6.3.7 Numero de ejes equivalentes Estación 338 ...........................................................36
7. TRABAJO DE CAMPO Y ENSAYOS ..............................................................................................37
7.3 Inspección Visual VIZIR. ...............................................................................................45
7.4 Medición con del IRI. .....................................................................................................53
7.5 Evaluación de obras de drenaje y subdrenaje existente. .........................................56
8. CARACTERIZACION GEOTECNICA .............................................................................................60
9. ESTIMACION DE LA ESTRUCTURA DE DISEÑO. .........................................................................62
9.1 Módulo Resiliente de la Subrasante – Numero estructural efectivo. ......................63
9.2 Espesores de Diseño. ...................................................................................................74
9.2.1 Número estructural requerido ..................................................................................75
10. CONSIDERACION DRENAJE Y SUBDRENAJE. .........................................................................80
11. ZONAS DE AMPLIACIONES – BERMAS ..................................................................................80
11.1.1 Parámetros de diseño ...........................................................................................80
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12. CONCLUSIONES – RECOMENDACIONES ...............................................................................97
13. GENERALIDADES ...................................................................................................................98
13.2 Alcance ...........................................................................................................................99
14. LOCALIZACION DEL PROYECTO .............................................................................................99
15. METODOLOGIA ...................................................................................................................102
16. INFORMACION EXISTENTE ..................................................................................................103
17. CARGAS DE DISEÑO ............................................................................................................109
17.2 Metodología ..................................................................................................................112
17.3 Procesamiento de información. .................................................................................116
17.3.1 Cálculos. ...................................................................................................................116
17.3.2 Selección de la estación de conteo. ......................................................................116
17.3.3 Confiabilidad .............................................................................................................119
17.3.4 Distribución direccional y por carril ........................................................................119
17.3.5 Periodo de diseño ....................................................................................................119
17.3.6 Selección del modelo ..............................................................................................120
17.3.7 Numero de ejes equivalentes Estación 338 .........................................................121
18. TRABAJO DE CAMPO Y ENSAYOS ........................................................................................122
19. CARACTERIZACION GEOTECNICA........................................................................................140
20. ESTIMACION DE LA ESTRUCTURA DE DISEÑO. ...................................................................153
20.2.1 Precipitaciones y temperaturas ..............................................................................157
20.2.2 Temperatura Mezcla Asfáltica ................................................................................161
20.3.1 Mezcla densa en caliente .......................................................................................162
20.3.2 Base Granular ..........................................................................................................165
20.3.3 Subbase Granular ....................................................................................................165
20.4.1 Ecuaciones de transferencias. ...............................................................................166
20.4.2 Sección característica – Módulos de capas existentes. .....................................172
20.4.3 Módulos Elásticos. ...................................................................................................180
20.4.4 Vida Residual de la Estructura. ..............................................................................182
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20.4.5 Método de Intervención – Espesores de Refuerzo. ............................................183
20.4.6 En zona de carriles principales utilizando 20 cm de base granular ..................184
20.4.7 Modelos estructurales .............................................................................................185
21. GENERALIDADES .................................................................................................................191
21.2 Alcance .........................................................................................................................191
22. METODOLOGIA ...................................................................................................................191
23. CARGAS DE DISEÑO ............................................................................................................192
24. TRABAJO DE CAMPO Y ENSAYOS ........................................................................................192
25. CARACTERIZACION GEOTECNICA........................................................................................212
26. ESTIMACION DE LA ESTRUCTURA DE DISEÑO. ...................................................................214
26.1.1 Precipitaciones y temperaturas ..............................................................................214
26.1.2 Temperatura Mezcla Asfáltica ................................................................................218
26.2.1 Mezcla densa en caliente .......................................................................................219
26.2.2 Base Granular ..........................................................................................................220
26.2.3 Subbase Granular ....................................................................................................220
26.3.1 Ecuaciones de transferencias. ...............................................................................221
26.3.2 Deformación máxima admisible a tracción en la carpeta asfáltica ...................222
26.3.3 Deformación máxima admisible en la subrasante: .............................................224
26.3.4 Control de ahuellamiento esfuerzo vertical en subrasante: ...............................224
26.3.5 Control de deflexión (deflexión máxima admisible) .............................................224
26.3.6 Sección característica – Módulos de capas existentes. .....................................225
26.3.7 Sección Característica Tramo Homogéneo 1 ......................................................227
26.3.8 Sección Característica Tramo Homogéneo 2 ......................................................228
26.3.9 Módulos Elásticos. ...................................................................................................229
26.3.10 Corrección Modulo de la Mezcla Asfáltica por Temperatura. ........................229
26.3.11 Corrección Modulo resiliente subrasante. ........................................................229
26.3.12 Corrección Modulo resiliente granulares. .........................................................230
26.3.13 Vida Residual de la Estructura. ..........................................................................231
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26.3.14 Método de Intervención – Espesores de Refuerzo Alternativa 1. .................232
26.3.15 Método de Intervención – Espesores de Refuerzo Alternativa 2. .................234
26.3.16 Espesores de Refuerzo Alternativa 3 Base estabilizada. ...............................236
27. GENERALIDADES .................................................................................................................242
27.2 Alcance .........................................................................................................................242
28. LOCALIZACION DEL PROYECTO ...........................................................................................243
29. INFORMACION EXISTENTE ..................................................................................................246
30. CARGAS DE DISEÑO ............................................................................................................252
30.1.1 Selección de la estación de conteo. ......................................................................253
30.1.2 Numero de ejes equivalentes Estación 338 .........................................................253
31. TRABAJO DE CAMPO Y ENSAYOS ........................................................................................254
32. CARACTERIZACION GEOTECNICA........................................................................................277
33. ESTIMACION DE LA ESTRUCTURA DE DISEÑO. ...................................................................291
33.1.1 Temperatura Mezcla Asfáltica ................................................................................296
33.2.1 Mezcla densa en caliente .......................................................................................297
33.2.2 Base Granular ..........................................................................................................299
33.2.3 Subbase Granular ....................................................................................................299
33.3.1 Ecuaciones de transferencias. ...............................................................................300
33.3.2 Sección característica – Módulos de capas existentes. .....................................307
33.3.3 Módulos Elásticos. ...................................................................................................318
33.3.4 Vida Residual de la Estructura. ..............................................................................321
33.3.5 Método de Intervención – Espesores de Refuerzo. ............................................323
34. PR31 +0000 – PR33+0000 ........................................................ ¡Error! Marcador no definido.
35. CONCLUSIONES – RECOMENDACIONES .................................. ¡Error! Marcador no definido.
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LISTADO DE TABLAS
Tabla 1 Sectorización PR42 – PR45 Deflexiones en el centro del plato ............................................21
Tabla 2 Resumen módulos resiliente de la subrasante PR42 – PR45 ...............................................21
Tabla 3 Espesores promedio (m) de los materiales encontrados en sondeo tramo PR42 – PR45. ...21
Tabla 4 Número estructura efectivo reportado PR42 – PR45...........................................................22
Tabla 5 Estructura de diseño PR42 – PR45 .......................................................................................22
Tabla 6 Factor daños para tipos de vehículos...................................................................................26
Tabla 7 Estación de conteo seleccionada. ........................................................................................31
Tabla 8 Valores series históricas estación de conteo 338 ................................................................32
Tabla 9 Confiabilidad asumida. ........................................................................................................33
Tabla 10 Factores de distribución por carril y direccional. ...............................................................34
Tabla 11. Periodo de diseño .............................................................................................................34
Tabla 12 Coeficiente de regresiones ecuaciones de proyección ......................................................35
Tabla 13 Determinación del número de ejes equivalentes de 8.2 ton en el carril de diseño. ..........36
Tabla 14 Datos de deflexión en el centro del plato (m) .................................................................39
Tabla 15 Consolidado de deflexiones criticas ...................................................................................42
Tabla 16 Tramos homogéneos deflectometría. ................................................................................43
Tabla 17 Datos de campaña deflectrométricas carril izquierdo .......................................................44
Tabla 18 Datos de campaña deflectrométricas carril derecho .........................................................45
Tabla 19 Datos de campo formato B3 VIZIR ....................................................................................48
Tabla 20 Formato VIZIR B2 Inspección de campo. Hoja 1 ................................................................49
Tabla 21 Calculo de Índice de Deterioro Superficial. Hoja 1 .............................................................50
Tabla 22 Calculo de Índice de Deterioro Superficial Is. Hoja 2 .........................................................51
Tabla 23 Is en el tramo homogéneo por deflexión. ..........................................................................52
Tabla 24 Valores parciales de IRI. Hoja 1 ..........................................................................................54
Tabla 25 Valores parciales de IRI. Hoja 2. .........................................................................................55
Tabla 26Valor del IRI ponderado en tramos homogéneos por deflexión. ........................................56
Tabla 27 Estado de obras de drenaje transversales. Hoja 1 .............................................................58
Tabla 28 Estado de las obras hidráulicas transversales. Hoja 2 ........................................................59
Tabla 29 Características apique No.1 ...............................................................................................61
Tabla 30 Características apique No. 2 ..............................................................................................62
Tabla 31 Característica apique No. 3 ................................................................................................62
Tabla 32 Característica apique No. 4 ................................................................................................62
Tabla 33 Calculo de módulo resiliente de subrasante carril izquierdo .............................................65
Tabla 34 Calculo de módulo resiliente de la subrasante carril derecho ...........................................65
Tabla 35 “ae” carril lado izquierdo ...................................................................................................66
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Tabla 36 “ae” carril derecho. ............................................................................................................66
Tabla 37 Modulo efectivo del pavimento carril izquierdo ................................................................67
Tabla 38 Modulo efectivo del pavimento carril derecho ..................................................................67
Tabla 39 Numero estructural efectivo del pavimento carril izquierdo .............................................68
Tabla 40 Numero estructural efectivo carril derecho. ......................................................................68
Tabla 41 Datos de resistencia AASHTO – 93. ....................................................................................69
Tabla 42 Resultados consolidados (promedio) de inspección y auscultación del sector ..................70
Tabla 43 Puntos con deflexiones excesivas en cada sector homogéneo ..........................................70
Tabla 44 Muestra de cálculo del Numero estructural requerido Tramo Homogéneo 1 ...................76
Tabla 45 Numero estructural requerido ...........................................................................................76
Tabla 46 Numero estructural requerido para refuerzo ....................................................................77
Tabla 47 Espesores de refuerzo en centímetros ..............................................................................77
Tabla 48 Resumen de sistema de intervención rehabilitación de estructura de pavimento. ...........77
Tabla 49 Tabla resumen sistema de intervención ............................................................................79
Tabla 50 Modulo resiliente subrasante tramos homogéneos .........................................................81
Tabla 51 Calidad del drenaje en función del tiempo de remoción del aguaFUENTE: GUIA AASHTO -
93 .....................................................................................................................................................83
Tabla 52 Valores de coeficiente de drenaje en función de tiempo de exposición próximos a la
saturaciónFUENTE: GUIA AASHTO - 93 ............................................................................................85
Tabla 53Modulo de elasticidad de mezcla asfáltica a 20°C ..............................................................86
Tabla 54 Modulo elástico mezcla asfáltica a temperatura del pavimento en la zona ......................87
Tabla 55 Coeficiente estructural AASHTO para subbase granular ....................................................88
Tabla 56 Coeficiente estructural AASHTO para base granular..........................................................89
Tabla 57 Espesores mínimos AASHTO .............................................................................................91
Tabla 58 Diseño AASHTO -93 Tramo 1 .............................................................................................92
Tabla 59 Diseño AASHTO -93 Tramo 2 .............................................................................................93
Tabla 60 Diseño AASHTO – 93 Tramo 3 ............................................................................................94
Tabla 61 Diseño AASHTO – 93 Tramo 4 ............................................................................................95
Tabla 62 Solución planteada Unión Temporal Metrovias Corredores ...........................................107
Tabla 63 Modulo resiliente estudio de actualización ....................................................................108
Tabla 64 Temperatura media anual ponderada. ............................................................................108
Tabla 65 Resumen estructura recomendada APCFUENTE: ACTUALIZACION DE ESTUDIO
GEOTECNICO PARA DISEÑO PAVIMENTO – APC LTDA .................................................109
Tabla 66 Factor daños para tipos de vehículos ...............................................................................112
Tabla 67 Estación de conteo seleccionada. ....................................................................................116
Tabla 68 Valores series históricas estación de conteo 1084 ..........................................................117
Tabla 69 Confiabilidad asumida. ....................................................................................................119
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Tabla 70 Factores de distribución por carril y direccional. .............................................................119
Tabla 71. Periodo de diseño ...........................................................................................................119
Tabla 72 Datos típico de entrada y salida para cálculo del tránsito futuro. ...................................120
Tabla 73 Determinación del número de ejes equivalentes de 8.2 ton en el carril de
diseño.FUENTE: PROGRAMA TRANSITO INVIAS ................................................................122
Tabla 74 Datos de deflexión en el centro del plato (m) ...............................................................126
Tabla 75 Parámetros del cuenco de deflexiones ............................................................................129
Tabla 76 Estado del comportamiento de pavimento con base granular ........................................130
Tabla 77 Parámetros del cuenco de deflexiones para diferente tipo de base ................................130
Tabla 78 Tramos homogéneos deflectometría. ..............................................................................131
Tabla 79 Resumen de calificación de daños ...................................................................................136
Tabla 80 Is en el tramo homogéneo por deflexión. ........................................................................137
Tabla 81Valor del IRI ponderado en tramos homogéneos por deflexión. ......................................140
Tabla 82 Promedio de módulo resiliente y numero estructural. ....................................................156
Tabla 83 Puntos con deflexiones excesivas en cada sector homogéneo ........................................157
Tabla 84 Estadística descriptiva de la distribución de las máximas media de temperatura ...........161
Tabla 85 Predicción Modulo dinámico mezcla convencional .........................................................163
Tabla 86 Tensión admisible fibra inferior C.A. ................................................................................169
Tabla 87 Deformación admisible en la subrasante .........................................................................170
Tabla 88 Esfuerzos vertical admisible en la subrasante..................................................................171
Tabla 89 Deflexión Máxima Admisibles .........................................................................................172
Tabla 90 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 1 .............................................................174
Tabla 91 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 2 ..............................................................175
Tabla 92 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 3 ..............................................................176
Tabla 93 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 4 ..............................................................177
Tabla 94 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 5 ..............................................................178
Tabla 95 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 6 ..............................................................179
Tabla 96 Modelos espesores y módulos elásticos retrocalculados ................................................180
Tabla 97 Módulos elásticos ajustados Mpa ...................................................................................182
Tabla 98 Vida remanente en los tramos homogéneos ...................................................................183
Tabla 99 Cuadro resumen modelos de diseño ...............................................................................184
Tabla 100 Módulos elásticos ajustados ........................................................................................184
Tabla 101 Cuadro resumen modelos de diseño rediseño con mayor espesor de base ..................185
Tabla 102 Consumo de deformaciones rediseño rehabilitación calzada ........................................186
Tabla 103 Modelo rediseño de bermas con asfalto convencional en capa MDC-1 ........................188
Tabla 104 Consumo de deformaciones rediseño de bermas..........................................................189
Tabla 105 Datos de deflexión en el centro del plato (m) .............................................................196
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Tabla 106 Parámetros del cuenco de deflexiones ..........................................................................199
Tabla 107 Estado del comportamiento de pavimento con base granular ......................................200
Tabla 108 Parámetros del cuenco de deflexiones para diferente tipo de base ..............................200
Tabla 109 Parámetros de análisis cualitativo cuenco de deflexionesFUENTE: PROPIA. ...........201
Tabla 110 Descripción fallas por fotografía. ...................................................................................206
Tabla 111 Resumen de calificación de daños .................................................................................208
Tabla 112 Estadística descriptiva de la distribución de las máximas media de temperatura .........217
Tabla 113 Predicción Modulo dinámico mezcla convencional .......................................................220
Tabla 114 Tensión admisible fibra inferior C.A. ..............................................................................223
Tabla 115 Esfuerzos vertical admisible en la subrasante................................................................224
Tabla 116 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 1 ...........................................................227
Tabla 117 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 2 ............................................................228
Tabla 118 Modelos espesores y módulos elásticos retrocalculados ..............................................229
Tabla 119 Módulos elásticos ajustados MPa .................................................................................231
Tabla 120 Vida remanente en los tramos homogéneos .................................................................231
Tabla 121 Cuadro resumen modelos de diseño .............................................................................232
Tabla 122 Consumo de deformaciones rediseño rehabilitación calzada ........................................234
Tabla 123 Espesores de Diseño Alternativa 2 .................................................................................234
Tabla 124 Consumo de Alternativa de diseño 2 .............................................................................236
Tabla 125 Valor típico de modulo dinámico base estabilizada con emulsión .................................238
Tabla 126 Modulo dinámico base estabilizada con emulsión ........................................................238
Tabla 127 Espesores de diseño alternativa 3 .................................................................................241
Tabla 128 Consumo deformaciones ...............................................................................................242
Tabla 129 Solución planteada Unión Temporal Metrovias Corredores ..........................................250
Tabla 130 Modulo resiliente estudio de actualización ...................................................................250
Tabla 131 Temperatura media anual ponderada. ..........................................................................251
Tabla 132 Resumen estructura recomendada APCFUENTE: ACTUALIZACION DE ESTUDIO
GEOTECNICO PARA DISEÑO PAVIMENTO – APC LTDA .................................................252
Tabla 133 Estación de conteo seleccionada. ..................................................................................253
Tabla 134 Determinación del número de ejes equivalentes de 8.2 ton en el carril de
diseño.FUENTE: PROGRAMA TRANSITO INVIAS ................................................................253
Tabla 135 Datos de deflexión (m) ................................................................................................257
Tabla 136 Parámetros del cuenco de deflexiones ..........................................................................264
Tabla 137 Estado del comportamiento de pavimento con base granular ......................................265
Tabla 138 Parámetros del cuenco de deflexiones para diferente tipo de base ..............................265
Tabla 139 Tramos homogéneos deflectometría. ............................................................................267
Tabla 140 Resumen de calificación de daños ................................................................................271
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Tabla 142 Is en el tramo homogéneo por deflexión. ......................................................................273
Tabla 143Valor del IRI ponderado en tramos homogéneos por deflexión. ....................................276
Tabla 144 Perfil estratigráfico de acuerdo a apiques.FUENTE: PROPIA ....................................278
Tabla 145 Promedio de módulo resiliente y numero estructural. ..................................................294
Tabla 146 Puntos con deflexiones excesivas en cada sector homogéneo ......................................295
Tabla 148 Predicción Modulo dinámico mezcla convencional .......................................................298
Tabla 149 Tensión admisible fibra inferior C.A. ..............................................................................302
Tabla 150 Deformación admisible en la subrasante .......................................................................304
Tabla 151 Esfuerzos vertical admisible en la subrasante................................................................305
Tabla 152 Deflexión Máxima Admisibles .......................................................................................306
Tabla 153 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 1 ...........................................................308
Tabla 154 Tramo Homogéneo 2 – Sección Característica 2 ............................................................309
Tabla 155 Tramo Homogéneo 3 – Sección Característica 3 ............................................................310
Tabla 156 Tramo Homogéneo 4 – Sección Característica 4 ............................................................311
Tabla 157 Tramo Homogéneo 5 – Sección Característica 5 ............................................................312
Tabla 158 Tramo Homogéneo 6 – Sección Característica 6 ............................................................313
Tabla 159 Tramo homogéneo 7 – sección característica 7 .............................................................314
Tabla 160 Tramo homogéneo 8 – Sección característica 8 ............................................................315
Tabla 161 Tramo homogéneo 9 – sección característica 9 .............................................................316
Tabla 162 Tramo homogéneo 10 – sección característica 10 .........................................................317
Tabla 163 Resumen de tramos homogéneos – secciones características. ....................................318
Tabla 164 Modelos espesores y módulos elásticos retrocalculados ..............................................319
Tabla 165 Módulos elásticos ajustados Mpa .................................................................................321
Tabla 166 Vida remanente en los tramos homogéneos .................................................................321
Tabla 167 Cuadro resumen modelos de diseño .............................................................................324
Tabla 168 Consumo Estructura de Diseño ......................................................................................325
LISTADO DE GRAFICAS
Grafica 1 Localización del proyecto en Colombia. ............................................................................17
Grafica 2 Localización del corredor Vial en el Departamento de Caldas ..........................................18
Grafica 3 Características topográfica del corredor Vial. ...................................................................19
Grafica 4 Localización estación de conteo 338 .................................................................................24
Grafica 5 Clasificación Vehículos según MOPT .................................................................................25
Grafica 6 Pantallazo programa PAV – NT1 del INVIAS ....................................................................31
Grafica 7 Valores distribución y factores equivalencia de carga para tipos de vehículos ................33
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Grafica 8 Graficas de las ecuaciones de regresión ...........................................................................35
Grafica 9 Deflexiones carril derecho ................................................................................................40
Grafica 10 Deflexiones lado izquierdo ..............................................................................................40
Grafica 11 Deflexiones lado derecho e izquierdo PR40 +0000 - PR42+0200 ....................................41
Grafica 12 Deflexiones máximas en la calzada PR40+0000 – PR42+0200 ........................................43
Grafica 13 Diferencias acumuladas tramos homogéneos por deflexiones .......................................44
Grafica 14 Índice de Deterioro Superficial (Is) ..................................................................................52
Grafica 15 Resumen rehabilitación estructura de pavimento ..........................................................78
Grafica 16 Distribución mensual de las lluvias Estación Cenicafe.....................................................82
Grafica 17 Salida programa DRIP ......................................................................................................84
Grafica 18 Resumen estructura de pavimento en ampliaciones. ....................................................96
Grafica 19 Diseño en zonas de bajo tránsito vehicular como bahías ................................................97
Grafica 20 Localización del proyecto en Colombia. ........................................................................100
Grafica 21 Localización del corredor Vial en el Departamento de Caldas ......................................101
Grafica 22 Características topográfica del corredor Vial. ...............................................................102
Grafica 23 Zona en estudio Unión Temporal Metrovias Corredores ..............................................104
Grafica 24 Precipitación media anual .............................................................................................105
Grafica 25 Sección transversal típica PR15 –PR23 ..........................................................................105
Grafica 26 Localización estación de conteo 338 .............................................................................110
Grafica 27 Clasificación Vehículos según MOPT ............................................................................111
Grafica 28 Pantallazo programa PAV – NT1 del INVIAS .................................................................116
Grafica 29 Comportamiento TPD Estación 1084 ............................................................................118
Grafica 30 Valores distribución y factores equivalencia de carga para tipos de vehículos ............118
Grafica 31 Graficas de las ecuaciones de regresiónFUENTE: PROGRAMA TRANSITO INVIAS
.......................................................................................................................................................121
Grafica 32 Perfil estratigráfico de acuerdo a apiques. ....................................................................124
Grafica 33 Deflexiones carril derecho ............................................................................................127
Grafica 34 Deflexiones lado izquierdo ............................................................................................127
Grafica 35 Deflexiones lado derecho e izquierdo PR00 +0000 – PR06+0000 .................................128
Grafica 36 Zonas del cuenco de deflexiones ..................................................................................129
Grafica 37 Parámetros de análisis cualitativo cuenco de deflexionesFUENTE: PROPIA. ..........131
Grafica 38 Diferencias acumuladas tramos homogéneos por deflexionesFUENTE: PROPIA ....132
Grafica 39 Distribución de daños en al área estudiada ..................................................................135
Grafica 40 Distribución de daños por tipo. .....................................................................................135
Grafica 41 Índice de Deterioro Superficial (Is) ................................................................................137
Grafica 42 Resumen de calificación por Regularidad Superficial de la sector de la vía en
estudioFUENTE: PROPIA...........................................................................................................139
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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Grafica 43 Valor de deflexiones en el centro de la carga. ..............................................................155
Grafica 44 Deflexión y número estructural efectivo. ......................................................................156
Grafica 45 precipitación anual estación Uribe. ...............................................................................158
Grafica 46 Curvas Intensidad – Duración – Frecuencia Estación Uribe. .........................................159
Grafica 47 Distribución mensual de las lluvias Estación Cenicafe...................................................160
Grafica 48 Distribución de Temperaturas medias ..........................................................................160
Grafica 49 Curva maestra mezcla asfáltica con asfalto modificado Temperatura 34°C..................165
Grafica 50 Sistema de falla por agrietamiento por tensión Fuente: Concepto
mecanicista de pavimentos SCT. ..............................................................................................167
Grafica 51 Comparativo valores admisibles de las deformaciones en fibra superior subrasante .170
Grafica 52 Sistema de intervención – espesores rediseño rehabilitación calzada..........................187
Grafica 53 Sistema de intervención – espesores rediseño bermas ................................................189
Grafica 54 Sistema de intervención - espesores .............................................................................190
Grafica 55 Perfil estratigráfico de acuerdo a apiques. ....................................................................194
Grafica 56 Deflexiones carril derecho ............................................................................................196
Grafica 57 Deflexiones lado izquierdo ............................................................................................197
Grafica 58 Deflexiones lado derecho e izquierdo PR31 +0000 – PR31+0000 .................................198
Grafica 59 Zonas del cuenco de deflexiones ..................................................................................199
Grafica 60 Diferencias acumuladas tramos homogéneos por deflexionesFUENTE: PROPIA ....202
Grafica 61 Distribución de daños en al área estudiada ..................................................................207
Grafica 62 Distribución de daños por tipo. .....................................................................................207
Grafica 63 Índice de Deterioro Superficial (Is) ................................................................................209
Grafica 64 Resumen de calificación por Regularidad Superficial del sector de la vía en
estudioFUENTE: PROPIA...........................................................................................................211
Grafica 65precipitación anual estación Uribe. ...............................................................................215
Grafica 66 Curvas Intensidad – Duración – Frecuencia Estación Uribe. .........................................215
Grafica 67Distribuciónmensual de las lluvias Estación Cenicafe. ...................................................216
Grafica 68Distribución de Temperaturas medias ...........................................................................217
Grafica 69 Sistema de intervención – espesores alternativa 1 .......................................................233
Grafica 70 Espesores de diseño alternativa 2 .................................................................................235
Grafica 71 Modelo de estructura con base estabilizada. ................................................................237
Grafica 72 Espesores de diseño alternativa 3 .................................................................................241
Grafica 73 Localización del proyecto en Colombia. ........................................................................243
Grafica 74 Localización del corredor Vial en el Departamento de Caldas ......................................244
Grafica 75 Características topográfica del corredor Vial. ...............................................................246
Grafica 76 Zona en estudio Unión Temporal Metrovias Corredores ..............................................247
Grafica 77 Precipitación media anual .............................................................................................248
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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Grafica 78 Sección transversal típica PR15 –PR23 ..........................................................................248
Grafica 79 Deflexiones carril derecho ............................................................................................262
Grafica 80 Deflexiones lado izquierdo ............................................................................................262
Grafica 81 Deflexiones lado derecho e izquierdo PR40 +0000 – PR54+0000 .................................263
Grafica 82 Zonas del cuenco de deflexiones ..................................................................................264
Grafica 83 Parámetros de análisis cualitativo cuenco de deflexiones ...........................................266
Grafica 84 Diferencias acumuladas tramos homogéneos por deflexiones
FUENTE: PROPIA ......................................................................................................................267
Grafica 85 Distribución de daños en al área estudiada ..................................................................270
Grafica 87 Distribución de daños por tipo. .....................................................................................270
Grafica 88 Índice de Deterioro Superficial (Is) ................................................................................273
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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Grafica 89 Resumen de calificación por Regularidad Superficial de la sector de la vía en estudio
.......................................................................................................................................................275
Grafica 90 Valor de deflexiones en el centro de la carga. ..............................................................293
Grafica 91 Deflexión y número estructural efectivo. ......................................................................294
Grafica 96 Curva maestra mezcla asfáltica con asfalto modificado Temperatura 34°C..................299
Grafica 97 Vida remanente tramos homogéneos ..........................................................................322
Grafica 98 Sistema de intervención – espesores ............................................................................325
LISTADO DE FOTOGRAFIAS
Fotografía 1 Apique de campo .........................................................................................................37
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Fotografía 2 Medición de deflexiones con equipo tipo KUAB ..........................................................38
Fotografía 3 Daños variado en la calzada, en donde se evidencia además algún tipo de reparación
.........................................................................................................................................................46
Fotografía 4 Falla en bloques de diferentes tamaños, lo que pone a funcionar la estructura como
adoquinada ......................................................................................................................................46
Fotografía 5 Fisuras en varias direcciones y abultamientos .............................................................47
Fotografía 6 Medición de IRI y espesores con georadar ...................................................................53
Fotografía 7 PR40+090 tubería deteriorada Fotografía 8 Tuberías desemboquillada .57
Fotografía 9 PR40+413 Tubería fisurada Fotografía 10 Tubería PR40+475 con
filtraciones .......................................................................................................................................57
Fotografía 11 Apique PR41+ 280. Se observa la presencia de agua a 1.10 m. ..................................60
Fotografía 12 Apique PR40+750, se observa sobre tamaños a nivel de capas granulares. ..............61
Fotografía 13 PR40+0206 Daños que se reflejan con una alta deflexión puntual ............................71
Fotografia 14 PR40+0900 Zona con deflexión puntual alta ..............................................................72
Fotografia 15 PR41+0101 Zona con daños excesivos y altas defelxiones .........................................73
Fotografia 16 PR41+0701 Falla de media luna, movimiento de la ladera talud inferior. ..................74
I. CHINCHINA – ESTACION URIBE
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1. INTRODUCCION
El Consorcio Rehabilitación Vial 2014, fue adjudicataria de la Licitación LP-SGT-
SRN-019-2012 cuyo objeto es MANTENIMIENTO Y REHABILITACIÓN DE LAS
CARRETERAS: PEREIRA - MANIZALES, SECTOR CHINCHINÁ - ESTACIÓN
URIBE. RUTA 29 TRAMO 2902; TRES PUERTAS - PUENTE LIBERTAD,
SECTOR TRES PUERTAS - LA MANUELA RUTA 50 TRAMO 5005; TRES
PUERTAS - LA ESTRELLA. RUTA 50CL02; QUIEBRA DE VÉLEZ - IRRA - LA
FELISA, SECTOR LA ESTRELLA - LA FELISA RUTA 29 TRAMO 2903; CAUYA -
LA PINTADA, SECTOR LA FELISA LA PINTADA, RUTA 25 TRAMO 2508.
DEPARTAMENTO DE CALDAS. Los sectores a intervenir de acuerdo a los
pliegos y a lo concertado con la Territorial Caldas y la Interventoría de proyecto
son:
Vía Chinchiná – Estación Uribe: PR40+0000 – PR42+0200
Vía Tres Puertas – La Estrella: PR00+0000 – PR06+0000
Vía La Estrella – La Felisa: PR33+0000 – PR31+0000
PR38+0800 – PR39+0500
PR40+0000 – PR54+0000
Dentro de las obligaciones contractuales del Consorcio están la elaboración y/o
actualización de los Estudios y Diseños de los sectores a intervenir, de tal manera
que se garantice una adecuada transitabilidad: confortable, segura y estable, en el
periodo de diseño.
Aquí se presenta la actualización de los diseños de la estructura del pavimento en
el sector PR40+0000 – PR42+0200 de la Vía Chinchiná – Estación Uribe.
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2. GENERALIDADES
2.1 Objeto
En base a la exploración geotécnica, a las cargas de diseños y a las condiciones
medioambientales del corredor, se pretende establecer la estructura de pavimento
que garantice la adecuada transitabilidad de la vía Chinchiná – Estación Uribe en
el sector PR40 + 0000 – PR42+0200. Esto como obra de rehabilitación, debido a
la existencia de una estructura de pavimento, obras de drenaje y obras de
contención.
2.2 Alcance
En un periodo de diseño de 10 años, y bajos las condiciones de transito existe de
la vía Chinchiná – Estación Uribe y específicamente en el sector PR40+0000 –
PR42+0200, se diseña la estructura de rehabilitación de pavimento y, además, se
dan recomendaciones en el aspecto constructivo y particularmente en el aspecto
de estructuras de drenaje y subdrenaje necesarias para garantizar la duración y
buen funcionamiento de la estructura de pavimento.
Para lograr los objetivos y alcance se realiza exploración geotécnica, auscultación
visual, ensayo de deflectometría con FWD, medición de IRI y estimación del
tránsito en base a los conteos reportados en la estación 338 de la Vía Chinchiná –
Manizales.
3. LOCALIZACION DEL PROYECTO
La Carretera Chinchiná – Estación Uribe, se localiza en el Departamento de Calda
y une dos poblaciones de suma importancia en el desarrollo económico del País,
siendo el corredor de actividad económica netamente agrícola con sembrados de
café y, esta vía es, además, una variante a la vía principal concesionada. Dada las
características de la vía, por ella se desplaza una gran cantidad de vehículos tipo
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automóviles y/o de bajo tonelaje de cargas. En épocas de cosechas el incremento
de vehículos pesado es significativo.
Grafica 1 Localización del proyecto en Colombia.
La localización del tramo vial en el departamento de Caldas se muestra a
continuación.
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Grafica 2 Localización del corredor Vial en el Departamento de Caldas
FUENTE: INVIAS
El corredor y sus aspectos geomorfológicos muestran que la vía presenta alta
pendiente longitudinal con una máxima de 35% y un promedio de pendiente del
14% y se desarrolla en una longitud aproximada de 2160 m. Las coordenadas
geográficas del corredor son: PR40+0000: 5°00’59.95”N, 75°32’23.72”W;
PR42+0200: 5°01’36.86”N, 75°32’13.54”W.
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Grafica 3 Características topográfica del corredor Vial.
FUENTE: GOOGLE EARTH
4. METODOLOGIA
Para el logro del alcance de los objetos del proyecto que es un diseño adecuado
de la estructura de pavimento, en base a la Guía Metodológica de Diseño de
Rehabilitación de Pavimentos Asfalticos del INVIAS y de acuerdo al actual estado
del arte en la material, se propone las siguientes actividades básicas o principales.
Reconocimiento del Terreno por los especialistas de vía, pavimento e
hidráulica.
Análisis de información existente como estudios anteriores.
Recopilación de información básica, como datos de estaciones climáticas,
planchas IGAC, información de accidentabilidad, etc de ser necesarios.
Levantamiento de daños superficiales.
Levantamiento de obras de drenaje y subdrenaje.
Campaña deflectrométricas con FWD.
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Toma de IRI.
Apiques y/o sondeos.
Ensayos de laboratorio.
Procesamiento de información.
Evaluación de transito como carga vehicular.
Caracterización de materiales viales.
Diseño de la estructura de pavimento en base al análisis de la información
mencionada y aplicando la Guía Metodológica para diseños de obras de
rehabilitación de pavimentos asfalticos del INVIAS.
Recomendaciones y conclusiones
.
5. INFORMACION EXISTENTE
De la información existente se dispone de la revisión de Estudios presentado por
el Consorcio UM-024 con las principales características:
Abscisas: PR42+0000 – PR45+0000.
Carga Vehicular proyectada a 10 años: 7.3x106.
Se realizaron apiques en promedio cada 270m.
Se reportaron materiales con espesores variables, resaltando en promedio,
7 cm de mezcla asfáltica densa, un material ligado asfaltico de espesor
promedio de 15cm y subyace una capa granula de aproximadamente 40cm.
Se muestran valores muy variables de esta estructura.
La subrasante clasifica como suelos ML y MH principalmente, encontrando
también SM.
Se registra daños apreciables tipo piel de cocodrilo.
Los CBR sumergido varían de 1.5% a 5.25% en la subrasante.
Los resultados de deflexiones medidas con equipo FWD se muestran en la
tabla No.1, esto se supone es una sectorización previa.
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Tabla 1 Sectorización PR42 – PR45 Deflexiones en el centro del plato
Los módulos resiliente de subrasante calculado con los datos de FWD son:
Tabla 2 Resumen módulos resiliente de la subrasante PR42 – PR45
TRAMO Mr AASHTO (psi)
PR42+0000 - PR42+0950 4099
PR42+0950 - PR44+0000 2929
PR44+0000 - PR45+0000 5261
Los materiales promedios encontrados en el tramos homogéneos son:
Tabla 3 Espesores promedio (m) de los materiales encontrados en sondeo tramo PR42 – PR45.
TRAMO Mezcla
asfáltica Base
asfáltica Capa
granular 1 Capa
granular 2
PR42+0000 - PR42+0950 0.07 0.23 0.2 -
PR42+0950 - PR44+0000 0.07 0.12 0.3 -
PR44+0000 - PR45+0000 0.1 - 0.23 0.27
En base a números estructurales asignados por las características de los
materiales y con los espesores previos se establece el número estructural
efectivo de cada sector.
Los coeficientes estructurales asignados son:
TRAMO
Deflexion
promedio
(m)
Desviacion
Estandar
(m)
Deflexion
caracteristica
(m)
PR42+0000 - PR42+0950 353 122 597
PR42+0950 - PR44+0000 613 271 1161
PR44+0000 - PR45+0000 538 230 998
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a) Mezcla densa en caliente: 0.25
b) Base asfáltica: 0.18
c) Capa granular 1: 0.10
d) Capa granular 2: 0.05
Los números estructurales asignados a las capas existentes son:
Tabla 4 Número estructura efectivo reportado PR42 – PR45
TRAMO SNeff
PR42+0000 - PR42+0950 2.62
PR42+0950 - PR44+0000 2.72
PR42+0950 - PR44+0000 (con fresado)
2.23
PR44+0000 - PR45+0000 1.93
La estructura de diseño recomendada es:
Tabla 5 Estructura de diseño PR42 – PR45
TRAMO Fresar Base
granular nueva
Mezcla MDC-2
PR42+0000 - PR42+0950 5 15 13
PR42+0950 - PR44+0000 - 15 14
PR44+0000 - PR45+0000 5 15 14.5
6. CARGAS DE DISEÑO
Las cargas vehiculares se establecen en base al número de vehículos pesados o
comerciales que transitan por la vía y en un periodo de diseño de 10. Una forma
más precisa de establecer las cargas es por medio de espectro de carga, pero
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debido a la ausencia de estación de pesaje, se utilizara los datos de conteo de la
estación 338 de la vía Chinchiná – Manizales y con los resultados obtenidos del
programa TRANSITO del INVIAS.
Los datos del programa TRANSITO, los cuales están hasta el año 2005, se
amplían con los conteos recientes según reporte del INVIAS.
6.1 Recolección de Información
El Instituto nacional de vías entidad encarga de la infraestructura vial en Colombia
a partir de unas décadas atrás, en función de sus responsabilidades y en control
de la red vial del país localizo en todo el territorio Colombiano en las diferentes vía
principales estaciones de conteo y pesajes para llevar un control de los corredores
existentes.
Para nuestro estudio tomaremos las series históricas y la composición vehicular
promedio semanal de las bases de datos del INVIAS que tiene a partir de 1997, la
cual es alimentada por la estación de conteo y pesajes. Para nuestro proyecto
luego de evaluar la localización de las diferentes estaciones se toma la estación
338 según clasificación INVIAS, las cual se encuentran sobre el corredor vial en
estudio.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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Grafica 4 Localización estación de conteo 338
La clasificación de vehículos está basada en la clasificación de vehículos de
Colombia según el M.O.P.T como se describe en la siguiente figura.
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Grafica 5 Clasificación Vehículos según MOPT
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6.2 Metodología
Para estimar el transito se empleara la metodología vigente en la actualidad del
Instituto Nacional de Vías – INVIAS, para la proyección del tránsito equivalente y
así determinar el número de ejes equivalentes de 80 KN en el periodo de diseño,
teniendo en cuenta las series históricas del tránsito promedio diario y la
composición vehicular. Igualmente como se mencionó anterior mente los cálculos
se realizaran usando los factores camión establecidos en el año 2005 por INVIAS
y publicados en la cartilla de Volúmenes de transito de dicho año.
A continuación se describen los diferentes pasos para obtener los ejes
equivalentes mediante la metodología del INVIAS.
1. Identificación de la estación a utilizar y su base de datos. 2. Determinar el número de ejes equivalentes a partir de las series históricas
se debe tener en cuenta el factor daño de cada vehículo.
Tabla 6 Factor daños para tipos de vehículos
Tipo de
vehículo
Factor de daño (FD)
Vacío Cargado
Autos - 0
Bus grande - 1.0
C2p 0.01 1.01
C2g 0.08 2.72
C3-C4 0.24 3.72
C5 0.25 4.88
>C5 0.26 5.23
Teniendo la anterior información y por medio de la siguiente ecuación se
determina el número de ejes equivalentes 80KN para el carril de diseño
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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kvehiculo
lvehiculo
iañokiañokiañoiañodiarioton FDVTPDSN )(%,2.8
Dónde:
iañodiariotonN ,2.8 : Número de ejes equivalentes de 8.2 ton en cada año i de la serie
histórica (sumadas ambas direcciones)
iañoTPDS : Transito promedio diario semanal en cada año i de la serie histórica
(sumadas ambas direcciones)
iañokV% : Porcentaje del tipo de vehículo k en cada año i de la serie histórica,
expresado en tanto por uno
iañokFD : Factor de daño del vehículo k para cada año i. (Normalmente el factor de
daño de vehículo k es el mismo para todos los años i del periodo de la serie
histórica)
3. Análisis estadístico de la serie histórica y selección del modelo representativo del crecimiento del tránsito.
Luego de obtener los números de ejes equivalentes 80KN, lo que se pretende es
realizar un análisis estadístico para establecer el modelo que más se ajuste a los
datos originales de la serie histórica.
4. Estimación de del tránsito proyectado para el periodo de diseño, en el carril de diseño considerando un nivel de confianza.
Calculo del error estándar del modelo de crecimiento del tránsito:
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2'
)('
1
2
mod
n
YiYin
i
elo
Dónde:
σ : Error estándar del modelo seleccionado
Yi : Valor observado o medido en el año i
Yimodelo : Valor calculado con el modelo, en el año i
n' : Número de años analizados de la serie histórica
i : Varía de 1 a n’
ii. Cálculo del error estándar en la predicción del tránsito, error de
pronóstico
(pronóstico)j año por año en el período de diseño.
'
1
)(
)()(
'
1
2
2
nXXi
XXn
i
j
jpronóstico
Dónde:
i : Representa los años de la serie histórica
j : Representa los años de proyección en el período de diseño (pronóstico)
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j : Error estándar de la estimación del tránsito, en el año j del período de
diseño
σ: Error estándar del modelo seleccionado
Xj: Cada uno de los años del período de diseño
Xi: Cada uno de los años de la serie histórica
X: Año medio de la serie histórica
n': Número de años analizados de la serie histórica
iii. Cálculo de los valores de corrección (Cj) para el tránsito equivalente
proyectado en cada uno de los años del período de diseño (Nj), con base
en el nivel de confianza deseado.
ZrC jpronósticoj )(
iv. Cálculo del número de ejes equivalentes de 8.2ton diarios, corregidos
por confiabilidad, en cada uno de los años del período de diseño (N’j)
jjj CNN '
Dónde:
Nj': Ejes equivalentes diarios corregidos para el año j del período de diseño
Nj: Ejes equivalentes diarios calculados por el modelo seleccionado, para el
año j
Cj: Corrección para el año j, en ejes equivalentes, que permite asegurar el
nivel de confianza deseado
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v. Cálculo del número de ejes equivalentes de 8.2 ton acumulados durante
el período de diseño, sumadas ambas direcciones
n
j
jañodíassdireccioneambasacumuladoston NN1
//2.8 '365
vi. Cálculo del número de ejes equivalentes de 8.2 ton acumulados en el
carril de diseño durante el período de diseño, por concepto de la
componente normal del tránsito.
FdNNn
j
jañodíasnormaldiseñodecarrilton
1
/,2.8 '365
6.3 Procesamiento de información.
6.3.1 Cálculos.
Los cálculos se realizaron por medio del software PAV-NT1, es un programa
desarrollado por Instituto Nacional de Vías (INVIAS), el cual se encuentra en el
manual de diseño de pavimentos asfaltico y que puede ser descargado de la
página web de la entidad.
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Grafica 6 Pantallazo programa PAV – NT1 del INVIAS
6.3.2 Selección de la estación de conteo.
Tabla 7 Estación de conteo seleccionada.
CARRETERA CHINCHINA - MANIZLES
CODIGO DE LA ESTACIÓN 338
En base a la estación elegida podemos observar la información correspondiente a
los diferentes años en la cual se tiene información recolectada sobre los diferentes
TPDs los cuales representan las características del transporte de esta importante
vía.
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Tabla 8 Valores series históricas estación de conteo 338
Estacion Año TPDs A% B% C% C2p C2g C3 - C4 C5 >C5 Desv
338 1968 1979 60 15 25 0 0 0 0 0 0
338 1969 2159 60 14 26 0 0 0 0 0 0
338 1971 2268 59 15 26 0 0 0 0 0 0
338 1972 2298 59 15 26 0 0 0 0 0 0
338 1973 2566 66 16 18 0 0 0 0 0 0
338 1974 2318 56 20 24 0 0 0 0 0 0
338 1975 2774 62 14 24 0 0 0 0 0 0
338 1976 2827 62 16 22 0 0 0 0 0 0
338 1977 3162 65 16 19 0 0 0 0 0 0
338 1978 3579 65 15 20 0 0 0 0 0 0
338 1979 3708 66 13 21 0 0 0 0 0 0
338 1980 3982 65 13 22 0 0 0 0 0 0
338 1981 3976 65 12 23 0 91 6 3 0 0
338 1982 3934 68 13 19 0 0 0 0 0 0
338 1983 3919 69 12 19 0 91 5 4 0 0
338 1984 3981 71 12 17 0 88 6 6 0 0
338 1985 4095 74 11 15 0 3769 307 307 0 0
338 1986 3923 76 10 14 0 3243 276 239 14 0
338 1987 4344 80 9 11 0 2708 264 279 15 0
338 1988 4653 79 10 11 0 3035 221 276 22 0
338 1989 4577 76 10 14 1421 2571 219 382 61 0
338 1990 4179 69 12 19 1555 3311 324 367 82 0
338 1991 4269 70 11 19 1322 3595 287 365 63 0
338 1992 3265 69 13 18 0 0 0 0 0 0
338 1993 3347 66 12 22 1270 2785 891 143 77 0
338 1994 3262 70 7 23 1249 2713 725 259 140 0
338 1995 3723 77 6 17 2550 1530 240 67 31 349
338 1996 4680 69 8 23 1422 4653 584 506 309 506
338 1997 4350 73 9 18 1511 3018 383 339 234 390
338 1998 5381 72 8 20 2219 3834 538 627 541 438
338 1999 4820 77 9 14 1893 2539 201 63 34 484
338 2000 4521 74 10 16 1549 2874 281 109 46 429
338 2001 6676 76 10 14 2593 2740 468 338 289 429
338 2002 6650 73 12 15 1756 4068 451 356 316 431
338 2003 6438 73 5 22 2343 2716 427 384 426 801
338 2004 6621 75 11 14 3274 3014 62 23 24 304
338 2005 5836 79 10 12 2554 2277 14 11 1 485
338 2006 7098 70 13 17 4634 3812 13 2 2 349
338 2007 6130 73 13 14 3296 2711 10 3 2 349
338 2008 6175 72 12 16 3783 3112 0 1 1 349
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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Mediante los presente grafico se observa los valores a tener en cuenta para los
factores de equivalencia y distribución promedio para los diferentes tipos de
vehículos, los cuales son vigentes para nuestro territorio.
Grafica 7 Valores distribución y factores equivalencia de carga para tipos de vehículos
6.3.3 Confiabilidad
Par determinar el valor se tuvo en cuenta las recomendaciones de la AASHTO y
teniendo en cuenta las características de la vía.
Tabla 9 Confiabilidad asumida.
CONFIABILIDAD
CONFIABILIDAD 95
Zr 1.645
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Página 34
6.3.4 Distribución direccional y por carril
Característica que afecta el flujo de servicio y el cual tiene un impacto en la
operación en vía de dos carriles. Las condiciones óptimas ocurren cuando la
división del tránsito es cerca del 50% en cada sentido
Tabla 10 Factores de distribución por carril y direccional.
6.3.5 Periodo de diseño
El valor fue obtenido en base a las características y tipo de estructura de
pavimento a construir (Pavimento flexible) y teniendo en cuentas las políticas de
mantenimiento existente en el país.
Tabla 11. Periodo de diseño
PERIODO DE DISEÑO
10 AÑOS.
6.3.6 Selección del modelo
Del análisis de la información consolidad, se observa un muy bajo coeficiente de
regresión para la proyección de los distintos modelos; esto debido a la escasa
correlación entre los valores de conteo obtenido año a año, tal vez por situaciones
externas como épocas de año en el cual se realiza el conteo, situaciones de
bloqueo en vías alternas, etc.
DISTRIBUCCIÓN EN %
DIRECIONAL 50
POR CARRIL 100
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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Tabla 12 Coeficiente de regresiones ecuaciones de proyección
Grafica 8 Graficas de las ecuaciones de regresión
Se puede observar que el modelo exponencial presenta un crecimiento vertiginoso
lo cual no es real para los comportamientos de la vía en estudio, igualmente para
los modelos logarítmicos y potencial no evidencian los comportamientos futuros
que puede presentar esta importante vía del territorio Colombiano, asumiendo las
políticas a ejecutarse.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 36
Para el presente estudio se determinó que el modelo que representa el
comportamiento del tránsito para la vía en estudio es el MODELO LINEAL.
6.3.7 Numero de ejes equivalentes Estación 338
El número de ejes equivalentes a cargas de 8. 2 ton es de 6.02x106, en el carril de
diseño.
Tabla 13 Determinación del número de ejes equivalentes de 8.2 ton en el carril de diseño.
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7. TRABAJO DE CAMPO Y ENSAYOS
Con la finalidad de lograr los objetivos del estudio se realizaron los siguientes
trabajos de campo.
Exploración con apiques cada 500m.
Medición de deflexión con FWD cada 100m.
Inspección Visual metodología VIZIR..
Medición de IRI.
Medición de espesores con georadar.
Evaluación de obras de drenaje y subdrenaje existente.
7.1 Exploración con Apiques
Fotografía 1 Apique de campo
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Página 38
Se realizaron apiques cada 500m, aproximadamente. Básicamente e encuentran 4
estratos de materiales: (1) Una carpeta asfáltica (2) Material ligado asfaltico con
gradación abierta y sobretamaños (3) Material tipo afirmado (4) Subrasante.
7.2 Medida de deflexiones FWD.
Fotografía 2 Medición de deflexiones con equipo tipo KUAB
Se anexa los datos de campo de la campaña deflectometría. La temperatura
media en la hora del ensayo fue de 16°C, con lo que la temperatura del pavimento
estuvo próxima a 20°c, por lo que la máxima corrección de la deflexión por
temperatura fue de 1.01.
Las características del equipo son:
Numero de geófonos : 6
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Carga estándar: 40N
Radio del plato de carga: 0.15m
Presión del plato de carga: 565.88kpa.
Se muestra los resultados de la deflexión central en el carril derecho e izquierdo.
Tabla 14 Datos de deflexión en el centro del plato (m)
0 (cm.) 0 (cm.)
K 40+000 621 K 40+050 221
K 40+100 606 K 40+149 192
K 40+206 834 K 40+248 304
K 40+301 564 K 40+350 315
K 40+401 479 K 40+450 575
K 40+506 207 K 40+550 256
K 40+601 311 K 40+643 560
K 40+700 160 K 40+750 249
K 40+802 337 K 40+878 548
K 40+900 612 K 40+949 233
K 41+007 453 K 41+048 383
K 41+101 867 K 41+150 688
K 41+206 778 K 41+250 728
K 41+300 541 K 41+348 808
K 41+403 353 K 41+449 442
K 41+496 451 K 41+550 498
K 41+602 297 K 41+650 352
K 41+701 458 K 41+748 233
K 41+801 249 K 41+847 308
K 41+902 232 K 41+950 216
ABSCISAD(0)
ABSCISAD(0)
LADO DERECHO LADO IZQUIERDO
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Grafica 9 Deflexiones carril derecho
Grafica 10 Deflexiones lado izquierdo
Deflexión
promedio
Deflexión
promedio
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Grafica 11 Deflexiones lado derecho e izquierdo PR40 +0000 - PR42+0200
Se evidencia un mayor valor de deflexiones entre las abscisas pr40+0800 a
PR41+0550.
El consolidad de las deflexiones más altas se muestra a continuación.
Deflexión
promedio
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Tabla 15 Consolidado de deflexiones criticas
0
K 40+000 621
K 40+100 606
K 40+206 834
K 40+301 564
K 40+450 575
K 40+550 256
K 40+643 560
K 40+750 249
K 40+878 548
K 40+900 612
K 41+007 453
K 41+101 867
K 41+206 778
K 41+348 808
K 41+449 442
K 41+496 451
K 41+650 352
K 41+701 458
K 41+847 308
K 41+950 216
Promedio 528
Desviacion
Estandar190.86
ABSCISAD(1)
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Grafica 12 Deflexiones máximas en la calzada PR40+0000 – PR42+0200
De acuerdo a la técnica de diferencia acumulada, se presentan 4 tramos
homogéneos.
Tabla 16 Tramos homogéneos deflectometría.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
K 4
0+0
00
K 4
0+1
00
K 4
0+2
06
K 4
0+3
01
K 4
0+4
50
K 4
0+5
50
K 4
0+6
43
K 4
0+7
50
K 4
0+87
8
K 4
0+9
00
K 4
1+0
07
K 4
1+1
01
K 4
1+2
06
K 4
1+3
48
K 4
1+4
49
K 4
1+4
96
K 4
1+6
50
K 4
1+7
01
K 4
1+84
7
K 4
1+95
0TRAMO
TRAMO 1 PR40+0000 PR40+0360
TRAMO 2 PR40+0360 PR41+0000
TRAMO 3 PR41+0000 PR41+0460
TRAMO 4 PR41+0460 PR42+0200
ABSCISAS
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Grafica 13 Diferencias acumuladas tramos homogéneos por deflexiones
Los datos de las deflexiones o lecturas de los distintos geófonos se muestran.
Tabla 17 Datos de campaña deflectrométricas carril izquierdo
CARGA TEMPERATURA
D(1) D(2) D(3) D(4) D(5) D(6) D(7)
0 30 60 90 120 150 180
K 40+050 221 159 98 77 46 31 22 41 15 20 14.00 46 18
K04+0149 192 111 66 50 24 18 13 41 15 20 14.00 46 17
K 40+248 304 198 128 93 63 48 32 41 15 20 14.00 46 16
K 40+350 315 201 123 94 68 49 39 41 15 20 14.00 46 16
K 40+450 575 317 158 112 72 56 36 41 15 20 14.00 46 16
K 40+550 256 173 84 56 28 14 9 41 15 20 14.00 46 16
K 40+643 560 264 80 44 28 18 13 41 15 20 14.00 46 17
K 40+750 249 170 109 80 57 48 37 41 15 20 14.00 46 17
K 40+878 548 313 191 87 50 25 16 41 15 20 14.00 46 17
K 40+949 233 159 107 82 62 47 36 41 15 20 14.00 46 16
K 41+048 383 287 217 177 138 116 90 41 15 19 14.00 46 15
K 41+150 688 447 278 199 141 109 79 41 15 20 14.00 46 16
K 41+250 728 367 158 76 29 21 13 41 15 20 14.00 46 16
K 41+348 808 449 245 161 103 67 37 40 15 19 14.00 46 16
K 41+449 442 297 173 127 92 74 55 41 15 19 14.00 46 16
K 41+550 498 315 198 150 106 87 66 40 15 19 14.00 46 16
K 41+650 352 281 214 165 124 102 75 41 15 19 14.00 46 15
K 41+748 233 180 132 104 75 58 45 41 15 19 14.00 46 15
K 41+847 308 242 171 129 88 67 47 41 15 19 14.00 46 15
K 41+950 216 139 76 42 23 13 8 41 15 19 14.00 46 14
ABSCISA
DEFLEXIONES 1/1000 mm RADIO
CARGA
(cm)
ESPESOR
C.A. (cm)
ESPESOR
M.G.(cm)
TEMPARATURA AIRE °
CkN PAVIMENTO °C
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Tabla 18 Datos de campaña deflectrométricas carril derecho
7.3 Inspección Visual VIZIR.
Siguiendo la metodología de la Guía de Diseño de Rehabilitación de Pavimentos
Asfalticos del INVIAS, se realiza la inspección visual de daños.
CARGA TEMPERATURA
D(1) D(2) D(3) D(4) D(5) D(6) D(7)
0 30 60 90 120 150 180
K 40+000 621 368 172 85 47 35 26 41.1 15 20 14 46 14
K 40+100 606 369 194 110 61 40 31 41.3 15 19 14 46 15
K 40+206 834 521 291 195 138 108 84 41.4 15 19 14 46 15
K 40+301 564 356 198 121 90 78 64 41.3 15 19 14 46 14
K 40+401 479 229 93 59 40 32 26 41.1 15 19 14 46 14
K 40+506 207 151 110 90 75 66 55 41.3 15 19 14 46 14
K 40+601 311 225 139 83 42 24 14 41.0 15 19 14 46 15
K 40+700 160 106 59 33 23 14 9 41.4 15 19 14 46 15
K 40+802 337 208 104 53 24 14 9 41.4 15 19 14 46 14
K 40+900 612 416 260 181 115 91 68 40.7 15 19 14 46 15
K 41+007 453 320 208 151 114 92 78 41.0 15 19 14 46 15
K 41+101 867 529 334 245 169 128 94 40.8 15 19 14 46 15
K 41+206 778 467 194 85 36 22 12 40.9 15 19 14 46 14
K 41+300 541 296 128 63 33 20 15 41.2 15 19 14 46 14
K 41+403 353 240 168 130 89 71 54 41.0 15 19 14 46 14
K 41+496 451 266 142 87 54 37 26 40.2 15 19 14 46 14
K 41+602 297 248 200 165 130 107 83 40.7 15 19 14 46 15
K 41+701 458 374 289 229 173 141 107 40.7 15 19 14 46 15
K 41+801 249 175 124 95 70 55 42 40.8 15 19 14 46 15
K 41+902 232 159 94 55 34 20 14 41.3 15 19 14 46 15
ABSCISA
DEFLEXIONES 1/1000 mm RADIO
CARGA
(cm)
ESPESOR
C.A. (cm)
ESPESOR
M.G.(cm)
TEMPARATURA AIRE °
CkN PAVIMENTO °C
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Página 46
Fotografía 3 Daños variado en la calzada, en donde se evidencia además algún tipo de reparación
Fotografía 4 Falla en bloques de diferentes tamaños, lo que pone a funcionar la estructura como adoquinada
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 47
Fotografía 5 Fisuras en varias direcciones y abultamientos
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 48
Tabla 19 Datos de campo formato B3 VIZIR
DE HASTA Long (m) G Long (m) G Long (m) G Long (m) G Long (m) G Long (m) G Unidad G Long (m) G Long (m) G G Área (m2) G Long (m) G Long (m) G Long (m) G Long (m) G Long (m) G Long (m) G Long (m) G Long (m) G
40+000 40+020 20 7.00 7.00 3 13.00 3
40+020 40+040 20 7.00 4.00 2 2.00 2 20.00 1 2.00 2
40+040 40+060 20 7.00
40+060 40+080 20 7.50 12.00 3 4.00 1 3.00 2
40+080 40+100 20 7.50 13.00 2 5.00 2 6.00 2
40+100 40+120 20 7.30 4.00 1 3.00 1 18.00 1 2.00 2
40+120 40+140 20 7.30 12.00 2 3.75 2 3.00 3 10.00 1
40+140 40+160 20 7.30 18.00 1 2.00 1 20.00 2 19.50 2
40+160 40+180 20 7.20 15.00 1 2.50 1 10.00 1 3.00 2
40+180 40+200 20 7.20 30.00 1 2.00 1 6.00 1 1.00 1
40+200 40+220 20 7.20 20.00 1 9.50 2 3.00 2
40+220 40+240 20 7.20 4.00 3 2.00 3 16.00 2 11.00 3
40+240 40+260 20 7.20 20.00 1
40+260 40+280 20 7.20 20.00 1 2.00 1
40+280 40+300 20 7.20 20.00 1
40+300 40+320 20 7.20 14.00 1 7.00 1 5.00 1 6.00 2
40+320 40+340 20 7.20 20.00 1 9.50 3
40+340 40+360 20 7.20 12.00 2 3.00 2 4.00 1
40+360 40+380 20 7.20 18.00 2 6.00 3
40+380 40+400 20 7.20 18.00 2 29.00 3
40+400 40+420 20 7.20 30.00 2 9.00 3
40+420 40+440 20 7.20 20.00 2 10.00 3
40+440 40+460 20 7.20 4.00 2 6.00 2 14.00 2 22.00 2
40+460 40+480 20 7.20 8.00 2 35.00 2
40+480 40+500 20 7.20 18.00 3 23.00 3 4.00 2
40+500 40+520 20 7.20 6.00 1 2.00 1 18.00 3 20.00 2 4.00 2
40+520 40+540 20 7.20 20.00 2 39.00 2
40+540 40+560 20 7.20 8.00 2 12.00
40+560 40+580 20 7.20 12.00 1 4.50 1
40+580 40+600 20 7.20 10.00 1 3.00 1 6.00 1
40+600 40+620 20 7.40 20.00 1 8.00 1 3.00
40+620 40+640 20 7.40 4.00 1 4.00 1
40+640 40+660 20 7.40
40+660 40+680 20 7.40 2.00 2 1.00 1
40+680 40+700 20 7.30 6.00 2 2.00 2 11.00 1 1.00 2
40+700 40+720 20 7.30 23.00 2 20.00 2 27.00 2
40+720 40+740 20 7.30 9.00 2 20.00 2 6.00
40+740 40+760 20 7.30 16.00 4.00 1 20.00 2 1.00 2
40+760 40+780 20 7.30 3.00 1 6.00 1
40+780 40+800 20 7.30 6.00 1 2.00 2 20.00 2 2.00 2
40+800 40+820 20 7.30 8.00 2 9.00 2 15.00 1 7.00 3
40+820 40+840 20 7.30 4.00 2 4.00 1
40+840 40+860 20 7.30 3.00 2 8.00 2 20.00 2 4.00 2
40+860 40+880 20 7.30 4.00 2
40+880 40+900 20 7.30 8.00 2 4.00 1 14.00 1.00 2
40+900 40+920 20 7.30 16.00 1 2.00 2
40+920 40+940 20 7.30 10.00 1 1.00 2
40+940 40+960 20 7.30 18.00 2
40+960 40+980 20 7.30 2.00 1 2.00 1 13.00 1
40+980 41+000 20 7.30
PU EX AMFTJ AAPR
Longitud
de
Muestreo
(m)
Ancho de
calzada
(m)DB ECB EB S
Deformación Desprendimientos
DM OFB
Afloramientos Otros DeteriorosFisuras
FLJ PL PA DFPFCT
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 49
Tabla 20 Formato VIZIR B2 Inspección de campo. Hoja 1
AH DL DT FLF FPC B
DE HASTA Long (m) Long (m) Long (m) Long (m) Long (m) Long (m)
40+000 40+020 20 7.00 9.50 9.50 47.50 1 13.00 65.00 3 0.00 8.00 40.00 2
40+020 40+040 20 7.00 0.00 0.00 0.00 0 6.00 30.00 1 10.00 50.00 2 6.00 30.00 2
40+040 40+060 20 7.00 16.00 16.00 80.00 1 20.00 100.00 1 0.00 0.00
40+060 40+080 20 7.50 10.00 10.00 50.00 1 10.00 50.00 1 0.00 3.00 15.00 3
40+080 40+100 20 7.50 10.00 50.00 1 0.00 13.00 65.00 2
40+100 40+120 20 7.30 2.00 10.00 1 3.00 15.00 1 11.00 55.00 2
40+120 40+140 20 7.30 15.00 75.00 2 0.00 18.00 90.00 2
40+140 40+160 20 7.30 17.00 85.00 2 0.00 12.00 60.00 2
40+160 40+180 20 7.20 15.00 75.00 1 0.00 11.00 55.00 1
40+180 40+200 20 7.20 15.00 75.00 1 0.00 17.00 85.00 1
40+200 40+220 20 7.20 3.00 3.00 15.00 1 7.00 35.00 1 3.00 15.00 1 20.00 100.00 1
40+220 40+240 20 7.20 4.00 4.00 20.00 2 18.00 90.00 1 0.00 3.00 15.00 3
40+240 40+260 20 7.20 14.00 70.00 3 0.00 0.00
40+260 40+280 20 7.20 2.00 2.00 10.00 1 40.00 200.00 2 7.00 35.00 0.00
40+280 40+300 20 7.20 3.00 3.00 15.00 1 18.00 90.00 2 2.00 10.00 2 4.00 20.00 2
40+300 40+320 20 7.20 5.00 5.00 25.00 1 10.00 50.00 1 0.00 14.00 70.00 2
40+320 40+340 20 7.20 10.00 50.00 3 3.00 15.00 11.00 55.00 3
40+340 40+360 20 7.20 3.00 3.00 15.00 2 5.00 25.00 1 23.00 115.00 2 18.00 90.00 2
40+360 40+380 20 7.20 3.00 15.00 2 4.00 20.00 2 0.00
40+380 40+400 20 7.20 12.00 60.00 2 16.00 80.00 2 3.00 15.00 1
40+400 40+420 20 7.20 8.00 40.00 3 0.00 6.00 30.00 2
40+420 40+440 20 7.20 11.00 55.00 2 5.00 25.00 2 0.00
40+440 40+460 20 7.20 0.00 6.00 30.00 12.00 60.00 2
40+460 40+480 20 7.20 15.00 75.00 2 18.00 90.00 2 0.00
40+480 40+500 20 7.20 8.00 40.00 1 23.00 115.00 2 4.00 20.00 2
40+500 40+520 20 7.20 15.00 15.00 75.00 1 4.00 20.00 2 11.00 55.00 2 4.00 20.00 2
40+520 40+540 20 7.20 18.00 18.00 90.00 2 11.00 55.00 1 39.00 195.00 2 4.00 20.00 2
40+540 40+560 20 7.20 23.00 115.00 1 18.00 90.00 2 3.00 15.00 2
40+560 40+580 20 7.20 5.00 25.00 2 24.00 120.00 2 12.00 60.00 2
40+580 40+600 20 7.20 0.00 0.00 10.00 50.00 1
40+600 40+620 20 7.40 0.00 8.00 40.00 1 20.00 100.00 1
40+620 40+640 20 7.40 19.00 95.00 1 2.00 10.00 1 12.00 60.00 1
40+640 40+660 20 7.40 5.00 5.00 25.00 1 8.00 40.00 1 17.00 85.00 2
40+660 40+680 20 7.40 5.00 25.00 1 8.00 40.00 2 10.00 50.00 2
40+680 40+700 20 7.30 18.00 90.00 2 2.00 10.00 1 15.00 75.00 2
40+700 40+720 20 7.30 9.00 45.00 2 8.00 40.00 2
40+720 40+740 20 7.30 18.00 90.00 2 15.00 75.00 2
40+740 40+760 20 7.30 9.00 45.00 2 2.00 10.00 1 16.00 80.00 1
40+760 40+780 20 7.30 6.00 6.00 30.00 2 15.00 75.00 3 3.00 15.00 2 6.00 30.00 1
40+780 40+800 20 7.30 3.00 3.00 15.00 1 8.00 40.00 2
40+800 40+820 20 7.30 10.00 10.00 50.00 1 16.00 80.00 2 8.00 40.00 1
40+820 40+840 20 7.30 5.00 5.00 25.00 1 34.00 170.00 1 10.00 50.00 1 2.00 10.00 1
40+840 40+860 20 7.30 22.00 110.00 2
40+860 40+880 20 7.30 31.00 155.00 2 2.00 10.00 3 8.00 40.00 2
40+880 40+900 20 7.30 8.00 14.00 70.00 2 22.00 110.00 2 2.00 10.00 1
40+900 40+920 20 7.30 24.00 120.00 2
40+920 40+940 20 7.30 23.00 115.00 2 2.00 10.00 2 0.00
40+940 40+960 20 7.30 10.00 50.00 1 1.00 5.00 1
40+960 40+980 20 7.30 19.00 95.00 2 0.00 3.00 15.00 1
40+980 41+000 20 7.30 29.00 145.00 2 10.00 50.00 2 0.00
Bacheos y parcheos
Deterioro
%Gravedad
Fisuras piel de cocodrilo
Deterioro
%
Fisuras longitudinales por fatiga
Gravedad
Nivel de
Gravedad
Representativo
GR
Long (m)
Longitud de
Muestreo
(m)
PR Ancho de
calzada
(m)
Ahuellamiento y otras deformaciones estructurales
Deterioro
%Gravedad
Deterioro
%Gravedad
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 50
El cálculo de índice de deterioro superficial, se calcula apoyado en una rutina de
visual basic, y se muestra los resultados.
Tabla 21 Calculo de Índice de Deterioro Superficial. Hoja 1
DE HASTA
40+000 40+020 11.1 3 4.00 0.0 0 4 8.1 1 1 5 8.3 2 0 5
40+020 40+040 5.1 1 1.00 8.6 2 2 2 0.0 0 2 6.2 2 0 2
40+040 40+060 17.1 1 2.00 0.0 0 2 13.7 1 2 3 0.0 0 0 3
40+060 40+080 8.0 1 1.00 0.0 0 1 8.0 1 1 3 2.9 3 0 3
40+080 40+100 8.0 1 1.00 0.0 0 1 0.0 0 2 12.6 2 0 2
40+100 40+120 1.6 1 1.00 2.5 1 1 1 0.0 0 2 10.9 2 0 2
40+120 40+140 12.3 2 3.00 0.0 0 3 0.0 0 3 17.9 2 0 3
40+140 40+160 14.0 2 3.00 0.0 0 3 0.0 0 3 11.9 2 0 3
40+160 40+180 12.5 1 2.00 0.0 0 2 0.0 0 2 11.1 1 0 2
40+180 40+200 12.5 1 2.00 0.0 0 2 0.0 0 2 17.1 1 0 2
40+200 40+220 5.8 1 1.00 2.5 1 1 1 2.5 1 1 3 8.1 1 0 3
40+220 40+240 15.0 1 2.00 0.0 0 2 3.3 2 2 3 6.0 3 0 3
40+240 40+260 11.7 3 4.00 0.0 0 4 0.0 0 4 0.0 0 0 4
40+260 40+280 33.3 2 3.00 5.8 0 3 1.7 1 1 4 3.0 0 0 4
40+280 40+300 15.0 2 3.00 1.7 2 2 3 2.5 1 1 4 13.1 2 0 4
40+300 40+320 8.3 1 1.00 0.0 0 1 4.2 1 1 3 11.1 2 0 3
40+320 40+340 8.3 3 3.00 2.5 0 3 0.0 0 3 18.1 3 1 4
40+340 40+360 4.2 1 1.00 19.2 2 3 3 2.5 2 2 4 12.1 2 0 4
40+360 40+380 2.5 2 2.00 3.3 2 2 2 0.0 0 2 11.1 0 2
40+380 40+400 10.0 2 2.00 13.3 2 3 3 0.0 0 3 17.1 1 0 3
40+400 40+420 6.7 3 3.00 0.0 0 3 0.0 0 3 20.1 2 0 3
40+420 40+440 9.2 2 2.00 4.2 2 2 2 0.0 0 2 3.0 0 0 2
40+440 40+460 0.0 0 5.0 0 0.0 0 1 0.0 2 0 1
40+460 40+480 12.5 2 3.00 15.0 2 3 3 0.0 0 3 0.0 0 0 3
40+480 40+500 6.7 1 1.00 19.2 2 3 3 0.0 0 3 4.0 2 0 3
40+500 40+520 3.3 2 2.00 9.2 2 2 2 12.5 1 2 3 14.1 2 0 3
40+520 40+540 9.2 1 1.00 32.5 2 3 3 15.0 2 3 5 11.1 2 0 5
40+540 40+560 19.2 1 2.00 15.0 2 3 3 0.0 0 3 18.1 2 0 3
40+560 40+580 4.2 2 2.00 20.0 2 3 3 0.0 0 3 0.0 2 0 3
40+580 40+600 0.0 0 0.0 0 0.0 0 1 3.0 1 0 1
40+600 40+620 0.0 0 6.5 1 1 1 0.0 0 2 5.9 1 0 2
40+620 40+640 15.4 1 2.00 1.6 1 1 2 0.0 0 2 0.0 1 0 2
40+640 40+660 6.5 1 1.00 13.8 2 3 3 4.1 1 1 4 11.8 0 4
40+660 40+680 4.1 1 1.00 6.5 2 2 2 0.0 0 2 0.0 2 0 2
40+680 40+700 14.8 2 3.00 1.6 1 1 3 0.0 0 3 4.0 2 0 3
40+700 40+720 7.4 2 2.00 6.6 2 2 2 0.0 0 2 4.0 0 0 2
40+720 40+740 14.8 2 3.00 12.3 2 3 3 0.0 0 3 4.0 0 0 3
40+740 40+760 7.4 2 2.00 1.6 1 1 2 0.0 0 2 3.0 1 0 2
40+760 40+780 12.3 3 4.00 2.5 2 2 4 4.9 2 2 5 11.9 1 0 5
40+780 40+800 6.6 2 2.00 0.0 0 2 2.5 1 1 3 9.9 0 0 3
40+800 40+820 13.2 2 3.00 0.0 0 3 8.2 1 1 4 19.9 1 0 4
40+820 40+840 27.9 1 2.00 8.2 1 1 2 4.1 1 1 3 11.9 1 0 3
40+840 40+860 18.1 2 3.00 0.0 0 3 0.0 0 3 0.0 0 0 3
40+860 40+880 25.5 2 3.00 1.6 3 3 3 0.0 0 3 9.9 2 0 3
40+880 40+900 18.1 2 3.00 1.6 1 1 3 1.6 2 2 4 14.9 0 4
40+900 40+920 19.7 2 3.00 0.0 0 3 0.0 0 3 0.0 0 0 3
40+920 40+940 18.9 2 3.00 1.6 2 2 3 0.0 0 3 0.0 0 0 3
40+940 40+960 8.2 1 1.00 0.0 0 1 0.0 0 2 15.9 1 0 2
40+960 40+980 15.6 2 3.00 0.0 0 3 0.0 0 3 6.0 1 0 3
40+980 41+000 23.8 2 3.00 8.2 2 2 3 0.0 0 3 0.0 0 0 3
41+000 41+020 20.8 1 2.00 20.0 3 4 4 0.0 0 4 7.7 3 0 4
41+020 41+040 16.0 1 2.00 0.0 0 2 0.0 0 2 1.9 1 0 2
41+040 41+060 6.4 1 1.00 2.4 2 2 2 0.0 0 2 0.0 2 0 2
41+060 41+080 14.4 2 3.00 0.8 1 1 3 0.0 0 3 7.7 1 0 3
41+080 41+100 14.4 2 3.00 8.0 2 2 3 0.0 0 3 0.0 2 0 3
Buena
Buena
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Buena
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Buena
Marginal
Buena
Marginal
Buena
Deficiente
Marginal
Marginal
Buena
Buena
Buena
Marginal
Buena
Buena
Marginal
Marginal
Marginal
Deficiente
Marginal
Marginal
Marginal
Buena
Marginal
Marginal
Buena
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Buena
Marginal
Marginal
Buena
Marginal
Marginal
Buena
Gravedad Corrección
Deficiente
Buena
Extensión
% de
longitud
Gravedad If(1)
Extensión
% de
longitud
Gravedad If(2)
Índice de
Fisuración
If
Ahuellamiento y otras
deformaciones estructurales
(AH, DL, DT)
Bacheos y parcheos Índice de
Deterioro
Superficial
Final IsExtensión
% de
longitud
Gravedad Id
Extensión
% de
longitud
PR
Cálculo del Índice de Fisuración (If)Cálculo del Índice de
Deformación (Id)
Índice de
Deterioro
Superficial
Inicial Is
Corrección y Cálculo Índice de Deterioro
Superficial
Categoria Fisuras longitudinales
por fatiga (FLF)Fisuras piel de cocodrilo (FPC)
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 51
Tabla 22 Calculo de Índice de Deterioro Superficial Is. Hoja 2
DE HASTA
41+100 41+120 20.8 2 3.00 6.4 1 1 3 0.0 0 3 0.0 2 0 3
41+120 41+140 10.4 2 3.00 12.8 2 3 3 0.0 0 3 0.0 2 0 3
41+140 41+160 15.0 3 4.00 10.5 3 4 4 15.0 3 4 7 0.9 0 0 7
41+160 41+180 15.0 3 4.00 15.0 3 4 4 17.6 3 4 7 2.7 3 0 7
41+180 41+200 15.0 3 4.00 9.0 3 3 4 18.0 3 4 7 0.0 0 0 7
41+200 41+220 0.0 0 10.8 2 3 3 6.9 3 3 5 16.7 3 1 6
41+220 41+240 20.0 2 3.00 11.2 3 4 4 14.6 2 3 6 5.6 3 0 6
41+240 41+260 11.5 2 3.00 8.5 2 2 3 4.6 1 1 4 19.5 0 4
41+260 41+280 6.9 2 2.00 16.2 2 3 3 3.1 1 1 4 8.4 0 0 4
41+280 41+300 6.9 2 2.00 2.3 1 1 2 3.8 1 1 3 9.3 0 0 3
41+300 41+320 11.5 2 3.00 12.3 2 3 3 10.0 2 2 4 20.4 2 0 4
41+320 41+340 2.4 1 1.00 10.3 3 4 4 11.1 2 3 6 26.7 2 0 6
41+340 41+360 3.2 1 1.00 3.2 1 1 1 0.0 0 2 0.0 0 0 2
41+360 41+380 3.9 1 1.00 7.1 3 3 3 0.0 0 3 15.3 3 1 4
41+380 41+400 13.4 2 3.00 2.4 3 3 3 8.7 3 3 5 0.0 3 0 5
41+400 41+420 18.9 2 3.00 2.4 2 2 3 3.9 1 1 4 17.2 2 0 4
41+420 41+440 10.3 1 2.00 4.7 2 2 2 0.0 0 2 16.2 2 0 2
41+440 41+460 15.0 2 3.00 0.0 0 3 0.0 0 3 0.0 1 0 3
41+460 41+480 39.5 1 2.00 12.6 2 3 3 88.4 1 3 5 0.0 0 0 5
41+480 41+500 35.4 1 2.00 6.2 1 1 2 0.0 0 2 0.0 1 0 2
41+500 41+520 19.2 2 3.00 10.8 2 3 3 4.6 1 1 4 11.2 0 4
41+520 41+540 38.5 2 3.00 0.0 0 3 0.0 0 3 16.7 0 3
41+540 41+560 7.2 2 2.00 0.0 0 2 0.0 0 2 0.0 2 0 2
41+560 41+580 11.2 2 3.00 6.4 2 2 3 0.0 0 3 7.7 0 0 3
41+580 41+600 24.0 2 3.00 3.2 1 1 3 0.0 0 3 11.6 0 3
41+600 41+620 20.0 2 3.00 0.0 0 3 0.0 0 3 13.5 0 3
41+620 41+640 28.0 2 3.00 0.0 0 3 11.2 1 2 4 1.0 0 0 4
41+640 41+660 17.6 2 3.00 2.4 1 1 3 0.0 0 3 5.8 0 0 3
41+660 41+680 3.2 2 2.00 0.0 0 2 0.0 0 2 0.0 0 0 2
41+680 41+700 16.0 2 3.00 0.0 0 3 17.6 2 3 5 3.9 0 0 5
41+700 41+720 13.6 2 3.00 3.2 2 2 3 11.2 2 3 5 0.0 0 0 5
41+720 41+740 3.2 1 1.00 0.0 0 1 0.0 0 2 0.0 0 0 2
41+740 41+760 5.7 2 2.00 0.0 0 2 20.3 1 2 3 10.8 0 3
41+760 41+780 8.1 1 1.00 0.0 0 1 8.1 1 1 3 0.0 0 0 3
41+780 41+800 3.2 2 2.00 0.0 0 2 0.0 0 2 0.0 0 0 2
41+800 41+820 9.7 1 1.00 0.0 0 1 0.0 0 2 0.0 0 0 2
41+820 41+840 13.8 0 0.0 0 8.1 1 1 3 0.0 1 0 3
41+840 41+860 8.9 1 1.00 0.0 0 1 0.0 0 2 0.0 0 0 2
41+860 41+880 8.1 2 2.00 0.0 0 2 0.0 0 2 0.0 1 0 2
41+880 41+900 1.6 1 1.00 0.0 0 1 0.0 0 2 0.0 0 0 2
41+900 41+920 7.3 1 1.00 4.1 1 1 1 0.0 0 2 0.0 0 0 2
41+920 41+940 8.1 1 1.00 0.0 0 1 22.7 1 2 3 0.0 1 0 3
41+940 41+960 1.6 0 0.0 0 0.0 0 1 0.0 0 0 1
41+960 41+980 13.2 1 2.00 4.9 2 2 2 12.3 3 4 6 0.0 0 0 6
41+980 42+000 1.6 1 1.00 0.0 0 1 0.0 0 2 0.0 0 0 2
42+000 42+020 9.9 1 1.00 0.0 0 1 0.0 0 2 0.0 0 0 2
42+020 42+040 9.9 2 2.00 1.6 1 1 2 0.0 0 2 10.9 1 0 2
42+040 42+060 0.8 1 1.00 0.0 0 1 0.0 0 2 0.0 0 0 2
42+060 42+080 4.9 2 2.00 0.0 0 2 0.0 0 2 1.0 0 0 2
42+080 42+100 13.2 3 4.00 0.0 0 4 0.0 0 4 0.0 0 0 4
Corrección If(2)
Extensión
% de
longitud
Gravedad Id
Extensión
% de
longitud
Gravedad
Fisuras piel de cocodrilo (FPC) Índice de
Fisuración
If
Ahuellamiento y otras
deformaciones estructurales Bacheos y parcheos
Índice de
Deterioro
Superficial
Final Is
Extensión
% de
longitud
Gravedad If(1)
Extensión
% de
longitud
Gravedad
PR
Cálculo del Índice de Fisuración (If)Cálculo del Índice de
Deformación (Id)Índice de
Deterioro
Superficial
Inicial Is
Corrección y Cálculo Índice de Deterioro
Superficial
Categoria
Fisuras longitudinales
por fatiga (FLF)
Buena
Buena
Buena
Buena
Buena
Marginal
Buena
Buena
Buena
Marginal
Buena
Deficiente
Marginal
Marginal
Buena
Buena
Marginal
Buena
Marginal
Marginal
Buena
Deficiente
Deficiente
Buena
Marginal
Marginal
Buena
Marginal
Marginal
Marginal
Deficiente
Marginal
Buena
Marginal
Deficiente
Buena
Marginal
Marginal
Marginal
Deficiente
Buena
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Marginal
Marginal
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 52
Gráficamente los valores del Índice de Deterioro Superficial se muestran a
continuación y se resalta los mayores valores entre el PR41+120 al PR41+720.
Grafica 14 Índice de Deterioro Superficial (Is)
En forma consolidada (ponderada) y en los tramos homogéneos por deflexión el Is
se muestra en la tabla 23.
Tabla 23 Is en el tramo homogéneo por deflexión.
40+000 40+360 1 360.0 3 Regular
40+360 41+000 2 640.0 3 Regular
41+000 41+460 3 460.0 4 Regular
41+460 42+100 4 640.0 3 Regular
Is CalificacionABSCISA TRAMO No.
LONGITUD
(m)
Indice de deterioro
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 53
7.4 Medición con del IRI.
Fotografía 6 Medición de IRI y espesores con georadar
De acuerdo a las mediciones de campo se presenta el valor consolidado del IRI.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 54
Tabla 24 Valores parciales de IRI. Hoja 1
DE HASTA
40+000 40+020 4.1 Regular
40+020 40+040 4.1 Regular
40+040 40+060 5.9 Malo
40+060 40+080 4.2 Regular
40+080 40+100 4.3 Regular
40+100 40+120 4.8 Regular
40+120 40+140 4.6 Regular
40+140 40+160 4.9 Regular
40+160 40+180 5.1 Malo
40+180 40+200 3.7 Regular
40+200 40+220 4.0 Regular
40+220 40+240 4.1 Regular
40+240 40+260 4.0 Regular
40+260 40+280 3.9 Regular
40+280 40+300 4.3 Regular
40+300 40+320 3.6 Regular
40+320 40+340 3.8 Regular
40+340 40+360 7.2 Malo
40+360 40+380 3.6 Regular
40+380 40+400 3.9 Regular
40+400 40+420 4.3 Regular
40+420 40+440 4.1 Regular
40+440 40+460 4.6 Regular
40+460 40+480 4.3 Regular
40+480 40+500 3.9 Regular
40+500 40+520 3.8 Regular
40+520 40+540 4.0 Regular
40+540 40+560 4.3 Regular
40+560 40+580 4.1 Regular
40+580 40+600 4.4 Regular
40+600 40+620 3.8 Regular
40+620 40+640 4.0 Regular
40+640 40+660 3.7 Regular
40+660 40+680 4.7 Regular
40+680 40+700 4.1 Regular
40+700 40+720 4.5 Regular
40+720 40+740 4.9 Regular
40+740 40+760 4.1 Regular
40+760 40+780 4.2 Regular
40+780 40+800 3.7 Regular
40+800 40+820 3.91 Regular
40+820 40+840 3.06 Bueno
40+840 40+860 5.2 Regular
40+860 40+880 3.06 Bueno
40+880 40+900 3.91 Bueno
40+900 40+920 4.34 Regular
40+920 40+940 3.91 Bueno
40+940 40+960 5.2 Regular
40+960 40+980 3.91 Bueno
40+980 41+000 4.77 Bueno
41+000 41+020 4.7 Bueno
41+020 41+040 3.93 Bueno
IRI (m/km) Calificacion
PR
Regularidad superficial
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 55
Tabla 25 Valores parciales de IRI. Hoja 2.
DE HASTA
41+040 41+060 4.79 Bueno
41+060 41+080 4.36 Bueno
41+080 41+100 3.5 Bueno
41+100 41+120 4.36 Bueno
41+120 41+140 3.5 Bueno
41+140 41+160 4.3 Regular
41+160 41+180 3.9 Regular
41+180 41+200 3.8 Regular
41+200 41+220 4.0 Regular
41+220 41+240 3.5 Bueno
41+240 41+260 3.93 Bueno
41+260 41+280 3.93 Bueno
41+280 41+300 4.79 Regular
41+300 41+320 4.79 Bueno
41+320 41+340 3.5 Regular
41+340 41+360 3.5 Bueno
41+360 41+380 3.93 Bueno
41+380 41+400 4.07 Bueno
41+400 41+420 3.49 Bueno
41+420 41+440 4.35 Bueno
41+440 41+460 5.22 Bueno
41+460 41+480 3.92 Bueno
41+480 41+500 4.35 Regular
41+500 41+520 4.35 Regular
41+520 41+540 3.92 Bueno
41+540 41+560 3.92 Bueno
41+560 41+580 5.22 Regular
41+580 41+600 4.35 Bueno
41+600 41+620 4.35 Regular
41+620 41+640 3.92 Bueno
41+640 41+660 3.92 Bueno
41+660 41+680 4.35 Bueno
41+680 41+700 4.35 Bueno
41+700 41+720 4.79 Bueno
41+720 41+740 3.06 Muy bueno
41+740 41+760 3.49 Muy bueno
41+760 41+780 3.06 Muy bueno
41+780 41+800 3.49 Bueno
41+800 41+820 3.91 Bueno
41+820 41+840 4.34 Bueno
41+840 41+860 4.34 Bueno
41+860 41+880 3.91 Bueno
41+880 41+900 3.48 MUY BUENO
41+900 41+920 4.34 Bueno
41+920 41+940 4.34 Regular
41+940 41+960 3.91 Bueno
41+960 41+980 5.2 Regular
41+980 42+000 3.91 Bueno
42+000 42+020 3.91 Bueno
42+020 42+040 3.91 Bueno
42+040 42+060 3.48 MUY BUENO
42+060 42+080 3.91 Bueno
42+080 42+100 3.46 Bueno
PR
Regularidad superficial
IRI (m/km) Calificacion
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 56
El consolidado (ponderado) del IRI en los tramos homogéneos por deflexión, se
muestra en siguiente tabla.
Tabla 26Valor del IRI ponderado en tramos homogéneos por deflexión.
7.5 Evaluación de obras de drenaje y subdrenaje existente.
Se realizó evaluación de las obras de drenaje y subdrenaje en el sector en
estudio, con la siguiente conclusión general:
No existen obras de subdrenajes o filtros longitudinales o transversales.
Las obras transversales de cruces hidráulicos son de 24” y presentan un
alto grado de deterioro y daños.
El número y estado de las obras de drenaje se relacionan a continuación.
40+000 40+360 1 4.1 Regular
40+360 41+000 2 3.6 Regular
41+000 41+460 3 4.7 Regular
41+460 42+100 4 3.9 Regular
Regularidad superficial
IRI (m/km) CalificacionABSCISA TRAMO No.
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Página 57
Fotografía 7 PR40+090 tubería deteriorada Fotografía 8 Tuberías desemboquillada
Fotografía 9 PR40+413 Tubería fisurada Fotografía 10 Tubería PR40+475 con filtraciones
En el ámbito de la ingeniería de pavimentos es recomendable el reemplazo de las
tuberías existentes debido a su deterioro estructural y a la capacidad de permitir
infiltraciones de agua a las capas estructurales y la posibilidad de ablandar estas
capas.
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Página 58
Tabla 27 Estado de obras de drenaje transversales. Hoja 1
1 K40+090 24" Encole y tuberia obstruida
2 K40+240 24" En funcionamiento
3 K40+367 24" Perdida de alineamiento de tuberia y tubo dañado
4 K40+317 24" Grieta interior y perdida de alineamiento
5 K40+475 24" Perdida de alineamiento de tuberia y descole obstruido
6 K40+580 24" Descole obstruido
7 K40+755 24" Tramo de tuberia obstruido totalmente
OBRAS DE DRENAJE
N° ABSCISA Ø OBSERVACIONESFOTOGRAFIA/ESQUEMA
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Página 59
Tabla 28 Estado de las obras hidráulicas transversales. Hoja 2
8 K40+880 24" Tramo de tuberia obstruido totalmente
9 K41+050 24" Tramo de tuberia obstruido totalmente
10 K41+100 24" En funcionamiento, perdida de alineamiento, descole obstruido
11 K41+260 24" Tramo de tuberia obstruido totalmente y descole obstruido
12 K41+330 24" Encole obsrtuido (derrumbe y chorriadero de agua), descole funcionando parcialmente
13 K41+445 24" Perdida de alineamiento, en funcionamiento, descole bueno.
14 K41+610 24" Perdida de alineamiento de tuberia, muro desplomado en encole
15 K41+909 24" Tuberia y encole obstruido
16 K42+083 24" En funcionamiento, encole deteriorado
FOTOGRAFIA/ESQUEMA OBSERVACIONES
OBRAS DE DRENAJE
N° ABSCISA Ø
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Página 60
8. CARACTERIZACION GEOTECNICA
Se realizaron 4 apiques con la finalidad de determinar las características
geomecánicas de los suelos que constituyen la estructura del pavimento.
Apique 1 PR41+980
Apique 2 PR41+280
Apique 3 PR40+750
Apique 4 PR40+230
Fotografía 11 Apique PR41+ 280. Se observa la presencia de agua a 1.10 m.
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Página 61
Fotografía 12 Apique PR40+750, se observa sobre tamaños a nivel de capas granulares.
Tabla 29 Características apique No.1
APIQUE N°
ABSCISA NIVEL MUESTRA N°
Humedad.
Natural (%)
%Pasa Tamiz
No 10
%Pasa
Tamiz No 40
%Pasa Tamiz
No 200
Limite
Liquido
Indice de
PlasticidadCBR
Indice de
GrupoA.A.S.H.S.T.O U.S.C
1 K41+980 0.16 1 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0.0 0.0
1 K41+980 0.34 2 3.80 17.5 9.5 4.5 0.0 0.0 0.0 0 A-1a GP
1 K41+980 0.59 3 9.47 37.6 25.1 15.3 29.0 4.0 0.0 0 A-1b GM
1 K41+980 0.99 4 2.79 7.2 5.4 4.0 0.0 0.0 0.0 0 A-1a GP
1 K41+980 1.59 5 11.83 26.5 15.9 9.2 35.0 6.0 0.0 0 A-1a SW-SM
LOCALIZACION CARACTERIZACION CLASIFICACION
DESCRIPCION
MEZCLA ASFALTICA
GRAVA MALGRADUADA
GRAVA LIMOSA
GRAVA MAL GRADADA
ARENA LIMOSA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 62
Tabla 30 Características apique No. 2
Tabla 31 Característica apique No. 3
Tabla 32 Característica apique No. 4
En términos generales la subrasante del sector corresponde a una arena limosa,
con mediano contenido de humedad (en todos los apiques se encontró el nivel
freático o se dio el fenómeno de ascensión capilar).
9. ESTIMACION DE LA ESTRUCTURA DE DISEÑO.
En base a la información disponible y utilizando la metodología AASHTO para
cálculo de capas del refuerzo, de ser necesario.
APIQUE N°
ABSCISA NIVEL MUESTRA N°
Humedad.
Natural (%)
%Pasa Tamiz
No 10
%Pasa
Tamiz No 40
%Pasa Tamiz
No 200
Limite
Liquido
Indice de
PlasticidadCBR
Indice de
GrupoA.A.S.H.S.T.O U.S.C
1 K41+280 0.14 1 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0.0 0.0
1 K41+280 0.39 2 5.49 18.3 11.9 6.1 0.0 0.0 0.0 0 A-1a GP - GM
1 K41+280 1.62 3 19.77 38.8 20.9 7.2 35.0 4.0 0.0 -2 A - 2 - 6 GP - GM
MEZCLA ASFALTICA
GRAVA LIMOSA MAL GRADUADA
GRAVA LIMOSA MAL GRADUADA
LOCALIZACION CARACTERIZACION CLASIFICACION
DESCRIPCION
APIQUE N°
ABSCISA NIVEL MUESTRA N°
Humedad.
Natural (%)
%Pasa Tamiz
No 10
%Pasa
Tamiz No 40
%Pasa Tamiz
No 200
Limite
Liquido
Indice de
PlasticidadCBR
Indice de
GrupoA.A.S.H.S.T.O U.S.C
3 K40+750 0.14 1 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0.0 0.0
3 K40+750 0.39 2 4.78 18.3 11.9 6.1 0.0 0.0 0.0 0 A-1a GW - GM
3 K40+750 1.59 3 25.88 38.8 20.9 7.2 45.0 12.0 0.0 0 A - 2 - 7 SM
LOCALIZACION CARACTERIZACION CLASIFICACION
DESCRIPCION
MEZCLA ASFALTICA
GRAVA LIMOSA BIEN GRADUADA
ARENA LIMOSA
APIQUE N°
ABSCISA NIVEL MUESTRA N°
Humedad.
Natural (%)
%Pasa Tamiz
No 10
%Pasa
Tamiz No 40
%Pasa Tamiz
No 200
Limite
Liquido
Indice de
PlasticidadCBR
Indice de
GrupoA.A.S.H.S.T.O U.S.C
4 K40+230 0.15 1 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0.0 0.0
4 K40+230 0.41 2 4.22 19.0 11.8 6.1 0.0 0.0 0.0 0 A-1a GP - GM
4 K40+230 1.05 3 11.80 37.7 21.8 9.3 36.0 5.0 0.0 0 A-1a GW - GM
4 K40+230 1.65 4 30.97 80.0 58.2 38.2 42.0 13.0 0.0 1 A - 7 - 6 SM
MEZCLA ASFALTICA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
ARENA LIMOSA
LOCALIZACION CARACTERIZACION CLASIFICACION
DESCRIPCION
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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9.1 Módulo Resiliente de la Subrasante – Numero estructural efectivo.
La metodología AASHTO determina el número estructural del pavimento en base
a las siguientes expresiones:
Dónde:
E0: Modulo resiliente de la subrasante
P: Carga aplicada sobre la carga
Dr: Deflexión superficial del pavimento a una distancia r.
r: Distancia del geófono de medición de la deflexión al centro de la placa.
Para efecto de cálculo el módulo de la subrasante debe ser corregido por un factor
C, el cual se estima, normalmente, en 0.33
La distancia mínima a la cual debe estar el geófono utilizado para medir el módulo
de la subrasante es “ae” y representa la distancia, en la subrasante, del bulbo de
presión medido desde el centro de la carga.
√
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Dónde:
SNeff: Numero estructural efectivo
ae: Distancia radial del bulbo de presión a nivel de la subrasante cm
a: radio de carga (cm)
D: espesor de la estructura del pavimento
Ep: Modulo efectivo del pavimento
E0: Modulo de la subrasante
D0: deflexión en el centro de la carga, corregida por temperatura
p: Presión aplicada en la base de la placa.
Con una rutina de Excel, se realizan los cálculos para determinar el SN y Mr de la
subrasante.
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Tabla 33 Calculo de módulo resiliente de subrasante carril izquierdo
Tabla 34 Calculo de módulo resiliente de la subrasante carril derecho
K 40+050 1.00 68.57 55.63 47.20 59.26 70.34 82.60
K04+0149 1.00 97.99 82.40 72.51 113.30 120.85 139.45
K 40+248 1.00 54.93 42.49 38.99 43.16 45.32 56.65
K 40+350 1.00 54.38 44.43 38.76 40.18 44.61 46.71
K 40+450 1.00 33.90 34.00 31.98 37.31 38.37 49.74
K 40+550 1.00 63.18 65.06 65.06 97.59 156.14 202.40
K 40+643 1.00 41.20 67.98 82.40 97.11 120.85 139.45
K 40+750 1.00 63.05 49.17 44.66 47.01 44.66 48.28
K 40+878 1.00 34.75 28.47 41.67 54.38 87.01 113.30
K 40+949 1.00 68.57 50.95 44.32 43.96 46.40 50.48
K 41+048 1.00 37.71 24.94 20.38 19.61 18.66 20.04
K 41+150 1.00 24.04 19.33 18.00 19.05 19.72 22.67
K 41+250 1.00 29.57 34.34 47.59 93.54 103.34 139.11
K 41+348 1.00 23.52 21.55 21.86 25.63 31.52 47.57
K 41+449 1.00 36.18 31.05 28.20 29.20 29.04 32.56
K 41+550 1.00 33.78 26.87 23.64 25.09 24.46 26.87
K 41+650 1.00 38.33 25.17 21.76 21.72 21.12 23.94
K 41+748 1.00 59.84 40.80 34.52 35.90 37.14 39.89
K 41+847 1.00 44.73 31.65 27.97 30.75 32.31 38.38
K 41+950 1.00 78.06 71.38 86.11 117.94 166.93 226.05
ABSCISA
FACTOR
CORRECCION
TEMPERATURA
MODULOS RESILIENTE SUBRASANTE (mPa)
Mr(2) Mr(3) Mr(4) Mr(5) Mr(6) Mr(7)
K 40+000 1.00 29.48 31.54 42.55 57.72 62.00 69.55
K 40+100 1.00 29.55 28.10 33.04 44.69 54.52 58.62
K 40+206 1.00 20.98 18.78 18.68 19.80 20.24 21.69
K 40+301 1.00 30.63 27.53 30.04 30.29 27.96 28.39
K 40+401 1.00 47.38 58.34 61.30 67.82 67.82 69.55
K 40+506 1.00 72.21 49.56 40.38 36.34 33.04 33.04
K 40+601 1.00 48.11 38.94 43.47 64.43 90.20 128.86
K 40+700 1.00 103.11 92.62 110.40 118.80 156.14 202.40
K 40+802 1.00 52.55 52.55 68.74 113.85 156.14 202.40
K 40+900 1.00 25.83 20.66 19.79 23.36 23.62 26.34
K 41+007 1.00 33.83 26.02 23.89 23.74 23.53 23.13
K 41+101 1.00 20.36 16.12 14.65 15.93 16.83 19.10
K 41+206 1.00 23.12 27.83 42.34 74.98 98.16 149.97
K 41+300 1.00 36.75 42.49 57.55 82.40 108.77 120.85
K 41+403 1.00 45.10 32.21 27.75 30.40 30.49 33.41
K 41+496 1.00 39.90 37.37 40.66 49.13 57.37 68.03
K 41+602 1.00 43.33 26.86 21.71 20.66 20.08 21.58
K 41+701 1.00 28.73 18.59 15.64 15.53 15.24 16.74
K 41+801 1.00 61.55 43.43 37.79 38.47 39.17 42.74
K 41+902 1.00 68.57 58.00 66.08 80.17 109.03 129.80
ABSCISA
FACTOR
CORRECCION
TEMPERATURA
MODULOS RESILIENTE SUBRASANTE (mPa)
Mr(2) Mr(3) Mr(4) Mr(5) Mr(6) Mr(7)
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Para efecto de estos estudios se toma el valor calculado con el geófono 4, debido
al cumplimiento del requerimiento de estar más alejado de 0.75 ae.
Tabla 35 “ae” carril lado izquierdo
Tabla 36 “ae” carril derecho.
K 40+050 71.89 79.46 86.32 77.05 71.04 66.04
K04+0149 65.09 70.39 74.73 61.11 59.45 56.01
K 40+248 68.67 77.48 80.82 76.89 75.11 67.72
K 40+350 68.03 74.72 79.83 78.43 74.57 72.97
K 40+450 63.75 63.66 65.40 61.15 60.42 54.25
K 40+550 69.84 68.90 68.90 57.76 47.89 43.47
K 40+643 59.60 48.70 45.28 42.63 39.43 37.52
K 40+750 70.16 78.96 82.82 80.73 82.82 79.67
K 40+878 64.75 70.84 59.85 53.63 44.74 40.65
K 40+949 70.15 80.85 86.77 87.13 84.75 81.22
K 41+048 72.88 89.50 99.85 102.06 104.99 100.80
K 41+150 68.59 75.95 78.62 76.47 75.23 70.46
K 41+250 61.32 57.57 50.47 39.31 37.98 34.35
K 41+348 63.65 66.16 65.74 61.33 56.22 47.77
K 41+449 69.30 74.40 77.93 76.63 76.83 72.76
K 41+550 67.42 74.96 79.75 77.46 78.44 74.96
K 41+650 75.10 92.92 100.65 100.77 102.37 95.48
K 41+748 73.94 89.49 97.94 95.85 94.10 90.56
K 41+847 74.53 88.55 94.58 89.90 87.60 80.27
K 41+950 67.95 70.78 65.03 56.85 49.47 44.12
ABSCISA
RADIO DEL BULBO DE TENSION EN LA SUBRASANTE ae (cm)
0.75ae(2) 0.75ae(3) 0.75ae(4) 0.75ae(5) 0.75ae(6) 0.75ae(7)
K 40+000 65.81 63.88 56.26 49.81 48.45 46.38
K 40+100 66.28 67.79 63.09 55.55 51.29 49.85
K 40+206 67.04 70.51 70.68 68.82 68.14 66.06
K 40+301 67.36 70.71 67.95 67.70 70.21 69.71
K 40+401 59.66 54.74 53.65 51.53 51.53 51.02
K 40+506 71.97 86.56 96.53 102.38 108.17 108.17
K 40+601 71.70 79.33 75.21 62.87 54.60 47.46
K 40+700 68.85 72.34 66.76 64.62 57.49 51.75
K 40+802 66.68 66.68 59.33 48.44 43.05 39.24
K 40+900 69.66 77.39 79.04 72.99 72.62 69.05
K 41+007 70.91 80.39 83.90 84.18 84.56 85.31
K 41+101 66.34 73.85 77.30 74.26 72.37 68.28
K 41+206 65.86 60.75 51.15 41.29 37.57 32.63
K 41+300 63.22 59.41 52.46 45.68 41.27 39.76
K 41+403 69.67 81.84 88.32 84.26 84.14 80.37
K 41+496 65.35 67.28 64.80 59.71 55.98 52.25
K 41+602 76.74 98.25 111.04 114.37 116.37 111.44
K 41+701 75.92 94.81 104.41 104.85 105.98 100.47
K 41+801 70.74 83.73 89.97 89.14 88.30 84.41
K 41+902 69.92 75.64 71.13 65.17 57.13 53.21
ABSCISA
RADIO DEL BULBO DE TENSION EN LA SUBRASANTE ae (cm)
0.75ae(2) 0.75ae(3) 0.75ae(4) 0.75ae(5) 0.75ae(6) 0.75ae(7)
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Tabla 37 Modulo efectivo del pavimento carril izquierdo
Tabla 38 Modulo efectivo del pavimento carril derecho
K 40+050 816.25 900.42 983.88 872.69 807.37 757.06
K04+0149 858.80 919.29 972.42 816.39 799.57 766.10
K 40+248 567.86 636.40 664.58 631.56 617.14 560.96
K 40+350 546.20 595.49 636.29 624.82 594.37 582.17
K 40+450 278.46 278.15 284.41 269.45 266.98 247.32
K 40+550 687.88 679.68 679.68 589.96 523.78 498.13
K 40+643 274.63 240.56 231.27 224.54 216.97 212.73
K 40+750 696.50 780.53 820.59 798.61 820.59 787.73
K 40+878 299.56 323.97 281.56 260.69 234.88 224.60
K 40+949 757.01 869.54 938.62 943.03 914.54 873.77
K 41+048 468.34 580.55 662.11 680.63 705.85 670.01
K 41+150 247.62 272.35 281.92 274.20 269.81 253.66
K 41+250 215.37 205.47 188.47 166.29 164.00 158.21
K 41+348 192.34 198.60 197.53 186.75 175.21 158.33
K 41+449 384.60 410.85 430.08 422.89 424.00 402.20
K 41+550 329.94 363.69 387.00 375.69 380.46 363.69
K 41+650 521.86 656.68 724.12 725.15 739.78 678.38
K 41+748 776.62 949.58 1,057.28 1,029.70 1,007.05 962.67
K 41+847 594.96 713.19 770.30 725.66 704.54 640.91
K 41+950 781.05 810.12 752.36 678.70 620.76 583.78
ABSCISA
MODULO EFETIVO DEL PAVIEMNTO Ep (mPa)
Ep(2) Ep(3) Ep(4) Ep(5) Ep(6) Ep(7)
K 40+000 267.32 260.81 237.01 219.22 215.75 210.65
K 40+100 273.82 279.19 262.92 239.23 227.18 223.34
K 40+206 201.41 210.60 211.06 206.06 204.26 198.88
K 40+301 298.31 311.48 300.60 299.62 309.49 307.50
K 40+401 316.98 298.20 294.27 286.86 286.86 285.11
K 40+506 862.65 1,041.88 1,183.43 1,273.66 1,368.11 1,368.11
K 40+601 567.97 627.01 594.37 507.16 457.37 420.12
K 40+700 1,074.52 1,124.10 1,046.00 1,017.74 930.24 867.24
K 40+802 496.14 496.14 451.95 395.95 372.43 357.50
K 40+900 279.08 308.44 315.11 291.34 289.94 276.87
K 41+007 385.97 436.44 456.71 458.37 460.60 465.07
K 41+101 189.22 208.46 218.01 209.59 204.52 194.00
K 41+206 210.08 196.87 174.95 156.36 150.38 143.32
K 41+300 294.28 280.43 257.45 237.78 226.45 222.83
K 41+403 487.45 570.67 620.42 588.83 587.91 559.92
K 41+496 353.88 362.78 351.42 329.48 314.52 300.57
K 41+602 630.24 830.69 973.24 1,013.20 1,037.69 977.98
K 41+701 404.37 515.70 581.79 584.94 593.19 553.90
K 41+801 697.26 825.00 894.04 884.52 875.07 832.31
K 41+902 749.59 807.13 761.34 705.16 637.19 607.30
ABSCISA
MODULO EFETIVO DEL PAVIEMNTO Ep (mPa)
Ep(2) Ep(3) Ep(4) Ep(5) Ep(6) Ep(7)
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Tabla 39 Numero estructural efectivo del pavimento carril izquierdo
Tabla 40 Numero estructural efectivo carril derecho.
K 40+050 5.22 5.39 5.55 5.34 5.20 5.09
K04+0149 5.31 5.43 5.53 5.22 5.18 5.11
K 40+248 4.62 4.80 4.87 4.79 4.76 4.61
K 40+350 4.57 4.70 4.80 4.77 4.70 4.66
K 40+450 3.65 3.65 3.67 3.61 3.60 3.51
K 40+550 4.93 4.91 4.91 4.68 4.50 4.43
K 40+643 3.63 3.47 3.43 3.39 3.36 3.33
K 40+750 4.95 5.14 5.23 5.18 5.23 5.16
K 40+878 3.74 3.84 3.66 3.57 3.45 3.39
K 40+949 5.09 5.33 5.47 5.48 5.42 5.34
K 41+048 4.34 4.66 4.87 4.91 4.97 4.89
K 41+150 3.51 3.62 3.66 3.63 3.61 3.54
K 41+250 3.35 3.30 3.20 3.07 3.06 3.02
K 41+348 3.22 3.26 3.25 3.19 3.13 3.02
K 41+449 4.06 4.15 4.22 4.19 4.20 4.12
K 41+550 3.86 3.99 4.07 4.03 4.05 3.99
K 41+650 4.50 4.85 5.02 5.02 5.05 4.91
K 41+748 5.13 5.49 5.69 5.64 5.60 5.51
K 41+847 4.70 4.99 5.12 5.02 4.97 4.82
K 41+950 5.14 5.21 5.08 4.91 4.76 4.67
ABSCISA
NUMERO ESTRUCTURAL EFECTIVO Sneff (pulg)
SNeff(2) SNeff(3) SNeff(4) SNeff(5) SNeff(6) SNeff(7)
K 40+000 3.60 3.57 3.46 3.37 3.35 3.32
K 40+100 3.63 3.65 3.58 3.47 3.41 3.39
K 40+206 3.27 3.32 3.33 3.30 3.29 3.26
K 40+301 3.73 3.79 3.74 3.74 3.78 3.77
K 40+401 3.81 3.73 3.71 3.68 3.68 3.68
K 40+506 5.32 5.66 5.91 6.05 6.20 6.20
K 40+601 4.63 4.78 4.70 4.45 4.30 4.18
K 40+700 5.72 5.81 5.67 5.62 5.45 5.33
K 40+802 4.42 4.42 4.29 4.10 4.02 3.96
K 40+900 3.65 3.77 3.80 3.70 3.70 3.64
K 41+007 4.07 4.24 4.30 4.31 4.31 4.33
K 41+101 3.21 3.31 3.36 3.32 3.29 3.23
K 41+206 3.32 3.25 3.12 3.01 2.97 2.92
K 41+300 3.71 3.66 3.55 3.46 3.40 3.39
K 41+403 4.40 4.63 4.76 4.68 4.68 4.60
K 41+496 3.95 3.98 3.94 3.86 3.80 3.74
K 41+602 4.79 5.25 5.53 5.61 5.65 5.54
K 41+701 4.13 4.48 4.66 4.67 4.69 4.59
K 41+801 4.95 5.24 5.38 5.36 5.34 5.25
K 41+902 5.07 5.20 5.10 4.97 4.81 4.73
ABSCISA
NUMERO ESTRUCTURAL EFECTIVO Sneff (pulg)
SNeff(2) SNeff(3) SNeff(4) SNeff(5) SNeff(6) SNeff(7)
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 69
Como se determinó se utilizara los datos del geófono No. 4 para efecto del cálculo
de los parámetros de resistencia.
Los datos de los tramos homogéneos por deflexión y en el carril más crítico se
muestran.
Tabla 41 Datos de resistencia AASHTO – 93.
Los datos promedios y ponderados de los tramos homogéneos se muestran.
0
K 40+000 621 5.51 42.55 56.26 237.01 3.46
K 40+100 606 5.51 33.04 63.09 262.92 3.58
K 40+206 834 5.51 18.68 70.68 211.06 3.33
K 40+301 564 5.51 30.04 67.95 300.60 3.74
K 40+450 575 5.51 31.98 65.40 284.41 3.67
K 40+550 256 5.51 65.06 68.90 679.68 4.91
K 40+643 560 5.51 82.40 45.28 231.27 3.43
K 40+750 249 5.51 44.66 82.82 820.59 5.23
K 40+878 548 5.51 41.67 59.85 281.56 3.66
K 40+900 612 5.51 19.79 79.04 315.11 3.80
K 41+007 453 5.51 23.89 83.90 456.71 4.30
K 41+101 867 5.51 14.65 77.30 218.01 3.36
K 41+206 778 5.51 42.34 51.15 174.95 3.12
K 41+348 808 5.51 21.86 65.74 197.53 3.25
K 41+449 442 5.51 28.20 77.93 430.08 4.22
K 41+496 451 5.51 40.66 64.80 351.42 3.94
K 41+650 352 5.51 21.76 100.65 724.12 5.02
K 41+701 458 5.51 15.64 104.41 581.79 4.66
K 41+847 308 5.51 27.97 94.58 770.30 5.12
K 41+950 216 5.51 86.11 65.03 752.36 5.08
0.75ae(4) Ep(4) SNeff(4)ABSCISA LDD(1)
ESPESOR
CARPETA PUL
Mr(4)
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 70
Tabla 42 Resultados consolidados (promedio) de inspección y auscultación del sector
En la exploración y campaña deflectrométrica se detectaron, en cada sector
homogéneo, valores altos de deflexión (baja capacidad de soporte inferior a la
característica), los cuales se muestra.
Tabla 43 Puntos con deflexiones excesivas en cada sector homogéneo
En cada sitio crítico se observa lo siguiente:
PR40+0206
Corresponde a una zona en media ladera, construida con rellenos y con pendiente
lateral fuerte, en donde se presentan fenómenos de erosión y falla tipo media luna.
Además se observan degradaciones en el pavimento tipo fisuras interconectadas y
baches antiguos.
Se recomienda la construcción previa de obras de contención y estabilización tipo
muros y/o filtros subhorizontales o aquellas que determine un análisis geotécnico
de ladera.
40+000 40+360 1 360.0 3 Regular 4.1 Regular 3.53 Regular 31.08 Regular
40+360 41+000 2 640.0 3 Regular 3.6 Regular 4.14 Bueno 44.21 Regular
41+000 41+460 3 460.0 4 Regular 4.7 Regular 3.58 Regular 29.55 Malo
41+460 42+100 4 640.0 3 Regular 3.9 Regular 4.97 Bueno 37.87 Regular
Modulo resiliente
Mr (Mpa) Calificacion
Numero estructural
Is Calificacion IRI (m/km) Calificacion SN CalificacionABSCISA TRAMO No.
LONGITUD
(m)
Indice de deterioro Regularidad superficial
Tramo
HomogeneoAbscisa
Deflexion
(mm/1000)
Tramo 1 PR40+206 834
Tramo 2 PR40+900 612
Tramo 3 PR41+101 867
Tramo 3 PR41+701 458
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 71
Fotografía 13 PR40+0206 Daños que se reflejan con una alta deflexión puntual
PR40+0900
Se observa la construcción de una obra de contención en tierra armada recubierta
con concreto hidráulico, lo cual indica problemas de estabilidad de ladera. Hay
evidencia de asentamiento en el relleno posterior del muro y de bacheos antiguos.
Proceso
erosivo
remontante
Piel de cocodrilo;
bache antiguos
Fisuramiento
en medialuna
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 72
Fotografia 14 PR40+0900 Zona con deflexión puntual alta
PR41+0101
En este sector se muestra un gran densidad de daños debido a los excesos de
agua que saturan los suelos de subrasante y granulares estructural, disminuyendo
la capacidad de soporte de los mismos.
En este sitio crítico se debe implementar un adecuado sistema de subdrenaje y
reemplazar, en la etapa de construcción, los granulares existentes por materiales
de mejores condiciones mecánicas.
Fisura de
bacheo
antiguo
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 73
Fotografia 15 PR41+0101 Zona con daños excesivos y altas defelxiones
PR41+0701
Aquí se presenta una falla de ladera tipo medialuna y ese aspecto geotécnico se refleja en la
estructura de pavimento como fisura longitudinal, escalonamiento y daños típicos de deficiencia
estructural o de soporte.
Es evidente, en este punto, incrementar la exploración geotécnica al problema específico del
movimiento de la ladera, a fin de proponer una obra de contención, de tal manera que se
garantice la estabilidad.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 74
Fotografia 16 PR41+0701 Falla de media luna, movimiento de la ladera talud inferior.
9.2 Espesores de Diseño.
El diseño estructural de los refuerzos, obedece a un juicioso análisis de las
condiciones de carga, medioambientales, de materiales, entre otras de las
condiciones específicas de cada sector, se propone el cálculo simple de
sobrecarpeta y capa de material granular , en base a lo establecido por la
AASHTO para tal fin, calculando previamente el numero estructural requerido, en
base a los datos del módulo resiliente de la subrasante de los tramos homogéneos
(el valor promedio) corregidos (factor de corrección 0.33), el tránsito para 10 años
y una confiabilidad del 95%, desviación estándar de los datos de 0.45,
serviciabilidad inicial de 4.2 y serviciabilidad final de 2.5 (de acuerdo a estudios
Escalonamiento y
fisuras
longitudinales
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 75
previos de tramos PR45 – PR42). Se asume un coeficiente estructural de la
mezcla de refuerzo de 0.371, dada las condiciones de temperatura media
ambiental. El coeficiente estructural de la capa asfáltica existente se asume de
0.25 (tabla 5.2.7 de la Guía Metodológica INVIAS)
SNol : Numero estructural requerido para recapado.
ad : Coeficiente estructural para el recapado.
Dol; Espesor requerido para recapado.
SNf: Numero estructural requerido para soportar la solicitaciones del tránsito
futuro.
SNeff: Numero estructural efectivo del pavimento existe.
Cuando se retira por fresado la capa superior la ecuación se reescribe (Numeral
5.2.3.5.4 de la Guía Metodológica del INVIAS)
Dónde:
a1f: Número estructural efectivo de la capa fresada
D1f: Espesor en pulgadas de la capa fresada.
9.2.1 Número estructural requerido
El número estructural requerido se determina en base a los datos de subrasante,
el tránsito de diseño y los coeficientes AASHTO. Esto se hace con una rutina en
Excel o con los múltiples programas que se encuentran en la red.
1 Página 373 de Guía Metodológica para el Diseño de Obras de Rehabilitación de Pavimentos Asfalticos de
Carreteras.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 76
Tabla 44 Muestra de cálculo del Numero estructural requerido Tramo Homogéneo 1
Ecuación AASHTO - 93 Pavimentos Flexibles Sistema Ingles S.I. (cm)
Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton 6,050,000.00
Serviciabilidad inicial 4.20
Serviciabilidad final 2.50
Módulo resiliente de la subrasante (psi) 4,507.77
Confiabilidad 95.00
Desviación estándar del error (So) 0.44
Modulo mezcla densa en caliente (psi) 430,000.00
Modulo base granular (psi) 28,000.00
Módulo subbase granular (psi) 15,000.00
Coeficiente de drenaje base granular 0.90
Coeficiente de drenaje subbase granular 0.90
Resultado de cálculo coeficientes estructurales
Desviación normal para la serviciabilidad (Zr) -1.645
Coeficiente estructural mezcla densa 0.428
Coeficiente estructural base granular 0.130
Coeficiente estructural subbase granular 0.109
Coeficientes estructurales asumidos
Coeficiente estructural mezcla densa 0.440
Coeficiente estructural base granular 0.130
Coeficiente estructural subbase granular 0.110
Cálculos teórico de diseño
Numero estructural requerido 5.711
Tabla 45 Numero estructural requerido
Se considera el fresado de la carpeta asfáltica existente, en los tramos requerido y
con mayor índice de deteriorar superficial y menor capacidad estructural debido a
las razones siguientes:
En pavimentos asfaltico con altos daños superficiales, especialmente en
aquellos donde hay fallas en bloques, se producen movimientos en esas
estructuras adoquinadas, que generan esfuerzos que tienden a fisurar las
capas superiores (reflejo de fisura).
Tramo Homogeneo Mr (psi) SN requerido
Tramo 1 4,507.77 5.711
Tramo 2 6,412.12 5.102
Tramo 3 4,285.86 5.802
Tramo 4 5,492.58 5.365
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 77
El manejo de las aguas atrapada en las interfaces de capas de pavimento
deteriorado o en las fisuras existentes, normalmente presentan dificultades
para ser evacuadas.
Es incierto el comportamiento estructural de las capas deterioradas, y no
existen modelos analíticos para modelar su comportamiento. Además este
tipo de estructuras (con capas estructurales con daños) no son
homogéneas.
Los espesores de diseños, siguiendo la metodología aquí descrita, y asumiendo
un coeficiente de drenaje de la capa reciclada de 0.90 se muestran en las
siguientes tabla.
Tabla 46 Numero estructural requerido para refuerzo
Tabla 47 Espesores de refuerzo en centímetros
Tabla 48 Resumen de sistema de intervención rehabilitación de estructura de pavimento.
40+000 40+360 1 5.71 3.53 5.5 1.4 2.15 3.56
40+360 41+000 2 5.10 4.14 5.5 1.4 2.76 2.34
41+000 41+460 3 5.80 3.58 5.5 1.4 2.20 3.60
41+460 42+100 4 5.37 4.97 5.5 1.4 3.59 1.77
SN
efectivo
Espesor capa
a fresar (pul)
SN capa a
fresar
SN efectivo
Total
DSNABSCISA TRAMO No.
SN
requerido
40+000 40+360 1 3.56 14.00 2.0 0.55 22.00 1.01 3.60
40+360 41+000 2 2.68 14.00 2.0 0.55 10.00 0.46 3.05
41+000 41+460 3 3.61 14.00 2.0 0.55 22.00 1.01 3.60
41+460 42+100 4 1.82 12.50 1.8 0.55 0.00 0.00 2.37
ABSCISA TRAMO No. DSN
Espesor
Mezcla densa
en caliente
(cm)
SN mezcla
densa en
caliente
SN mezcla
Material de
fresado
(subbase)
Espesor base
granular (cm)
SN base
granular
SN TOTAL DE
DISEÑO
40+000 40+360 1
40+360 41+000 2
41+000 41+460 3
41+460 42+100 4
FRESAR/BACHEO BASE DE APORTE (cm) CARPETA ASFALTICA (cm)ABSCISA TRAMO No.
14.00
14.00
14.00
14.00
14.00
14.00
14.00
Parchar/sello fisuras
19.00
-
20.00
-
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Página 78
En resumen se tiene:
Grafica 15 Resumen rehabilitación estructura de pavimento
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 79
Tabla 49 Tabla resumen sistema de intervención Tramo Homogéneo
No.
Abscisas Sistema de Intervención
1 40+0000 – 40+0360 a) Fresar 14 cm de carpeta asfáltica
existente y compactar para obtener una
subbase granular
b) Adición de 22 cm de base granular
constituir la capa de granulares.
c) 14 cm de mezcla densa en caliente en
dos capas una de mdc-1 y rodadura en
mdc-2
2 40+0360 – 41+0000 a) Fresar 14 cm de carpeta asfáltica
existente y compactar para obtener una
subbase granular
b) Adición de 22 cm de base granular
constituir la capa de granulares.
c) 14 cm de mezcla densa en caliente en
dos capas una de mdc-1 y rodadura en
mdc-2.
3 41+0000 – 41+0460 a) Fresar 14 cm de carpeta asfáltica
existente y compactar para obtener una
subbase granular
b) Adición de 22 cm de base granular
constituir la capa de granulares.
c) 14 cm de mezcla densa en caliente en
dos capas una de mdc-1 y rodadura en
mdc-2
4 41+0460 – 42+0000 a) Fresar 14 cm de carpeta asfáltica
existente y compactar para obtener una
base granular
b) 13 cm de mezcla densa en caliente en
dos capas una de mdc-1 y rodadura en
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 80
mdc-2.
DRENAJE Y SUBDRENAJE
Se debe construir filtros longitudinales a lo largo de la vía, debido a la altura del nivel freático
próximo a las capas granulares. En donde la pendiente longitudinal sea superior al bombeo, se
debe construir filtros transversales cada 250m.
Las alcantarillas deterioradas en sus aspectos hidráulicos o estructurales deben ser reemplazadas.
Para evitar deformaciones permanentes excesivas en la mezcla asfáltica se
plantea utilizar 6.00 cm de mezcla densa en caliente MDC-2 como rodadura
asfáltica y MDC-1 baja la anterior mezcla en la diferencia para obtener el espesor
de diseño.
10. CONSIDERACION DRENAJE Y SUBDRENAJE.
Considerando que no existen obras de subdrenajes se deben construir a lo largo
de la vida, en aquellos sitios donde haya talud de corte y en donde el área
expuesta lateral sea de tal magnitud que permita la infiltración de agua superficial.
11. ZONAS DE AMPLIACIONES – BERMAS
11.1.1 Parámetros de diseño
11.1.1.1 CBR de diseño – Modulo resiliente de la subrasante
El método AASHTO se basa, en parte, por determinaciones probabilísticas de las
condiciones de resistencia de la subrasante y el tránsito, igualmente el sistema
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 81
establece que las condiciones de la resistencia de la subrasante corresponden al
promedio ponderado y de acuerdo a las variación estacional del valor del
parámetro que mide la resistencia de la subrasante, que en este caso es el
módulo resiliente de la subrasante o modulo recuperable.
En este caso se utilizara los valores de módulos resilientes obtenidos de las
mediciones de deflectometría obtenida por ensayo de FWD.
En la tabla 7 se presentan los módulos resiliente de diseño en cada tramo
homogéneo.
Tabla 50 Modulo resiliente subrasante tramos homogéneos
FUENTE: PROPIA
Se nota que el tramo 3 presenta un valor de CBR promedio menor a 3%, por lo
tanto se debe mejorar las condiciones del suelo, previo a la colocación de las
capas estructurales del pavimento.
11.1.1.2 Coeficiente de drenaje
En la región se dispone de la estación climatológica de Cenicafe con coordenadas
05°00’N, 76°36’W y elevación de 1310 m sobre el nivel medio del mar.
De la estación de Cenicafe se concluye:
Precipitación media anual de 2510 mm
Temperatura media anual ponderada del aire 21°C
TRAMO CBR PROMEDIO
TRAMO 1 PR40+0000 PR40+0360 31.1
TRAMO 2 PR40+0360 PR41+0000 44.2
TRAMO 3 PR41+0000 PR41+0460 29.6
TRAMO 4 PR41+0460 PR42+0200 37.9
ABSCISAS
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 82
Grafica 16 Distribución mensual de las lluvias Estación Cenicafe.
FUENTE: CENECAFE
La distribución anual de la precipitación presenta un régimen bimodal con dos
periodos lluviosos: el primero, de marzo a junio, con lluvias máximas en abril y
mayo, y el segundo, de septiembre a noviembre, con lluvias máximas
generalmente en octubre. Estos períodos están separados por otros dos menos
húmedos, de diciembre a febrero y de julio a agosto.
La condición de drenaje es determinada según el valor del Coeficiente de Drenaje
(m), este depende de la calidad del drenaje y del porcentaje de tiempo en el que el
material de la estructura va estar expuesto a niveles de humedad cercanos a la
saturación.
El valor de este coeficiente varía de 0.4 a 1.4. El valor de 0.4 corresponde a
malas condiciones de drenaje y 1.4 el valor correspondiente a excelentes
condiciones de drenaje.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 83
Se estima como tiempo máximo para la remoción del agua, en la zona del
proyecto, en un día, esto considerando el tipo de materiales de las subrasante y
de las capas estructurales.
Tabla 51 Calidad del drenaje en función del tiempo de remoción del agua
FUENTE: GUIA AASHTO - 93
De acuerdo a los registros de CENECAFEse reportan 7 meses de lluvia y cinco
meses de baja pluviosidad.
Con el programa DRIP y en base a las condiciones pluviograficas del sector y
características geométricas de la vía y las características de los materiales de
base y subbase se establece el tiempo de drenaje de las capas y se establece, en
forma analítica, el coeficiente de drenaje AASHTO - 93.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 84
Grafica 17 Salida programa DRIP
FUENTE: PROGRAMA DRIP
El tiempo para drenar de acuerdo a las condiciones establecidas es de 763 horas
y las condiciones de drenaje son pobres.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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Tabla 52 Valores de coeficiente de drenaje en función de tiempo de exposición próximos a la saturación
FUENTE: GUIA AASHTO - 93
El tiempo de exposición a altas condiciones de humedad superficial es próximo al
59%, considerando los meses lluviosos.
12
max%
tacionimaprecipiMesesdeTiempo
%5912
100*7% T
Considerando el beneficio de los subdrenajes se puede establecer coeficiente de
drenaje AASHTO – 93 el valor de 0.80 para la base y subbase granular.
m1 = 0.90
m2 = 0.90
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 86
11.1.1.3 Numero de ejes equivalentes a 8.2 ton.
El sistema de diseño establece que se determine el número de ejes equivalentes a
8.2 ton, en el periodo de diseño y en carril de diseño.
ESAL = 6.02x106
11.1.1.4 Módulo de la mezcla asfáltica – coeficiente estructural
Para determinar el número estructural de la mezcla asfáltica se requiere conocer
el modulo elástico de la carpeta asfáltica a 20ºC.
Tabla 53Modulo de elasticidad de mezcla asfáltica a 20°C
FUENTE: PROPIA
Parametro Descripcion Valor
Pac
Porcentaje de cemento asfaltico
por peso de la mezcla5.0715
Vb
Contenido optimo de asfalto en
volumen 10.50
P200 Porcentaje pasa tamiz No. 200 6.00
f Frecuencia de carga (Hz) 8.00
Vv Volumen de vacios 4.90
h(106,70)Viscosidad del cemento asfaltico en
megapoise a 70°F
T Temperatura de la mezcla en °F 68.00
P77°F Penetracion del asfalto a 77°F (25°C) 62.00
h(106,70)Viscosidad del cemento asfaltico en
megapoise a 70°F3.45
C1 Constante 1 1.627
Cx Constante exponente 1.750
C2 Constante 1 -0.228
E (psi) Modulo de la mezcla asfaltica (psi) 842,636.32
DATOS
RESULTADOS
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 87
La Guía AASHTO, previene sobre mezclas con módulos teóricos altos, debido, en
este caso a la baja temperatura de la mezcla (20°C) que en la zona de influencia
del proyecto este valor corresponde aproximadamente a la temperatura media
anual de la región y la temperatura media del pavimento estaría próxima a los
31.7°C y módulo de la mezcla asfáltica de 292,420 psi; se utilizara este último
valor para determinar el coeficiente estructural de la mezcla asfáltica.
Tabla 54 Modulo elástico mezcla asfáltica a temperatura del pavimento en la zona
FUENTE: PROPIA
Parametro Descripcion Valor
Pac
Porcentaje de cemento asfaltico
por peso de la mezcla5.1
Vb
Contenido optimo de asfalto en
volumen 10.50
P200 Porcentaje pasa tamiz No. 200 6.00
f Frecuencia de carga (Hz) 8.00
Vv Volumen de vacios 4.90
h(106,70)Viscosidad del cemento asfaltico en
megapoise a 70°F
T Temperatura de la mezcla en °F 89.06
P77°F Penetracion del asfalto a 77°F (25°C) 67.00
h(106,70)Viscosidad del cemento asfaltico en
megapoise a 70°F2.91
C1 Constante 1 1.589
Cx Constante exponente 1.750
C2 Constante 1 -0.366
E (psi) Modulo de la mezcla asfaltica (psi) 292,420.96
DATOS
RESULTADOS
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 88
(
)
Donde Eca, es el modulo elástico de la mezcla asfáltica en ksi y el coeficiente
estructural de esta debe ser mayor a 0.20 y menor a 0.44.
a1= 0.37
11.1.1.5 Coeficiente estructural subbase y base granular
La subbase granular a utilizar debe tener un CBR de 30% a lo que le corresponde
un módulo de 14,684 psi y la base granular será de CBR mínimo del 80%, a lo que
le corresponde un módulo estático de 27,912 psi.
Tabla 55 Coeficiente estructural AASHTO para subbase granular
FUENTE: GUIA AASHTO - 93
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 89
Tabla 56 Coeficiente estructural AASHTO para base granular
FUENTE: GUIA AASHTO - 93
Las ecuaciones para establecer los coeficientes estructurales de la base y
subbase granular son, respectivamente.
a2 = 0.13
a3= 0.11
2 = 0,249 𝑙𝑜𝑔 2 0,977
3 = 0,227 𝑙𝑜𝑔 3 0,839
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 90
11.1.1.6 Parámetro de serviciabilidad y de confiabilidad
En esta metodología, se considera como factor importante de diseño el índice de
serviciabilidad y la pérdida de serviciabilidad en el transcurso de la vida útil del
pavimento. Para efecto de este diseño se considera un índice inicial de 4.2 y un
índice final de 2.5. Se anota que el índice de serviciabilidad inicial del ensayo
AASHO fue de 4.2.
7.15.22.4 DPSI
La confiabilidad de un proceso de diseño – desempeño de un pavimento es la
probabilidad de que una sección de pavimento, diseñada mediante ese proceso,
se desempeñe de forma satisfactoria para las condiciones de tránsito y medio
ambiente imperantes durante el período de diseño. El período de diseño
corresponde al lapso de tiempo transcurrido en el cual el pavimento se deteriora y
pasa de una serviciabilidad inicial a una terminal.
La confiabilidad asumida debido al tipo de vía y acorde con la tomada en la
determinación del tránsito es del 95%, con un error estándar de 0.44 y una
desviación estándar de -1.645
11.1.1.7 Estructura de Diseño.
Espesores mínimos
La Guía de diseño de AASHTO2 recomienda los siguientes espesores mínimos
para carpeta asfáltica y base granular de acuerdo al nivel de transito del proyecto.
2 Aashto Guide for Design of Pavement Structures Pag – II-35 Table “Minimum Thickness (inch)”
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Página 91
Tabla 57 Espesores mínimos AASHTO
Capa Espesor pulg
Espesor cm
Carpeta asfáltica 2.5 6.5
Base granular 4.0 10.0 FUENTE: GUIA AASHTO -93
Espesores de diseño
Basado en los datos anteriores y utilizando una rutina que resuelve la ecuación
AASHTO - 93 se muestra los cálculos correspondientes a los espesores de
diseño.
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Página 92
Tabla 58 Diseño AASHTO -93 Tramo 1
FUENTE: PROGRAMA TRANSITO DEL INVIAS
Ecuación AASHTO - 93 Pavimentos Flexibles Sistema Ingles S.I. (cm)
Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton 6,050,000.00
Serviciabilidad inicial 4.20
Serviciabilidad final 2.50
Modulo resiliente de la subrasante (psi) 4,507.77
Confiabilidad 95.00
Desviación estándar del error (So) 0.44
Modulo mezcla densa en caliente (psi) 292,420.00
Modulo base granular (psi) 27,912.36
Modulo subbase granular (psi) 14,684.00
Coeficiente de drenaje base granular 0.90
Coeficiente de drenaje subbase granular 0.90
Desviación normal para la servicibilidad (Zr) -1.645
Coeficiente estructural mezcla densa 0.362
Coeficiente estructural base granular 0.130
Coeficiente estructural subbase granular 0.107
Coeficiente estructural mezcla densa 0.370
Coeficiente estructural base granular 0.130
Coeficiente estructural subbase granular 0.110
Numero estructural requerido
Espesor mezcla densa en caliente (pulg) 8.26 20.98
Espesor base granular (pulg) 7.07 17.96
Espesor subase granular (pulg) 19.70 50.05
Espesor mezcla densa en caliente (pulg) 5.51 14
Espesor base granular (pulg) 15.75 40
Espesor subase granular (pulg) 19.69 50
Numero estructural diseño
Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton diseño 7,056,188
Coeficientes estructurales asumidos
Calculos teorico de diseño
5.711
Espesores asumidos diseño
5.831
Resultado de calculo coeficientes estructurales
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Página 93
Tabla 59 Diseño AASHTO -93 Tramo 2
FUENTE: PROPIA
Ecuación AASHTO - 93 Pavimentos Flexibles Sistema Ingles S.I. (cm)
Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton 6,050,000.00
Serviciabilidad inicial 4.20
Serviciabilidad final 2.50
Modulo resiliente de la subrasante (psi) 6,412.12
Confiabilidad 95.00
Desviación estándar del error (So) 0.44
Modulo mezcla densa en caliente (psi) 292,420.00
Modulo base granular (psi) 27,912.36
Modulo subbase granular (psi) 14,684.00
Coeficiente de drenaje base granular 0.90
Coeficiente de drenaje subbase granular 0.90
Desviación normal para la servicibilidad (Zr) -1.645
Coeficiente estructural mezcla densa 0.362
Coeficiente estructural base granular 0.130
Coeficiente estructural subbase granular 0.107
Coeficiente estructural mezcla densa 0.370
Coeficiente estructural base granular 0.130
Coeficiente estructural subbase granular 0.110
Numero estructural requerido
Espesor mezcla densa en caliente (pulg) 8.26 20.98
Espesor base granular (pulg) 7.07 17.96
Espesor subase granular (pulg) 13.36 33.95
Espesor mezcla densa en caliente (pulg) 5.51 14
Espesor base granular (pulg) 11.81 30
Espesor subase granular (pulg) 17.72 45
Numero estructural diseño
Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton diseño 6,694,306
Coeficientes estructurales asumidos
Calculos teorico de diseño
5.102
Espesores asumidos diseño
5.175
Resultado de calculo coeficientes estructurales
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Tabla 60 Diseño AASHTO – 93 Tramo 3
FUENTE: PROPIA
Ecuación AASHTO - 93 Pavimentos Flexibles Sistema Ingles S.I. (cm)
Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton 6,050,000.00
Serviciabilidad inicial 4.20
Serviciabilidad final 2.50
Modulo resiliente de la subrasante (psi) 4,285.87
Confiabilidad 95.00
Desviación estándar del error (So) 0.44
Modulo mezcla densa en caliente (psi) 292,420.00
Modulo base granular (psi) 27,912.36
Modulo subbase granular (psi) 14,684.00
Coeficiente de drenaje base granular 0.90
Coeficiente de drenaje subbase granular 0.90
Desviación normal para la servicibilidad (Zr) -1.645
Coeficiente estructural mezcla densa 0.362
Coeficiente estructural base granular 0.130
Coeficiente estructural subbase granular 0.107
Coeficiente estructural mezcla densa 0.370
Coeficiente estructural base granular 0.130
Coeficiente estructural subbase granular 0.110
Numero estructural requerido
Espesor mezcla densa en caliente (pulg) 8.26 20.98
Espesor base granular (pulg) 7.07 17.96
Espesor subase granular (pulg) 20.65 52.44
Espesor mezcla densa en caliente (pulg) 5.51 14
Espesor base granular (pulg) 15.75 40
Espesor subase granular (pulg) 19.69 50
Numero estructural diseño
Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton diseño 6,276,355
Coeficientes estructurales asumidos
Calculos teorico de diseño
5.802
Espesores asumidos diseño
5.831
Resultado de calculo coeficientes estructurales
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Tabla 61 Diseño AASHTO – 93 Tramo 4
FUENTE: PROPIA
Ecuación AASHTO - 93 Pavimentos Flexibles Sistema Ingles S.I. (cm)
Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton 6,050,000.00
Serviciabilidad inicial 4.20
Serviciabilidad final 2.50
Modulo resiliente de la subrasante (psi) 5,492.58
Confiabilidad 95.00
Desviación estándar del error (So) 0.44
Modulo mezcla densa en caliente (psi) 292,420.00
Modulo base granular (psi) 27,912.36
Modulo subbase granular (psi) 14,684.00
Coeficiente de drenaje base granular 0.90
Coeficiente de drenaje subbase granular 0.90
Desviación normal para la servicibilidad (Zr) -1.645
Coeficiente estructural mezcla densa 0.362
Coeficiente estructural base granular 0.130
Coeficiente estructural subbase granular 0.107
Coeficiente estructural mezcla densa 0.370
Coeficiente estructural base granular 0.130
Coeficiente estructural subbase granular 0.110
Numero estructural requerido
Espesor mezcla densa en caliente (pulg) 8.26 20.98
Espesor base granular (pulg) 7.07 17.96
Espesor subase granular (pulg) 16.10 40.89
Espesor mezcla densa en caliente (pulg) 5.51 14
Espesor base granular (pulg) 13.78 35
Espesor subase granular (pulg) 17.72 45
Numero estructural diseño
Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton diseño 6,390,176
Coeficientes estructurales asumidos
Calculos teorico de diseño
5.365
Espesores asumidos diseño
5.406
Resultado de calculo coeficientes estructurales
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Grafica 18 Resumen estructura de pavimento en ampliaciones.
FUENTE: PROPIA
En el caso de zonas próximas a la vía como bahías, sobre anchos no transitables
o cualquier otro sitio sobre la cual no se estima que haya tránsito en circulación
permanente se adopta la siguiente estructura.
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Página 97
Grafica 19 Diseño en zonas de bajo tránsito vehicular como bahías
FUENTE: PROPIA
12. CONCLUSIONES – RECOMENDACIONES
Se presenta el diseño de la rehabilitación de la estructura de pavimento de un
tramo de la vía Chinchiná – Manizales. El sector estudiado está comprendido entre
el PR40+0000 – PR42+0200.
Se realizaron trabajos de campo tendiente a evaluar las características
estructurales y funcionales del sector: evaluación de daños superficiales,
deflectometría con FWD, apiques, evaluación de condición de drenaje, IRI.
Se determinó las cargas vehiculares en base a la estación de conteo del sector
Chinchiná – Manizales, con un número de ejes equivalentes de 8.2 de 6.05x106,
considerado alto a nivel de tránsito.
La metodología de diseño adoptada fue la AASHTO – 93.
Se considera fresar la carpeta asfáltica existente en los sectores deteriorados y,
en donde es necesario, colocar base de aporte.
El espesor de la mezcla densa en caliente será de 14 cm, que debe ser distribuido
en mdc-1 y mdc-2.
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Página 98
Se debe reconstruir los drenajes transversales en mal estado, de tal manera que
no permitan infiltración a la subrasante y que estructuralmente sean adecuadas
para permitir cargas.
Se deben construir filtros longitudinales y transversales.
El control sobre la calidad de los materiales y los procesos constructivos se debe
seguir en forma estricta y sistemática, de tal manera que se obtengan registros
sobre los mismos y se garantice la calidad y funcionabilidad de las obras. La
especificaciones son las del INVIAS en la versión del 2007.
En algunos sectores se debe construir obras de contención o de control de
erosión, de tal manera que se garantice la estabilidad de la ladera, particularmente
en el talud inferior.
En aquellos sitios puntuales, aquí reseñados, en donde se presentan altas
deflexiones se debe restituir los granulares remanentes, hasta un nivel de 0.40m
utilizando material de subbase granular.
II. TRES PUERTAS – LA FELISA
II.1 PR00+0000 – PR06+0000
13. GENERALIDADES
13.1 Objeto
En base a la exploración geotécnica, a las cargas de diseños y a las condiciones
medioambientales del corredor, se pretende establecer la estructura de pavimento
que garantice la adecuada transitabilidad de la vía Tres Puertas – La Estrella en
el sector PR00 + 0000 – PR06+000. Esto como obra de rehabilitación, debido a la
existencia de una estructura de pavimento, obras de drenaje y obras de
contención.
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Página 99
13.2 Alcance
En un periodo de diseño de 10 años, y bajos las condiciones de transito existe de
la vía Tres Puertas – La Estrella y específicamente en el sector PR00+0000 –
PR06+0000, se diseña la estructura de rehabilitación de pavimento y, además, se
dan recomendaciones en el aspecto constructivo y particularmente en el aspecto
de estructuras de drenaje y subdrenaje necesarias para garantizar la duración y
buen funcionamiento de la estructura de pavimento.
Para lograr los objetivos y alcance se realiza exploración geotécnica, auscultación
visual, ensayo de deflectometría con FWD, medición de IRI y estimación del
tránsito en base a los conteos reportados en la estación 1084 Correspondiente al
tramo Tres Puertas – Irra.
14. LOCALIZACION DEL PROYECTO
La Carretera Tres Puertas – La Felisa, se localiza en el Departamento de Calda y
es un tramo importante de la Ruta 50, que opera como variante principal de la
Ruta 25 que une el sur del País con el norte. Esta vía es comúnmente utilizada
dada sus mejores condiciones geométricas y que empalma con la Ruta 25 en el
sitio denominado la Felisa. Por las características antes señaladas esta vía es de
vital importancia en el desarrollo socio-económico del País.
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Página 100
Grafica 20 Localización del proyecto en Colombia.
FUENTE: MAPAS
La localización del tramo vial en el departamento de Caldas se muestra a
continuación.
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Grafica 21 Localización del corredor Vial en el Departamento de Caldas
FUENTE: INVIAS
El corredor y sus aspectos geomorfológicos muestran que la vía presenta baja a
mediana pendiente longitudinal con una máxima de 8% y un promedio de
pendiente del 4.7% y se desarrolla en una longitud aproximada de 6000 m. Las
coordenadas geográficas del corredor son: PR00+0000: 5°09’59.67”N,
75°39’26.56”W; PR00+0000: 5°12’32.34”N, 75°38’23.99”W. En el primer sector el
corredor está influenciado por las condiciones morfológicas y climáticas del Rio
Cauca.
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Grafica 22 Características topográfica del corredor Vial.
FUENTE: GOOGLE EARTH
15. METODOLOGIA
Para el logro del alcance de los objetos del proyecto que es un diseño adecuado
de la estructura de pavimento, en base a la Guía Metodológica de Diseño de
Rehabilitación de Pavimentos Asfalticos del INVIAS y de acuerdo al actual estado
del arte en la material, se propone las siguientes actividades básicas o principales.
Rio
Cauca
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Página 103
Reconocimiento del Terreno por los especialistas de vía, pavimento e
hidráulica.
Análisis de información existente como estudios anteriores.
Recopilación de información básica, como datos de estaciones climáticas,
planchas IGAC, información de accidentabilidad, etc de ser necesarios.
Levantamiento de daños superficiales.
Levantamiento de obras de drenaje y subdrenaje.
Campaña deflectrométricas con FWD.
Toma de IRI.
Apiques y/o sondeos.
Ensayos de laboratorio.
Procesamiento de información.
Evaluación de transito como carga vehicular.
Caracterización de materiales viales.
Diseño de la estructura de pavimento en base al análisis de la información
mencionada y aplicando la Guía Metodológica para diseños de obras de
rehabilitación de pavimentos asfalticos del INVIAS.
Recomendaciones y conclusiones
16. INFORMACION EXISTENTE
La Unión Temporal Metrovias Corredores, realizo a mediado del 2012 estudios en
el sector PR15+0000 – PR23+0000 de la Vía Irra – Tres Puertas.
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Página 104
Grafica 23 Zona en estudio Unión Temporal Metrovias Corredores
UNION TEMPORAL METROVIAS – APC LTDA
De la información del Estudio Hidráulico – Hidrológico se establece que
precipitación media anual es de 2167 mm.
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Página 105
Grafica 24 Precipitación media anual
FUENTE: UNION TEMPORAL METROVIAS – APC LTDA
En el Diseño Geométrico presentado por la Unión Temporal Metrovias Corredores
se presenta la sección transversal utilizada en el sector por ellos estudiado.
Grafica 25 Sección transversal típica PR15 –PR23
FUENTE: UNION TEMPORAL METROVIAS – APC LTDA
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Página 106
El diseño de pavimentos para los sectores PR2+500 – PR16+000 y PR30+000 –
PR 34+0000, fue elaborado siguiendo la metodología AASHTO – 93 y verificado
por metodología mecanicista.
Los parámetros básicos de este diseño fueron:
Carga Vehicular proyectada a 10 años: 17.6x106.
Se realizaron apiques en promedio cada 500m.
Se reportaron materiales con espesores variables:
Carpeta asfáltica de espesor mínimo 8cm y máximo 23 con promedio
de espesor de 18cm.
Material granular de espesor entre 25 y 95 cm con CBR promedio de
32% al 95% del Proctor modificado.
La subrasante reportada clasifica como arcillas y arenas limosas con
CBR promedio sumergido del 2.01% ,
DPSI = 2.2
Confiabilidad 90%
S0 = 0.49
Módulo de la mezclas con asfalto modificado tipo III de 14,000 kg/cm2 a
6Hz y temperatura de mezcla de 26°C, coeficiente estructural de 0.32.
La solución planteada se muestra en la siguiente tabla:
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Página 107
Tabla 62 Solución planteada Unión Temporal Metrovias Corredores
FUENTE: UNION TEMPORAL METROVIAS – APC LTDA
Existe un documento de estudio adicional denominado “Informe Final Carretera La
Manuela – Irra – La Felisa Actualización Estudio Geotécnico para el Diseño de
Pavimento”, en donde se replantea el estudio de pavimento y se modifican los
parámetros de entrada así:
Mezcla con asfalto modificado Tipo II, con módulo dinámico de 17,000
kg/cm2.
Base estabilizada con asfalto en caliente.
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Página 108
Tabla 63 Modulo resiliente estudio de actualización
FUENTE: ACTUALIZACION DE ESTUDIO GEOTECNICO PARA DISEÑO PAVIMENTO – APC LTDA
La temperatura media anual pondera del proyecto determinada en este estudio es
de 22°C, difiere levemente con la determinada en el presente Estudio en base a
Estudios Hidroclimaticos de Cenicafe3, considerando la altimetría de las
estaciones y la del corredor vial que se desarrolla en altitud promedio de 885
m.s.n.m.m.
Tabla 64 Temperatura media anual ponderada.
FUENTE: ACTUALIZACION DE ESTUDIO GEOTECNICO PARA DISEÑO PAVIMENTO – APC LTDA
3 El clima en la Sede Principal del Centro Nacional de Investigación del Café, Chinchiná, Caldas. Orlando
Guzmán Martínez y Otros. 2003
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Página 109
Las estructuras obtenidas de diseño son:
Tabla 65 Resumen estructura recomendada APC
FUENTE: ACTUALIZACION DE ESTUDIO GEOTECNICO PARA DISEÑO PAVIMENTO – APC LTDA
17. CARGAS DE DISEÑO
Las cargas vehiculares se establecen en base al número de vehículos pesados o
comerciales que transitan por la vía y en un periodo de diseño de 10. Una forma
más precisa de establecer las cargas es por medio de espectro de carga, pero
debido a la ausencia de estación de pesaje, se utilizara los datos de conteo de la
estación 1084 del sector Tres Puertas – La Estrella y con los resultados obtenidos
del programa TRANSITO del INVIAS.
Los datos del programa TRANSITO, los cuales están hasta el año 2005, se
amplían con los conteos recientes según reporte del INVIAS.
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Página 110
17.1 Recolección de Información
El Instituto nacional de vías entidad encarga de la infraestructura vial en Colombia
a partir de unas décadas atrás, en función de sus responsabilidades y en control
de la red vial del país localizo en todo el territorio Colombiano en las diferentes vía
principales estaciones de conteo y pesajes para llevar un control de los corredores
existentes.
Para nuestro estudio tomaremos las series históricas y la composición vehicular
promedio semanal de las bases de datos del INVIAS que tiene a partir de 1997, la
cual es alimentada por la estación de conteo y pesajes. Para nuestro proyecto
luego de evaluar la localización de las diferentes estaciones se toma la estación
1084 según clasificación INVIAS, las cual se encuentran sobre el corredor vial en
estudio.
Grafica 26 Localización estación de conteo 338
FUENTE: CARTILLA DE CONTEOS INVIAS
La clasificación de vehículos está basada en la clasificación de vehículos de
Colombia según el M.O.P.T como se describe en la siguiente figura.
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Grafica 27 Clasificación Vehículos según MOPT
FUENTE: MANUAL DE DISEÑOS DE REHABILITACION PAVIMENTOS ASFALTIOS INVIAS
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17.2 Metodología
Para estimar el transito se empleara la metodología vigente en la actualidad del
Instituto Nacional de Vías – INVIAS, para la proyección del tránsito equivalente y
así determinar el número de ejes equivalentes de 80 KN en el periodo de diseño,
teniendo en cuenta las series históricas del tránsito promedio diario y la
composición vehicular. Igualmente como se mencionó anterior mente los cálculos
se realizaran usando los factores camión establecidos en el año 2005 por INVIAS
y publicados en la cartilla de Volúmenes de transito de dicho año.
A continuación se describen los diferentes pasos para obtener los ejes
equivalentes mediante la metodología del INVIAS.
5. Identificación de la estación a utilizar y su base de datos.
6. Determinar el número de ejes equivalentes a partir de las series históricas
se debe tener en cuenta el factor daño de cada vehículo. Tabla 66 Factor daños para tipos de vehículos
Tipo de
vehículo
Factor de daño (FD)
Vacío Cargado
Autos - 0
Bus grande - 1.0
C2p 0.01 1.01
C2g 0.08 2.72
C3-C4 0.24 3.72
C5 0.25 4.88
>C5 0.26 5.23 FUENTE: PROGRAMA TRANSITO INVIAS
Teniendo la anterior información y por medio de la siguiente ecuación se
determina el número de ejes equivalentes 80KN para el carril de diseño
kvehiculo
lvehiculo
iañokiañokiañoiañodiarioton FDVTPDSN )(%,2.8
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Dónde:
iañodiariotonN ,2.8 : Número de ejes equivalentes de 8.2 ton en cada año i de la serie
histórica (sumadas ambas direcciones)
iañoTPDS : Transito promedio diario semanal en cada año i de la serie histórica
(sumadas ambas direcciones)
iañokV% : Porcentaje del tipo de vehículo k en cada año i de la serie histórica,
expresado en tanto por uno
iañokFD : Factor de daño del vehículo k para cada año i. (Normalmente el factor de
daño de vehículo k es el mismo para todos los años i del periodo de la serie
histórica)
7. Análisis estadístico de la serie histórica y selección del modelo representativo del crecimiento del tránsito.
Luego de obtener los números de ejes equivalentes 80KN, lo que se pretende es
realizar un análisis estadístico para establecer el modelo que más se ajuste a los
datos originales de la serie histórica.
8. Estimación de del tránsito proyectado para el periodo de diseño, en el carril
de diseño considerando un nivel de confianza.
Calculo del error estándar del modelo de crecimiento del tránsito:
2'
)('
1
2
mod
n
YiYin
i
elo
Dónde:
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σ : Error estándar del modelo seleccionado
Yi : Valor observado o medido en el año i
Yimodelo : Valor calculado con el modelo, en el año i
n' : Número de años analizados de la serie histórica
i : Varía de 1 a n’
ii. Cálculo del error estándar en la predicción del tránsito, error de
pronóstico
(pronóstico)j año por año en el período de diseño.
'
1
)(
)()(
'
1
2
2
nXXi
XXn
i
j
jpronóstico
Dónde:
i : Representa los años de la serie histórica
j : Representa los años de proyección en el período de diseño (pronóstico)
j : Error estándar de la estimación del tránsito, en el año j del período de
diseño
σ: Error estándar del modelo seleccionado
Xj: Cada uno de los años del período de diseño
Xi: Cada uno de los años de la serie histórica
X: Año medio de la serie histórica
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Página 115
n': Número de años analizados de la serie histórica
iii. Cálculo de los valores de corrección (Cj) para el tránsito equivalente
proyectado en cada uno de los años del período de diseño (Nj), con base
en el nivel de confianza deseado.
ZrC jpronósticoj )(
iv. Cálculo del número de ejes equivalentes de 8.2ton diarios, corregidos
por confiabilidad, en cada uno de los años del período de diseño (N’j)
jjj CNN '
Dónde:
Nj': Ejes equivalentes diarios corregidos para el año j del período de diseño
Nj: Ejes equivalentes diarios calculados por el modelo seleccionado, para el
año j
Cj: Corrección para el año j, en ejes equivalentes, que permite asegurar el
nivel de confianza deseado
v. Cálculo del número de ejes equivalentes de 8.2 ton acumulados durante
el período de diseño, sumadas ambas direcciones
n
j
jañodíassdireccioneambasacumuladoston NN1
//2.8 '365
vi. Cálculo del número de ejes equivalentes de 8.2 ton acumulados en el
carril de diseño durante el período de diseño, por concepto de la
componente normal del tránsito.
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FdNNn
j
jañodíasnormaldiseñodecarrilton
1
/,2.8 '365
17.3 Procesamiento de información.
17.3.1 Cálculos.
Los cálculos se realizaron por medio del software PAV-NT1, es un programa
desarrollado por Instituto Nacional de Vías (INVIAS), el cual se encuentra en el
manual de diseño de pavimentos asfaltico y que puede ser descargado de la
página web de la entidad.
Grafica 28 Pantallazo programa PAV – NT1 del INVIAS
FUENTE: PROGRAMA TRANSITO INVIAS
17.3.2 Selección de la estación de conteo.
Tabla 67 Estación de conteo seleccionada.
CARRETERA TRES PUERTAS – LA ESTRELLA
CODIGO DE LA ESTACIÓN 1084
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Página 117
FUENTE: PROPIA
En base a la estación elegida podemos observar la información correspondiente a
los diferentes años en la cual se tiene información recolectada sobre los diferentes
TPDs los cuales representan las características del transporte de esta importante
vía.
Tabla 68 Valores series históricas estación de conteo 1084
FUENTE: PROGRAMA TRANSITO INVIAS
ESTACION AÑO A% TPD B% C% C2p C2G C3-C4 C5 >C5
1084 1986 313 63 2 35 0 616 70 73 0
1084 1987 400 63 1 36 0 826 106 60 7
1084 1988 528 60 4 36 0 918 230 167 11
1084 1989 444 41 6 53 368 697 287 259 28
1084 1990 909 69 3 28 644 748 169 213 22
1084 1991 1290 65 5 30 822 1277 240 325 37
1084 1992 1672 48 8 44 0 0 0 0 0
1084 1993 1935 54 7 39 1231 3184 395 324 156
1084 1994 2325 52 7 41 1134 3354 798 627 673
1084 1995 2444 67 7 26 2136 1901 197 115 113
1084 1996 2227 49 7 44 2280 3046 725 455 417
1084 1997 2467 54 6 40 1608 3213 828 666 712
1084 1998 2893 49 5 46 2134 3792 915 1028 1362
1084 1999 2206 53 7 40 1924 2556 680 545 511
1084 2000 3114 33 7 60 2651 4568 1606 2099 2174
1084 2001 2197 43 7 50 1894 2927 650 1035 1105
1084 2002 2267 37 8 55 1862 3224 613 1263 1763
1084 2003 2172 51 11 38 1730 2223 424 899 897
1084 2004 2927 37 9 53 2468 3688 889 1722 2157
1084 2005 3070 39 9 52 1846 4573 953 1410 2338
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Página 118
Grafica 29 Comportamiento TPD Estación 1084
FUENTE: PROGRAMA TRANSITO INVIAS
Mediante los siguientes gráficos se observa los valores a tener en cuenta para los
factores de equivalencia y distribución promedio para los diferentes tipos de
vehículos, los cuales son vigentes para nuestro territorio.
Grafica 30 Valores distribución y factores equivalencia de carga para tipos de vehículos
FUENTE: PROGRAMA TRANSITO INVIAS
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Página 119
17.3.3 Confiabilidad
Par determinar el valor se tuvo en cuenta las recomendaciones de la AASHTO y
teniendo en cuenta las características de la vía.
Tabla 69 Confiabilidad asumida. CONFIABILIDAD
CONFIABILIDAD 95
Zr 1.645
FUENTE: PROPIA
17.3.4 Distribución direccional y por carril
Característica que afecta el flujo de servicio y el cual tiene un impacto en la
operación en vía de dos carriles. Las condiciones óptimas ocurren cuando la
división del tránsito es cerca del 50% en cada sentido.
Tabla 70 Factores de distribución por carril y direccional.
FUENTE: PROPIA
17.3.5 Periodo de diseño
El valor fue obtenido en base a las características y tipo de estructura de
pavimento a construir (Pavimento flexible) y teniendo en cuentas las políticas de
mantenimiento existente en el país.
Tabla 71. Periodo de diseño
PERIODO DE DISEÑO
10 AÑOS.
FUENTE: PROPIA
DISTRIBUCCIÓN EN %
DIRECIONAL 50
POR CARRIL 100
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 120
17.3.6 Selección del modelo
Del análisis de la información consolidad, se observa un muy bajo coeficiente de
regresión para la proyección de los distintos modelos; esto debido a la escasa
correlación entre los valores de conteo obtenido año a año, tal vez por situaciones
externas como épocas de año en el cual se realiza el conteo, situaciones de
bloqueo en vías alternas, etc.
Tabla 72 Datos típico de entrada y salida para cálculo del tránsito futuro.
FUENTE: PROGRAMA TRANSITO INVIAS
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 121
Grafica 31 Graficas de las ecuaciones de regresión
FUENTE: PROGRAMA TRANSITO INVIAS
Se puede observar que el modelo exponencial presenta un crecimiento vertiginoso
lo cual no es real para los comportamientos de la vía en estudio, igualmente para
los modelos logarítmicos y potencial no evidencian los comportamientos futuros
que puede presentar esta importante vía del territorio Colombiano, asumiendo las
políticas a ejecutarse.
Para el presente estudio se determinó que el modelo que representa el
comportamiento del tránsito para la vía en estudio es el MODELO LINEAL.
17.3.7 Numero de ejes equivalentes Estación 338
El número de ejes equivalentes a cargas de 8. 2 ton es de 1.79x107, en el carril de
diseño.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 122
Tabla 73 Determinación del número de ejes equivalentes de 8.2 ton en el carril de diseño.
FUENTE: PROGRAMA TRANSITO INVIAS
18. TRABAJO DE CAMPO Y ENSAYOS
Con la finalidad de lograr los objetivos del estudio se realizaron los siguientes
trabajos de campo.
Exploración con apiques cada 500m.
Medición de deflexión con FWD cada 100m.
Inspección Visual metodología VIZIR.
Medición de IRI.
Medición de espesores con georadar.
Evaluación de obras de drenaje y subdrenaje existente.
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Página 123
18.1 Exploración con Apiques
Fotografia 17 Apique de campo
FUENTE: PROPIA
Se realizaron apiques cada 500m, aproximadamente. El sector es muy
heterogéneo en cuanto a las características de los materiales que subyacen a la
carpeta asfáltica, encontrándose entre el PR0+450 al PR1+300 una estructura con
capa asfáltica intermedia entre un RAP inferior y una capa de base granular
superior; en los otros sondeos subyace a la carpeta asfáltica una capa de RAP y
en algunos casos se encuentra presencia de afirmado con sobretamaños
superiores a 3”.
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Página 124
Grafica 32 Perfil estratigráfico de acuerdo a apiques.
FUENTE: PROPIA
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Página 125
18.2 Medida de deflexiones FWD.
La medición de las deflexiones fue realizada por la firma INTINERIS S.A.S
Fotografia 18 Medición de deflexiones con equipo tipo KUAB
FUENTE: ITINERIS S.S.A.S
Se anexa los datos de campo de la campaña deflectometría. La temperatura
media en la hora del ensayo fue de 24°C y 27°C, con lo que la temperatura del
pavimento estuvo sobre los 20°C.
Las características del equipo son:
Numero de geófonos : 6
Carga estándar: 40N
Radio del plato de carga: 0.15m
Presión del plato de carga: 565.88kpa.
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Página 126
Se muestra los resultados de la deflexión central en el carril derecho e izquierdo.
Tabla 74 Datos de deflexión en el centro del plato (m)
FUENTE: ITINERIS S.A.S
Deflexion (µm) Deflexion (µm)
D0 D0
K0+000 Derecho 438 K0+050 Izquierdo 536
K0+101 Derecho 378 K0+148 Izquierdo 206
K0+200 Derecho 444 K0+250 Izquierdo 446
K0+301 Derecho 262 K0+347 Izquierdo 434
K0+401 Derecho 324 K0+450 Izquierdo 429
K0+502 Derecho 234 K0+550 Izquierdo 286
K0+602 Derecho 249 K0+645 Izquierdo 349
K0+700 Derecho 237 K0+749 Izquierdo 361
K0+800 Derecho 330 K0+848 Izquierdo 255
K0+900 Derecho 273 K0+948 Izquierdo 199
K0+993 Derecho 268 K1+049 Izquierdo 256
K1+107 Derecho 322 K1+147 Izquierdo 214
K1+201 Derecho 218 K1+250 Izquierdo 289
K1+300 Derecho 288 K1+344 Izquierdo 234
K1+401 Derecho 258 K1+445 Izquierdo 312
K1+500 Derecho 482 K1+550 Izquierdo 971
K1+600 Derecho 912 K1+646 Izquierdo 812
K1+701 Derecho 262 K1+748 Izquierdo 624
K1+800 Derecho 994 K1+850 Izquierdo 427
K1+899 Derecho 451 K1+947 Izquierdo 432
K2+000 Derecho 837 K2+049 Izquierdo 569
K2+100 Derecho 659 K2+149 Izquierdo 745
K2+200 Derecho 801 K2+249 Izquierdo 633
K2+300 Derecho 499 K2+351 Izquierdo 797
K2+400 Derecho 706 K2+448 Izquierdo 750
K2+500 Derecho 392 K2+548 Izquierdo 258
K2+601 Derecho 179 K2+651 Izquierdo 229
K2+703 Derecho 214 K2+748 Izquierdo 363
K2+800 Derecho 275 K2+848 Izquierdo 447
K2+900 Derecho 149 K2+950 Izquierdo 398
K3+002 Derecho 206 K3+047 Izquierdo 262
K3+090 Derecho 241 K3+250 Izquierdo 499
K3+201 Derecho 348 K3+351 Izquierdo 440
K3+301 Derecho 314 K3+449 Izquierdo 399
K3+401 Derecho 454 K3+549 Izquierdo 545
K3+501 Derecho 438 K3+649 Izquierdo 554
K3+602 Derecho 382 K3+750 Izquierdo 433
K3+701 Derecho 429 K3+849 Izquierdo 262
K3+800 Derecho 707 K3+949 Izquierdo 416
K3+900 Derecho 352 K4+050 Izquierdo 508
K4+000 Derecho 486 K4+150 Izquierdo 478
K4+100 Derecho 427 K4+251 Izquierdo 417
K4+201 Derecho 834 K4+350 Izquierdo 235
K4+301 Derecho 451 K4+448 Izquierdo 548
K4+404 Derecho 457 K4+548 Izquierdo 429
K4+500 Derecho 419 K4+648 Izquierdo 521
K4+600 Derecho 639 K4+746 Izquierdo 314
K4+701 Derecho 460 K4+844 Izquierdo 440
K4+800 Derecho 585 K4+949 Izquierdo 248
K4+900 Derecho 408 K5+049 Izquierdo 369
K4+999 Derecho 376 K5+149 Izquierdo 250
K5+103 Derecho 482 K5+249 Izquierdo 414
K5+203 Derecho 611 K5+348 Izquierdo 417
K5+305 Derecho 398 K5+450 Izquierdo 396
K5+406 Derecho 327 K5+549 Izquierdo 392
K5+503 Derecho 456 K5+647 Izquierdo 257
K5+600 Derecho 244 K5+750 Izquierdo 323
K5+700 Derecho 908 K5+849 Izquierdo 226
K5+800 Derecho 521 K5+950 Izquierdo 275
K5+900 Derecho 158 28 33 158
K6+005 Derecho 265 28 33 265
DATOS DE CAMPO
Abscisa Carril Abscisa Carril
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Grafica 33 Deflexiones carril derecho
FUENTE: PROPIA Grafica 34 Deflexiones lado izquierdo
FUENTE: PROPIA
Deflexión
promedio
Deflexión
promedio
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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Grafica 35 Deflexiones lado derecho e izquierdo PR00 +0000 – PR06+0000
FUENTE: PROPIA
Se evidencia un mayor valor de deflexiones entre las abscisas PR01+0600 a
PR02+0400.
18.3 Análisis cualitativo de deflexiones FWD.
Uno de los métodos de análisis cualitativo del cuenco de deflexiones ha sido
propuesto Emile Horak4, los cuales tiene que ver con la curvatura del cuenco de
deflexión en algunas zonas.
4 Benchmarking the Structural conditions of flexible pavements with deflection bowl parameter. Horak. 2008
Deflexión
promedio
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Grafica 36 Zonas del cuenco de deflexiones
FUENTE: ADAPTACION NOTA 2 PIE DE PAGINA.
Los principales parámetros propuestos por Horak son:
Tabla 75 Parámetros del cuenco de deflexiones
FUENTE: ADAPTACION NOTA 2 PIE DE PAGINA.
En análisis de evaluación de pavimentos asfalticos con FWD, se pueden
establecer algunos datos que servirán de parámetros comparativos de su estado
estructural y su comportamiento (Bellekens 1991; Jooste 1999).
Parametro Formula Zona correlacionada
Dflexion Maxima D0 medidio en el punto de aplicación de carga 1,2 y 3
Radio de Curvatura (R0C) 1
Indice de la capa de base
(BLI)BLI = D0 - D300 1
Indice de las capas
intermedia (MLI)MLI = D300 - D600 2
Indice de capa inferior (LLI) LLI = D600 - D900 3
L= 200 mm para FWD
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Tabla 76 Estado del comportamiento de pavimento con base granular
FUENTE: ADAPTACION NOTA 2 PIE DE PAGINA.
Para el análisis comparativo de los parámetros ya descritos se tiene la siguiente
calificación en base al valor obtenido de deflexiones en el cuenco cargado.
Tabla 77 Parámetros del cuenco de deflexiones para diferente tipo de base
FUENTE: ADAPTACION NOTA 2 PIE DE PAGINA.
Estado del
comportamiento
Rangos de
trafico (W18)
Millones
Deflexion
Maxima
(mm)
BLI (mm) MLI (mm) LLI (mm)
Muy rigido 12 a 50 <0.3 <0.08 <0.05 <0.04
Rigido 3 a 8 0.3 a 0.5 0.08 a 0.25 0.05 a 0.15 0.04 a 0.08
Flexible 0.8 a 3 0.5 a 0.75 0.25 a 0.50 0.15 a 0.20 0.08 a 0.10
Muy flexible <0.8 >0.75 >0.5 >0.20 >0.10
D0 (m) R0C (m) BLI (m) MLI (m) LLI (m)
Buena (auscultar) <500 >100 <200 <100 <50
Regular (alerta) 500 -750 50 - 100 200- 400 100 - 200 50 - 100
Mala (severa) >750 <50 >400 >200 >100
Buena (auscultar) <200 >150 <100 <50 <40
Regular (alerta) 200 - 400 80 - 150 100 - 300 50 - 100 40 - 80
Mala (severa) >400 <80 >300 >100 >80
Buena (auscultar) <400 >250 <200 <100 <50
Regular (alerta) 400 - 600 100 - 250 200 - 400 100 - 150 50 - 80
Mala (severa) >600 <100 >400 >150 >80
Clasificacion de la
condicion
estructural
Tipo de baseParametro del cuenco de deflexiones
Base granular
Base cementada
Base bituminosa
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Grafica 37 Parámetros de análisis cualitativo cuenco de deflexiones
FUENTE: PROPIA.
Se observa tramos extremada deficientes al hacer la comparación de los
parámetros entre el PR01+0600 a PR02+0450 y PR03+0450 a PR06+0000.
De acuerdo a la técnica de diferencia acumulada, se presentan 5 tramos
homogéneos.
Tabla 78 Tramos homogéneos deflectometría.
FUENTE: PROPIA.
TRAMO
Tramo 1 0 500
Tramo 2 500 1400
Tramo 3 1400 2500
Tramo 4 2500 3100
Tramo 5 3100 4600
Tramo 6 4600 6000
ABSCISA
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Grafica 38 Diferencias acumuladas tramos homogéneos por deflexiones
FUENTE: PROPIA
Los datos de las deflexiones o lecturas de los distintos geófonos se anexan.
18.4 Inspección Visual VIZIR.
Siguiendo la metodología de la Guía de Diseño de Rehabilitación de Pavimentos
Asfalticos del INVIAS, se realiza la inspección visual de daños.
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Página 133
Fotografía 19 Desintegración de borde de carril
FUENTE: PROPIA
Fotografía 20 Piel de cocodrilo y evidencia de bombeo de los finos de las capas inferiores. Ahuellamiento
FUENTE: PROPIA
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Página 134
Fotografía 21 Falla en la junta longitudinal central
Fotografía 22 Degradación de carpeta asfáltica y ahuellamiento pronunciado.
El tramo en estudio presenta un alto porcentaje de deterioro superficial y
estructural, en donde son significativos los fallos por fatiga y tensión en la carpeta
asfáltica, en conjunción con ahuellamientos profundos que generan
inconvenientes de movilidad y seguridad.
Se anexa los formatos de trabajo de campo.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 135
El área total deteriorada es extremadamente alta, considerando solo un bajo
porcentaje de buena, concentrada en entre los PR00+0700 y PR01+0700.
Grafica 39 Distribución de daños en al área estudiada
FUENTE: PROPIA
Los daños más representativos corresponden a fisuras tipo piel de cocodrilos y
ahuellamientos lo que manifiesta una falla estructural del pavimento y, además,
asfaltos inadecuados para las altas temperaturas y cargas del sector.
Grafica 40 Distribución de daños por tipo.
FUENTE: PROPIA
4%
80%
12%
1% 3%
Tipo de daños representativos
Fisura Longitudinales
Piel de cocodrilo
Ahuellamiento
Drepesiones
Baches
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 136
Tabla 79 Resumen de calificación de daños
FUENTE: PROPIA
DE HASTA
0+000 0+100 10.0 3 3.00 91.6 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
0+100 0+200 0.0 0 60.6 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
0+200 0+300 0.0 0 88.6 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
0+300 0+400 0.0 0 88.6 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
0+400 0+500 0.0 0 100.0 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
0+500 0+600 0.0 0 100.0 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
0+600 0+700 0.0 0 0.7 3 3 3 0.0 0 3 0.0 0 0 3
0+700 0+800 0.0 0 0.0 0 0.3 1 1 3 0.0 0 0 3
0+800 0+900 1.1 2 2.00 0.1 2 2 2 0.0 0 2 0.0 0 0 2
0+900 1+000 2.3 2 2.00 1.7 1 1 2 0.0 0 2 0.0 0 0 2
1+000 1+100 1.4 3 3.00 0.0 0 3 0.1 1 1 4 0.0 0 0 4
1+100 1+200 0.9 2 2.00 0.0 0 2 0.0 0 2 0.0 0 0 2
1+200 1+300 4.1 2 2.00 8.6 3 3 3 0.0 0 3 0.0 0 0 3
1+300 1+400 0.0 0 60.0 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
1+400 1+500 0.0 0 100.0 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
1+500 1+600 0.0 0 61.1 3 5 5 0.1 1 1 5 0.0 0 0 5
1+600 1+700 0.0 0 100.0 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
1+700 1+800 0.0 0 100.0 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
1+800 1+900 1.7 3 3.00 80.0 3 5 5 0.4 1 1 5 0.0 0 0 5
1+900 2+000 0.0 0 100.0 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
2+000 2+100 0.0 0 100.0 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
2+100 2+200 0.0 0 100.0 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
2+200 2+300 0.0 0 100.0 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
2+300 2+400 0.0 0 92.0 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
2+400 2+500 0.0 0 100.0 3 5 5 0.0 0 4 0.0 0 0 4
2+500 2+600 0.0 0 60.0 3 5 5 0.3 1 1 5 0.0 0 0 5
2+600 2+700 3.0 2 2.00 0.0 0 2 0.3 1 1 3 2.5 3 0 3
2+700 2+800 9.0 2 2.00 7.4 3 3 3 0.4 1 1 4 0.0 0 0 4
2+800 2+900 4.5 3 3.00 10.4 3 4 4 0.3 1 1 5 0.9 2 0 5
2+900 3+000 2.3 3 3.00 0.1 3 3 3 0.4 1 1 4 0.0 0 0 4
3+000 3+100 9.8 3 3.00 0.0 0 3 0.4 1 1 4 0.0 0 0 4
3+100 3+200 1.8 2 2.00 0.0 0 2 0.3 1 1 3 0.0 0 0 3
3+200 3+300 0.6 1 1.00 0.3 2 2 2 0.2 1 1 3 0.0 0 0 3
3+300 3+400 1.6 3 3.00 30.1 3 4 4 0.0 0 4 0.0 0 0 4
3+400 3+500 1.5 2 2.00 13.5 3 4 4 0.1 1 1 5 0.0 0 0 5
3+500 3+600 1.0 3 3.00 18.0 3 4 4 0.0 0 4 0.0 0 0 4
3+600 3+700 1.1 2 2.00 5.6 3 3 3 0.2 1 1 4 0.0 0 0 4
3+700 3+800 0.8 2 2.00 15.8 3 4 4 0.9 2 2 5 0.0 0 0 5
3+800 3+900 3.0 2 2.00 15.4 2 3 3 0.1 1 1 4 7.6 2 0 4
3+900 4+000 2.8 2 2.00 31.8 3 4 4 0.0 0 4 0.0 0 0 4
4+000 4+100 0.5 3 3.00 9.6 3 3 3 0.3 1 1 4 0.9 2 0 4
4+100 4+200 0.7 2 2.00 23.4 3 4 4 1.0 2 2 5 0.1 2 0 5
4+200 4+300 0.8 3 3.00 13.6 3 4 4 2.1 2 2 5 10.8 2 0 5
4+300 4+400 1.0 1 1.00 7.1 3 3 3 0.0 0 3 18.9 3 1 4
4+400 4+500 0.3 3 3.00 21.1 3 4 4 0.3 1 1 5 1.3 2 0 5
4+500 4+600 0.6 1 1.00 2.4 3 3 3 0.3 1 1 4 0.0 0 0 4
4+600 4+700 2.1 2 2.00 3.7 3 3 3 0.2 1 1 4 0.0 0 0 4
4+700 4+800 1.7 2 2.00 4.8 2 2 2 0.1 1 1 3 0.2 1 0 3
4+800 4+900 1.3 2 2.00 10.6 3 4 4 0.0 0 4 4.6 2 0 4
4+900 5+000 2.7 3 3.00 30.0 3 4 4 0.3 1 1 5 0.0 0 0 5
5+000 5+100 1.7 3 3.00 9.6 2 2 3 0.2 1 1 4 0.0 0 0 4
5+100 5+200 6.4 2 2.00 8.9 2 2 2 0.0 0 2 3.4 2 0 2
5+200 5+300 2.6 2 2.00 6.6 2 2 2 0.3 1 1 3 14.6 2 0 3
5+300 5+400 1.3 2 2.00 7.4 2 2 2 0.3 1 1 3 0.0 0 0 3
5+400 5+500 2.3 2 2.00 25.8 3 4 4 0.1 1 1 5 0.0 0 0 5
5+500 5+600 1.6 1 1.00 2.4 2 2 2 0.2 1 1 3 0.0 0 0 3
5+600 5+700 1.8 2 2.00 14.5 3 4 4 18.3 3 4 7 0.0 0 0 7
5+700 5+800 3.7 3 3.00 37.8 3 4 4 0.3 1 1 5 0.0 0 0 5
5+800 5+900 1.6 2 2.00 11.5 3 4 4 0.3 1 1 5 2.1 2 0 5
5+900 6+000 2.4 2 2.00 5.4 2 2 2 0.0 0 2 1.9 2 0 2
Deficiente
Deficiente
Buena
Marginal
Marginal
Deficiente
Marginal
Deficiente
Marginal
Marginal
Deficiente
Marginal
Buena
Deficiente
Marginal
Deficiente
Marginal
Marginal
Deficiente
Marginal
Marginal
Marginal
Deficiente
Marginal
Marginal
Deficiente
Marginal
Marginal
Deficiente
Marginal
Marginal
Deficiente
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Deficiente
Marginal
PR
Extensión
% de
longitud
Extensión
% de
longitud
Índice de
Fisuración
If
Ahuellamiento y otras
deformaciones estructurales
(AH, DL, DT)
Gravedad If(1) Gravedad If(2)
Extensión
% de
longitud
Gravedad Id
Buena
Cálculo del Índice de
Deformación (Id)
Fisuras longitudinales
por fatiga (FLF)Fisuras piel de cocodrilo (FPC) Bacheos y parcheos
Buena
Buena
Marginal
Índice de
Deterioro
Superficial
Final Is
Cálculo del Índice de Fisuración (If)
Corrección
Corrección y Cálculo Índice de Deterioro
Superficial
Índice de
Deterioro
Superficial
Inicial Is Extensión
% de
longitud
Gravedad
Marginal
Deficiente
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Categoria
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 137
Gráficamente los valores del Índice de Deterioro Superficial se muestran a
continuación.
Grafica 41 Índice de Deterioro Superficial (Is)
FUENTE: PROPIA
En concordancia con la evaluación estructural el sector del PR00+0700 al
PR01+0400 presenta los valores con mejores características de desempeño.
Tabla 80 Is en el tramo homogéneo por deflexión.
FUENTE: PROPIA
0
1
2
3
4
5
6
7
0+0
00
0+2
00
0+4
00
0+6
00
0+8
00
1+0
00
1+2
00
1+4
00
1+6
00
1+8
00
2+0
00
2+2
00
2+4
00
2+6
00
2+8
00
3+0
00
3+2
00
3+4
00
3+6
00
3+8
00
4+0
00
4+2
00
4+4
00
4+6
00
4+8
00
5+0
00
5+2
00
5+4
00
5+6
00
5+8
00
Is
Abscisa
TRAMO Longitud (m) Is
Tramo 1 0 500 500 4
Tramo 2 500 1400 900 2
Tramo 3 1400 2500 1100 4
Tramo 4 2500 3100 600 4
Tramo 5 3100 4600 1500 4
Tramo 6 4600 6000 1400 4
ABSCISA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 138
18.5 Medición con del IRI.
Fotografía 23 Medición de IRI y espesores con georadar
FUENTE: ITINERIS
“Las mediciones de la regularidad (IRI) fueron realizadas utilizando el rugosímetro
“Bump Integrator” (BI) de ROMDAS. El BI es un equipo de respuesta de alto
rendimiento, considerado por el Banco Mundial como clase III. Es un instrumento
mecánico que mide el desplazamiento relativo de la suspensión del vehículo
respecto a la superficie del pavimento, lo cual permite registrar de forma continua
la irregularidad del pavimento producida por el efecto de la condición de ambas
huellas del carril de circulación.
Estos saltos producidos por la suspensión del vehículo y registrados por el BI,
permiten la obtención del IRI (m/Km). A continuación se presentan algunas
características propias del equipo:
Alta resolución de 360 pulsos por revolución, de codificador óptico de alta
confiabilidad.
Cubierta de aluminio de una sola pieza.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 139
Cables conectores revestidos de nylon de alta resistencia de 210Lb y alta
confiabilidad.”5
Grafica 42 Resumen de calificación por Regularidad Superficial de la sector de la vía en estudio
FUENTE: PROPIA
Se observa, en concordancia con la evaluación estructural y de daños, los
siguientes:
Valores medianamente bajo de IRI entre el PR0+500 a PR1+400.
Valore extremos entre el PR1+400 al PR2+600.
El valor promedio de IRI obtenido en ambos carriles es de 5m/km, calificado como
alto para este tipo de vías.
El consolidado (ponderado) del IRI en los tramos homogéneos por deflexión, se
muestra en siguiente tabla.
5 ITINERIS “Evaluación Estructural y Funcional, Diagnostico de Pavimento y Recomendaciones
Constructivas PR00+0000 y PR06+0000” 2013
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 140
Tabla 81Valor del IRI ponderado en tramos homogéneos por deflexión.
FUENTE: PROPIA
18.6 Evaluación de obras de drenaje y subdrenaje existente.
En la inspección visual de las obras de drenaje existente se constató que
presentan adecuado comportamiento y están en buen estado.
19. CARACTERIZACION GEOTECNICA
Se realizaron 12 apiques con la finalidad de determinar las características
geomecánicas de los suelos que constituyen la estructura del pavimento.
Apique 1 PR00+0020
Apique 2 PR00+0450
Apique 3 PR00+0800
Apique 4 PR01+0300
Apique 5 PR01+0900
Apique 6 PR02+0450
Apique 7 PR03+0000
Apique 8 PR03+0500
Apique 9 PR04+0250
Apique 10 PR04+0850
Apique 11 PR05+0460
Apique 12 PR05+0460
TRAMO Longitud (m) IRI
Tramo 1 0 500 500 6.5
Tramo 2 500 1400 900 3.2
Tramo 3 1400 2500 1100 7.7
Tramo 4 2500 3100 600 4.7
Tramo 5 3100 4600 1500 4.2
Tramo 6 4600 6000 1400 4.1
ABSCISA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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Fotografía 24 Apique ejecutados PR00+000 – PR06+000
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FUENTE: PROPIA
20. ESTIMACION DE LA ESTRUCTURA DE DISEÑO.
En base a la información disponible y utilizando la metodología AASHTO para
cálculo de capas del refuerzo, de ser necesario.
20.1 Módulo Resiliente de la Subrasante – Numero estructural
efectivo.
La metodología AASHTO determina el número estructural del pavimento en base
a las siguientes expresiones:
Dónde:
E0: Modulo resiliente de la subrasante
P: Carga aplicada sobre la carga
Dr: Deflexión superficial del pavimento a una distancia r.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 154
r: Distancia del geófono de medición de la deflexión al centro de la placa.
Para efecto de cálculo el módulo de la subrasante debe ser corregido por un factor
C, el cual se estima, normalmente, en 0.33
La distancia mínima a la cual debe estar el geófono utilizado para medir el módulo
de la subrasante es “ae” y representa la distancia, en la subrasante, del bulbo de
presión medido desde el centro de la carga.
√
Dónde:
SNeff: Numero estructural efectivo
ae: Distancia radial del bulbo de presión a nivel de la subrasante cm
a: radio de carga (cm)
D: espesor de la estructura del pavimento
Ep: Modulo efectivo del pavimento
E0: Modulo de la subrasante
D0: deflexión en el centro de la carga, corregida por temperatura
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 155
p: Presión aplicada en la base de la placa.
Con una rutina de Excel, se realizan los cálculos para determinar el SN y Mr de la
subrasante. Para efecto de estos estudios se toma el valor calculado con el
geófono 4, debido al cumplimiento del requerimiento de estar más alejado de 0.75
ae.
Grafica 43 Valor de deflexiones en el centro de la carga.
FUENTE: PROPIA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 156
Grafica 44 Deflexión y número estructural efectivo.
FUENTE: PROPIA
Los datos promedios y ponderados de los tramos homogéneos se muestran.
Tabla 82 Promedio de módulo resiliente y numero estructural.
FUENTE: PROPIA
TRAMO Mr (Mpa) SNeff
Tramo 1 0 500 56.9 4.9
Tramo 2 500 1400 57.5 5.5
Tramo 3 1400 2500 41.7 4.0
Tramo 4 2500 3100 71.8 5.5
Tramo 5 3100 4600 52.4 4.7
Tramo 6 4600 6000 65.4 4.6
ABSCISA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 157
En la exploración y campaña deflectrométrica se detectaron, en cada sector
homogéneo, valores altos de deflexión (baja capacidad de soporte inferior a la
característica), los cuales se muestra.
Tabla 83 Puntos con deflexiones excesivas en cada sector homogéneo
FUENTE: PROPIA
20.2 Consideraciones Climáticas.
20.2.1 Precipitaciones y temperaturas
En la región se dispone de la estación climatológica del IDEAM No. 26150060
ubicada en Arauca con coordenadas 05°06’N y 74°42’W y elevación de 890
m.s.n.m y de la estación de Cenicafe con coordenadas 05°00’N, 76°36’W y
elevación de 1310 m sobre el nivel medio del mar.
De volumen de Hidráulica e Hidrología de los Estudios realizados por la Unión
Temporal Metrovias Corredores se extrae la siguiente información.
D0 Promedio D0 ALTA Localizacion
Tramo 1 0 500 375.55 446.00 250.00
349.00 645.00
322.00 1,107.00
971.00 1,550.00
912.00 1,600.00
812.00 1,646.00
837.00 2,000.00
801.00 2,200.00
Tramo 4 2500 3100 268.42 447.00 2,848.00
545.00 3,549.00
554.00 3,649.00
834.00 4,201.00
521.00 4,648.00
908.00 5,700.00Tramo 6 4600 6000 394.32
458.62
Tramo 3 1400 2500 639.41
46003100Tramo 5
ABSCISATRAMO
Tramo 2 500 1400 271.44
D0 extraordinara
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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Grafica 45 precipitación anual estación Uribe.
FUENTE: IDEAM
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Página 159
Grafica 46 Curvas Intensidad – Duración – Frecuencia Estación Uribe.
FUENTE: UNION TEMPORAL METROVIAS CORREDORES
Precipitación media anual de 2167 mm
Temperatura media anual ponderada del aire: 22°C.
De la estación de Cenicafe se concluye:
Precipitación media anual de 2510 mm
Temperatura media anual ponderada del aire 21°C
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 160
Grafica 47 Distribución mensual de las lluvias Estación Cenicafe.
FUENTE: CENICAFE
Grafica 48 Distribución de Temperaturas medias
FUENTE: CENICAFE
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 161
Tabla 84 Estadística descriptiva de la distribución de las máximas media de temperatura
FUENTE: CENICAFE
Es evidencia que en el corredor en estudio y sus áreas de influencia podrían la
temperatura máxima media de 26°C, esto con una probabilidad de ocurrencia del
95%.
20.2.2 Temperatura Mezcla Asfáltica
El asfalto es un material que se considera elástico – lineal a temperaturas bajas y
frecuencias de carga altas, pero muestra propiedades viscosas y plásticas a
temperaturas altas. Debido a este comportamiento, las cargas de transito generan
deformaciones permanentes en las capas asfálticas, especialmente durante los
periodos cálidos o calientes.
Se considera que las variaciones de la temperatura de la zona del proyecto tienen
influencia directa sobre las características mecánicas y dinámicas de los
materiales asfálticos (módulo de elasticidad dinámico). La temperatura media
anual ponderada del aire en la zona de influencia del proyecto 22ºC y precipitación
anual de 2,510 mm. La temperatura media más probable de la mezcla de
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 162
acuerdo a las características del sector (Tmix) es determinada por la expresión
desarrollada por Witczak:
64
34
4
11
ZZTT aMIX
Ta: temperatura media anual en ºF
Z: altura de medición de la temperatura en pulgada (se considera un tercio del
espesor de la carpeta asfáltica)
De acuerdo a lo anterior Tmix = 34°C
Para la temperatura máxima media más probable (a la altura de Chinchiná) de
valor 26°C se tiene
Tmix = 41°C
Se podría esperar, dada la altura media del corredor vial, temperaturas superiores
en la vía en estudio.
20.3 Consideraciones sobre los materiales viales
20.3.1 Mezcla densa en caliente
Las mezclas asfáltica son materiales termoplástico y altamente sensibles a las
condiciones a la temperatura, su susceptibilidad a la temperatura es medida por el
parámetro IP.
El punto de ablandamiento o estado en el cual la mezcla se comporta como un
material plástico de los asfaltos de refinería normalmente es próximo a 45°C.
La acción de altas cargas y altas temperaturas genera deformaciones
permanentes o roderas, las cuales son más fáciles de producir en mezclas con
asfaltos blandos o con bajo. En previsión a este hecho el articulo 400 -07 de la
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 163
especificación INVIAS (tabla 400.2) establece la necesidad de proyectar con las
mezclas asfálticas con asfaltos más duros o con punto de ablandamiento más alto
en el caso de tener cargas superiores a 5 millones de ejes de 8.2 ton (en este
caso se tiene aproximadamente 18 millones de ejes de 8.2 ton) y/o temperatura
medio ambiental superior a 15°C (Temperatura media 22°C en la zona del
proyecto próximo a Chinchiná).
En diseños recientes se propuso utilizar asfaltos modificados con polímeros Tipo
II, con módulo dinámico, a la frecuencia y temperatura de la mezclas del proyecto,
de 17,000 kg/cm2.
Para mezclas tipo y con la temperatura máxima media probable de 26°C, el
módulo de la mezclas asfáltica con asfaltos convencional es de 8,880 kg/cm2,
predicho con la metodología del Instituto del asfalto.
Tabla 85 Predicción Modulo dinámico mezcla convencional
FUENTE: PROPIA
Este valor de módulo de la mezcla asfáltica no garantiza la durabilidad de
estructura, dado el alto nivel de cargas, por lo que se la mezcla asfáltica propuesta
PARAMETRO VALOR
Frecuencia (Hz) 8.00
Temperatura del pavimento (°F) 104.17
P200 (pasa 200 de la mezcla) 6.00
Vv(% del volumen de vacios con aire) 5.00
Vb (% de volumen de asfalto) 11.00
Penetracion a 77°F (25°C) 70.00
h(106,70°F) - Viscocidad a 70°F en 106 poise
h(106,70°F) - Viscocidad a 70°F en 106 poise 2.642
Beta 1 0.104
Beta 2 7,828.523
Beta 3 1.567
Beta 4 5.313
Beta 5 1.750
Modulo dinamico (psi) 126,999.59
RESULTADOS
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 164
será con asfaltos modificados con polímeros Tipo III, considerando las siguientes
características:
Punto de ablandamiento 65°C
Penetración 60 0.1mm
Este tipo de asfalto mejorar la resistencia al ahuellamiento de las mezclas
asfálticas, disminuye la susceptibilidad a la temperatura y mejora su
comportamiento a altas temperaturas.
El polímero debe ser de tipo plastomero, apto para utilizar en climas calientes, en
mezclas asfálticas para carpetas estructurales y alto índice de tránsito.
El modulo dinámico de este tipo de mezclas para una frecuencia de 8Hz y
temperatura de mezcla de 34°C es de 17,000 kg/cm2.
Se muestra curva maestras obtenida con datos de ensayos realizados por Unión
Temporal Metrovias.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 165
Grafica 49 Curva maestra mezcla asfáltica con asfalto modificado Temperatura 34°C
FUENTE: PROPIA
20.3.2 Base Granular
La base granular será tipo INVIAS de acuerdo al artículo 330 – 07 y debe cumplir
minino con un CBR del 95% a una densidad máxima del Proctor modificado del
95%.
20.3.3 Subbase Granular
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 166
La subbase granular será tipo INVIAS de acuerdo al artículo 320 – 07 y debe
cumplir mínimo con un CBR del 95% a una densidad máxima del Proctor
modificado del 30%.
20.4 Espesores de Diseño.
El diseño estructural de los refuerzos, obedece a un juicioso análisis de las
condiciones de carga, medioambientales, de materiales, entre otras de las
condiciones específicas de cada sector, se propone el cálculo simple de
sobrecarpeta y capa de material granular , en base a lo establecido por la GUIA
METODOLOGICA PARA EL DISEÑO DE OBRAS DE REHABILITACION DE
PAVIMNETOS ASFALTICOS DE CARRETRAS del INVIAS en el aspecto
mecanicista considerando la importancia de la vía, sus condiciones
medioambientales y las solicitaciones dinámicas productos de las gran cantidad de
vehículos comerciales que circulan por el corredor en estudio.
20.4.1 Ecuaciones de transferencias.
En pavimentos asfálticos, los principales deterioros se asocian a fenómenos de
agrietamiento por tensión en la fibra inferior de la mezcla asfáltica y deformación
permanente por compresión de la fibra superior de la subrasante.
Los orígenes del agrietamiento más considerado es el generado por la aplicación
de cargas repetidas que induce la fatiga del material, donde la carga repetida la
puede inducir el tránsito vehicular (propagación ascendente), o los ciclos de
temperatura existentes en el sitio (propagación descendente).
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 167
Grafica 50 Sistema de falla por agrietamiento por tensión
Fuente: Concepto mecanicista de pavimentos SCT.
Las deformaciones permanentes se originan por la compresión y consolidación
vertical del material ante la acción de los esfuerzos normales y cortantes,
transmitidos por el flujo vehicular.
La deformación permanente que observamos en la superficie de rodamiento, es la
suma acumulada de la contribución de todas las capas de la sección estructural en
un pavimento. Sin embargo, es práctica común para fines de diseño, que la
componente principal se debe al terreno de cimentación, y que la que resulta de
las otras capas se puede controlar con una buena selección de materiales y
prácticas constructivas adecuadas.
Deformación máxima admisible a tracción en la carpeta asfáltica
Para efecto de los diseños se utilizaran las expresiones matemáticas resultante de
los ensayos de la Shell (basados, principalmente, de los resultados de la pista de
la AASHO).
Las ecuaciones de la Shell, del diseño para control de las deformaciones de
tensión en la fibra inferior de carpeta asfáltica, corresponde a las reseñadas en “A
Review of Perfomarce Model and Test Procedures with Recommendations for Use
in the Texas M-E Desing Program” Fuje Zhou et al 2008; y que la expresión en
sistema inglés es:
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 168
Formula Shell Modificada para confiabilidad del 95%
La ecuación en sistema internacional se muestra a continuación.
2.0
6
36.0
10
5
1011051004.2471.983.143.36
x
Nx
x
ExxVIPxVIP labmix
bbt
Dónde:
εt : Deformación unitaria admisible a tracción en la base de la carpeta asfáltica.
IP: Índice de penetración del asfalto utilizado
Emix : Modulo dinámico de la mezcla asfáltica en N/m2
rShiftFacto
NfdiseñoNfat
Vb: Volumen de asfalto en la mezcla asfáltica: 10.5%
Shift Factor = K1xK2xK3
K1 = 10 por mezcla densa rica en asfalto
K2 = 2.5 por distribución lateral de carga
K3 = 0.33 por espesor alto.
Shift Factor = 8.25
Para un tránsito de diseño de 1.79x107 y un módulo dinámico de la mezcla
asfáltica de 17000 MPa a 8 Hz y 34°C de temperatura, la determinación de la
tensión admisible de la mezcla se muestra a continuación.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 169
Tabla 86 Tensión admisible fibra inferior C.A.
FUENTE: PROPIA
εt = -1.72x10-4 (mm/mm)
Deformación máxima admisible en la subrasante:
Formula de la Shell confiabilidad del 95%
25.02 *10*8.1 Nz
εz: Deformación unitaria admisible a compresión en la subrasante.
Para los datos de diseño tenemos un valor de εz = 2.75x10-4 (mm/mm)
A modo de comparación se presentan los valores obtenidos con las propuestas de
otras Agencias.
Vol aire % 4.9
Indice de Penetración -1.1
Volumen de asfalto 10.5
Rigidez de la mezcla N/m21.67E+09
N laboratorio 2.17E+06
Ncampo 17,900,000.00
Shif Factor 8.25
t a deformación constante 1.72E-04
t a esfuerzo constante 6.86E-05
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 170
Tabla 87 Deformación admisible en la subrasante
FUENTE: PROPIA
Grafica 51 Comparativo valores admisibles de las deformaciones en fibra superior subrasante
FUENTE: PROPIA
Número de cargas 1.79E+07
Agencia Deformacion
Instituto del Asfalto 4.20E-04
SHELL 50% confiabilidad 4.30E-04
SHELL 85% confiabilidad 3.27E-04
SHELL 95% confiabilidad 2.75E-04Univ Nottingham 2.01E-04
LCPC (nuevo) 3.82E-04
LCPC (refuerzo) 4.26E-04
CRR de Belgica 2.36E-04
Chevron 2.53E-04
Calcular el z admisible (mm/mm)
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 171
Control de ahuellamiento esfuerzo vertical en subrasante:
Formula de Dormon y Kerhoven:
N
Ez
log*7.01
*007.0 3
E3 : Módulo de la subrasante percentil 87.5% para cada tramo homogéneo.
Tabla 88 Esfuerzos vertical admisible en la subrasante
FUENTE: PROPIA
Control de deflexión (deflexión máxima admisible)
Para efecto del control de la deformación máxima se utiliza la siguiente ecuación6
100/.0.41
041.0
0159.0
42
15.11
12
mmDadm
mmD
pulD
K
K
D
KN
adm
adm
K
adm
6 Diseño y Evaluación de Pavimentos Flexibles – Ing. José Melchor A – Perú –2004.
TRAMO z (kg/cm2)
TRAMO1 PR0+0 PR0+500 0.4
TRAMO 2 PR0+501 PR1+400 0.4
TRAMO 3 PR1+401 PR2+500 0.3
TRAMO 4 PR2+501 PR3+100 0.5
TRAMO 5 PR3+101 PR4+600 0.4
TRAMO 6 PR4+601 PR6+000 0.4
ABSCISAS
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 172
A modo de comparación se calcula la deflexión máxima admisible por el método
Rumano7
100/8.39
))log(0275.0248.0(10
mmY
Np
Y
adm
adm
Donde p es la carga patrón, en toneladas y N, es el numero repeticiones
esperadas en el periodo de diseño.
A modo de referencia se presenta la tabla de deflexiones máximas admisibles del
Manual de diseño de Pavimentos de Centroamérica.
Tabla 89 Deflexión Máxima Admisibles
FUENTE: MANUAL CENTROAMERICANO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
A efecto de este diseño se adopta el valor de 41.00 mm/100, como deflexión
máxima admisible.
20.4.2 Sección característica – Módulos de capas existentes.
En base a las deflexiones obtenidas con equipo FWD se realizó la sectorización
de los sectores con características semejantes. En cada un de los tramos
homogéneos se determina la sección características que represente las
condiciones del diseño. Para este nivel del tránsito el Instituto del Asfalto propone
diseñar con la respuesta estructural de la subrasante correspondiente al percentil
87.5. Además, es práctica común establecer la deflexión características como
7 Tendencias Modernas en el Dimensionamiento de Firmes K Kucera- 1970
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 173
aquella que, probabilísticamente, pueda ser superada por un 2.5% de las
mediciones, esto considerando una distribución normal de las deflexiones.
Dónde:
Dc: Deflexión características
Dm: Promedio de las deflexiones
: Desviación estándar de las muestras.
En muchos casos, la deflexión caracteriza esta por fuera del rango de las
deflexiones medidas y por lo tanto no existe modelo para determinar las
características de las diferentes capas, en ese caso se debe determinar la
deflexión característica en base a análisis estadístico considerando una adecuada
probabilidad de falla de la estructura en base a la importancia de la misma.
Si el comportamiento de las deflexiones corresponden a una distribución normal,
se tiene que la probabilidad que un valor de deflexión sea superada es:
)
Ordenando de menor a mayor los datos de deflexión en los tramos homogéneos
se hace el análisis estadístico de los sectores:
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 174
Sección Característica Tramo Homogéneo 1
Tabla 90 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 1
FUENTE: PROPIA
La deflexión característica supera los valores medidos, se toma la sección
PR0+250 como de diseño, correspondiente a una deflexión igual al percentil
87.5% y una probabilidad de ser superada del 26.76%.
ABS D0
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K00+148 206 -1.83 96.66
K00+301 262 -1.26 89.63
K00+401 324 -0.63 73.46
K00+101 378 -0.07 52.99
K00+347 434 0.50 30.94
K00+000 438 0.54 29.52
K00+200 444 0.60 27.44
K00+250 446 0.62 26.76
K00+050 536 1.54 6.18
Percentil 87.5% 446 0.62 26.76
Dc 577 1.96 2.50
Dm 385 0.00 50.00
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 175
Sección Característica Tramo Homogéneo 2
Tabla 91 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 2
FUENTE: PROPIA
Se asume como sección característica la abscisa PR00+0645, con probabilidad de
superación del 2.26%.
ABS D0
Ordenada
(Z)
Probabilida
d de ser
excedida
K00+948 199 -1.62 94.73
K01+147 214 -1.28 90.05
K01+201 218 -1.19 88.39
K01+344 234 -0.84 79.87
K00+700 237 -0.77 77.94
K00+602 249 -0.50 69.21
K00+848 255 -0.37 64.34
K01+049 256 -0.35 63.51
K01+401 258 -0.30 61.81
K00+993 268 -0.08 53.07
K00+900 273 0.03 48.61
K00+550 286 0.33 37.24
K01+300 288 0.37 35.56
K01+250 289 0.39 34.74
K01+107 322 1.13 12.92
K00+800 330 1.31 9.53
K00+645 349 1.73 4.15
K00+749 361 2.00 2.26
Percentil 87.5% 329 1.29 9.91
Dc 359 1.96 2.50
Dm 271 0.00 50.00
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 176
Sección Característica Tramo Homogéneo 3
Tabla 92 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 3
FUENTE: PROPIA
La sección característica representativa del tramo homogéneo está en la abscisa
PR02+0000, con probabilidad de ser superada de 10.64%, inferir al al del percentil
87.5%.
ABS D0
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K01+701 262 -1.76 96.06
K01+445 312 -1.50 93.28
K02+500 392 -1.08 85.97
K01+850 427 -0.90 81.49
K01+947 432 -0.87 80.78
K01+899 451 -0.77 77.95
K01+500 482 -0.61 72.86
K02+300 499 -0.52 69.84
K02+049 569 -0.15 56.13
K01+748 624 0.13 44.71
K02+249 633 0.18 42.85
K02+100 659 0.32 37.60
K02+400 706 0.56 28.73
K02+149 745 0.77 22.21
K02+448 750 0.79 21.44
K02+351 797 1.04 14.99
K02+200 801 1.06 14.51
K02+000 837 1.25 10.64
K01+800 994 2.07 1.94
Percentil 87.5% 800 1.05 14.63
Dc 974 1.96 2.50
Dm 599 0.00 50.00
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 177
Sección Característica Tramo Homogéneo 4
Tabla 93 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 4
FUENTE: PROPIA
La sección característica para diseño es el PR2+500.
ABS D0
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K02+900 149 -1.45 92.59
K02+601 179 -1.11 86.64
K03+002 206 -0.81 79.01
K02+703 214 -0.72 76.33
K02+651 229 -0.55 70.84
K03+090 241 -0.41 66.06
K02+548 258 -0.22 58.84
K03+047 262 -0.18 57.09
K02+800 275 -0.03 51.31
K02+748 363 0.95 17.00
K02+500 392 1.28 10.04
K02+950 398 1.35 8.90
K02+848 447 1.90 2.90
Percentil 87.5% 395 1.31 9.46
Dc 453 1.96 2.50
Dm 278 0.00 50.00
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 178
Sección Característica Tramo Homogéneo 5
Tabla 94 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 5
FUENTE: PROPIA
La sección típica de diseño es la correspondiente al PR4+0600, con probabilidad
de ser superada solo del 6.62%.
ABS D0
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K04+350 235 -1.87 96.89
K03+849 262 -1.64 94.95
K03+301 314 -1.21 88.61
K03+201 348 -0.92 82.19
K03+900 352 -0.89 81.31
K03+602 382 -0.64 73.86
K03+449 399 -0.50 69.05
K03+949 416 -0.36 63.89
K04+251 417 -0.35 63.58
K04+500 419 -0.33 62.95
K04+100 427 -0.26 60.40
K03+701 429 -0.25 59.76
K04+548 429 -0.25 59.76
K03+750 433 -0.21 58.46
K03+501 438 -0.17 56.83
K03+351 440 -0.16 56.17
K04+301 451 -0.06 52.53
K03+401 454 -0.04 51.54
K04+404 457 -0.01 50.54
K04+150 478 0.16 43.58
K04+000 486 0.23 40.97
K03+250 499 0.34 36.81
K04+050 508 0.41 34.02
K03+549 545 0.72 23.56
K04+448 548 0.75 22.80
K03+649 554 0.80 21.32
K04+600 639 1.50 6.62
K03+800 707 2.07 1.92
K04+201 834 3.13 0.09
Percentil 87.5% 551 0.77 22.05
Dc 694 1.96 2.50
Dm 459 0.00 50.00
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 179
Sección Característica Tramo Homogéneo 6
Tabla 95 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 6
FUENTE: PROPIA
La sección de diseño es la correspondiente al PR04+800.
ABS D0
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K05+900 158 -1.60 94.47
K05+849 226 -1.14 87.21
K05+600 244 -1.01 84.49
K04+949 248 -0.99 83.84
K05+149 250 -0.97 83.51
K05+647 257 -0.93 82.31
K06+005 265 -0.87 80.87
K05+950 275 -0.81 78.98
K04+746 314 -0.54 70.62
K05+750 323 -0.48 68.49
K05+406 327 -0.45 67.53
K05+049 369 -0.17 56.79
K04+999 376 -0.12 54.92
K05+549 392 -0.02 50.63
K05+450 396 0.01 49.55
K05+305 398 0.02 49.01
K04+900 408 0.09 46.32
K05+249 414 0.13 44.71
K05+348 417 0.15 43.91
K04+844 440 0.31 37.89
K05+503 456 0.42 33.85
K04+701 460 0.44 32.87
K05+103 482 0.59 27.69
K04+648 521 0.86 19.62
K05+800 521 0.86 19.62
K04+800 585 1.29 9.90
K05+203 611 1.46 7.17
K05+700 908 3.47 0.03
Percentil 87.5% 521 0.86 19.62
Dc 685 1.96 2.50
Dm 394 0.00 50.00
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 180
20.4.3 Módulos Elásticos.
Utilizando el programa EVERCAL y BACKFAA, se calcula los módulos de las
distintas capas en base a las deflexiones obtenidas y los espesores de las
mismas, se muestra el resumen de los datos obtenidos, los mismos corresponden
a los del programa BACKFAA, por considerar sus salidas como más acorde a los
resultados recomendados por la literatura técnica. Se anexan todas las corridas.
Tabla 96 Modelos espesores y módulos elásticos retrocalculados
FUENTE: PROPIA
Los módulos de la carpeta asfáltica se corrigen por temperatura, los de la
subrasante se llevan al valor de laboratorio y los de los granulares se ajustan de
tal manera que la relación modular con la carpeta de soporte sea adecuados.
Corrección Modulo de la Mezcla Asfáltica por Temperatura.
Tr: Temperatura de mediciones de deflexiones en campo 38°C
Tm: Temperatura prevista de la mezcla en el proyecto 36°C
FA = 1.13
CARACTERISTCA
Carpeta
asfaltica
RAP Granular 1
Carpeta
asfaltica
intermedia
RAP2 Granular 2 Afirmado Subrasante
ESPESOR (cm) 10 24 30 - - - -
MODULO (Mpa) 524 600 250 - - - 146
ESPESOR (cm) 10 - 15 7 13 20 15 -
MODULO (Mpa) 1997.5 - 520.6 1358.3 561.14 128.89 116.39 81.9
ESPESOR (cm) 10 15 35 - - - - -
MODULO (Mpa) 730 150 120 - - - - 90
ESPESOR (cm) 10 20 35 -
MODULO (Mpa) 942.8 358 299 180
ESPESOR (cm) 10 15 40 -
MODULO (Mpa) 1410 189 100 90
ESPESOR (cm) 10 15 40 -
MODULO (Mpa) 1359.84 165 160 135
PR4+600
PR4+601 PR6+000
ABSCISA
PR0+0 PR0+500
PR0+501 PR1+400
PR1+401 PR2+500
PR2+501 PR3+100
PR3+101
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 181
Corrección Modulo resiliente subrasante.
El módulo de retrocalculo, obtenido por mediciones de deflexiones con FWD, se
debe ajustar a condiciones de laboratorio, la AASHTO recomienda un factor de
0.33, para efecto de este diseño se utiliza un factor de 0.35.
Corrección Modulo resiliente subrasante.
El módulo resiliente de las capas granulares para los análisis mecanístico se puede obtener por retrocálculo; sin embargo, de todos los módulos que se obtienen por retrocálculo, el de las capas granulares suele ser el que mayores inconsistencias presenta8. Las ecuaciones de correlación de los módulos de la base y súbase son las
propuestas por Barker et al9 que a diferencia de la ecuación simple de la Shell,
caracteriza en forma independiente los materiales de base y subbase. La ecuación
de Barker, en términos generales, es:
ESB= ESR(5.35 log hSB + 0.62 log ESR – 1.56 log hSB log ESR – 1.13)
EB= ESB(8.05 log hB + 0.84 log ESB – 2.10 log hB log ESB – 2.21)
En donde:
ESR: Es el módulo de elasticidad de la subrasante en Kg/cm2.
hSB: Es el espesor de la capa de subbase en cm.
ESB: Es el módulo de elasticidad de la subbase en Kg/cm2.
8 Guía Metodológica para el Diseño de Obras de Rehabilitación de Pavimentos Asfalticos de Carretera. Parte
5, Página 344
9 A General System for the Structural Desing of Flexible Pavements. IV Conference. Ann Arbor 1997
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 182
hB: Es el espesor de la capa de base en cm.
EB: Es el módulo de elasticidad de la base en Kg/cm2.
Los valores de módulos ajustados son:
Tabla 97 Módulos elásticos ajustados Mpa
FUENTE: PROPIA
20.4.4 Vida Residual de la Estructura.
La vida residual hace referencia a la capacidad de la estructura para continuar
soportando cargas en forma eficiente (confortable y segura). Esta se peude
establecer por número de ejes equivalentes, o por el consumo de fatiga y
deformaciones.
Utilizando las ecuaciones de transferencias ya descritas y las condiciones de
módulos actuantes del subapartado anterior, se establece la capacidad de
continuar soportando carga la estructura característica.
Los cálculos se realizan con el programa Kenlayer y los resultados se describen a
continuación.
TRAMO Carpeta asfaltica RAP 1 Granular 1
Carpeta
asfaltica
intermedia
RAP 2 Granular 2 Afirmado Subrasante
TRAMO1 PR0+0 PR0+500 594.3 612.5 137.1 - - - - 51.1
TRAMO 2 PR0+501 PR1+400 1,998.6 - 520.6 1,540.6 231.7 125.8 56.3 28.7
TRAMO 3 PR1+401 PR2+500 828.0 177.9 90.6 - - - - 31.5
TRAMO 4 PR2+501 PR3+100 1,069.3 404.9 181.2 - - - - 63.0
TRAMO 5 PR3+101 PR4+600 1,599.2 188.9 96.2 - - - - 31.5
TRAMO 6 PR4+601 PR6+000 1,542.3 283.3 144.3 - - - - 47.3
ABSCISA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 183
Tabla 98 Vida remanente en los tramos homogéneos
FUENTE: PROPIA
Se nota que todos los sectores carecen de vida residual. El Tramo 2 dispone de
un remante a tracción y se evidencia en la escasa fisuración de la carpeta
asfáltica. El resto de secciones carecen de vida residual a nivel de tensión en la
carpeta asfáltica y de compresión en la subrasante.
20.4.5 Método de Intervención – Espesores de Refuerzo.
La metodología de intervención corresponde a fresar, donde lo permita la
característica de la carpeta existente, colocar base granular y posteriormente una
capa asfáltica con asfalto de punto de ablandamiento superior a los 50°C con la
finalidad de obtener bajas deformaciones por roderas. Donde no sea posible
aprovechar adecuadamente el material fresado se retirara la capa existente y se
coloca base granular y mezcla densa en caliente.
Asistido por el programa Kenlayer y utilizando los valores de módulos ya
establecidos, considerando las ecuaciones de transferencias ya mencionadas y
los máximos admisibles en tensión de la carpeta asfáltica y en compresión en la
fibra superior de la subrasante se establecen los modelos estructurales de las
secciones rehabilitadas.
El cuadro resumen diseño se muestra a continuación, donde se observa que todos
los sectores son competentes para soportar las cargas establecidas en el periodo
de diseño.
t z t z t z
TRAMO1 PR0+0 PR0+500 -3.03E-04 3.60E-04 -2.49E-04 2.75E-04 121.7 130.9
TRAMO 2 PR0+501 PR1+400 -1.43E-04 3.02E-04 -1.61E-04 2.74E-04 89.0 110.1
TRAMO 3 PR1+401 PR2+500 -4.71E-04 6.68E-04 -2.21E-04 2.75E-04 212.9 242.8
TRAMO 4 PR2+501 PR3+100 -2.14E-04 2.97E-04 -2.01E-04 2.75E-04 106.3 107.9
TRAMO 5 PR3+101 PR4+600 -3.78E-04 5.40E-04 -1.74E-04 2.75E-04 217.1 196.3
TRAMO 6 PR4+601 PR6+000 -2.85E-04 3.78E-04 -2.68E-04 2.75E-04 106.3 137.5
Consumo
Deformaciones Unitarias (strain)
ABSCISATRAMO Actuantes Admisibles
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 184
Tabla 99 Cuadro resumen modelos de diseño
FUENTE: PROPIA
20.4.6 En zona de carriles principales utilizando 20 cm de base granular
Se pretende normalizar el espesor de la base granular a 20 cm y estimar el
espesor de la capa asfáltica de tal manera que cumpla con los requerimientos de
los diseños.
Los valores de módulos ajustados son:
Tabla 100 Módulos elásticos ajustados
t z (Subrsante)D mm/ 100 t z (Subrsante) D mm/ 100
Mezcla asfaltica 12 1,667,130.5 -1.72E+04 - 41 -1.19E-04 37.1
Base granular 15 651,917.9 - 2.75E-04 - - 1.20E-04 -
Mezcla asfaltica 12 1,667,130.5 -1.72E+04 - 41 -1.22E-04 43.3
Base granular 15 612,848.9 - 2.75E-04 - 1.47E-04
Mezcla asfaltica 16 1,667,130.5 -1.72E+04 - 41 -1.57E-04 57.2
Base granular 15 341,986.5 - 2.75E-04 - 2.13E-04
Mezcla asfaltica 14 1,667,130.5 -1.72E+04 - 41 -1.34E-04 34.7
Base granular 15 547,300.1 - 2.75E-04 - 1.64E-04
Mezcla asfaltica 16 1,667,130.5 -1.72E+04 - 41 -1.72E-04 52.1
Base granular 20 355,287.6 - 2.75E-04 - 1.68E-04 -
Mezcla asfaltica 16 1,667,130.5 -1.72E+04 - 41 -1.46E-04 40.8
Base granular 15 453,188.0 - 2.75E-04 - 1.36E-04 -
TRAMO 5 PR3+101 PR4+600
ActuanteTRAMO Capa
Espesor
(cm)
Modulo
(kPa)
Admisible
TRAMO 6 PR4+601 PR6+000
ABSCISA
TRAMO 1 PR0+0 PR0+500
TRAMO 2 PR0+501 PR1+400
TRAMO 3 PR1+401 PR2+500
TRAMO 4 PR2+501 PR3+100
TRAMO Carpeta asfaltica RAP 1 Granular 1
Carpeta
asfaltica
intermedia
RAP 2 Granular 2 Afirmado Subrasante
TRAMO1 PR0+0 PR0+500 594.3 612.5 137.1 - - - - 51.1
TRAMO 2 PR0+501 PR1+400 1,998.6 - 520.6 1,540.6 231.7 125.8 56.3 28.7
TRAMO 3 PR1+401 PR2+500 828.0 177.9 90.6 - - - - 31.5
TRAMO 4 PR2+501 PR3+100 1,069.3 404.9 181.2 - - - - 63.0
TRAMO 5 PR3+101 PR4+600 1,599.2 188.9 96.2 - - - - 31.5
TRAMO 6 PR4+601 PR6+000 1,542.3 283.3 144.3 - - - - 47.3
ABSCISA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 185
FUENTE: PROPIA
20.4.7 Modelos estructurales
Los modelos estructurales, en base a lo hasta acá expuesto, se muestra a
continuación, así como los esfuerzos y deformaciones calculados por el programa
Kenlayer.
Tabla 101 Cuadro resumen modelos de diseño rediseño con mayor espesor de base
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 186
FUENTE: PROPIA
Los consumos de deformación en el periodo de diseño se muestran en la siguiente
tabla y se puede concluir que la mayor afectación se producirá por tensión en la
fibra inferior de la carpeta asfáltica y que habrá pocas deformaciones por
ahuellamientos en la subrasante.
Tabla 102 Consumo de deformaciones rediseño rehabilitación calzada
FUENTE: PROPIA
t z (Subrsante) D mm/ 100 t z (Subrsante) D mm/ 100
Mezcla asfaltica 10 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.24E-04 36.68
Base granular 20 659,203.1 - - - -
RAP 1 24 612,500.0
Granular 1 30 137,100.0
Subrasante - 51,100.0 2.75E-04 1.19E-04
Mezcla asfaltica 10 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.27E-04 42.32
Base granular 20 628,498.1
Granular 1 15 520,600.0
Carpeta Asfaltica
Intermedia 7 1,540,600.0
RAP 2 13 231,703.5
Granular2 20 125,832.0
Afirmado 15 56,665.0
Subrasante - 28,700.0 - 2.75E-04 - 1.38E-04
Mezcla asfaltica 16 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.70E-04 53.45
Base granular 20 368,709.4
RAP 1 15 177,875.7
Granular 1 35 90,575.0
Subrasante - 31,500.0 - 2.75E-04 - 1.86E-04
Mezcla asfaltica 12 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.39E-04 34.38
Base granular 20 570,830.2
RAP 1 20 404,919.9
Granular 1 35 181,150.0
Subrasante - 63,000.0 - 2.75E-04 - 1.08E-04
Mezcla asfaltica 16 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.72E-04 52.06
Base granular 20 355,287.6
RAP 1 15 188,891.8
Granular 1 40 96,184.4
Subrasante - 31,500.0 - 2.75E-04 - 1.68E-04 -
Mezcla asfaltica 14 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.49E-04 40.11
Base granular 20 480,932.3
RAP 1 15 283,337.0
Granular 1 40 144,276.0
Subrasante - 47,300.0 2.75E-04 1.28E-04
TRAMO 2 PR0+501 PR1+400
TRAMO ABSCISAAdmisible Actuante
TRAMO 1 PR0+0 PR0+500
CapaEspesor
(cm)
Modulo
(kPa)
TRAMO 3 PR1+401 PR2+500
TRAMO 4 PR2+501 PR3+100
TRAMO 5 PR3+101 PR4+600
TRAMO 6 PR4+601 PR6+000
TRAMO t z (Subrsante) D mm/ 100
TRAMO 1 0.72 0.43 0.89
TRAMO 2 0.74 0.50 1.03
TRAMO 3 0.99 0.68 1.30
TRAMO 4 0.81 0.39 0.84
TRAMO 5 1.00 0.61 1.27
TRAMO 6 0.87 0.47 0.98
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 187
Grafica 52 Sistema de intervención – espesores rediseño rehabilitación calzada
FUENTE: PROPIA
Para evitar deformaciones permanentes excesivas en la mezcla asfáltica se
plantea utilizar 6.00 cm de mezcla densa en caliente MDC-2 como rodadura
asfáltica y MDC-1 baja la anterior mezcla en la diferencia para obtener el espesor
de diseño.
20.4.8 En zona de carriles principales utilizando asfalto convencional en capa asfáltica inferior
Se determina los espesores de diseño, considerando que la estructura del
pavimento en la capa de mezclas densa en caliente este constituida por 6 cm de
mezcla con asfalto modificado con polímero tipo III y la capa de MDC-1 con asfalto
de refinería de penetración 60 -70. El módulo de la primera mezcla es de 17,000
kg/cm2 y de la mezcla convencional de 8880 kg/cm2.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 188
Tabla 103 Modelo rediseño de bermas con asfalto convencional en capa MDC-1
FUENTE: PROPIA
t z (Subrsante) D mm/ 100 t z (Subrsante) D mm/ 100
Mezcla asfaltica
polimeros6 1,667,130.5 -2.44E-04 - 63 -6.22E-05 69.18
mezcla asfaltica
convencional8 862,985.2 -3.08E-04 -2.89E-04
Base granular 25 244,980.9 - - - -
Subbase granular 40 84,810.4
Subrasante - 30,880.0 4.27E-04 2.48E-04
Mezcla asfaltica
polimeros6 1,667,130.5 -2.44E-04 - 63 -6.30E-05 64.45
mezcla asfaltica
convencional8 862,985.2 -3.08E-04 -2.74E-04
Base granular 25 262,115.7
Subbase granular 40 93,677.3
Subrasante - 35,620.0 - 4.27E-04 - 2.28E-04
Mezcla asfaltica
polimeros6 1,667,130.5 -2.44E-04 - 63 -6.21E-05 73.99
mezcla asfaltica
convencional8 862,985.2 -3.08E-04 -2.94E-04
Base granular 35 228,163.1
Subbase granular 45 66,881.4
Subrasante - 21,330.0 - 4.27E-04 - 3.45E-04
Mezcla asfaltica
polimeros6 1,667,130.5 -2.44E-04 - 63 -6.37E-05 62.91
mezcla asfaltica
convencional8 862,985.2 -3.08E-04 -2.85E-04
Base granular 20 259,046.4
Subbase granular 30 101,129.7
Subrasante - 43,790.0 - 4.27E-04 - 2.94E-04
Mezcla asfaltica
polimeros6 1,667,130.5 -2.44E-04 - 63 -6.24E-05 67.55
mezcla asfaltica
convencional8 862,985.2 -3.08E-04
-2.85E-04
Base granular 25 249,015.3
Subbase granular 40 86,860.9
Subrasante - 31,950.0 - 4.27E-04 - 3.65E-04 -
Mezcla asfaltica
polimeros6 1,667,130.5 -2.44E-04 - 63 -6.26E-05 65.4
mezcla asfaltica
convencional8 862,985.2 -3.08E-04
-2.77E-04
Base granular 25 258,714.1
Subbase granular 35 91,883.9
Subrasante - 36,190.0 4.27E-04 2.53E-04
TRAMO 5 PR3+101 PR4+600
TRAMO 6 PR4+601 PR6+000
TRAMO 3 PR1+401 PR2+500
TRAMO 4 PR2+501 PR3+100
TRAMO 1 PR0+0 PR0+500
TRAMO 2 PR0+501 PR1+400
ABSCISA CapaEspesor
(cm)
Modulo
(kPa)
Admisible ActuanteTRAMO
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 189
Tabla 104 Consumo de deformaciones rediseño de bermas
FUENTE: PROPIA
Grafica 53 Sistema de intervención – espesores rediseño bermas
FUENTE: PROPIA
Las estructuras de ampliación de berma al construirse con dos capas de mezclas densa en caliente con asfaltos modificados con polímeros tipo III y con asfalto de
TRAMO t z (Subrsante) D mm/ 100
0.25
0.94
0.26
0.89
0.25
0.95
0.26
0.93
0.26
0.93
0.26
0.90TRAMO 6 1.040.59
1.070.85
1.170.81
1.000.69
TRAMO 5
TRAMO 4
TRAMO 3
0.58 1.10TRAMO 1
TRAMO 2 0.53 1.02
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 190
refinería de penetración 60- 70, cumplen los requerimientos de resistencia a las tensiones. Se obtienen valores relativamente altos de deflexiones. Se podría predecir fallas por fisuración de la carpeta asfáltica al final del periodo de uso de la las bermas.
Grafica 54 Sistema de intervención - espesores
FUENTE: PROPIA
Para evitar deformaciones permanentes excesivas en la mezcla asfáltica se
plantea utilizar 6.00 cm de mezcla densa en caliente MDC-2 como rodadura
asfáltica y MDC-1 baja la anterior mezcla en la diferencia para obtener el espesor
de diseño.
II.2 PR31+0000 – PR33+0000
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 191
21. GENERALIDADES
21.1 Objeto
Determinar la estructura de pavimento que satisfaga las condiciones de cargas,
medioambientales, confort del sector PR31+0000 – PR33+0000 en la via Tres
Puertas – Irra.
21.2 Alcance
Diseño de una estructura de pavimento en concreto asfaltico, como rehabilitación
de un tramo vial entre el PR31+0000 – PR33+0000 en la vía Tres Puertas – Irra.
22. METODOLOGIA
Para el logro del alcance de los objetos del proyecto que es un diseño adecuado
de la estructura de pavimento, en base a la Guía Metodológica de Diseño de
Rehabilitación de Pavimentos Asfalticos del INVIAS y de acuerdo al actual estado
del arte en la material, se propone las siguientes actividades básicas o principales.
Reconocimiento del Terreno por los especialistas de vía, pavimento e
hidráulica.
Análisis de información existente como estudios anteriores.
Recopilación de información básica, como datos de estaciones climáticas,
planchas IGAC, información de accidentabilidad, etc de ser necesarios.
Levantamiento de daños superficiales.
Levantamiento de obras de drenaje y subdrenaje.
Campaña deflectrométricas con FWD.
Toma de IRI.
Apiques y/o sondeos.
Ensayos de laboratorio.
Procesamiento de información.
Evaluación de transito como carga vehicular.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 192
Caracterización de materiales viales.
Diseño de la estructura de pavimento en base al análisis de la información
mencionada y aplicando la Guía Metodológica para diseños de obras de
rehabilitación de pavimentos asfalticos del INVIAS.
Recomendaciones y conclusiones
23. CARGAS DE DISEÑO
Para el caso de la revisión de la estructura a rehabilitar el número de ejes
equivalentes en el carril de diseño en el periodo de diseño es:
ESAL de diseño 17.8x106 en rehabilitación de la vía.
24. TRABAJO DE CAMPO Y ENSAYOS
Con la finalidad de lograr los objetivos del estudio se realizaron los siguientes
trabajos de campo.
Exploración con apiques cada 500m.
Medición de deflexión con FWD cada 100m.
Inspección Visual metodología VIZIR.
Medición de IRI.
Medición de espesores con georadar.
Evaluación de obras de drenaje y subdrenaje existente.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 193
24.1 Exploración con Apiques
Fotografía 25 Apique de campo
FUENTE: PROPIA
Se realizaron apiques cada 500m, aproximadamente. Se evidencia una estructura
que para el nivel de transito resulta poco competente, esto es particularmente
cierto a partir del PR31+0500 y en donde se evidencia mayor cantidad de daños y
el tipo de los mismos afecta en forma significativa la transitabilidad.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 194
Grafica 55 Perfil estratigráfico de acuerdo a apiques.
FUENTE: PROPIA
24.2 Medida de deflexiones FWD.
La medición de las deflexiones fue realizada por la firma INTINERIS S.A.S
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 195
Fotografía 26 Medición de deflexiones con equipo tipo KUAB
FUENTE: ITINERIS S.A.S
Se anexa los datos de campo de la campaña deflectometría. La temperatura
media en la hora del ensayo fue medida entre 24°C y 30°C, con lo que la
temperatura del pavimento estuvo sobre los 20°C, temperatura normalizada para
el ensayo.
Las características del equipo son:
Numero de geófonos : 6
Carga estándar: 40N
Radio del plato de carga: 0.15m
Presión del plato de carga: 565.88kpa.
Se muestra los resultados de las deflexiones en el carril derecho e izquierdo.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 196
Tabla 105 Datos de deflexión en el centro del plato (m)
FUENTE: ITINERIS S.A.S
Grafica 56 Deflexiones carril derecho
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6
K31+000 Derecho 41.3 26 32 364 244 157 102 65 39 24 INI DE TRAMO
K31+048 Izquierdo 41.8 29 34 318 223 157 113 76 65 42
K31+101 Derecho 41.4 26 32 579 371 225 140 87 61 45
K31+149 Izquierdo 41.9 29 34 370 269 184 126 84 64 50
K31+200 Derecho 41.6 27 32 226 110 43 30 19 15 9
K31+250 Izquierdo 41.9 29 34 372 228 134 83 48 32 24
K31+300 Derecho 41.6 27 32 266 138 56 32 16 9 7
K31+350 Izquierdo 41.6 29 34 446 259 131 64 25 15 8
K31+400 Derecho 40.6 27 32 652 408 197 106 61 36 18
K31+450 Izquierdo 41.8 30 34 214 119 60 42 29 19 9
K31+500 Derecho 41.3 27 32 243 179 108 100 68 52 39
K31+547 Izquierdo 41.3 30 34 653 386 201 114 63 42 28
K31+601 Derecho 40.6 27 32 914 477 258 147 80 51 36
K31+648 Izquierdo 41.4 28 34 449 272 141 83 50 37 28
K31+700 Derecho 41.3 27 32 423 234 108 61 36 26 22
K31+749 Izquierdo 40.6 28 33 992 459 181 101 60 43 33
K31+800 Derecho 41.2 27 32 169 117 78 56 37 30 21
K31+850 Izquierdo 40.4 29 34 1112 599 193 81 49 32 18
K31+901 Derecho 41.3 27 32 298 169 80 47 26 19 14
K31+949 Izquierdo 41.0 28 34 685 368 196 126 81 49 41
K32+004 Derecho 40.9 27 32 759 404 192 98 59 42 33 PR 32
K32+046 Izquierdo 41.6 28 34 389 221 124 79 52 43 28
K32+100 Derecho 41.0 24 28 379 232 128 80 48 39 29
K32+146 Izquierdo 41.3 27 34 576 273 108 66 42 34 26
K32+200 Derecho 40.2 24 28 1343 798 371 195 109 71 53
K32+250 Izquierdo 41.3 28 34 511 218 79 43 33 19 10
K32+301 Derecho 41.2 25 28 431 165 46 32 19 13 7
K32+347 Izquierdo 42.0 28 34 299 158 77 43 24 18 13
K32+400 Derecho 41.5 25 28 560 248 98 54 29 19 12
K32+449 Izquierdo 40.8 30 34 559 242 84 49 33 22 12
K32+499 Derecho 39.8 26 29 853 428 187 100 47 28 14
K32+550 Izquierdo 40.8 29 35 1025 607 265 126 66 38 26
K32+600 Derecho 40.7 25 29 472 253 124 74 45 33 23
K32+649 Izquierdo 41.5 28 35 173 104 62 40 30 23 14
K32+700 Derecho 40.2 25 29 788 419 200 112 68 46 34
K32+750 Izquierdo 41.7 28 35 143 101 73 56 42 32 26
K32+800 Derecho 40.8 24 29 509 251 77 62 41 34 27
K32+846 Izquierdo 41.3 27 35 411 210 97 60 41 31 23
K32+900 Derecho 40.7 24 28 700 348 161 111 61 43 33
K32+951 Izquierdo 40.5 27 36 776 378 114 62 39 23 16
K33+006 Derecho 40.4 24 28 664 281 103 57 30 19 15 PR 33/FIN DE TRAMO
DATOS DE CAMPO
Deflexiones (µm)ObsevacionesAbscisa Carril Carga (kN)
Temp. Aire
(°C)
Temp.
Pavimento
(°C)
Deflexión
promedio
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 197
FUENTE: PROPIA Grafica 57 Deflexiones lado izquierdo
FUENTE: PROPIA
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
K31
+048
K31
+149
K31
+250
K31
+350
K31
+450
K31
+547
K31
+648
K31
+749
K31
+850
K31
+949
K32
+046
K32
+146
K32
+250
K32
+347
K32
+449
K32
+550
K32
+649
K32
+750
K32
+846
K32
+951
Deflexión
promedio
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 198
Grafica 58 Deflexiones lado derecho e izquierdo PR31 +0000 – PR31+0000
FUENTE: PROPIA
Se evidencia un mayor valor de deflexiones a partir del PR31+0500.
24.3 Análisis cualitativo de deflexiones FWD.
Uno de los métodos de análisis cualitativo del cuenco de deflexiones ha sido
propuesto Emile Horak10, los cuales tiene que ver con la curvatura del cuenco de
deflexión en algunas zonas.
10
Benchmarking the Structural conditions of flexible pavements with deflection bowl parameter.Horak. 2008
Deflexión
promedio
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 199
Grafica 59 Zonas del cuenco de deflexiones
FUENTE: ADAPTACION NOTA 2 PIE DE PAGINA.
Los principales parámetros propuestos por Horak son:
Tabla 106 Parámetros del cuenco de deflexiones
FUENTE: ADAPTACION NOTA 2 PIE DE PAGINA.
En análisis de evaluación de pavimentos asfalticos con FWD, se pueden
establecer algunos datos que servirán de parámetros comparativos de su estado
estructural y su comportamiento (Bellekens 1991; Jooste 1999).
Parametro Formula Zona correlacionada
Dflexion Maxima D0 medidio en el punto de aplicación de carga 1,2 y 3
Radio de Curvatura (R0C) 1
Indice de la capa de base
(BLI)BLI = D0 - D300 1
Indice de las capas
intermedia (MLI)MLI = D300 - D600 2
Indice de capa inferior (LLI) LLI = D600 - D900 3
L= 200 mm para FWD
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 200
Tabla 107 Estado del comportamiento de pavimento con base granular
FUENTE: ADAPTACION NOTA 2 PIE DE PAGINA.
Para el análisis comparativo de los parámetros ya descritos se tiene la siguiente
calificación en base al valor obtenido de deflexiones en el cuenco cargado.
Tabla 108 Parámetros del cuenco de deflexiones para diferente tipo de base
FUENTE: ADAPTACION NOTA 2 PIE DE PAGINA.
Estado del
comportamiento
Rangos de
trafico (W18)
Millones
Deflexion
Maxima
(mm)
BLI (mm) MLI (mm) LLI (mm)
Muy rigido 12 a 50 <0.3 <0.08 <0.05 <0.04
Rigido 3 a 8 0.3 a 0.5 0.08 a 0.25 0.05 a 0.15 0.04 a 0.08
Flexible 0.8 a 3 0.5 a 0.75 0.25 a 0.50 0.15 a 0.20 0.08 a 0.10
Muy flexible <0.8 >0.75 >0.5 >0.20 >0.10
D0 (m) R0C (m) BLI (m) MLI (m) LLI (m)
Buena (auscultar) <500 >100 <200 <100 <50
Regular (alerta) 500 -750 50 - 100 200- 400 100 - 200 50 - 100
Mala (severa) >750 <50 >400 >200 >100
Buena (auscultar) <200 >150 <100 <50 <40
Regular (alerta) 200 - 400 80 - 150 100 - 300 50 - 100 40 - 80
Mala (severa) >400 <80 >300 >100 >80
Buena (auscultar) <400 >250 <200 <100 <50
Regular (alerta) 400 - 600 100 - 250 200 - 400 100 - 150 50 - 80
Mala (severa) >600 <100 >400 >150 >80
Clasificacion de la
condicion
estructural
Tipo de baseParametro del cuenco de deflexiones
Base granular
Base cementada
Base bituminosa
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 201
Tabla 109 Parámetros de análisis cualitativo cuenco de deflexiones
FUENTE: PROPIA.
Se observa una clara diferencia en los parámetros a partir del PR31+0500, sector
en el cual se muestra un mejor comportamiento estructural. En el sector
PR31+0500 a PR33+0000, se muestran mejores condiciones en la subrasante,
pero deficiencias en las estructuras intermedias, situación que es evidente por los
espesores y característica de los materiales de los granulares de base y súbase.
Abscisa D0 Calificacion RoC Calificacion
Indice de
capa de base
(BLI)
Calificacion
Indice de
capas
intermedias
(MLI)
Calificacion
Indice de
capa inferior
(LLI)
Calificacion
31000 353 Buena 172,08 Buena 116 Buena 84 Buena 53 Regular
31048 304 Buena 220,00 Buena 91 Buena 63 Buena 42 Buena
31101 559 Regular 99,52 Regular 201 Regular 141 Regular 82 Regular
31149 353 Buena 207,43 Buena 96 Buena 81 Buena 55 Regular
31200 217 Buena 179,31 Buena 112 Buena 64 Buena 13 Buena
31250 355 Buena 145,49 Buena 137 Buena 90 Buena 49 Buena
31300 256 Buena 162,50 Buena 123 Buena 79 Buena 23 Buena
31350 429 Buena 111,23 Buena 180 Buena 123 Regular 64 Regular
31400 642 Regular 83,20 Regular 240 Regular 208 Mala 90 Regular
31450 205 Buena 220,00 Buena 91 Buena 56 Buena 17 Buena
31500 235 Buena 322,66 Buena 62 Buena 69 Buena 8 Buena
31547 632 Regular 77,34 Regular 259 Regular 179 Regular 84 Regular
31601 900 Mala 46,45 Mala 431 Mala 216 Mala 109 Mala
31648 434 Buena 116,95 Buena 171 Buena 127 Regular 56 Regular
31700 410 Buena 109,26 Buena 183 Buena 122 Regular 46 Buena
31749 977 Mala 38,09 Mala 525 Mala 274 Mala 79 Regular
31800 164 Buena 396,15 Buena 50 Buena 38 Buena 21 Buena
31850 1101 Mala 39,38 Mala 508 Mala 402 Mala 111 Mala
31901 289 Buena 160,08 Buena 125 Buena 86 Buena 32 Buena
31949 668 Regular 64,67 Regular 309 Regular 168 Regular 68 Mala
32004 742 Regular 57,61 Regular 347 Regular 207 Mala 92 Regular
32046 374 Buena 123,81 Buena 162 Buena 93 Buena 43 Buena
32100 370 Buena 139,46 Buena 143 Buena 101 Regular 47 Buena
32146 558 Regular 68,15 Regular 293 Regular 160 Regular 41 Buena
32200 1336 Mala 36,88 Mala 542 Mala 425 Mala 175 Regular
32250 495 Buena 70,48 Regular 284 Regular 135 Regular 35 Buena
32301 418 Buena 77,44 Regular 258 Regular 116 Regular 14 Buena
32347 285 Buena 148,94 Buena 134 Buena 77 Buena 32 Buena
32400 540 Regular 66,51 Regular 301 Regular 145 Regular 42 Buena
32449 548 Regular 64,35 Regular 311 Regular 155 Regular 34 Buena
32499 857 Mala 46,82 Mala 427 Mala 242 Mala 87 Regular
32550 1005 Mala 48,80 Mala 410 Mala 335 Mala 136 Mala
32600 464 Buena 92,92 Regular 215 Regular 127 Regular 49 Buena
32649 167 Buena 300,72 Buena 67 Buena 40 Buena 21 Buena
32700 784 Mala 54,47 Regular 367 Regular 218 Mala 88 Regular
32750 137 Buena 496,43 Buena 40 Buena 27 Buena 16 Buena
32800 499 Buena 79,07 Regular 253 Regular 171 Regular 15 Buena
32846 398 Buena 102,74 Buena 195 Buena 109 Regular 36 Buena
32900 688 Regular 57,81 Regular 346 Regular 184 Regular 49 Buena
32951 766 Mala 50,88 Regular 393 Regular 261 Mala 51 Regular
33006 657 Regular 52,74 Regular 379 Regular 176 Regular 46 Buena
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Página 202
5.3.1 Tramos Homogéneos
De acuerdo a la técnica de diferencias acumuladas se presentan dos tramos
homogéneos, que son:
PR31+0000 - PR31+0500
PR31+0500 - PR33+0000
Grafica 60 Diferencias acumuladas tramos homogéneos por deflexiones
FUENTE: PROPIA
Los datos de las deflexiones y lecturas de los distintos geófonos se anexan.
24.4 Inspección Visual VIZIR.
Siguiendo la metodología de la Guía de Diseño de Rehabilitación de Pavimentos
Asfalticos del INVIAS, se realiza la inspección visual de daños.
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Página 203
Fotografía 27 PR31+0000 Fotografía 28PR31+0200
Fotografia 29 PR31+0400 Fotografía 30 PR31+0600
FUENTE: PROPIA FUENTE: PROPIA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 204
Fotografía 31 PR31+0700 Fotografía 32 PR31+0800
Fotografía 33 PR31+0900 Fotografía 34 PR31+0950
FUENTE: PROPIA FUENTE: PROPIA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 205
Fotografía 35 PR32+0000 Fotografía 36 PR32+0100
Fotografía 37 PR32+0400 Fotografía 38PR32+0900
FUENTE: PROPIA FUENTE: PROPIA
FUENTE: PROPIA FUENTE: PROPIA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 206
Tabla 110 Descripción fallas por fotografía.
El tramo en estudio presenta un alto porcentaje de deterioro superficial y
estructural, en donde son significativos los fallos por fatiga y tensión en la carpeta
asfáltica, en conjunción con ahuellamientos profundos que generan
inconvenientes de movilidad y seguridad, esto es más relevante entre el
PR31+0500 al PR33+000.
Se anexa los formatos de trabajo de campo.
FOTOGRAFIA No.
ABSCISA DESCRIPCION
3 PR31+0000 Carpeta asfáltica en regular estado
4 PR31+0200 Carpeta asfáltica en regular estado, presenta deformación transversal (ahuellamiento) y bache en un baja porción de su área total
5 PR31+0400 Perdida de finos, piel de cocodrilos afectación de la transitabilidad.
5 PR31+0600 Fisuras en bloques falla a todo lo ancho del carril. Se observa ahuellamientos
6 PR31+0700 Fallas de todo tipo; baches de sellos de emergencia
7 PR31+0800 Perdida de mastic de la mezcla; baches y piel de cocodrilo
9 PR31+0900 Carpeta asfáltica en muy mal estado, daños generalizados.
10 PR31+0950 Cuasi desintegración de la carpeta asfáltica, daños de todo tipo que afecta la serviciabilidad. Deficiencia estructural evidente.
11 PR32+0000 Acá se observa daños en los carriles y en bermas, como efecto de los excesos de humedad detectable por observación directa.
12 PR32+0100 Daños excesivos acentuados en la huella vehicular. Pérdida de capacidad estructural
13 PR32+0400 Falla piel de cocodrilo pronunciada en la zona de la huella vehicular.
14 PR32+0900 Exceso de humedad superficial evidente. Falla piel de cocodrilo pronunciada en la zona de la huella vehicular.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 207
El área total deteriorada es extremadamente alta, considerando solo un bajo
porcentaje de buena, concentrada en entre los PR31+0000 y PR31+0500.
Grafica 61 Distribución de daños en al área estudiada
FUENTE: PROPIA
Los daños más representativos corresponden a fisuras tipo piel de cocodrilos y
ahuellamientos lo que manifiesta una falla estructural del pavimento y, además,
asfaltos inadecuados para las altas temperaturas y cargas del sector.
Grafica 62 Distribución de daños por tipo.
FUENTE: PROPIA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 208
Tabla 111 Resumen de calificación de daños
FUENTE: PROPIA
Gráficamente los valores del Índice de Deterioro Superficial se muestran a
continuación.
DE HASTA
31+000 31+100 10.0 1 1.00 5.3 1 1 1 8.0 1 1 3 4.7 1 0 3
31+100 31+200 10.0 1 1.00 6.0 2 2 2 8.0 1 1 3 4.7 2 0 3
31+200 31+300 10.0 1 1.00 7.3 2 2 2 8.0 1 1 3 6.0 2 0 3
31+300 31+400 10.0 1 1.00 10.0 1 1 1 16.0 2 3 5 7.3 2 0 5
31+400 31+500 40.0 3 4.00 50.0 2 3 4 16.0 2 3 6 30.0 3 1 7
31+500 31+600 60.0 2 4.00 70.0 3 5 5 16.0 3 4 7 20.0 3 1 7
31+600 31+700 60.0 3 5.00 80.0 3 5 5 16.0 3 4 7 30.0 3 1 7
31+700 31+800 70.0 3 5.00 70.0 3 5 5 16.0 3 4 7 40.0 3 1 7
31+800 31+900 90.0 3 5.00 70.0 3 5 5 16.0 2 3 6 30.0 3 1 7
31+900 32+000 80.0 3 5.00 80.0 3 5 5 16.0 3 4 7 70.0 3 0 7
32+000 32+100 80.0 3 5.00 86.7 3 5 5 16.0 3 4 7 40.0 3 1 7
32+100 32+200 70.0 3 5.00 75.0 3 5 5 16.0 3 4 7 45.0 3 1 7
32+200 32+300 75.0 3 5.00 75.0 3 5 5 16.0 2 3 6 60.0 3 0 6
32+300 32+400 40.0 3 4.00 45.0 3 4 4 16.0 2 3 6 30.0 3 1 7
32+400 32+500 75.0 3 5.00 90.0 3 5 5 16.0 3 4 7 60.0 3 0 7
32+500 32+600 60.0 3 5.00 95.0 3 5 5 16.0 3 4 7 50.0 3 0 7
32+600 32+700 80.0 3 5.00 95.0 3 5 5 16.0 3 4 7 50.0 3 0 7
32+700 32+800 25.0 3 4.00 60.0 3 5 5 16.0 3 4 7 30.0 3 1 7
32+800 32+900 30.0 3 4.00 70.0 3 5 5 16.0 3 4 7 45.0 3 1 7
32+900 33+000 40.0 3 4.00 80.0 3 5 5 16.0 3 4 7 45.0 3 1 7
Categoria
Marginal
Marginal
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Cálculo del Índice de
Deformación (Id)
Fisuras longitudinales
por fatiga (FLF)Fisuras piel de cocodrilo (FPC) Bacheos y parcheos
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Índice de
Deterioro
Superficial
Final Is
Cálculo del Índice de Fisuración (If)
Corrección
Corrección y Cálculo Índice de Deterioro
Superficial
Índice de
Deterioro
Superficial
Inicial Is Extensión
% de
longitud
Gravedad
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
PR
Extensión
% de
longitud
Extensión
% de
longitud
Índice de
Fisuración
If
Ahuellamiento y otras
deformaciones estructurales
(AH, DL, DT)
Gravedad If(1) Gravedad If(2)
Extensión
% de
longitud
Gravedad Id
Deficiente
Deficiente
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 209
Grafica 63 Índice de Deterioro Superficial (Is)
FUENTE: PROPIA
En concordancia con la evaluación estructural el sector del PR31+0000 al
PR31+0500 presenta los valores con mejores características de desempeño.
PR31+ 0000 – PR31+0500 : Is promedio de 3
PR31+0501 – PR32+0000: Is promedio de 7
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 210
24.5 Medición con del IRI.
Fotografía 39 Medición de IRI y espesores con georadar
FUENTE: ITINERIS
“Las mediciones de la regularidad (IRI) fueron realizadas utilizando el rugosímetro
“BumpIntegrator” (BI) de ROMDAS. El BI es un equipo de respuesta de alto
rendimiento, considerado por el Banco Mundial como clase III. Es un instrumento
mecánico que mide el desplazamiento relativo de la suspensión del vehículo
respecto a la superficie del pavimento, lo cual permite registrar de forma continua
la irregularidad del pavimento producida por el efecto de la condición de ambas
huellas del carril de circulación.
Estos saltos producidos por la suspensión del vehículo y registrados por el BI,
permiten la obtención del IRI (m/Km). A continuación se presentan algunas
características propias del equipo:
Alta resolución de 360 pulsos por revolución, de codificador óptico de alta
confiabilidad.
Cubierta de aluminio de una sola pieza.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 211
Cables conectores revestidos de nylon de alta resistencia de 210Lb y alta
confiabilidad.”11
Grafica 64 Resumen de calificación por Regularidad Superficial del sector de la vía en estudio
FUENTE: PROPIA
Se observa, en concordancia con la evaluación estructural y de daños, los
siguientes:
Valores medianamente bajo de IRI entre el PR31+0000 a PR31+0400.
Valore extremos entre el PR31+0700 al PR32+0000.
El valor promedio de IRI obtenido en ambos carriles es de 4.7m/km, calificado
como alto para este tipo de vías.
En el carril izquierdo se observan menores valores de IRI y n valor casi uniforme
del 4.0 m/km.
11
ITINERIS “Evaluación Estructural y Funcional, Diagnostico de Pavimento y Recomendaciones
Constructivas PR00+0000 y PR06+0000” 2013
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 212
El consolidado (ponderado) del IRI en los tramos homogéneos por deflexión, se
muestra.
PR31+ 0000 – PR31+0500 : IRI promedio de 4.1
PR31+0501 – PR32+0000: IRI promedio de 4.9
24.6 Evaluación de obras de drenaje y subdrenaje existente.
En la inspección visual de las obras de drenaje existente se constató que
presentan adecuado comportamiento y están en buen estado.
Los subdrenajes son deficientes y se observa humedad superficial perjudicial para
la durabilidad y estabilidad de la estructura del pavimento.
25. CARACTERIZACION GEOTECNICA
Se realizaron 5 apiques con la finalidad de determinar las características
geomecánicas de los suelos que constituyen la estructura del pavimento.
Apique 1 PR31+0005
Apique 2 PR31+0500
Apique 3 PR31+0995
Apique 4 PR32+0500
Apique 5 PR33+0000
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 213
Fotografía 40 Apique ejecutados PR31+0000 – PR33+0000
FUENTE: PROPIA
PR31+0005 PR31+0500
PR31+995 PR32+0500
PR33+0000
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 214
En términos generales la subrasante del sector corresponde a una arena limosa,
con mediano contenido de humedad, los tramos, en su perfil vertical geotécnico,
muestran mucha variedad en cuanto a los materiales constituyentes y a los
espesores del mismo.
26. ESTIMACION DE LA ESTRUCTURA DE DISEÑO.
26.1 Consideraciones Climáticas.
26.1.1 Precipitaciones y temperaturas
En la región se dispone de la estación climatológica del IDEAM No. 26150060
ubicada en Arauca con coordenadas 05°06’N y 74°42’W y elevación de 890
m.s.n.m y de la estación de Cenicafe con coordenadas 05°00’N, 76°36’W y
elevación de 1310 m sobre el nivel medio del mar.
De volumen de Hidráulica e Hidrología de los Estudios realizados por la Unión
Temporal Metrovias Corredores se extrae la siguiente información.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 215
Grafica 65precipitación anual estación Uribe.
FUENTE: IDEAM
Grafica 66 Curvas Intensidad – Duración – Frecuencia Estación Uribe.
FUENTE: UNION TEMPORAL METROVIAS CORREDORES
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 216
Precipitación media anual de 2167 mm
Temperatura media anual ponderada del aire: 22°C.
De la estación de Cenicafe se concluye:
Precipitación media anual de 2510 mm
Temperatura media anual ponderada del aire 21°C
Grafica 67Distribuciónmensual de las lluvias Estación Cenicafe.
FUENTE: CENICAFE
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 217
Grafica 68Distribución de Temperaturas medias
FUENTE: CENICAFE
Tabla 112 Estadística descriptiva de la distribución de las máximas media de temperatura
FUENTE: CENICAFE
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 218
Es evidencia que en el corredor en estudio y sus áreas de influencia podrían la
temperatura máxima media de 26°C, esto con una probabilidad de ocurrencia del
95%.
26.1.2 Temperatura Mezcla Asfáltica
El asfalto es un material que se considera elástico – lineal a temperaturas bajas y
frecuencias de carga altas, pero muestra propiedades viscosas y plásticas a
temperaturas altas. Debido a este comportamiento, las cargas de transito generan
deformaciones permanentes en las capas asfálticas, especialmente durante los
periodos cálidos o calientes.
Se considera que las variaciones de la temperatura de la zona del proyecto tienen
influencia directa sobre las características mecánicas y dinámicas de los
materiales asfálticos (módulo de elasticidad dinámico). La temperatura media
anual ponderada del aire en la zona de influencia del proyecto 22ºC y precipitación
anual de 2,510 mm. La temperatura media más probable de la mezcla de
acuerdo a las características del sector (Tmix) es determinada por la expresión
desarrollada por Witczak:
64
34
4
11
ZZTT aMIX
Ta: temperatura media anual en ºF
Z: altura de medición de la temperatura en pulgada (se considera un tercio del
espesor de la carpeta asfáltica)
De acuerdo a lo anterior Tmix = 34°C
Para la temperatura máxima media más probable (a la altura de Chinchiná) de
valor 26°C se tiene
Tmix = 41°C
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 219
Se podría esperar, dada la altura media del corredor vial, temperaturas superiores
en la vía en estudio.
26.2 Consideraciones sobre los materiales viales
26.2.1 Mezcla densa en caliente
Las mezclas asfáltica son materiales termoplástico y altamente sensibles a las
condiciones a la temperatura, su susceptibilidad a la temperatura es medida por el
parámetro IP.
El punto de ablandamiento o estado en el cual la mezcla se comporta como un
material plástico de los asfaltos de refinería normalmente es próximo a 45°C.
La acción de altas cargas y altas temperaturas genera deformaciones
permanentes o roderas, las cuales son más fáciles de producir en mezclas con
asfaltos blandos. En previsión a este hecho el articulo 400 -07 de la especificación
INVIAS (tabla 400.2) establece la necesidad de proyectar con las mezclas
asfálticas con asfaltos más duros o con punto de ablandamiento más alto en el
caso de tener cargas superiores a 5 millones de ejes de 8.2 ton (en este caso se
tiene aproximadamente 18 millones de ejes de 8.2 ton) y/o temperatura medio
ambiental superior a 15°C (Temperatura media 22°C en la zona del proyecto
próximo a Chinchiná).
En diseños recientes se propuso utilizar asfaltos modificados con polímeros Tipo
II, con módulo dinámico, a la frecuencia y temperatura de la mezclas del proyecto,
de 17,000 kg/cm2.
Para mezclas tipo y con la temperatura máxima media probable de 26°C, el
módulo de la mezclas asfáltica con asfaltos convencional es de 8,880 kg/cm2,
predicho con la metodología del Instituto del asfalto.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 220
Tabla 113 Predicción Modulo dinámico mezcla convencional
FUENTE: PROPIA
El modulo dinámico de mezclas con asfaltos con polímeros tipo III para una
frecuencia de 8Hz y temperatura de mezcla de 34°C es de 17,000 kg/cm2.
26.2.2 Base Granular
La base granular será tipo INVIAS de acuerdo al artículo330 – 07 y debe cumplir
minino con un CBR del 100% a una densidad máxima del Proctor modificado del
95%.
26.2.3 Subbase Granular
La subbase granular será tipo INVIAS de acuerdo al artículo 320 – 07 y debe
cumplir mínimo con un CBR del 95% a una densidad máxima del Proctor
modificado del 30%.
PARAMETRO VALOR
Frecuencia (Hz) 8.00
Temperatura del pavimento (°F) 104.17
P200 (pasa 200 de la mezcla) 6.00
Vv(% del volumen de vacios con aire) 5.00
Vb (% de volumen de asfalto) 11.00
Penetracion a 77°F (25°C) 70.00
h(106,70°F) - Viscocidad a 70°F en 106 poise
h(106,70°F) - Viscocidad a 70°F en 106 poise 2.642
Beta 1 0.104
Beta 2 7,828.523
Beta 3 1.567
Beta 4 5.313
Beta 5 1.750
Modulo dinamico (psi) 126,999.59
RESULTADOS
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 221
26.3 Espesores de Diseño.
El diseño estructural de los refuerzos, obedece a un juicioso análisis de las
condiciones de cargas, medioambientales, de materiales, entre otras de las
condiciones específicas de cada sector, se propone el cálculo simple de
sobrecarpeta y capa de material granular, en base a metodología mecanicista.
26.3.1 Ecuaciones de transferencias.
En pavimentos asfálticos, los principales deterioros se asocian a fenómenos de
agrietamiento por tensión en la fibra inferior de la mezcla asfáltica y deformación
permanente por compresión de la fibra superior de la subrasante.
Los orígenes del agrietamiento más considerado es el generado por la aplicación
de cargas repetidas que induce la fatiga del material, donde la carga repetida la
puede inducir el tránsito vehicular (propagación ascendente), o los ciclos de
temperatura existentes en el sitio (propagación descendente).
Figura 1 Sistema de falla por agrietamiento por tensión
Fuente: Concepto mecanicista de pavimentos SCT.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 222
Las deformaciones permanentes se originan por la compresión y consolidación
vertical del material ante la acción de los esfuerzos normales y cortantes,
transmitidos por el flujo vehicular.
La deformación permanente que observamos en la superficie de rodamiento, es la
suma acumulada de la contribución de todas las capas de la sección estructural en
un pavimento. Sin embargo, es práctica común para fines de diseño, que la
componente principal se debe al terreno de cimentación, y que la que resulta de
las otras capas se puede controlar con una buena selección de materiales y
prácticas constructivas adecuadas.
26.3.2 Deformación máxima admisible a tracción en la carpeta asfáltica
Para efecto de los diseños se utilizaran las expresiones matemáticas resultante de
los ensayos de la Shell (basados, principalmente, de los resultados de la pista de
la AASHO).
Las ecuaciones de la Shell, del diseño para control de las deformaciones de
tensión en la fibra inferior de carpeta asfáltica, corresponde a las reseñadas en “A
Review of Perfomarce Model and Test Procedures with Recommendations for Use
in the Texas M-E Desing Program” Fuje Zhou et al 2008; y que la expresión en
sistema inglés es:
Formula Shell Modificada para confiabilidad del 95%
La ecuación en sistema internacional se muestra a continuación.
2.0
6
36.0
10
5
1011051004.2471.983.143.36
x
Nx
x
ExxVIPxVIP labmix
bbt
Dónde:
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 223
εt : Deformación unitaria admisible a tracción en la base de la carpeta asfáltica.
IP: Índice de penetración del asfalto utilizado
Emix : Modulo dinámico de la mezcla asfáltica en N/m2
rShiftFacto
NfdiseñoNfat
Vb: Volumen de asfalto en la mezcla asfáltica: 10.5%
Shift Factor = K1xK2xK3
K1 = 10 por mezcla densa rica en asfalto
K2 = 2.5 por distribución lateral de carga
K3 = 0.33 por espesor alto.
Shift Factor = 8.25
Para un tránsito de diseño de 1.79x107 y un módulo dinámico de la mezcla
asfáltica de 17000 kg/cm2 a 8 Hz y 34°C de temperatura, la determinación de la
tensión admisible de la mezcla se muestra a continuación.
Tabla 114 Tensión admisible fibra inferior C.A.
FUENTE: PROPIA
εt = -1.72x10-4 (mm/mm)
Vol aire % 4.9
Indice de Penetración -1.1
Volumen de asfalto 10.5
Rigidez de la mezcla N/m21.67E+09
N laboratorio 2.17E+06
Ncampo 17,900,000.00
Shif Factor 8.25
t a deformación constante 1.72E-04
t a esfuerzo constante 6.86E-05
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 224
26.3.3 Deformación máxima admisible en la subrasante:
Formula de la Shell confiabilidad del 95%
25.02 *10*8.1 Nz
εz: Deformación unitaria admisible a compresión en la subrasante.
Para los datos de diseño tenemos un valor de εz = 2.75x10-4 (mm/mm)
26.3.4 Control de ahuellamiento esfuerzo vertical en subrasante:
Formula de Dormon y Kerhoven:
N
Ez
log*7.01
*007.0 3
E3 : Módulo de la subrasante percentil 87.5% para cada tramo homogéneo.
Tabla 115 Esfuerzos vertical admisible en la subrasante
FUENTE: PROPIA
26.3.5 Control de deflexión (deflexión máxima admisible)
Para efecto del control de la deformación máxima se utiliza la siguiente ecuación12
12
Diseño y Evaluación de Pavimentos Flexibles – Ing. José Melchor A – Perú –2004.
Tramo
Modulo de la
subrasante
(kg/cm2)
Numero de
ejes
equivalentes
8.2 ton
Esfuerzo
compresion
admisble
subrasante
(kg/cm2)
1 245 0.242
2 227.5 0.26217,900,000
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 225
100/.0.41
041.0
0159.0
42
15.11
12
mmDadm
mmD
pulD
K
K
D
KN
adm
adm
K
adm
A modo de comparación se calcula la deflexión máxima admisible por el método
Rumano13
100/8.39
))log(0275.0248.0(10
mmY
Np
Y
adm
adm
Donde p es la carga patrón, en toneladas y N, es el numero repeticiones
esperadas en el periodo de diseño.
A efecto de este diseño se adopta el valor de 41.00 mm/100, como deflexión
máxima admisible.
26.3.6 Sección característica – Módulos de capas existentes.
En base a las deflexiones obtenidas con equipo FWD se realizó la sectorización
de los sectores con características semejantes. En cada uno de los tramos
homogéneos se determina la sección características que represente las
condiciones del diseño. Para este nivel del tránsito el Instituto del Asfalto propone
diseñar con la respuesta estructural de la subrasante correspondiente al percentil
87.5. Además, es práctica común establecer la deflexión características como
aquella que, probabilísticamente, pueda ser superada por un 2.5% de las
mediciones, esto considerando una distribución normal de las deflexiones.
13
Tendencias Modernas en el Dimensionamiento de Firmes K Kucera- 1970
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 226
Dónde:
Dc: Deflexión características
Dm: Promedio de las deflexiones
: Desviación estándar de las muestras.
En muchos casos, la deflexión caracteriza esta por fuera del rango de las
deflexiones medidas y por lo tanto no existe modelo para determinar las
características de las diferentes capas, en ese caso se debe determinar la
deflexión característica en base a análisis estadístico considerando una adecuada
probabilidad de falla de la estructura en base a la importancia de la misma.
Si el comportamiento de las deflexiones corresponden a una distribución normal,
se tiene que la probabilidad que un valor de deflexión sea superada es:
)
Ordenando de menor a mayor los datos de deflexión en los tramos homogéneos
se hacen el análisis estadístico de los sectores:
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 227
26.3.7 Sección Característica Tramo Homogéneo 1
Tabla 116 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 1
FUENTE: PROPIA
La deflexión característica no está próxima a valores medidos, se toma la sección
PR31+0101 como de diseño, correspondiente a una deflexión con una
probabilidad de ser superada del 6.47%, inferior a la deflexión característica y
superior al percentil 87.5%.
ABSCISA D0
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K31+000 303 -0.01 50.36
K31+048 255 -0.42 66.28
K31+101 481 1.52 6.47
K31+149 296 -0.07 52.72
K31+200 187 -1.01 84.28
K31+250 298 -0.05 52.18
K31+300 223 -0.70 75.77
K31+350 365 0.52 30.16
K31+400 560 2.19 1.44
K31+450 174 -1.11 86.74
K31+500 205 -0.85 80.27
Max 560 2.19 1.44
Min 174 -1.11 86.74
Percentil 87.5% 438 1.14 12.66
Dc 533 1.96 2.50
Dm 304 0.00 50.00
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 228
26.3.8 Sección Característica Tramo Homogéneo 2
Tabla 117 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 2
FUENTE: PROPIA
ABSCISA D0
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K31+547 538 0.03 48.97
K31+601 784 0.95 17.21
K31+648 369 -0.61 72.78
K31+700 357 -0.65 74.30
K31+749 900 1.38 8.39
K31+800 152 -1.42 92.20
K31+850 1008 1.78 3.74
K31+901 268 -0.99 83.81
K31+949 612 0.30 38.20
K32+004 688 0.59 27.90
K32+046 342 -0.71 76.02
K32+100 352 -0.67 74.94
K32+146 511 -0.08 53.10
K32+200 1270 2.76 0.29
K32+250 434 -0.36 64.18
K32+301 388 -0.54 70.37
K32+347 250 -1.05 85.38
K32+400 501 -0.11 54.54
K32+449 481 -0.19 57.50
K32+499 788 0.96 16.85
K32+550 874 1.28 10.04
K32+600 426 -0.39 65.26
K32+649 145 -1.45 92.58
K32+700 721 0.71 23.94
K32+750 119 -1.54 93.84
K32+800 464 -0.25 60.01
K32+846 352 -0.67 74.88
K32+900 644 0.42 33.64
K32+951 672 0.53 29.91
K33+006 616 0.32 37.62
Maximo 1270 2.76 0.29
Minimo 119 -1.54 93.84
Percentil 87.5% 831 1.12 13.14
Dc 1056 1.96 2.50
Dm 531 0.00 50.00
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 229
La deflexión característica no está próxima a valores medidos, se toma la sección
PR31+0749 como de diseño, correspondiente a una deflexión con una
probabilidad de ser superada del 8.39%, inferior a la deflexión característica y
superior al percentil 87.5%.
26.3.9 Módulos Elásticos.
Utilizando el programa EVERCAL y BACKFAA, se calcula los módulos de las
distintas capas en base a las deflexiones obtenidas y los espesores de las
mismas, se muestra el resumen de los datos obtenidos, los mismos corresponden
a los del programa BACKFAA, por considerar sus salidas como más acorde a los
resultados recomendados por la literatura técnica. Se anexan todas las corridas.
Tabla 118 Modelos espesores y módulos elásticos retrocalculados
FUENTE: PROPIA
Los módulos de la carpeta asfáltica se corrigen por temperatura, los de la
subrasante se llevan al valor de laboratorio y los de los granulares se ajustan de
tal manera que la relación modular con la carpeta de soporte sea adecuados.
26.3.10 Corrección Modulo de la Mezcla Asfáltica por Temperatura.
Tr: Temperatura de mediciones de deflexiones en campo 32.5°C
Tm: Temperatura prevista de la mezcla en el proyecto 36°C
FA = 0.85
26.3.11 Corrección Modulo resiliente subrasante.
TRAMO CARACTERISTCA
Carpeta
asfaltica
RAP Granular 1
Carpeta
asfaltica
intermedia
RAP2 Granular 2 Afirmado Subrasante
ESPESOR (cm) 18 - 10 - - - 20 -
MODULO (Mpa) 1083.24 - 220 - - - 139 70
ESPESOR (cm) 16 - 10 17 -
MODULO (Mpa) 320.68 - 139.5 116.74 65
ABSCISA
TRAMO 1 PR31+000 PR31+500
TRAMO 2 PR31+501 PR33+000
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 230
El módulo de retrocálculo, obtenido por mediciones de deflexiones con FWD, se
debe ajustar a condiciones de laboratorio, la AASHTO recomienda un factor de
0.33, para efecto de este diseño se utiliza un factor de 0.35.
26.3.12 Corrección Modulo resiliente granulares.
El módulo resiliente de las capas granulares para los análisis mecanístico se puede obtener por retrocálculo; sin embargo, de todos los módulos que se obtienen por retrocálculo, el de las capas granulares suele ser el que mayores inconsistencias presenta14. Las ecuaciones de correlación de los módulos de la base y súbase son las
propuestas por Barker et al15 que a diferencia de la ecuación simple de la Shell,
caracteriza en forma independiente los materiales de base y subbase. La ecuación
de Barker, en términos generales, es:
ESB= ESR(5.35 log hSB + 0.62 log ESR – 1.56 log hSB log ESR – 1.13)
EB= ESB(8.05 log hB + 0.84 log ESB – 2.10 log hB log ESB – 2.21)
En donde:
ESR: Es el módulo de elasticidad de la subrasante en Kg/cm2.
hSB: Es el espesor de la capa de subbase en cm.
ESB: Es el módulo de elasticidad de la subbase en Kg/cm2.
14
Guía Metodológica para el Diseño de Obras de Rehabilitación de Pavimentos Asfalticos de Carretera. Parte
5, Página 344
15
A General System for the Structural Design of Flexible Pavements. IV Conference. Ann Arbor 1997
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Página 231
hB: Es el espesor de la capa de base en cm.
EB: Es el módulo de elasticidad de la base en Kg/cm2.
Los valores de módulos ajustados son:
Tabla 119 Módulos elásticos ajustados MPa
FUENTE: PROPIA
26.3.13 Vida Residual de la Estructura.
La vida residual hace referencia a la capacidad de la estructura para continuar
soportando cargas en forma eficiente (confortable y segura). Esta se puede
establecer por número de ejes equivalentes, o por el consumo de fatiga y
deformaciones.
Utilizando las ecuaciones de transferencias ya descritas y las condiciones de
módulos actuantes del subapartado anterior, se establece la capacidad de
continuar soportando carga la estructura característica.
Los cálculos se realizan con el programa Kenlayer y los resultados se describen a
continuación.
Tabla 120 Vida remanente en los tramos homogéneos
FUENTE: PROPIA
TRAMO Carpeta asfaltica RAP 1 Granular 1
Carpeta
asfaltica
intermedia
RAP 2 Granular 2 Afirmado Subrasante
TRAMO1 PR31+000 PR31+500 925.5 - 96.1 - - - 60.0 24.5
TRAMO 2 PR31+501 PR33+000 274.0 - 88.9 - - - 54.1 22.8
ABSCISA
t z t z t z
TRAMO1 PR31+000 PR31+500 -4.53E-04 8.00E-04 -2.49E-04 2.75E-04 182.1 291.1
TRAMO 2 PR31+501 PR33+000 -8.34E-04 1.18E-03 -1.61E-04 2.74E-04 517.8 431.0
TRAMO ABSCISA
Deformaciones Unitarias (strain)
Actuantes Admisibles Consumo
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 232
Se nota que todos los sectores carecen de vida residual. El Tramo 2 muestra un
consumo de resistencia muy superior a lo disponible lo cual es coincidente con el
alto grado de deterioro que muestra la estructura del pavimento y con el valor de
las deflexiones medidas.
26.3.14 Método de Intervención – Espesores de Refuerzo Alternativa 1.
La metodología de intervención corresponde a fresar, donde lo permita la
característica de la carpeta existente, colocar base granular y posteriormente una
capa asfáltica con asfalto de punto de ablandamiento superior a los 50°C con la
finalidad de obtener bajas deformaciones por roderas. Donde no sea posible
aprovechar adecuadamente el material fresado se retirara la capa existente y se
coloca base granular y mezcla densa en caliente.
Asistido por el programa Kenlayer y utilizando los valores de módulos ya
establecidos, considerando las ecuaciones de transferencias ya mencionadas y
los máximos admisibles en tensión de la carpeta asfáltica y en compresión en la
fibra superior de la subrasante se establecen los modelos estructurales de las
secciones rehabilitadas.
El cuadro resumen diseño se muestra a continuación, donde se observa que todos
los sectores son competentes para soportar las cargas establecidas en el periodo
de diseño.
Tabla 121 Cuadro resumen modelos de diseño
FUENTE: PROPIA
t z (Subrsante) D mm/ 100 t z (Subrsante) D mm/ 100
Mezcla asfaltica 20 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.73E-04 66.12
Base granular 25 266,635.9 - - - -
Granular 2 10 96,086.4
Granular 1 20 60,043.9
Subrasante - 24,500.0 2.75E-04 2.67E-04
Mezcla asfaltica 20 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.68E-04 66.72
Base granular 30 265,939.9
Granular 2 10 88,903.8
Granular 1 17 54,121.9
Subrasante - 22,750.0 - 2.75E-04 - 2.64E-04
TRAMO ABSCISAAdmisible Actuante
TRAMO 1 PR31+000 PR31+500
CapaEspesor
(cm)
Modulo
(kPa)
TRAMO 2 PR31+501 PR33+000
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 233
Grafica 69 Sistema de intervención – espesores alternativa 1
FUENTE: PROPIA
Para evitar deformaciones permanentes excesivas en la mezcla asfáltica se
plantea utilizar 6.00 cm de mezcla densa en caliente MDC-2 como rodadura
asfáltica y MDC-1 baja la anterior mezcla en la diferencia para obtener el espesor
de diseño.
Los consumos de deformación en el periodo de diseño se muestran en la siguiente
tabla y se puede concluir que la mayor afectación se producirá por tensión en la
fibra inferior de la carpeta asfáltica, pero las deformaciones por ahuellamiento
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 234
serán igualmente importantes considerando la proximidad al 100% de la
capacidad. Las deflexiones son altas y hasta superiores al 50% de la máxima
admisible del diseño.
Tabla 122 Consumo de deformaciones rediseño rehabilitación calzada
FUENTE: PROPIA
26.3.15 Método de Intervención – Espesores de Refuerzo Alternativa 2.
Se plantea una alternativa 2, en donde se reduce el espesor de la mezcla densa
en caliente a un máximo de 18 cm y se obtiene el valor correspondiente a la base
granular, esto con la finalidad de:
Disponer de mayor estructura granular que con mayor inercia y alejada de
la subrasante, para evitar los efectos adverso de la subrasante.
Disminuir potenciales situaciones de deformaciones plásticas excesivas
producidas en el material bituminoso, dada las altas cargas y las
temperaturas que se obtienen en el sector.
Tabla 123 Espesores de Diseño Alternativa 2
TRAMO t z (Subrsante) D mm/ 100
TRAMO 1 1.005 0.970 1.613
TRAMO 2 0.978 0.960 1.627
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 235
FUENTE: PROPIA
En este modelo se acepta la utilización del fresado mezclado con subbase
granular para constituir el espesor total de este último material, este mezclado se
debe hacer en obra y el promedio del material remanente existente es de 10 cm.
Grafica 70 Espesores de diseño alternativa 2
t z (Subrsante) D mm/ 100 t z (Subrsante) D mm/ 100
Mezcla asfaltica 18 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.70E-04 60.93
Base granular 35 291,468.7 - - - -
Granular 2 10 96,086.4
Granular 1 20 60,043.9
Subrasante - 24,500.0 2.75E-04 2.25E-04
Mezcla asfaltica 18 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.69E-04 61.69
Base granular 40 286,371.7
Granular 2 10 88,903.8
Granular 1 17 54,121.9
Subrasante - 22,750.0 - 2.75E-04 - 2.23E-04
TRAMO 2 PR31+501 PR33+000
TRAMO ABSCISAAdmisible Actuante
TRAMO 1 PR31+000 PR31+500
CapaEspesor
(cm)
Modulo
(kPa)
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 236
FUENTE: PROPIA
De acuerdo al chequeo de los consumos de deformación, la estructura cumple con
los requerimientos de diseño. Tabla 124 Consumo de Alternativa de diseño 2
FUENTE: PROPIA
26.3.16 Espesores de Refuerzo Alternativa 3 Base estabilizada.
TRAMO t z (Subrsante) D mm/ 100
TRAMO 1 0.988 0.818 1.486
TRAMO 2 0.983 0.812 1.505
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 237
Esta alternativa corresponde a utilizar base estabilizada con ligante a fin de
obtener una mayor rigidez y modulo elástico de la base con la finalidad de
disminuir los espesores finales de la mezcla densa en caliente.
A efecto de obtener una base, además, con una rigidez adecuada se propone
estabilizar la misma con una combinación de asfalto y cemento hidráulico,
normalmente se propone un porcentaje de cemento del 1%.
La cuestión básica en este tipo de diseños es establecer el módulo dinámico de la
mezcla y la ecuación de transferencia que gobierna la estructura.
Un comportamiento aceptado por la literatura técnica se muestra en la siguiente
figura, donde se muestra los puntos de control.
Grafica 71 Modelo de estructura con base estabilizada.
FUENTE: FHWA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 238
1 Esfuerzo de compresión – Deformaciones permanentes (Rutting)
2 Deformación por tracción - Transversal reflexión de grietas o grietas de fatiga
3 Esfuerzo de compresión – Deformaciones permanentes (Rutting)
4 Esfuerzo de compresión – Deformaciones permanentes (Rutting), depresiones
Diferentes expresiones se obtiene a efecto de predecir el módulo dinámico de
diseño de la mezcla de base y emulsión asfáltica, donde dado el bajo porcentaje
de cemento hidráulico se el valor del módulo corresponde al de la mezcla base –
emulsión. Al disponer de un elemento bituminoso a este tipo de mezcla la afecta el
valor de la temperatura, situación que es mitigada, mas no controlada, por el
contenido de cemento hidráulico.
Es común admitir un módulo entre 2500 y 4000 MPa (Alonso, 2005) y la norma de
Andalucía recomienda un valor de diseños promedio de 2500 MPa, una de los
valores más aceptados son los planteado por Soto & Peña, y hacen referencia a
base y RAP.
Tabla 125 Valor típico de modulo dinámico base estabilizada con emulsión
FUENTE: Reciclado en Frio con Emulsión – Soto &Peña
Estudios más recientes muestran valores de bases estabilizadas en función de los
porcentajes de asfaltos aplicados y de la frecuencia de la carga.
Tabla 126 Modulo dinámico base estabilizada con emulsión
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 239
FUENTE: Influencia de la granulometría y la dosificación en el fresado estabilizado con emulsión asfáltica. Burbano & Zuluaga. 2011 U. de Los Andes
Para efecto de este diseño se toma como módulo dinámico de la mezcla base-
emulsión el valor de 1500 MPa, considerando los aspectos climáticos de la zona.
La ecuación de transferencia para determinar la deformación máxima admisible de
la mezcla de base estabilizada será la del Instituto del Asfalto:
Dónde:
E*: corresponde al módulo dinámico de la base – asfalto
t: Deformación unitaria en la fibra inferior de la base – cemento.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 240
C: Coeficiente de que depende del contenido de asfalto y del porcentaje de vacíos
de la mezclas.
El Instituto del Asfalto acepta que para mezclas de base – emulsión el porcentaje
de volumen de asfalto (Vb) es típicamente igual a 9% y de vacíos con aire (Va) de
8%, con lo que la ecuación se toma la siguiente expresión:
Para las condiciones de este proyecto se tiene:
t = -1.26E-04 (mm/mm)
De acuerdo al modelo y los cálculos de esfuerzos deformación se tiene las
siguientes respuestas.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 241
Tabla 127 Espesores de diseño alternativa 3
Grafica 72 Espesores de diseño alternativa 3
FUENTE: PROPIA
t z (Subrsante) D mm/ 100 t z (Subrsante) D mm/ 100
Mezcla asfaltica 15 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -3.67E-05 54.38
Base granular
estabilizada25 1,500,000.0 -1.26E-04
--1.13E-04
-
Granular 2 10 96,086.4
Granular 1 20 60,043.9
Subrasante - 24,500.0 2.75E-04 1.93E-04
Mezcla asfaltica 15 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -3.62E-05 58.69
Base granular
estabilizada25 1,500,000.0 -1.26E-04 -1.17E-04
Granular 2 10 88,903.8
Granular 1 17 54,121.9
Subrasante - 22,750.0 - 2.75E-04 - 2.09E-04
Admisible Actuante
TRAMO 1 PR31+000 PR31+500
TRAMO 2 PR31+501 PR33+000
TRAMO ABSCISA CapaEspesor
(cm)
Modulo
(kPa)
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 242
Tabla 128 Consumo deformaciones
FUENTE: PROPIA
II.3 PR49+0000 – PR54+0000
27. GENERALIDADES
27.1 Objeto
En base a la exploración geotécnica, a las cargas de diseños y a las condiciones
medioambientales del corredor, se pretende establecer la estructura de pavimento
que garantice la adecuada transitabilidad de la vía Irra – La Felisa en el sector
PR40 + 0000 – PR54+000. Esto como obra de rehabilitación, debido a la
existencia de una estructura de pavimento, obras de drenaje y obras de
contención.
27.2 Alcance
En un periodo de diseño de 10 años, y bajos las condiciones de transito existe de
la vía Tres Puertas – La Estrella y específicamente en el sector PR40+0000 –
PR54+0000, se diseña la estructura de rehabilitación de pavimento y, además, se
dan recomendaciones en el aspecto constructivo y particularmente en el aspecto
de estructuras de drenaje y subdrenaje necesarias para garantizar la duración y
buen funcionamiento de la estructura de pavimento.
Para lograr los objetivos y alcance se realiza exploración geotécnica, auscultación
visual, ensayo de deflectometría con FWD, medición de IRI y estimación del
z D mm/ 100
Carpeta Base Subrsante Superficie
TRAMO 1 0.213 0.895 0.701 1.326
TRAMO 2 0.211 0.925 0.761 1.431
tTRAMO
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Página 243
tránsito en base a los conteos reportados en la estación 1084 Correspondiente al
tramo Tres Puertas – Irra.
28. LOCALIZACION DEL PROYECTO
La Carretera Tres Puertas – La Felisa, se localiza en el Departamento de Calda y
es un tramo importante de la Ruta 50, que opera como variante principal de la
Ruta 25 que une el sur del País con el norte. Esta vía es comúnmente utilizada
dada sus mejores condiciones geométricas y que empalma con la Ruta 25 en el
sitio denominado la Felisa. Por las características antes señaladas esta vía es de
vital importancia en el desarrollo socio-económico del País.
Vital importancia en el desarrollo socio-económico del País.
Grafica 73 Localización del proyecto en Colombia.
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Página 244
FUENTE: MAPAS
La localización del tramo vial en el departamento de Caldas se muestra a
continuación.
Grafica 74 Localización del corredor Vial en el Departamento de Caldas
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Página 245
FUENTE: INVIAS
El corredor y sus aspectos geomorfológicos muestran que la vía presenta baja a
mediana pendiente longitudinal con una máxima de 8% y un promedio de
pendiente del 4.7% y se desarrolla en una longitud aproximada de 6000 m. Las
coordenadas geográficas del corredor son: PR40+0000: 5°09’59.67”N,
75°39’26.56”W; PR54+0000: 5°12’32.34”N, 75°38’23.99”W. En el primer sector el
corredor está influenciado por las condiciones morfológicas y climáticas del Rio
Cauca.
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Página 246
Grafica 75 Características topográfica del corredor Vial.
FUENTE: GOOGLE EARTH
29. INFORMACION EXISTENTE
La Unión Temporal Metrovias Corredores, realizo a mediado del 2012 estudios en
el sector PR15+0000 – PR23+0000 de la Vía Irra – Tres Puertas.
Rio Cauca
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Página 247
Grafica 76 Zona en estudio Unión Temporal Metrovias Corredores
UNION TEMPORAL METROVIAS – APC LTDA
De la información del Estudio Hidráulico – Hidrológico se establece que
precipitación media anual es de 2167 mm.
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Página 248
Grafica 77 Precipitación media anual
FUENTE: UNION TEMPORAL METROVIAS – APC LTDA
En el Diseño Geométrico presentado por la Unión Temporal Metrovias Corredores
se presenta la sección transversal utilizada en el sector por ellos estudiado.
Grafica 78 Sección transversal típica PR15 –PR23
FUENTE: UNION TEMPORAL METROVIAS – APC LTDA
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Página 249
El diseño de pavimentos para los sectores PR2+500 – PR16+000 y PR30+000 –
PR 34+0000, fue elaborado siguiendo la metodología AASHTO – 93 y verificado
por metodología mecanicista.
Los parámetros básicos de este diseño fueron:
Carga Vehicular proyectada a 10 años: 17.6x106.
Se realizaron apiques en promedio cada 500m.
Se reportaron materiales con espesores variables:
Carpeta asfáltica de espesor mínimo 8cm y máximo 23 con promedio
de espesor de 18cm.
Material granular de espesor entre 25 y 95 cm con CBR promedio de
32% al 95% del Proctor modificado.
La subrasante reportada clasifica como arcillas y arenas limosas con
CBR promedio sumergido del 2.01% ,
DPSI = 2.2
Confiabilidad 90%
S0 = 0.49
Módulo de la mezclas con asfalto modificado tipo III de 14,000 kg/cm2 a
6Hz y temperatura de mezcla de 26°C, coeficiente estructural de 0.32.
La solución planteada se muestra en la siguiente tabla:
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Página 250
Tabla 129 Solución planteada Unión Temporal Metrovias Corredores
FUENTE: UNION TEMPORAL METROVIAS – APC LTDA
Existe un documento de estudio adicional denominado “Informe Final Carretera La
Manuela – Irra – La Felisa Actualización Estudio Geotécnico para el Diseño de
Pavimento”, en donde se replantea el estudio de pavimento y se modifican los
parámetros de entrada así:
Mezcla con asfalto modificado Tipo II, con módulo dinámico de 17,000
kg/cm2.
Base estabilizada con asfalto en caliente.
Tabla 130 Modulo resiliente estudio de actualización
FUENTE: ACTUALIZACION DE ESTUDIO GEOTECNICO PARA DISEÑO PAVIMENTO – APC LTDA
La temperatura media anual pondera del proyecto determinada en este estudio es
de 22°C, difiere levemente con la determinada en el presente Estudio en base a
Estudios Hidroclimaticos de Cenicafe16, considerando la altimetría de las
16
El clima en la Sede Principal del Centro Nacional de Investigación del Café, Chinchiná, Caldas. Orlando
Guzmán Martínez y Otros. 2003
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 251
estaciones y la del corredor vial que se desarrolla en altitud promedio de 885
m.s.n.m.m.
Tabla 131 Temperatura media anual ponderada.
FUENTE: ACTUALIZACION DE ESTUDIO GEOTECNICO PARA DISEÑO PAVIMENTO – APC LTDA
Las estructuras obtenidas de diseño son:
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Página 252
Tabla 132 Resumen estructura recomendada APC
FUENTE: ACTUALIZACION DE ESTUDIO GEOTECNICO PARA DISEÑO PAVIMENTO – APC LTDA
30. CARGAS DE DISEÑO
Las cargas vehiculares se establecen en base al número de vehículos pesados o
comerciales que transitan por la vía y en un periodo de diseño de 10. Una forma
más precisa de establecer las cargas es por medio de espectro de carga, pero
debido a la ausencia de estación de pesaje, se utilizara los datos de conteo de la
estación 1084 del sector Tres Puertas – La Estrella y con los resultados obtenidos
del programa TRANSITO del INVIAS.
Los datos del programa TRANSITO, los cuales están hasta el año 2005, se
amplían con los conteos recientes según reporte del INVIAS.
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Página 253
30.1.1 Selección de la estación de conteo.
Tabla 133 Estación de conteo seleccionada.
CARRETERA TRES PUERTAS – LA ESTRELLA
CODIGO DE LA ESTACIÓN 1084
FUENTE: PROPIA
30.1.2 Numero de ejes equivalentes Estación 338
El número de ejes equivalentes a cargas de 8. 2 ton es de 1.79x107, en el carril de
diseño.
Tabla 134 Determinación del número de ejes equivalentes de 8.2 ton en el carril de diseño.
FUENTE: PROGRAMA TRANSITO INVIAS
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Página 254
31. TRABAJO DE CAMPO Y ENSAYOS
Con la finalidad de lograr los objetivos del estudio se realizaron los siguientes
trabajos de campo.
Exploración con apiques cada 500m.
Medición de deflexión con FWD cada 100m.
Inspección Visual metodología VIZIR.
Medición de IRI.
Medición de espesores con georadar.
Evaluación de obras de drenaje y subdrenaje existente.
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Página 255
31.1 Exploración con Apiques
Fotografía 41 Apique de campo
FUENTE: PROPIA
Se realizaron apiques cada 500m, aproximadamente. El sector se desarrolla
paralelo al Rio Cauca, y atraviesa zonas de subrasante de características rocosa,
lo que determina unas adecuadas condiciones de soporte; La estructura
intermedia corresponde, a gravas no trituradas sobre la que se posa una base
granular. La carpeta asfáltica presenta alto grado de deterioro por fatiga producto
de las repeticiones de las cargas vehiculares y en algunos casos como
consecuencia de la calidad de los materiales constituyentes de la mezcla,
principalmente lo correspondiente al ligante asfaltico.
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31.2 Medida de deflexiones FWD.
La medición de las deflexiones fue realizada por la firma INTINERIS S.A.S
Fotografía 42 Medición de deflexiones con equipo tipo KUAB
FUENTE: ITINERIS S.S.A.S
Se anexa los datos de campo de la campaña deflectometría. La temperatura
media en la hora del ensayo fue de 24°C y 27°C, con lo que la temperatura del
pavimento estuvo sobre los 20°C.
Las características del equipo son:
Numero de geófonos : 6
Carga estándar: 40N
Radio del plato de carga: 0.15m
Presión del plato de carga: 565.88kpa.
Se muestra los resultados de la deflexión central en el carril derecho e izquierdo.
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Página 257
Tabla 135 Datos de deflexión (m)
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6
K40+000 Derecho 41.4 24 30 179 103 55 34 22 16 13
K40+005 Izquierdo 41.9 28 36 384 203 80 45 31 16 7
K40+049 Izquierdo 42.1 28 37 328 200 94 60 38 26 13
K40+101 Derecho 41.6 25 30 261 151 75 39 28 16 10
K40+150 Izquierdo 41.5 28 37 264 96 57 39 27 15 8
K40+200 Derecho 41.8 25 30 244 106 57 44 25 18 9
K40+249 Izquierdo 41.9 29 37 473 254 92 50 29 18 11
K40+301 Derecho 41.8 25 30 345 229 122 64 30 17 10
K40+348 Izquierdo 42.0 29 37 393 180 81 49 28 19 10
K40+400 Derecho 42.0 25 30 276 147 58 42 29 22 17
K40+450 Izquierdo 42.2 29 37 253 143 78 50 44 32 23
K40+500 Derecho 41.9 25 29 210 103 37 24 19 13 7
K40+549 Izquierdo 42.1 29 37 267 128 60 36 22 17 14
K40+600 Derecho 41.6 24 29 289 139 47 25 17 12 7
K40+649 Izquierdo 42.3 28 37 190 95 56 32 26 16 10
K40+700 Derecho 41.9 24 29 272 133 56 33 22 19 16
K40+747 Izquierdo 42.4 28 37 209 117 58 39 28 20 15
K40+800 Derecho 41.3 25 29 422 220 105 70 49 40 31
K40+846 Izquierdo 42.2 29 37 172 90 75 55 41 29 13
K40+902 Derecho 41.9 25 29 238 117 43 29 18 12 8
K40+950 Izquierdo 42.2 29 37 298 163 64 45 34 18 8
K41+004 Derecho 41.6 25 29 379 183 85 50 32 21 15
K41+050 Izquierdo 42.1 29 38 497 264 114 53 27 19 10
K41+103 Derecho 41.1 25 29 359 199 81 46 27 20 15
K41+149 Izquierdo 42.1 29 37 328 181 81 50 34 23 12
K41+200 Derecho 41.3 24 29 259 123 49 34 24 17 11
K41+249 Izquierdo 41.6 29 37 299 156 68 42 33 18 9
K41+300 Derecho 41.4 25 29 137 85 36 28 18 14 11
K41+350 Izquierdo 42.3 30 37 395 237 105 52 29 19 10
K41+401 Derecho 42.2 25 29 273 130 51 31 20 15 9
K41+450 Izquierdo 42.6 30 38 199 96 61 43 36 25 14
K41+501 Derecho 42.1 24 29 159 100 47 36 23 16 13
K41+549 Izquierdo 42.6 30 37 180 87 54 35 24 16 12
K41+600 Derecho 41.8 24 29 529 218 79 60 41 21 12
K41+651 Izquierdo 42.5 30 37 235 111 78 55 41 21 10
K41+702 Derecho 42.4 24 29 211 112 42 33 21 17 13
K41+749 Izquierdo 42.1 30 37 259 133 63 42 31 19 8
K41+801 Derecho 42.2 24 29 283 155 67 31 25 16 7
K41+849 Izquierdo 42.5 30 37 149 74 52 39 28 18 11
K41+903 Derecho 42.0 23 28 489 249 79 37 26 18 15
K41+949 Izquierdo 41.6 30 37 324 152 56 31 25 15 7
K42+007 Derecho 42.3 23 29 199 89 62 49 33 22 12
K42+047 Izquierdo 42.6 30 37 136 84 46 38 26 17 12
K42+100 Derecho 41.6 18 21 188 123 78 50 28 21 17
K42+149 Izquierdo 42.2 30 37 358 152 74 53 29 19 8
K42+200 Derecho 41.7 19 21 120 77 45 26 13 8 4
K42+248 Izquierdo 42.3 30 37 96 67 58 46 38 26 17
K42+301 Derecho 41.5 18 21 112 79 54 40 29 23 15
K42+349 Izquierdo 42.3 30 37 308 206 131 99 64 49 37
K42+402 Derecho 41.5 19 21 138 87 49 27 19 12 7
K42+450 Izquierdo 42.7 29 37 252 133 66 41 34 25 14
K42+500 Derecho 41.1 18 21 132 72 34 20 17 12 7
Deflexiones (µm)
DATOS DE CAMPO
Abscisa Carril Carga (kN)Temp. Aire
(°C)
Temp.
Pavimento
(°C)
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Página 258
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6
K42+548 Izquierdo 42.6 29 37 146 69 45 31 25 18 12
K42+605 Derecho 41.2 19 21 159 86 33 23 19 13 8
K42+649 Izquierdo 42.3 28 37 340 191 84 42 29 17 13
K42+700 Derecho 41.0 18 22 229 145 74 46 28 22 15
K42+748 Izquierdo 41.9 28 37 359 205 115 69 43 33 26
K42+799 Derecho 40.7 18 21 327 223 136 83 48 31 23
K42+849 Izquierdo 42.3 29 37 329 189 102 61 38 29 21
K42+900 Derecho 41.0 19 22 325 209 122 76 49 34 24
K42+950 Izquierdo 42.3 29 36 246 147 78 47 30 23 17
K43+000 Derecho 41.1 19 22 280 189 108 62 33 26 19
K43+048 Izquierdo 42.5 29 36 270 169 91 52 34 23 14
K43+104 Derecho 40.8 19 21 257 164 87 51 35 23 15
K43+148 Izquierdo 42.3 29 36 339 234 130 73 29 21 15
K43+200 Derecho 41.2 19 22 283 138 75 49 33 22 16
K43+250 Izquierdo 42.2 30 36 185 86 53 42 34 20 16
K43+301 Derecho 40.6 19 22 598 302 128 68 43 30 24
K43+349 Izquierdo 42.1 29 36 377 217 97 54 29 19 12
K43+401 Derecho 41.1 19 21 382 193 91 66 50 41 32
K43+450 Izquierdo 42.2 29 35 284 175 95 61 44 35 20
K43+502 Derecho 41.1 19 22 279 214 150 110 77 58 44
K43+548 Izquierdo 42.2 29 35 269 164 84 52 38 28 23
K43+601 Derecho 41.1 19 22 255 110 58 37 31 22 16
K43+652 Izquierdo 42.1 29 34 259 171 96 58 43 31 26
K43+702 Derecho 40.9 19 22 374 188 102 61 38 26 19
K43+747 Izquierdo 42.1 29 34 424 302 188 123 79 59 46
K43+801 Derecho 41.1 19 22 675 409 223 143 86 64 48
K43+848 Izquierdo 42.5 29 34 359 261 179 131 99 74 63
K43+901 Derecho 41.3 19 22 356 281 204 146 98 72 52
K43+945 Izquierdo 42.0 29 34 409 230 137 110 80 66 52
K44+006 Derecho 41.6 19 22 183 109 61 39 27 21 15
K44+042 Izquierdo 42.4 30 34 367 239 133 73 50 31 20
K44+101 Derecho 41.6 19 22 150 91 57 42 33 30 24
K44+149 Izquierdo 42.0 30 34 436 263 128 61 37 25 13
K44+203 Derecho 41.2 19 22 366 217 116 68 44 30 24
K44+245 Izquierdo 41.9 29 34 359 160 62 42 23 16 12
K44+301 Derecho 41.4 19 22 333 191 107 72 52 43 34
K44+350 Izquierdo 41.3 29 34 659 203 52 37 29 17 9
K44+401 Derecho 41.4 19 22 223 131 63 30 16 10 7
K44+450 Izquierdo 41.9 28 34 259 118 95 55 37 23 12
K44+499 Derecho 41.3 19 22 163 106 69 48 29 25 21
K44+549 Izquierdo 42.1 29 34 199 101 53 37 24 16 11
K44+601 Derecho 41.6 19 22 237 80 53 37 23 14 8
K44+649 Izquierdo 42.3 29 34 346 169 54 37 22 17 9
K44+701 Derecho 41.2 19 22 355 178 55 35 26 16 7
K44+748 Izquierdo 42.4 28 34 386 261 165 115 70 67 42
K44+801 Derecho 40.9 19 22 276 196 129 88 52 36 25
K44+848 Izquierdo 42.4 29 34 343 223 104 59 31 24 17
K44+900 Derecho 40.7 19 22 199 112 50 37 27 18 13
K44+947 Izquierdo 42.4 29 34 260 170 87 55 29 19 13
K45+000 Derecho 41.1 19 22 255 154 94 63 43 36 26
K45+049 Izquierdo 42.1 29 34 324 207 118 71 46 35 28
K45+100 Derecho 42.1 19 22 208 146 89 66 47 37 28
K45+148 Izquierdo 42.0 29 34 197 126 73 49 35 26 17
K45+200 Derecho 41.4 19 22 268 196 117 76 46 30 21
K45+248 Izquierdo 42.0 29 34 295 171 87 51 27 21 15
K45+300 Derecho 41.6 19 22 128 73 49 36 28 14 8
K45+351 Izquierdo 42.3 30 34 150 95 52 33 19 15 11
K45+400 Derecho 41.9 19 22 112 69 33 26 21 15 10
K45+448 Izquierdo 41.8 30 34 419 294 160 88 47 43 26
K45+500 Derecho 41.6 19 22 99 67 44 31 23 18 14
DATOS DE CAMPO
Abscisa Carril Carga (kN)Temp. Aire
(°C)
Temp.
Pavimento
(°C)
Deflexiones (µm)
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Página 259
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6
K45+549 Izquierdo 42.5 30 34 225 146 69 46 29 20 16
K45+600 Derecho 41.2 19 22 104 58 35 24 17 13 10
K45+649 Izquierdo 42.0 30 34 228 111 91 55 33 24 14
K45+700 Derecho 40.8 19 22 495 172 68 46 33 25 16
K45+747 Izquierdo 42.1 30 34 167 86 63 41 28 16 11
K45+800 Derecho 41.1 20 22 131 77 46 33 25 21 17
K45+852 Izquierdo 42.0 29 34 239 162 101 70 43 37 30
K45+900 Derecho 41.2 20 22 231 151 84 60 39 26 18
K45+949 Izquierdo 42.2 29 34 172 95 52 42 36 22 15
K46+004 Derecho 41.1 20 23 231 162 93 68 45 32 21
K46+049 Izquierdo 41.8 29 34 227 137 72 41 27 22 17
K46+100 Derecho 41.6 20 22 178 113 63 38 24 20 14
K46+149 Izquierdo 42.3 30 34 258 145 54 34 27 16 8
K46+200 Derecho 41.3 19 22 180 110 52 32 22 16 9
K46+250 Izquierdo 42.4 30 34 289 168 77 39 28 17 12
K46+300 Derecho 41.1 19 23 386 202 85 35 25 15 10
K46+349 Izquierdo 42.1 30 34 299 160 65 41 29 18 10
K46+400 Derecho 40.7 19 23 248 98 46 32 24 15 8
K46+449 Izquierdo 42.6 30 33 193 87 41 36 22 13 7
K46+501 Derecho 41.7 19 23 298 142 56 28 17 12 10
K46+550 Izquierdo 41.9 32 33 398 245 124 73 47 35 28
K46+601 Derecho 41.8 19 22 249 175 108 71 48 33 24
K46+649 Izquierdo 42.6 31 33 263 146 68 43 33 21 12
K46+700 Derecho 41.7 20 22 238 175 115 80 57 41 29
K46+749 Izquierdo 42.9 31 33 283 186 107 67 37 31 19
K46+800 Derecho 41.4 20 23 217 146 91 61 42 29 25
K46+849 Izquierdo 40.9 31 32 449 196 60 38 27 14 8
K46+901 Derecho 41.6 20 23 156 102 56 31 25 15 8
K46+949 Izquierdo 41.8 31 32 522 299 162 101 59 42 23
K47+012 Derecho 41.4 19 23 278 178 105 70 48 38 30
K47+049 Izquierdo 42.1 30 32 346 208 115 71 48 36 30
K47+100 Derecho 41.5 20 23 332 171 87 63 43 36 30
K47+149 Izquierdo 41.3 30 31 743 446 193 95 55 44 34
K47+200 Derecho 40.9 20 23 539 323 153 103 61 42 31
K47+245 Izquierdo 42.1 29 31 249 140 78 56 41 33 25
K47+301 Derecho 42.2 20 23 243 132 63 48 37 29 22
K47+348 Izquierdo 41.8 29 31 323 199 117 77 52 39 29
K47+400 Derecho 42.0 20 23 289 189 115 76 55 39 30
K47+449 Izquierdo 42.0 28 31 302 198 120 77 50 37 21
K47+502 Derecho 41.5 19 23 278 191 117 74 49 36 27
K47+550 Izquierdo 41.5 28 31 507 278 136 79 53 44 36
K47+600 Derecho 40.6 20 23 478 268 125 75 51 34 27
K47+650 Izquierdo 41.7 27 31 288 178 88 57 41 32 23
K47+700 Derecho 41.0 20 23 498 244 105 57 47 36 27
K47+750 Izquierdo 41.6 27 31 259 115 69 48 30 20 9
K47+800 Derecho 42.2 20 22 239 104 43 24 18 14 10
K47+849 Izquierdo 41.8 27 31 255 154 83 46 34 23 12
K47+900 Derecho 42.1 19 22 197 121 76 57 43 33 23
K47+946 Izquierdo 42.3 26 31 217 95 57 40 34 21 9
K48+004 Derecho 41.7 19 22 215 120 58 32 20 13 10
K48+049 Izquierdo 42.1 27 31 197 95 56 37 28 14 7
K48+102 Derecho 41.7 20 22 264 152 80 53 37 29 22
K48+148 Izquierdo 42.0 27 31 139 76 52 32 24 15 9
K48+202 Derecho 41.5 20 23 213 140 76 40 24 15 12
K48+246 Izquierdo 42.1 27 31 356 225 115 69 35 22 14
K48+299 Derecho 40.7 20 23 1177 606 236 145 88 58 41
K48+350 Izquierdo 41.5 27 31 659 319 94 54 31 23 12
K48+400 Derecho 41.1 20 22 334 178 84 48 29 19 14
K48+450 Izquierdo 41.7 27 31 299 219 137 106 74 47 36
K48+501 Derecho 41.5 20 23 194 125 72 47 31 24 19
K48+549 Izquierdo 41.8 27 31 223 133 62 46 31 24 12
K48+600 Derecho 41.2 20 23 378 202 90 40 29 13 10
K48+650 Izquierdo 40.5 28 31 309 139 71 45 28 20 11
K48+702 Derecho 41.4 20 23 332 153 79 50 27 16 13
K48+749 Izquierdo 42.2 28 30 129 82 60 40 36 20 14
K48+801 Derecho 42.6 19 23 396 205 83 56 33 23 17
DATOS DE CAMPO
Abscisa Carril Carga (kN)Temp. Aire
(°C)
Temp.
Pavimento
(°C)
Deflexiones (µm)
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 260
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6
K48+850 Izquierdo 41.8 27 30 155 72 56 42 36 22 14
K48+900 Derecho 42.7 20 23 172 90 57 44 36 24 15
K48+950 Izquierdo 41.4 27 30 247 120 57 42 31 24 11
K49+003 Derecho 41.6 20 23 259 95 69 40 36 24 13
K49+049 Izquierdo 41.9 27 30 195 87 48 36 25 17 10
K49+101 Derecho 42.7 20 23 205 101 50 36 26 21 16
K49+145 Izquierdo 41.8 26 30 272 162 86 52 27 22 11
K49+202 Derecho 41.9 20 23 534 196 94 51 28 21 15
K49+248 Izquierdo 41.7 27 30 454 228 72 45 32 23 16
K49+300 Derecho 42.1 20 23 197 118 55 27 17 12 7
K49+349 Izquierdo 41.7 27 30 225 155 94 55 31 24 14
K49+401 Derecho 41.2 20 23 706 541 252 102 63 44 23
K49+448 Izquierdo 41.4 27 30 261 153 68 40 33 23 12
K49+501 Derecho 42.7 20 23 241 160 81 49 31 17 12
K49+548 Izquierdo 41.6 26 30 153 119 96 76 50 32 13
K49+600 Derecho 42.7 20 23 262 171 74 39 23 18 13
K49+650 Izquierdo 42.2 26 30 261 167 77 39 23 15 11
K49+702 Derecho 42.3 20 23 218 126 61 39 23 17 9
K49+748 Izquierdo 41.7 26 30 448 247 100 84 49 32 13
K49+800 Derecho 42.3 20 23 298 216 127 88 56 36 23
K49+849 Izquierdo 41.3 26 30 472 273 151 97 60 45 33
K49+900 Derecho 42.3 20 23 228 147 67 36 19 13 10
K49+946 Izquierdo 41.8 26 30 278 173 74 49 30 22 14
K50+011 Derecho 41.6 20 23 579 188 95 55 31 17 9
K50+048 Izquierdo 42.4 26 30 199 117 70 45 32 20 9
K50+101 Derecho 42.2 20 23 517 248 104 61 39 25 14
K50+149 Izquierdo 41.6 26 30 256 148 72 49 30 18 8
K50+201 Derecho 41.8 21 23 418 200 88 44 22 13 8
K50+251 Izquierdo 42.0 26 30 306 184 84 49 29 16 11
K50+304 Derecho 42.0 21 23 467 238 101 48 25 16 11
K50+350 Izquierdo 41.4 26 30 627 393 230 136 77 52 34
K50+400 Derecho 41.9 21 23 432 262 113 60 32 21 14
K50+446 Izquierdo 42.0 26 29 383 234 107 54 24 16 9
K50+500 Derecho 41.5 21 23 536 314 150 74 44 30 25
K50+548 Izquierdo 42.2 27 29 298 188 101 59 37 26 20
K50+601 Derecho 41.7 21 23 394 213 108 62 36 24 18
K50+646 Izquierdo 42.0 26 29 282 149 59 43 27 18 9
K50+701 Derecho 41.7 21 24 354 187 90 42 20 13 9
K50+750 Izquierdo 41.8 26 29 368 193 93 58 41 26 19
K50+801 Derecho 41.9 21 24 205 111 58 36 27 16 12
K50+851 Izquierdo 41.2 26 29 416 172 94 62 42 20 11
K50+900 Derecho 42.0 21 24 289 168 76 47 35 27 12
K50+949 Izquierdo 41.3 26 29 222 122 74 54 39 24 15
K51+002 Derecho 42.1 20 24 315 147 31 22 16 11 6
K51+050 Izquierdo 41.2 26 29 337 208 100 69 43 25 15
K51+101 Derecho 41.9 21 24 347 246 128 65 33 24 16
K51+149 Izquierdo 41.4 25 29 284 188 103 58 32 23 16
K51+203 Derecho 41.7 21 24 311 162 79 42 29 23 16
K51+248 Izquierdo 41.8 24 29 248 142 73 47 28 19 11
K51+306 Derecho 41.3 20 24 564 315 136 78 42 26 19
K51+346 Izquierdo 41.8 24 29 415 215 88 59 38 34 22
K51+401 Derecho 42.2 21 24 199 120 59 40 29 18 15
DATOS DE CAMPO
Abscisa Carril Carga (kN)Temp. Aire
(°C)
Temp.
Pavimento
(°C)
Deflexiones (µm)
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 261
FUENTE: ITINERIS S.A.S
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6
K51+449 Izquierdo 41.7 25 28 398 255 112 68 39 26 17
K51+501 Derecho 41.5 21 24 512 281 144 71 41 27 18
K51+550 Izquierdo 41.8 25 29 267 169 72 42 31 17 11
K51+600 Derecho 42.0 21 24 340 198 97 46 28 18 14
K51+650 Izquierdo 41.4 25 29 436 205 59 40 28 19 9
K51+700 Derecho 41.4 21 24 662 311 126 74 48 34 26
K51+751 Izquierdo 41.5 25 29 439 216 73 41 26 14 7
K51+803 Derecho 42.0 21 24 255 158 50 33 19 13 9
K51+850 Izquierdo 41.5 25 29 359 205 82 52 37 18 8
K51+901 Derecho 42.3 21 24 292 208 95 55 32 22 13
K52+155 Izquierdo 41.9 25 29 196 141 86 55 30 16 8
K52+201 Derecho 41.5 22 24 98 65 44 29 18 13 8
K52+250 Izquierdo 41.8 25 29 114 74 54 45 28 17 12
K52+308 Derecho 41.8 21 24 284 176 75 43 30 17 8
K52+349 Izquierdo 41.5 25 29 169 97 57 45 26 14 8
K52+401 Derecho 41.3 21 24 503 359 207 129 72 42 25
K52+450 Izquierdo 41.4 25 29 381 227 110 57 37 26 20
K52+494 Derecho 41.7 21 24 227 138 68 38 26 16 14
K52+549 Izquierdo 41.4 25 29 203 92 47 30 17 13 8
K52+602 Derecho 41.4 22 24 420 206 79 35 19 11 6
K52+647 Izquierdo 41.6 26 29 207 136 80 47 24 17 10
K52+701 Derecho 41.2 22 24 413 243 125 79 54 41 31
K52+749 Izquierdo 41.8 25 29 387 193 100 58 36 28 21
K52+800 Derecho 41.8 22 24 549 219 79 47 30 22 17
K52+850 Izquierdo 41.6 25 29 160 116 81 56 36 27 19
K52+900 Derecho 41.5 23 25 655 299 99 56 38 27 19
K52+949 Izquierdo 41.7 25 29 442 199 85 51 40 28 21
K53+002 Derecho 42.7 23 25 305 156 60 37 28 21 15
K53+049 Izquierdo 41.0 25 29 395 171 59 35 26 19 15
K53+101 Derecho 41.9 23 25 633 395 152 83 46 30 20
K53+150 Izquierdo 41.0 25 29 411 191 97 60 32 24 17
K53+200 Derecho 41.0 23 25 575 213 72 34 20 15 11
K53+246 Izquierdo 41.2 25 29 420 155 67 45 32 17 14
K53+299 Derecho 41.7 24 25 464 260 100 53 42 28 15
K53+349 Izquierdo 41.4 25 29 328 175 71 56 40 26 11
K53+404 Derecho 41.5 24 25 309 179 88 43 20 10 6
K53+449 Izquierdo 41.3 25 29 267 122 77 51 32 18 12
K53+501 Derecho 41.8 25 26 262 172 80 45 32 19 12
K53+549 Izquierdo 41.4 25 29 242 120 54 34 23 17 11
K53+600 Derecho 42.1 25 25 288 167 72 33 17 13 10
K53+650 Izquierdo 41.5 25 29 453 265 114 50 19 13 6
K53+701 Derecho 41.7 25 26 273 162 72 48 36 23 12
K53+750 Izquierdo 41.1 25 29 444 244 98 45 27 21 16
K53+801 Derecho 41.7 25 26 335 142 60 44 33 24 16
K53+847 Izquierdo 41.3 25 29 220 129 78 56 40 33 26
K53+902 Derecho 42.1 25 26 199 126 75 51 36 28 22
K53+948 Izquierdo 41.3 25 29 295 171 98 64 40 34 26
K53+997 Derecho 41.9 25 27 227 141 78 48 31 20 14
DATOS DE CAMPO
Abscisa Carril Carga (kN)Temp. Aire
(°C)
Temp.
Pavimento
(°C)
Deflexiones (µm)
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 262
Grafica 79 Deflexiones carril derecho
FUENTE: PROPIA
Grafica 80 Deflexiones lado izquierdo
FUENTE: PROPIA
Deflexión
promedio
Deflexión
promedio
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 263
Grafica 81 Deflexiones lado derecho e izquierdo PR40 +0000 – PR54+0000
FUENTE: PROPIA
Se evidencia deflexión extremadamente desproporcionada en la abscisa
PR48+0300, el comportamiento en todo el sector es poco homogéneo.
31.3 Análisis cualitativo de deflexiones FWD.
Uno de los métodos de análisis cualitativo del cuenco de deflexiones ha sido
propuesto Emile Horak17, los cuales tiene que ver con la curvatura del cuenco de
deflexión en algunas zonas.
17
Benchmarking the Structural conditions of flexible pavements with deflection bowl parameter. Horak. 2008
Deflexión
promedio
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 264
Grafica 82 Zonas del cuenco de deflexiones
FUENTE: ADAPTACION NOTA 2 PIE DE PAGINA.
Los principales parámetros propuestos por Horak son:
Tabla 136 Parámetros del cuenco de deflexiones
FUENTE: ADAPTACION NOTA 2 PIE DE PAGINA.
En análisis de evaluación de pavimentos asfalticos con FWD, se pueden
establecer algunos datos que servirán de parámetros comparativos de su estado
estructural y su comportamiento (Bellekens 1991; Jooste 1999).
Parametro Formula Zona correlacionada
Dflexion Maxima D0 medidio en el punto de aplicación de carga 1,2 y 3
Radio de Curvatura (R0C) 1
Indice de la capa de base
(BLI)BLI = D0 - D300 1
Indice de las capas
intermedia (MLI)MLI = D300 - D600 2
Indice de capa inferior (LLI) LLI = D600 - D900 3
L= 200 mm para FWD
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Tabla 137 Estado del comportamiento de pavimento con base granular
FUENTE: ADAPTACION NOTA 2 PIE DE PAGINA.
Para el análisis comparativo de los parámetros ya descritos se tiene la siguiente
calificación en base al valor obtenido de deflexiones en el cuenco cargado.
Tabla 138 Parámetros del cuenco de deflexiones para diferente tipo de base
FUENTE: ADAPTACION NOTA 2 PIE DE PAGINA.
Estado del
comportamiento
Rangos de
trafico (W18)
Millones
Deflexion
Maxima
(mm)
BLI (mm) MLI (mm) LLI (mm)
Muy rigido 12 a 50 <0.3 <0.08 <0.05 <0.04
Rigido 3 a 8 0.3 a 0.5 0.08 a 0.25 0.05 a 0.15 0.04 a 0.08
Flexible 0.8 a 3 0.5 a 0.75 0.25 a 0.50 0.15 a 0.20 0.08 a 0.10
Muy flexible <0.8 >0.75 >0.5 >0.20 >0.10
D0 (m) R0C (m) BLI (m) MLI (m) LLI (m)
Buena (auscultar) <500 >100 <200 <100 <50
Regular (alerta) 500 -750 50 - 100 200- 400 100 - 200 50 - 100
Mala (severa) >750 <50 >400 >200 >100
Buena (auscultar) <200 >150 <100 <50 <40
Regular (alerta) 200 - 400 80 - 150 100 - 300 50 - 100 40 - 80
Mala (severa) >400 <80 >300 >100 >80
Buena (auscultar) <400 >250 <200 <100 <50
Regular (alerta) 400 - 600 100 - 250 200 - 400 100 - 150 50 - 80
Mala (severa) >600 <100 >400 >150 >80
Clasificacion de la
condicion
estructural
Tipo de baseParametro del cuenco de deflexiones
Base granular
Base cementada
Base bituminosa
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 266
Grafica 83 Parámetros de análisis cualitativo cuenco de deflexiones
FUENTE: PROPIA.
El análisis de los parámetros muestra una subrasante rígida, compatible con la
exploración geotécnica y la geología del sector. La grafica anterior muestra la
capacidad prevista de soportar carga, en base a las condiciones cualitativas de la
estructura, en donde buena significa capacidad de soportar carga entre 12 y 50
millones de ejes equivalentes, regular entre 3 y 8 millones de ejes y malo entre 0.8
y 3 millones de ejes y pésima menor a 0.8 millones de ejes.
En base a técnica de diferencias acumuladas, se determinan los tramos
homogéneos.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 267
Tabla 139 Tramos homogéneos deflectometría.
FUENTE: PROPIA.
Grafica 84 Diferencias acumuladas tramos homogéneos por deflexiones
FUENTE: PROPIA
Los datos de las deflexiones o lecturas de los distintos geófonos se anexan.
31.4 Inspección Visual VIZIR.
Siguiendo la metodología de la Guía de Diseño de Rehabilitación de Pavimentos
Asfalticos del INVIAS, se realiza la inspección visual de daños.
1 40,000 42,000 2,000
2 42,001 42700 699
3 42701 43700 999
4 43701 44400 699
5 44401 46200 1,799
6 46201 49800 3,599
7 49801 51800 1,999
8 51801 52700 899
9 52701 53300 599
10 53301 54000 699
TRAMOS ABSCISASLONGITUD
(m)
Deflexión
promedio
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Fotografía 43 Daño generalizado en carpeta asfáltica; ausencia de cuneta y berma.
FUENTE: PROPIA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 269
Fotografia 44 Mosaico que muestra variedad de daños a lo largo del corredor
FUENTE: PROPIA
El tramo en estudio presenta un alto porcentaje de deterioro superficial y
estructural, en donde son significativos los fallos por fatiga y tensión en la carpeta
asfáltica, en conjunción con ahuellamientos profundos y baches que generan
inconvenientes de movilidad y seguridad.
Se anexa los formatos de trabajo de campo.
El área total deteriorada es extremadamente alta, considerando solo un bajo
porcentaje de buena, concentrada en entre los PR53+0300 y PR54+0000.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 270
Grafica 85 Distribución de daños en al área estudiada
FUENTE: PROPIA
Los daños más representativos corresponden a fisuras tipo piel de cocodrilos y
ahuellamientos lo que manifiesta una falla estructural del pavimento y, además,
asfaltos inadecuados para las altas temperaturas y cargas del sector.
Grafica 86 Distribución de daños por tipo.
FUENTE: PROPIA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 271
Tabla 140 Resumen de calificación de daños
DE HASTA
38+900 39+000 20.0 2 3.00 30.0 2 3 3 15.0 1 2 4 0.0 0 0 4
39+000 39+100 60.0 2 4.00 40.0 2 3 4 20.0 1 2 5 5.0 2 0 5
39+100 39+200 70.0 3 5.00 70.0 3 5 5 30.0 1 2 5 20.0 2 0 5
39+200 39+300 70.0 3 5.00 75.0 3 5 5 40.0 1 2 5 0.0 0 0 5
39+300 39+400 70.0 3 5.00 60.0 2 4 5 20.0 1 2 5 0.0 0 0 5
39+400 39+500 40.0 2 3.00 30.0 2 3 3 25.0 1 2 4 0.0 0 0 4
39+500 39+600 50.0 3 4.00 45.0 3 4 4 10.0 1 1 5 0.0 0 0 5
39+600 39+700 60.0 3 5.00 60.0 3 5 5 30.0 1 2 5 40.0 3 1 6
39+700 39+800 40.0 3 4.00 70.0 3 5 5 0.0 0 4 50.0 3 0 4
39+800 39+900 20.0 2 3.00 60.0 3 5 5 30.0 1 2 5 40.0 3 1 6
39+900 40+000 20.0 2 3.00 65.0 3 5 5 35.0 1 2 5 20.0 3 1 6
40+000 40+100 10.0 2 2.00 70.0 3 5 5 20.0 2 3 6 30.0 2 0 6
40+100 40+200 10.0 2 2.00 60.0 3 5 5 30.0 1 2 5 20.0 2 0 5
40+200 40+300 40.0 2 3.00 80.0 3 5 5 20.0 1 2 5 10.0 2 0 5
40+300 40+400 60.0 3 5.00 85.0 3 5 5 40.0 1 2 5 30.0 2 0 5
40+400 40+500 20.0 3 4.00 60.0 2 4 4 50.0 1 2 5 20.0 2 0 5
40+500 40+600 30.0 3 4.00 40.0 3 4 4 20.0 1 2 5 30.0 3 1 6
40+600 40+700 10.0 2 2.00 30.0 2 3 3 0.0 2 2 4 10.0 2 0 4
40+700 40+800 20.0 2 3.00 80.0 3 5 5 30.0 1 2 5 60.0 2 0 5
40+800 40+900 30.0 2 3.00 40.0 2 3 3 10.0 1 1 4 60.0 2 0 4
40+900 41+000 20.0 2 3.00 30.0 2 3 3 20.0 1 2 4 40.0 2 0 4
41+000 41+100 40.0 3 4.00 70.0 2 4 4 30.0 1 2 5 70.0 3 0 5
41+100 41+200 50.0 3 4.00 80.0 3 5 5 20.0 1 2 5 20.0 2 0 5
41+200 41+300 70.0 3 5.00 80.0 3 5 5 60.0 1 3 6 20.0 3 1 7
41+300 41+400 80.0 3 5.00 60.0 3 5 5 20.0 1 2 5 30.0 2 0 5
41+400 41+500 20.0 1 2.00 40.0 2 3 3 30.0 1 2 4 40.0 2 0 4
41+500 41+600 60.0 3 5.00 80.0 3 5 5 30.0 2 3 6 70.0 3 0 6
41+600 41+700 30.0 2 3.00 40.0 3 4 4 10.0 1 1 5 20.0 1 0 5
41+700 41+800 50.0 2 3.00 40.0 2 3 3 20.0 1 2 4 20.0 3 1 5
41+800 41+900 30.0 1 2.00 50.0 3 4 4 30.0 1 2 5 30.0 2 0 5
41+900 42+000 40.0 2 3.00 30.0 2 3 3 20.0 1 2 4 20.0 1 0 4
42+000 42+100 30.0 2 3.00 10.0 2 2 3 10.0 1 1 4 10.0 1 0 4
42+100 42+200 10.0 1 1.00 10.0 1 1 1 10.0 1 1 3 0.0 0 0 3
42+200 42+300 10.0 1 1.00 5.0 1 1 1 10.0 1 1 3 0.0 0 0 3
42+300 42+400 50.0 2 3.00 60.0 2 4 4 60.0 2 4 40.0 0 4
42+400 42+500 30.0 1 2.00 50.0 2 3 3 20.0 1 2 4 0.0 0 0 4
42+500 42+600 40.0 1 2.00 60.0 3 5 5 30.0 1 2 5 30.0 3 1 6
42+600 42+700 30.0 2 3.00 40.0 3 4 4 30.0 1 2 5 20.0 2 0 5
42+700 42+800 20.0 1 2.00 60.0 2 4 4 20.0 2 3 6 30.0 1 0 6
42+800 42+900 15.0 1 2.00 40.0 2 3 3 0.0 0 3 10.0 1 0 3
42+900 43+000 10.0 2 2.00 30.0 1 2 2 10.0 1 1 3 0.0 0 0 3
43+000 43+100 20.0 1 2.00 10.0 2 2 2 10.0 1 1 3 10.0 1 0 3
43+100 43+200 30.0 2 3.00 60.0 2 4 4 20.0 1 2 5 40.0 2 0 5
43+200 43+300 30.0 1 2.00 70.0 2 4 4 10.0 1 1 5 30.0 1 0 5
43+300 43+400 60.0 2 4.00 80.0 3 5 5 90.0 2 4 7 40.0 2 0 7
43+400 43+500 80.0 3 5.00 30.0 2 3 5 60.0 1 3 6 20.0 1 0 6
43+500 43+600 40.0 2 3.00 40.0 3 4 4 0.0 0 4 10.0 1 0 4
43+600 43+700 20.0 2 3.00 30.0 3 4 4 20.0 1 2 5 20.0 1 0 5
43+700 43+800 60.0 1 3.00 60.0 3 5 5 30.0 1 2 5 30.0 2 0 5
43+800 43+900 40.0 1 2.00 20.0 3 4 4 20.0 1 2 5 10.0 1 0 5
43+900 44+000 20.0 1 2.00 30.0 3 4 4 0.0 0 4 10.0 1 0 4
44+000 44+100 10.0 1 1.00 40.0 2 3 3 20.0 1 2 4 20.0 1 0 4
44+100 44+200 40.0 2 3.00 30.0 2 3 3 40.0 1 3 0.0 0 0 3
44+200 44+300 30.0 1 2.00 20.0 2 3 3 40.0 1 2 4 20.0 1 0 4
44+300 44+400 40.0 3 4.00 60.0 3 5 5 50.0 1 2 5 30.0 3 1 6
44+400 44+500 20.0 1 2.00 20.0 2 3 3 40.0 1 2 4 0.0 0 0 4
44+500 44+600 30.0 1 2.00 40.0 3 4 4 20.0 1 2 5 40.0 2 0 5
44+600 44+700 60.0 2 4.00 50.0 3 4 4 30.0 3 4 7 20.0 2 0 7
44+700 44+800 30.0 1 2.00 10.0 1 1 2 20.0 3 4 6 20.0 1 0 6
44+800 44+900 20.0 1 2.00 40.0 2 3 3 30.0 3 4 7 10.0 1 0 7
44+900 45+000 30.0 1 2.00 60.0 3 5 5 20.0 3 4 7 20.0 1 0 7
45+000 45+100 20.0 2 3.00 45.0 2 3 3 30.0 2 3 5 30.0 1 0 5
45+100 45+200 10.0 1 1.00 30.0 2 3 3 15.0 1 2 4 30.0 2 0 4
45+200 45+300 15.0 1 2.00 45.0 2 3 3 30.0 1 2 4 15.0 1 0 4
45+300 45+400 10.0 1 1.00 55.0 3 5 5 30.0 1 2 5 10.0 1 0 5
45+400 45+500 20.0 1 2.00 60.0 3 5 5 15.0 2 3 6 10.0 1 0 6
45+500 45+600 15.0 1 2.00 35.0 2 3 3 25.0 2 3 5 10.0 1 0 5
45+600 45+700 20.0 2 3.00 70.0 3 5 5 40.0 1 2 5 10.0 1 0 5
45+700 45+800 30.0 2 3.00 75.0 3 5 5 45.0 1 2 5 10.0 1 0 5
45+800 45+900 25.0 2 3.00 70.0 3 5 5 20.0 3 4 7 10.0 1 0 7
45+900 46+000 25.0 2 3.00 10.4 3 4 4 25.0 1 2 5 10.0 1 0 5
46+000 46+100 15.0 2 3.00 65.0 3 5 5 50.0 1 2 5 10.0 1 0 5
46+100 46+200 15.0 2 3.00 70.0 3 5 5 15.0 1 2 5 20.0 2 0 5
46+200 46+300 30.0 2 3.00 80.0 3 5 5 55.0 1 3 6 25.0 2 0 6
46+300 46+400 35.0 3 4.00 75.0 3 5 5 25.0 1 2 5 25.0 2 0 5
46+400 46+500 40.0 3 4.00 55.0 2 4 4 30.0 1 2 5 20.0 2 0 5
46+500 46+600 25.0 3 4.00 75.0 3 5 5 25.0 1 2 5 15.0 2 0 5
46+600 46+700 30.0 2 3.00 65.0 3 5 5 15.0 1 2 5 10.0 1 0 5
46+700 46+800 30.0 2 3.00 65.0 3 5 5 20.0 1 2 5 30.0 2 0 5
46+800 46+900 30.0 2 3.00 70.0 3 5 5 30.0 1 2 5 35.0 2 0 5
46+900 47+000 30.0 2 3.00 80.0 3 5 5 20.0 1 2 5 35.0 3 1 6
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Deficiente
Marginal
Deficiente
Deficiente
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Marginal
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Marginal
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Deficiente
Marginal
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Deficiente
Deficiente
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Gravedad Corrección
Marginal
Deficiente
Extensión
% de
longitud
Gravedad If(1)
Extensión
% de
longitud
Gravedad If(2)
Índice de
Fisuración
If
Ahuellamiento y otras
deformaciones estructurales
(AH, DL, DT)
Bacheos y parcheos Índice de
Deterioro
Superficial
Final IsExtensión
% de
longitud
Gravedad Id
Extensión
% de
longitud
PR
Cálculo del Índice de Fisuración (If)Cálculo del Índice de
Deformación (Id)
Índice de
Deterioro
Superficial
Inicial Is
Corrección y Cálculo Índice de Deterioro
Superficial
Categoria Fisuras longitudinales
por fatiga (FLF)Fisuras piel de cocodrilo (FPC)
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 272
FUENTE: PROPIA
DE HASTA
47+000 47+100 30.0 2 3.00 70.0 3 5 5 20.0 1 2 5 30.0 3 1 6
47+100 47+200 20.0 3 4.00 80.0 3 5 5 30.0 1 2 5 40.0 3 1 6
47+200 47+300 10.0 1 1.00 20.0 1 2 2 10.0 1 1 3 0.0 0 0 3
47+300 47+400 15.0 1 2.00 0.0 0 2 10.0 2 2 3 10.0 1 0 3
47+400 47+500 50.0 3 4.00 80.0 3 5 5 40.0 2 3 6 60.0 3 0 6
47+500 47+600 60.0 3 5.00 85.0 3 5 5 30.0 1 2 5 70.0 2 0 5
47+600 47+700 90.0 3 5.00 90.0 3 5 5 80.0 1 3 6 74.0 3 0 6
47+700 47+800 40.0 2 3.00 40.0 3 4 4 0.0 0 4 0.0 0 0 4
47+800 47+900 20.0 1 2.00 20.0 3 4 4 0.0 0 4 40.0 2 0 4
47+900 48+000 10.0 2 2.00 30.0 3 4 4 0.0 0 4 0.0 0 0 4
48+000 48+100 10.0 1 1.00 20.0 1 2 2 20.0 1 2 3 30.0 2 0 3
48+100 48+200 10.0 1 1.00 10.0 1 1 1 15.0 1 2 3 0.0 0 0 3
48+200 48+300 60.0 2 4.00 80.0 3 5 5 60.0 1 3 6 60.0 3 0 6
48+300 48+400 70.0 3 5.00 90.0 3 5 5 70.0 1 3 6 60.0 3 0 6
48+400 48+500 60.0 2 4.00 95.0 3 5 5 45.0 1 2 5 40.0 3 1 6
48+500 48+600 95.0 2 4.00 90.0 3 5 5 50.0 1 2 5 60.0 2 0 5
48+600 48+700 70.0 2 4.00 95.0 3 5 5 50.0 1 2 5 60.0 3 0 5
48+700 48+800 65.0 3 5.00 90.0 3 5 5 75.0 3 5 7 70.0 3 0 7
48+800 48+900 60.0 2 4.00 70.0 2 4 4 55.0 1 3 6 40.0 2 0 6
48+900 49+000 55.0 2 4.00 95.0 2 4 4 65.0 1 3 6 65.0 2 0 6
49+000 49+100 20.0 2 3.00 30.0 3 4 4 20.0 1 2 5 0.0 0 0 5
49+100 49+200 0.0 0 60.0 3 5 5 25.0 1 2 5 45.0 2 0 5
49+200 49+300 70.0 3 5.00 95.0 3 5 5 45.0 1 2 5 50.0 2 0 5
49+300 49+400 75.0 2 4.00 85.0 3 5 5 30.0 1 2 5 30.0 2 0 5
49+400 49+500 60.0 2 4.00 40.0 2 3 4 30.0 1 2 5 20.0 1 0 5
49+500 49+600 20.0 1 2.00 60.0 3 5 5 50.0 1 2 5 20.0 1 0 5
49+600 49+700 25.0 1 2.00 40.0 2 3 3 30.0 1 2 4 25.0 1 0 4
49+700 49+800 20.0 1 2.00 25.0 1 2 2 15.0 1 2 3 0.0 0 0 3
49+800 49+900 40.0 1 2.00 85.0 2 4 4 25.0 1 2 5 0.0 0 0 5
49+900 50+000 50.0 1 2.00 90.0 3 5 5 20.0 1 2 5 0.0 0 0 5
50+000 50+100 60.0 2 4.00 20.0 1 2 4 45.0 1 2 5 20.0 2 0 5
50+100 50+200 45.0 1 2.00 30.0 2 3 3 40.0 1 2 4 60.0 2 0 4
50+200 50+300 30.0 2 3.00 40.0 2 3 3 35.0 1 2 4 40.0 2 0 4
50+300 50+400 60.0 3 5.00 90.0 3 5 5 45.0 1 2 5 10.0 2 0 5
50+400 50+500 45.0 2 3.00 65.0 3 5 5 90.0 1 3 6 30.0 1 0 6
50+500 50+600 80.0 2 4.00 75.0 3 5 5 70.0 1 3 6 20.0 1 0 6
50+600 50+700 60.0 1 3.00 65.0 2 4 4 65.0 1 3 6 40.0 2 0 6
50+700 50+800 55.0 1 3.00 75.0 2 4 4 20.0 1 2 5 20.0 1 0 5
50+800 50+900 75.0 3 5.00 95.0 3 5 5 30.0 2 4 10.0 1 0 4
50+900 51+000 60.0 1 3.00 85.0 2 4 4 20.0 1 2 5 10.0 1 0 5
51+000 51+100 40.0 2 3.00 85.0 3 5 5 20.0 1 2 5 20.0 2 0 5
51+100 51+200 30.0 2 3.00 65.0 3 5 5 30.0 1 2 5 25.0 2 0 5
51+200 51+300 30.0 2 3.00 85.0 3 5 5 30.0 1 2 5 25.0 2 0 5
51+300 51+400 30.0 2 3.00 65.0 3 5 5 20.0 1 2 5 40.0 3 1 6
51+400 51+500 25.0 3 4.00 70.0 3 5 5 25.0 1 2 5 35.0 3 1 6
51+500 51+600 15.0 3 4.00 70.0 3 5 5 25.0 1 2 5 15.0 3 1 6
51+600 51+700 20.0 2 3.00 65.0 3 5 5 35.0 1 2 5 35.0 3 1 6
51+700 51+800 40.0 3 4.00 60.0 3 5 5 25.0 1 2 5 30.0 2 0 5
51+800 51+900 30.0 3 4.00 65.0 3 5 5 30.0 1 2 5 20.0 2 0 5
51+900 52+000 10.0 3 3.00 85.0 3 5 5 35.0 1 2 5 10.0 3 0 5
52+000 52+100 10.0 2 2.00 10.0 1 1 2 45.0 1 2 3 0.0 0 0 3
52+100 52+200 0.0 0 0.0 0 0.0 0 1 0.0 0 0 1
52+200 52+300 15.0 2 3.00 35.0 3 4 4 35.0 1 2 5 20.0 2 0 5
52+300 52+400 10.0 2 2.00 65.0 3 5 5 25.0 1 2 5 20.0 2 0 5
52+400 52+500 15.0 2 3.00 75.0 3 5 5 35.0 1 2 5 30.0 3 1 6
52+500 52+600 10.0 2 2.00 65.0 3 5 5 20.0 1 2 5 15.0 3 1 6
52+600 52+700 15.0 2 3.00 55.0 2 4 4 20.0 1 2 5 15.0 3 1 6
52+700 52+800 20.0 3 4.00 60.0 3 5 5 30.0 1 2 5 20.0 2 0 5
52+800 52+900 25.0 2 3.00 65.0 3 5 5 40.0 1 2 5 15.0 2 0 5
52+900 53+000 20.0 3 4.00 75.0 3 5 5 30.0 1 2 5 25.0 3 1 6
53+000 53+100 15.0 3 4.00 80.0 3 5 5 35.0 1 2 5 20.0 3 1 6
53+100 53+200 10.0 2 2.00 20.0 3 4 4 20.0 1 2 5 20.0 3 1 6
53+200 53+300 10.0 3 3.00 85.0 3 5 5 45.0 1 2 5 25.0 3 1 6
53+300 53+400 10.0 2 2.00 75.0 3 5 5 45.0 1 2 5 30.0 2 0 5
53+400 53+500 10.0 2 2.00 70.0 3 5 5 30.0 1 2 5 30.0 3 1 6
53+500 53+600 10.0 2 2.00 65.0 3 5 5 30.0 1 2 5 25.0 2 0 5
53+600 53+700 10.0 2 2.00 75.0 3 5 5 30.0 1 2 5 35.0 3 1 6
53+700 53+800 20.0 3 4.00 60.0 3 5 5 20.0 1 2 5 40.0 3 1 6
53+800 53+900 10.0 1 1.00 10.0 1 1 1 20.0 1 2 3 0.0 0 0 3
53+900 54+000 10.0 1 1.00 15.0 1 2 2 20.0 1 2 3 0.0 0 0 3
54+000 54+100 10.0 2 2.00 30.0 2 3 3 25.0 1 2 4 20.0 2 0 4
54+100 54+200 20.0 3 4.00 65.0 3 5 5 30.0 1 2 5 45.0 3 1 6
54+200 54+300 15.0 3 4.00 80.0 3 5 5 30.0 1 2 5 30.0 3 1 6
54+300 54+400 0.0 0 0.0 0 9.0 1 1 3 0.0 0 0 3
54+400 54+500 0.0 0 0.0 0 8.0 1 1 3 0.0 0 0 3
54+500 54+600 0.0 0 0.0 0 8.0 1 1 3 0.0 0 0 3
54+600 54+700 0.0 0 0.0 0 7.0 1 1 3 0.0 0 0 3
54+700 54+800 0.0 0 0.0 0 5.0 1 1 3 0.0 0 0 3
54+800 54+900 0.0 0 0.0 0 4.0 1 1 3 0.0 0 0 3
54+900 55+000 0.0 0 0.0 0 7.0 1 1 3 0.0 0 0 3
Corrección If(2)
Extensión
% de
longitud
Gravedad Id
Extensión
% de
longitud
Gravedad
Fisuras piel de cocodrilo (FPC) Índice de
Fisuración
If
Ahuellamiento y otras
deformaciones estructurales Bacheos y parcheos
Índice de
Deterioro
Superficial
Final Is
Extensión
% de
longitud
Gravedad If(1)
Extensión
% de
longitud
Gravedad
PR
Cálculo del Índice de Fisuración (If)Cálculo del Índice de
Deformación (Id) Índice de
Deterioro
Superficial
Inicial Is
Corrección y Cálculo Índice de Deterioro
Superficial
Categoria Fisuras longitudinales
por fatiga (FLF)
Marginal
Marginal
Deficiente
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Deficiente
Deficiente
Marginal
Marginal
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Buena
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Marginal
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Deficiente
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Marginal
Deficiente
Deficiente
Marginal
Marginal
Deficiente
Deficiente
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 273
Gráficamente los valores del Índice de Deterioro Superficial se muestran a
continuación.
Grafica 87 Índice de Deterioro Superficial (Is)
FUENTE: PROPIA
Tabla 141 Is en el tramo homogéneo por deflexión.
FUENTE: PROPIA
31.5 Medición con del IRI.
1 40,000 42,000 2,000 5
2 42,001 42700 699 4
3 42701 43700 999 5
4 43701 44400 699 4
5 44401 46200 1,799 5
6 46201 49800 3,599 5
7 49801 51800 1,999 5
8 51801 52700 899 5
9 52701 53300 599 6
10 53301 54000 699 4
TRAMOS ABSCISASLONGITUD
(m)Is
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 274
Fotografía 45 Medición de IRI y espesores con georadar
FUENTE: ITINERIS
“Las mediciones de la regularidad (IRI) fueron realizadas utilizando el rugosímetro
“Bump Integrator” (BI) de ROMDAS. El BI es un equipo de respuesta de alto
rendimiento, considerado por el Banco Mundial como clase III. Es un instrumento
mecánico que mide el desplazamiento relativo de la suspensión del vehículo
respecto a la superficie del pavimento, lo cual permite registrar de forma continua
la irregularidad del pavimento producida por el efecto de la condición de ambas
huellas del carril de circulación.
Estos saltos producidos por la suspensión del vehículo y registrados por el BI,
permiten la obtención del IRI (m/Km). A continuación se presentan algunas
características propias del equipo:
Alta resolución de 360 pulsos por revolución, de codificador óptico de alta
confiabilidad.
Cubierta de aluminio de una sola pieza.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 275
Cables conectores revestidos de nylon de alta resistencia de 210Lb y alta
confiabilidad.”18
Grafica 88 Resumen de calificación por Regularidad Superficial de la sector de la vía en estudio
FUENTE: PROPIA
Se observa, en concordancia con la evaluación estructural.
El valor promedio de IRI obtenido en ambos carriles es superior a 5m/km,
calificado como alto para este tipo de vías.
El consolidado (ponderado) del IRI en los tramos homogéneos por deflexión, se
muestra en siguiente tabla.
18
ITINERIS “Evaluación Estructural y Funcional, Diagnostico de Pavimento y Recomendaciones
Constructivas PR00+0000 y PR06+0000” 2013
IRI promedio
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 276
Tabla 142Valor del IRI ponderado en tramos homogéneos por deflexión.
FUENTE: PROPIA
31.6 Evaluación de obras de drenaje y subdrenaje existente.
En la inspección visual de las obras de drenaje existente se constató que algunas
presentan adecuado comportamiento y están en buen estado, pero otras
presentan colmatación, suciedades y las cunetas se encuentran deterioradas y
hay ausencia de filtros o subdrenajes.
Fotografia 46 Daños en cunetas y en entrada alcantarilla
FUENTE: PROPIA
1 40,000 42,000 2,000 4.5
2 42,001 42700 699 3.7
3 42701 43700 999 4.8
4 43701 44400 699 4.1
5 44401 46200 1,799 4.2
6 46201 49800 3,599 5.4
7 49801 51800 1,999 5.4
8 51801 52700 899 6.6
9 52701 53300 599 7.3
10 53301 54000 699 5.2
TRAMOS ABSCISASLONGITUD
(m)
IRI promedio
(m/km)
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 277
Fotografía 47 Deficiencia en descole y entrada de alcantarilla colmatada
FUENTE: PROPIA
32. CARACTERIZACION GEOTECNICA
Se realizaron 31 apiques con la finalidad de determinar las características
geomecánicas de los suelos que constituyen la estructura del pavimento.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 278
Tabla 143 Perfil estratigráfico de acuerdo a apiques.
FUENTE: PROPIA
Carpeta
asfaltica
existente
Base
granular
Subbase
granular
RAP
Afirmado/
relleno
PR39+005 15 30 - - 10 Roca color naranja
PR39+550 11 28 - - 15 Relleno color rojizo
PR40+000 12 12 - - 12 Limolita color naranja
PR40+500 14 24 - - 15 Limolita color naranja
PR41+000 15 25 - - 12 Limo rojizo con fragmento de rocas
PR41+500 13 23 - - 19 Limo color naranja con fragmento de rocas
PR42+000 12 28 - - 40 Limolita color naranja
PR42+500 10 25 - - 40 Suelo de fragmento rocoso color rojizo
PR42+980 10 25 - - - Limo ccolor crema con fragmento de rocas
PR43+500 14 25 - - 25 Limo anaranjado con fragmento de rocas
PR44+000 16 20 - - 17 Arena café con fragmentos de rocas
PR44+500 23 25 - - - Limo altamente consolidado color morado
PR45+000 17 25 - - 12 Limo café con fragmentos de rocas
PR45+500 15 20 - - 25 Limo arenosos naranja con roca fragmentada
PR46+000 16 25 - - 15 Limo arenosos color amarillo
PR46+500 12 25 - - 113 Afirmado crudo gris
PR47+000 11 20 - - 15 Arcilla color café con fragmento de rocas
PR47+500 12 20 - - 12 Limos y arcillas
PR48+000 10 20 - 10 25 Limolita color naranja
PR48+500 15 25 - - - Limolita color naranja
PR49+000 12 25 - - 15 Arena compacta color anaranjado
PR49+500 14 24 - - 20 Limo arcilloso color oscuro
PR50+000 15 20 - - - Limo con fragmentos de roca
PR50+500 12 25 - - 118 Arenilla limosa color amarillo
PR51+000 10 26 - - 20 Limo anaranjado con fragmentos de rocas
PR51+500 10 20 - - 15 Limo arcilloso color café
PR52+000 12 15 - - - Roca fragmentada
PR52+500 12 17 - - - Limolita color café
PR53+000 10 25 - - 35 Limo gravoso color naranja
PR53+500 10 25 - - 20 Limo gravoso color naranja
PR54+000 10 20 Arcilla color café10 cm de carpeta asfaltica, 20 cm de base
SubrasanteABSCISA
ESPESORES (cm)
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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Fotografía 48 Apique ejecutados PR00+000 – PR06+000
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CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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Página 287
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CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
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CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 291
FUENTE: PROPIA
33. ESTIMACION DE LA ESTRUCTURA DE DISEÑO.
En base a la información disponible y utilizando la metodología AASHTO para
cálculo de capas del refuerzo, de ser necesario.
33.1 Módulo Resiliente de la Subrasante – Numero estructural
efectivo.
La metodología AASHTO determina el número estructural del pavimento en base
a las siguientes expresiones:
Dónde:
E0: Modulo resiliente de la subrasante
P: Carga aplicada sobre la carga
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 292
Dr: Deflexión superficial del pavimento a una distancia r.
r: Distancia del geófono de medición de la deflexión al centro de la placa.
Para efecto de cálculo el módulo de la subrasante debe ser corregido por un factor
C, el cual se estima, normalmente, en 0.33
La distancia mínima a la cual debe estar el geófono utilizado para medir el módulo
de la subrasante es “ae” y representa la distancia, en la subrasante, del bulbo de
presión medido desde el centro de la carga.
√
Dónde:
SNeff: Numero estructural efectivo
ae: Distancia radial del bulbo de presión a nivel de la subrasante cm
a: radio de carga (cm)
D: espesor de la estructura del pavimento
Ep: Modulo efectivo del pavimento
E0: Modulo de la subrasante
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 293
D0: deflexión en el centro de la carga, corregida por temperatura
p: Presión aplicada en la base de la placa.
Con una rutina de Excel, se realizan los cálculos para determinar el SN y Mr de la
subrasante. Para efecto de estos estudios se toma el valor calculado con el
geófono 4, debido al cumplimiento del requerimiento de estar más alejado de 0.75
ae.
Grafica 89 Valor de deflexiones en el centro de la carga.
FUENTE: PROPIA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 294
Grafica 90 Deflexión y número estructural efectivo.
FUENTE: PROPIA
Los datos promedios y ponderados de los tramos homogéneos se muestran.
Tabla 144 Promedio de módulo resiliente y numero estructural.
FUENTE: PROPIA
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
K41
+200
K41
+702
K42
+200
K42
+700
K43
+200
K43
+702
K44
+203
K44
+701
K45
+200
K45
+700
K46
+200
K46
+700
K47
+200
K47
+700
K48
+202
K48
+702
K49
+202
K49
+702
K50
+201
K50
+701
K51
+203
K51
+700
K52
+401
K52
+900
K53
+404
K53
+902
D0
Mr (Mpa)
1 40,000 42,000 103 4.46
2 42,001 42700 699 5.40
3 42701 43700 999 4.33
4 43701 44400 699 4.21
5 44401 46200 1,799 4.90
6 46201 49800 3,599 4.40
7 49801 51800 1,999 3.95
8 51801 52700 899 4.63
9 52701 53300 599 3.69
10 53301 54000 699 4.29
TRAMOS ABSCISAS Mr (Mpa) Sneff
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 295
En la exploración y campaña deflectrométrica se detectaron, en cada sector
homogéneo, valores altos de deflexión (baja capacidad de soporte inferior a la
característica), los cuales se muestra.
Tabla 145 Puntos con deflexiones excesivas en cada sector homogéneo
FUENTE: PROPIA
ABSCISA D0 ALTA
40049 523
40101 760
41600 529
3 42701 43700 43301 598
43801 675
44350 659
46949 522
47149 743
47200 539
47550 507
48299 1177
48350 659
49202 534
49401 706
50011 579
50101 517
50350 627
50500 536
51306 564
51501 512
51700 662
8 51801 52700 52401 503
52800 549
52900 655
53101 633
53200 575
D0 EXTRAORDINARIA
9
7
6
4
1
TRAMO HOMOGENEO
4980046201
5180049801
5330052701
40,000 42,000
4440043701
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 296
33.1.1 Temperatura Mezcla Asfáltica
El asfalto es un material que se considera elástico – lineal a temperaturas bajas y
frecuencias de carga altas, pero muestra propiedades viscosas y plásticas a
temperaturas altas. Debido a este comportamiento, las cargas de transito generan
deformaciones permanentes en las capas asfálticas, especialmente durante los
periodos cálidos o calientes.
Se considera que las variaciones de la temperatura de la zona del proyecto tienen
influencia directa sobre las características mecánicas y dinámicas de los
materiales asfálticos (módulo de elasticidad dinámico). La temperatura media
anual ponderada del aire en la zona de influencia del proyecto 22ºC y precipitación
anual de 2,510 mm. La temperatura media más probable de la mezcla de
acuerdo a las características del sector (Tmix) es determinada por la expresión
desarrollada por Witczak:
64
34
4
11
ZZTT aMIX
Ta: temperatura media anual en ºF
Z: altura de medición de la temperatura en pulgada (se considera un tercio del
espesor de la carpeta asfáltica)
De acuerdo a lo anterior Tmix = 34°C
Para la temperatura máxima media más probable (a la altura de Chinchiná) de
valor 26°C se tiene
Tmix = 41°C
Se podría esperar, dada la altura media del corredor vial, temperaturas superiores
en la vía en estudio.
33.2 Consideraciones sobre los materiales viales
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 297
33.2.1 Mezcla densa en caliente Las mezclas asfáltica son materiales termoplástico y altamente sensibles a las
condiciones a la temperatura, su susceptibilidad a la temperatura es medida por el
parámetro IP.
El punto de ablandamiento o estado en el cual la mezcla se comporta como un
material plástico de los asfaltos de refinería normalmente es próximo a 45°C.
La acción de altas cargas y altas temperaturas genera deformaciones
permanentes o roderas, las cuales son más fáciles de producir en mezclas con
asfaltos blandos o con bajo. En previsión a este hecho el articulo 400 -07 de la
especificación INVIAS (tabla 400.2) establece la necesidad de proyectar con las
mezclas asfálticas con asfaltos más duros o con punto de ablandamiento más alto
en el caso de tener cargas superiores a 5 millones de ejes de 8.2 ton (en este
caso se tiene aproximadamente 18 millones de ejes de 8.2 ton) y/o temperatura
medio ambiental superior a 15°C (Temperatura media 22°C en la zona del
proyecto próximo a Chinchiná).
En diseños recientes se propuso utilizar asfaltos modificados con polímeros Tipo
II, con módulo dinámico, a la frecuencia y temperatura de la mezclas del proyecto,
de 17,000 kg/cm2.
Para mezclas tipo y con la temperatura máxima media probable de 26°C, el
módulo de la mezclas asfáltica con asfaltos convencional es de 8,880 kg/cm2,
predicho con la metodología del Instituto del asfalto.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 298
Tabla 146 Predicción Modulo dinámico mezcla convencional
FUENTE: PROPIA
Este valor de módulo de la mezcla asfáltica no garantiza la durabilidad de
estructura, dado el alto nivel de cargas, por lo que se la mezcla asfáltica propuesta
será con asfaltos modificados con polímeros Tipo III, considerando las siguientes
características:
Punto de ablandamiento 65°C
Penetración 60 0.1mm
Este tipo de asfalto mejorar la resistencia al ahuellamiento de las mezclas
asfálticas, disminuye la susceptibilidad a la temperatura y mejora su
comportamiento a altas temperaturas.
El polímero debe ser de tipo plastomero, apto para utilizar en climas calientes, en
mezclas asfálticas para carpetas estructurales y alto índice de tránsito.
El modulo dinámico de este tipo de mezclas para una frecuencia de 8Hz y
temperatura de mezcla de 34°C es de 17,000 kg/cm2.
PARAMETRO VALOR
Frecuencia (Hz) 8.00
Temperatura del pavimento (°F) 104.17
P200 (pasa 200 de la mezcla) 6.00
Vv(% del volumen de vacios con aire) 5.00
Vb (% de volumen de asfalto) 11.00
Penetracion a 77°F (25°C) 70.00
h(106,70°F) - Viscocidad a 70°F en 106 poise
h(106,70°F) - Viscocidad a 70°F en 106 poise 2.642
Beta 1 0.104
Beta 2 7,828.523
Beta 3 1.567
Beta 4 5.313
Beta 5 1.750
Modulo dinamico (psi) 126,999.59
RESULTADOS
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 299
Se muestra curva maestras obtenida con datos de ensayos realizados por Unión
Temporal Metrovias.
Grafica 91 Curva maestra mezcla asfáltica con asfalto modificado Temperatura 34°C
FUENTE: PROPIA
33.2.2 Base Granular
La base granular será tipo INVIAS de acuerdo al artículo 330 – 07 y debe cumplir
minino con un CBR del 100% a una densidad máxima del Proctor modificado del
95%.
33.2.3 Subbase Granular
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 300
La subbase granular será tipo INVIAS de acuerdo al artículo 320 – 07 y debe
cumplir mínimo con un CBR del 95% a una densidad máxima del Proctor
modificado del 30%.
33.3 Espesores de Diseño.
El diseño estructural de los refuerzos, obedece a un juicioso análisis de las
condiciones de carga, medioambientales, de materiales, entre otras de las
condiciones específicas de cada sector, se propone el cálculo simple de
sobrecarpeta y capa de material granular , en base a lo establecido por la GUIA
METODOLOGICA PARA EL DISEÑO DE OBRAS DE REHABILITACION DE
PAVIMNETOS ASFALTICOS DE CARRETRAS del INVIAS en el aspecto
mecanicista considerando la importancia de la vía, sus condiciones
medioambientales y las solicitaciones dinámicas productos de las gran cantidad de
vehículos comerciales que circulan por el corredor en estudio.
33.3.1 Ecuaciones de transferencias.
En pavimentos asfálticos, los principales deterioros se asocian a fenómenos de
agrietamiento por tensión en la fibra inferior de la mezcla asfáltica y deformación
permanente por compresión de la fibra superior de la subrasante.
Los orígenes del agrietamiento más considerado es el generado por la aplicación
de cargas repetidas que induce la fatiga del material, donde la carga repetida la
puede inducir el tránsito vehicular (propagación ascendente), o los ciclos de
temperatura existentes en el sitio (propagación descendente).
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 301
Figura 2 Sistema de falla por agrietamiento por tensión
Fuente: Concepto mecanicista de pavimentos SCT.
Las deformaciones permanentes se originan por la compresión y consolidación
vertical del material ante la acción de los esfuerzos normales y cortantes,
transmitidos por el flujo vehicular.
La deformación permanente que observamos en la superficie de rodamiento, es la
suma acumulada de la contribución de todas las capas de la sección estructural en
un pavimento. Sin embargo, es práctica común para fines de diseño, que la
componente principal se debe al terreno de cimentación, y que la que resulta de
las otras capas se puede controlar con una buena selección de materiales y
prácticas constructivas adecuadas.
Deformación máxima admisible a tracción en la carpeta asfáltica
Para efecto de los diseños se utilizaran las expresiones matemáticas resultante de
los ensayos de la Shell (basados, principalmente, de los resultados de la pista de
la AASHO).
Las ecuaciones de la Shell, del diseño para control de las deformaciones de
tensión en la fibra inferior de carpeta asfáltica, corresponde a las reseñadas en “A
Review of Perfomarce Model and Test Procedures with Recommendations for Use
in the Texas M-E Desing Program” Fuje Zhou et al 2008; y que la expresión en
sistema inglés es:
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 302
Formula Shell Modificada para confiabilidad del 95%
La ecuación en sistema internacional se muestra a continuación.
2.0
6
36.0
10
5
1011051004.2471.983.143.36
x
Nx
x
ExxVIPxVIP labmix
bbt
Dónde:
εt : Deformación unitaria admisible a tracción en la base de la carpeta asfáltica.
IP: Índice de penetración del asfalto utilizado
Emix : Modulo dinámico de la mezcla asfáltica en N/m2
rShiftFacto
NfdiseñoNfat
Vb: Volumen de asfalto en la mezcla asfáltica: 10.5%
Shift Factor = K1xK2xK3
K1 = 10 por mezcla densa rica en asfalto
K2 = 2.5 por distribución lateral de carga
K3 = 0.33 por espesor alto.
Shift Factor = 8.25
Para un tránsito de diseño de 1.79x107 y un módulo dinámico de la mezcla
asfáltica de 17000 MPa a 8 Hz y 34°C de temperatura, la determinación de la
tensión admisible de la mezcla se muestra a continuación.
Tabla 147 Tensión admisible fibra inferior C.A.
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 303
FUENTE: PROPIA
εt = -1.72x10-4 (mm/mm)
Deformación máxima admisible en la subrasante:
Formula de la Shell confiabilidad del 95%
25.02 *10*8.1 Nz
εz: Deformación unitaria admisible a compresión en la subrasante.
Para los datos de diseño tenemos un valor de εz = 2.75x10-4 (mm/mm)
A modo de comparación se presentan los valores obtenidos con las propuestas de
otras Agencias.
Vol aire % 4.9
Indice de Penetración -1.1
Volumen de asfalto 10.5
Rigidez de la mezcla N/m21.67E+09
N laboratorio 2.17E+06
Ncampo 17,900,000.00
Shif Factor 8.25
t a deformación constante 1.72E-04
t a esfuerzo constante 6.86E-05
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 304
Tabla 148 Deformación admisible en la subrasante
FUENTE: PROPIA
Figura 3 Comparativo valores admisibles de las deformaciones en fibra superior subrasante
FUENTE: PROPIA
Número de cargas 1.79E+07
Agencia Deformacion
Instituto del Asfalto 4.20E-04
SHELL 50% confiabilidad 4.30E-04
SHELL 85% confiabilidad 3.27E-04
SHELL 95% confiabilidad 2.75E-04Univ Nottingham 2.01E-04
LCPC (nuevo) 3.82E-04
LCPC (refuerzo) 4.26E-04
CRR de Belgica 2.36E-04
Chevron 2.53E-04
Calcular el z admisible (mm/mm)
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 305
Control de ahuellamiento esfuerzo vertical en subrasante:
Formula de Dormon y Kerhoven:
N
Ez
log*7.01
*007.0 3
E3 : Módulo de la subrasante percentil 87.5% para cada tramo homogéneo.
Tabla 149 Esfuerzos vertical admisible en la subrasante
FUENTE: PROPIA
Control de deflexión (deflexión máxima admisible)
Para efecto del control de la deformación máxima se utiliza la siguiente ecuación19
19
Diseño y Evaluación de Pavimentos Flexibles – Ing. José Melchor A – Perú –2004.
1 40,000 42,000 1.19
2 42,001 42700 1.26
3 42701 43700 0.84
4 43701 44400 0.80
5 44401 46200 1.07
6 46201 49800 0.96
7 49801 51800 1.04
8 51801 52700 1.14
9 52701 53300 0.98
10 53301 54000 1.10
TRAMOS ABSCISAS z (kg/cm2)
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Página 306
100/.0.41
041.0
0159.0
42
15.11
12
mmDadm
mmD
pulD
K
K
D
KN
adm
adm
K
adm
A modo de comparación se calcula la deflexión máxima admisible por el método
Rumano20
100/8.39
))log(0275.0248.0(10
mmY
Np
Y
adm
adm
Donde p es la carga patrón, en toneladas y N, es el numero repeticiones
esperadas en el periodo de diseño.
A modo de referencia se presenta la tabla de deflexiones máximas admisibles del
Manual de diseño de Pavimentos de Centroamérica.
Tabla 150 Deflexión Máxima Admisibles
FUENTE: MANUAL CENTROAMERICANO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
A efecto de este diseño se adopta el valor de 41.00 mm/100, como deflexión
máxima admisible.
20
Tendencias Modernas en el Dimensionamiento de Firmes K Kucera- 1970
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 307
33.3.2 Sección característica – Módulos de capas existentes.
En base a las deflexiones obtenidas con equipo FWD se realizó la sectorización
de los sectores con características semejantes. En cada un de los tramos
homogéneos se determina la sección características que represente las
condiciones del diseño. Para este nivel del tránsito el Instituto del Asfalto propone
diseñar con la respuesta estructural de la subrasante correspondiente al percentil
87.5. Además, es práctica común establecer la deflexión características como
aquella que, probabilísticamente, pueda ser superada por un 2.5% de las
mediciones, esto considerando una distribución normal de las deflexiones.
Dónde:
Dc: Deflexión características
Dm: Promedio de las deflexiones
: Desviación estándar de las muestras.
En muchos casos, la deflexión caracteriza esta por fuera del rango de las
deflexiones medidas y por lo tanto no existe modelo para determinar las
características de las diferentes capas, en ese caso se debe determinar la
deflexión característica en base a análisis estadístico considerando una adecuada
probabilidad de falla de la estructura en base a la importancia de la misma.
Si el comportamiento de las deflexiones corresponden a una distribución normal,
se tiene que la probabilidad que un valor de deflexión sea superada es:
)
Ordenando de menor a mayor los datos de deflexión en los tramos homogéneos
se hace el análisis estadístico de los sectores:
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 308
Sección Característica Tramo Homogéneo 1
Tabla 151 Tramo Homogéneo 1 – Sección Característica 1
FUENTE: PROPIA
ABS D0 (m)
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K40+000 179 -1.20 88.47
K40+005 384 1.05 14.70
K40+049 328 0.44 33.17
K40+101 261 -0.30 61.77
K40+150 264 -0.27 60.51
K40+200 244 -0.49 68.65
K40+249 473 2.03 2.14
K40+301 345 0.62 26.71
K40+348 393 1.15 12.55
K40+400 276 -0.13 55.37
K40+450 253 -0.39 65.07
K40+500 210 -0.86 80.48
K40+549 267 -0.23 59.24
K40+600 289 0.01 49.70
K40+649 190 -1.08 85.95
K40+700 272 -0.18 57.10
K40+747 209 -0.87 80.78
K40+800 422 1.47 7.13
K40+846 172 -1.28 89.89
K40+902 238 -0.55 70.94
K40+950 298 0.11 45.77
K41+004 379 0.99 16.00
K41+050 497 2.29 1.11
K41+103 359 0.78 21.91
K41+149 328 0.44 33.17
K41+200 259 -0.32 62.61
K41+249 299 0.12 45.33
K41+300 137 -1.66 95.15
K41+350 395 1.17 12.10
K41+401 273 -0.17 56.67
K41+450 199 -0.98 83.63
K41+501 159 -1.42 92.19
K41+549 180 -1.19 88.25
K41+600 529 2.64 0.42
K41+651 235 -0.58 72.06
K41+702 211 -0.85 80.17
K41+749 259 -0.32 62.61
K41+801 283 -0.06 52.32
K41+849 149 -1.53 93.67
K41+903 489 2.20 1.39
K41+949 324 0.39 34.78
K42+007 199 -0.98 83.63
Percentil 87.5% 395 1.17 12.16
Dc 1062 8.48 0.00
Dm 288 0.00 50.00
Minimo 137 -1.66 95.15
Maximo 529 2.64 0.42
Desviacion estandar 91 -2.16 -
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 309
La deflexión característica supera los valores medidos, se toma la sección
PR41+0350 como de diseño, correspondiente a una deflexión proxima al percentil
87.5% y una probabilidad de ser superada del 12.10%.
Sección Característica Tramo Homogéneo 2
Tabla 152 Tramo Homogéneo 2 – Sección Característica 2
FUENTE: PROPIA
Se asume como sección característica la abscisa PR42+0649, con probabilidad de
superación del 6.45%.
ABS D0
Ordenada
(Z)
Probabilida
d de ser
excedida
K00+948 199 -1.62 94.73
K01+147 214 -1.28 90.05
K01+201 218 -1.19 88.39
K01+344 234 -0.84 79.87
K00+700 237 -0.77 77.94
K00+602 249 -0.50 69.21
K00+848 255 -0.37 64.34
K01+049 256 -0.35 63.51
K01+401 258 -0.30 61.81
K00+993 268 -0.08 53.07
K00+900 273 0.03 48.61
K00+550 286 0.33 37.24
K01+300 288 0.37 35.56
K01+250 289 0.39 34.74
K01+107 322 1.13 12.92
K00+800 330 1.31 9.53
K00+645 349 1.73 4.15
K00+749 361 2.00 2.26
Percentil 87.5% 329 1.29 9.91
Dc 359 1.96 2.50
Dm 271 0.00 50.00
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Página 310
Sección Característica Tramo Homogéneo 3
Tabla 153 Tramo Homogéneo 3 – Sección Característica 3
FUENTE: PROPIA
La sección característica representativa del tramo homogéneo está en la abscisa
PR43+0401, con probabilidad de ser superada de 20.36%, inferior al del percentil
87.5%.
ABS D0 (m)
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K42+748 359 0.55 29.15
K42+799 327 0.16 43.65
K42+849 329 0.18 42.69
K42+900 325 0.14 44.61
K42+950 246 -0.83 79.53
K43+000 280 -0.41 65.97
K43+048 270 -0.53 70.31
K43+104 257 -0.69 75.53
K43+148 339 0.31 37.99
K43+200 283 -0.38 64.62
K43+250 185 -1.57 94.14
K43+301 598 3.46 0.03
K43+349 377 0.77 22.13
K43+401 382 0.83 20.36
K43+450 284 -0.36 64.17
K43+502 279 -0.42 66.41
K43+548 269 -0.55 70.73
K43+601 255 -0.72 76.29
K43+652 259 -0.67 74.76
K43+702 374 0.73 23.22
Percentil 87.5% 376 0.75 22.53
Dc 1051 8.96 0.00
Dm 314 0.00 50.00
Minimo 185 -1.57 94.14
Maximo 598 3.46 0.03
Desviacion estandar 82 -2.82 -
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Página 311
Sección Característica Tramo Homogéneo 4
Tabla 154 Tramo Homogéneo 4 – Sección Característica 4
FUENTE: PROPIA
La sección característica para diseño es el PR44+0350, con probabilidad de
superación del 2.58.
ABS D0 (m)
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K43+747 424 0.32 37.62
K43+801 675 2.06 1.99
K43+848 359 -0.14 55.38
K43+901 356 -0.16 56.20
K43+945 409 0.21 41.62
K44+006 183 -1.36 91.24
K44+042 367 -0.08 53.18
K44+101 150 -1.58 94.35
K44+149 436 0.40 34.50
K44+203 366 -0.09 53.45
K44+245 359 -0.14 55.38
K44+301 333 -0.32 62.38
K44+350 659 1.95 2.59
K44+401 223 -1.08 85.96
Percentil 87.5% 520 0.98 16.39
Dc 1397 7.06 0.00
Dm 379 0.00 50.00
Minimo 150 -1.58 94.35
Maximo 675 2.06 1.99
Desviacion estandar 144 -1.62 -
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Página 312
Sección Característica Tramo Homogéneo 5
Tabla 155 Tramo Homogéneo 5 – Sección Característica 5
FUENTE: PROPIA
La sección típica de diseño es la correspondiente al PR44+0649, con probabilidad
de ser superada solo del 11.07%.
ABS D0 (m)
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K44+450 259 0.24 40.37
K44+499 163 -0.84 79.86
K44+549 199 -0.43 66.69
K44+601 237 0.00 50.15
K44+649 346 1.22 11.07
K44+701 355 1.32 9.27
K44+748 386 1.67 4.71
K44+801 276 0.44 33.17
K44+848 343 1.19 11.72
K44+900 199 -0.43 66.69
K44+947 260 0.26 39.93
K45+000 255 0.20 42.12
K45+049 324 0.98 16.47
K45+100 208 -0.33 62.93
K45+148 197 -0.45 67.51
K45+200 268 0.35 36.50
K45+248 295 0.65 25.82
K45+300 128 -1.23 89.07
K45+351 150 -0.98 83.72
K45+400 112 -1.41 92.08
K45+448 419 2.04 2.04
K45+500 99 -1.56 94.02
K45+549 225 -0.14 55.52
K45+600 104 -1.50 93.33
K45+649 228 -0.11 54.18
K45+700 495 2.90 0.19
K45+747 167 -0.79 78.57
K45+800 131 -1.20 88.43
K45+852 239 0.02 49.25
K45+900 231 -0.07 52.84
K45+949 172 -0.74 76.89
K46+004 231 -0.07 52.84
K46+049 227 -0.12 54.63
K46+100 178 -0.67 74.79
K46+149 258 0.23 40.80
K46+200 180 -0.65 74.06
Percentil 87.5% 345 1.21 11.31
Dc 913 7.61 0.00
Dm 237 0.00 50.00
Minimo 99 -1.56 94.02
Maximo 495 2.90 0.19
Desviacion estandar 89 -1.67 -
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 313
Sección Característica Tramo Homogéneo 6
Tabla 156 Tramo Homogéneo 6 – Sección Característica 6
FUENTE: PROPIA
ABS D0 (m)
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K46+250 289 -0.18 57.15
K46+300 386 0.41 33.93
K46+349 299 -0.12 54.73
K46+400 248 -0.43 66.70
K46+449 193 -0.77 77.90
K46+501 298 -0.13 54.98
K46+550 398 0.49 31.28
K46+601 249 -0.43 66.48
K46+649 263 -0.34 63.30
K46+700 238 -0.49 68.90
K46+749 283 -0.22 58.59
K46+800 217 -0.62 73.29
K46+849 449 0.80 21.16
K46+901 156 -1.00 84.03
K46+949 522 1.25 10.59
K47+012 278 -0.25 59.78
K47+049 346 0.17 43.28
K47+100 332 0.08 46.68
K47+149 743 2.60 0.46
K47+200 539 1.35 8.81
K47+245 249 -0.43 66.48
K47+301 243 -0.46 67.81
K47+348 323 0.03 48.88
K47+400 289 -0.18 57.15
K47+449 302 -0.10 54.01
K47+502 278 -0.25 59.78
K47+550 507 1.16 12.38
K47+600 478 0.98 16.39
K47+650 288 -0.19 57.39
K47+700 498 1.10 13.54
K47+750 259 -0.36 64.22
K47+800 239 -0.49 68.68
K47+849 255 -0.39 65.13
K47+900 197 -0.74 77.17
K47+946 217 -0.62 73.29
K48+004 215 -0.63 73.70
K48+049 197 -0.74 77.17
K48+102 264 -0.33 63.06
K48+148 139 -1.10 86.43
K48+202 213 -0.65 74.10
K48+246 356 0.23 40.88
K48+299 1177 5.26 0.00
K48+350 659 2.09 1.84
K48+400 334 0.10 46.19
K48+450 299 -0.12 54.73
K48+501 194 -0.76 77.72
K48+549 223 -0.58 72.07
K48+600 378 0.37 35.74
K48+650 309 -0.06 52.30
K48+702 332 0.08 46.68
K48+749 129 -1.16 87.72
K48+801 396 0.48 31.71
K48+850 155 -1.00 84.18
K48+900 172 -0.90 81.53
K48+950 247 -0.44 66.92
K49+003 259 -0.36 64.22
K49+049 195 -0.76 77.54
K49+101 205 -0.70 75.66
K49+145 272 -0.28 61.20
K49+202 534 1.32 9.31
K49+248 454 0.83 20.29
K49+300 197 -0.74 77.17
K49+349 225 -0.57 71.66
K49+401 706 2.38 0.87
K49+448 261 -0.35 63.76
K49+501 241 -0.47 68.25
K49+548 153 -1.01 84.47
K49+600 262 -0.35 63.53
K49+650 261 -0.35 63.76
K49+702 218 -0.62 73.09
K49+748 448 0.79 21.34
K49+800 298 -0.13 54.98
Percentil 87.5% 480.5 0.99 16.01
Dc 1105 4.82 0.00
Dm 318 0.00 50.00
Minimo 129 -1.16 87.72
Maximo 1177 5.26 0.00
Desviacion estandar 163 -0.95 -
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 314
La sección de diseño es la correspondiente al PR47+0200, con probabilidad de
superación del 8.81%.
Sección Característica Tramo Homogéneo 7
Tabla 157 Tramo homogéneo 7 – sección característica 7
FUENTE: PROPIA
ABS D0 (m)
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K49+849 472 0.84 19.98
K49+900 228 -1.20 88.50
K49+946 278 -0.78 78.28
K50+011 579 1.74 4.11
K50+048 199 -1.44 92.55
K50+101 517 1.22 11.14
K50+149 256 -0.97 83.29
K50+201 418 0.39 34.82
K50+251 306 -0.55 70.79
K50+304 467 0.80 21.17
K50+350 627 2.14 1.62
K50+400 432 0.51 30.59
K50+446 383 0.10 46.12
K50+500 536 1.38 8.41
K50+548 298 -0.61 73.05
K50+601 394 0.19 42.49
K50+646 282 -0.75 77.28
K50+701 354 -0.15 55.78
K50+750 368 -0.03 51.13
K50+801 205 -1.39 91.81
K50+851 416 0.37 35.44
K50+900 289 -0.69 75.48
K50+949 222 -1.25 89.44
K51+002 315 -0.47 68.15
K51+050 337 -0.29 61.32
K51+101 347 -0.20 58.08
K51+149 284 -0.73 76.77
K51+203 311 -0.51 69.34
K51+248 248 -1.03 84.91
K51+306 564 1.61 5.34
K51+346 415 0.37 35.75
K51+401 199 -1.44 92.55
K51+449 398 0.22 41.18
K51+501 512 1.18 11.96
K51+550 267 -0.87 80.89
K51+600 340 -0.26 60.36
K51+650 436 0.54 29.43
K51+700 662 2.43 0.75
K51+751 439 0.57 28.57
K51+803 255 -0.97 83.50
Percentil 87.5% 519.375 1.24 10.77
Dc 1137 6.41 0.00
Dm 371 0.00 50.00
Minimo 199 -1.44 92.55
Maximo 662 2.43 0.75
Desviacion estandar 119 -2.11 -
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 315
La sección característica corresponde al PR50+0500, con probabilidad de ser
superada de 8.41%
Sección Característica Tramo Homogéneo 8
Tabla 158 Tramo homogéneo 8 – Sección característica 8
FUENTE: PROPIA
La sección característica corresponde al PR52+0602.
ABS D0 (m)
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K51+850 359 0.70 24.27
K51+901 292 0.13 44.69
K52+155 196 -0.67 75.01
K52+201 98 -1.50 93.32
K52+250 114 -1.37 91.39
K52+308 284 0.07 47.36
K52+349 169 -0.90 81.65
K52+401 503 1.91 2.81
K52+450 381 0.88 18.87
K52+494 227 -0.41 66.05
K52+549 203 -0.62 73.10
K52+602 420 1.21 11.29
K52+647 207 -0.58 71.97
K52+701 413 1.15 12.46
Percentil 87.5% 415.625 1.17 12.01
Dc 933 5.53 0.00
Dm 276 0.00 50.00
Minimo 98 -1.50 93.32
Maximo 503 1.91 2.81
Desviacion estandar 119 -1.32 -
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 316
Sección Característica Tramo Homogéneo 9
Tabla 159 Tramo homogéneo 9 – sección característica 9
FUENTE: PROPIA
Sección de diseño PR53+101 y probabilidad de ser superada de 8.57
ABS D0 (m)
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K52+749 387 -0.47 67.99
K52+800 549 0.74 22.94
K52+850 160 -2.16 98.46
K52+900 655 1.53 6.28
K52+949 442 -0.06 52.28
K53+002 305 -1.08 85.97
K53+049 395 -0.41 65.83
K53+101 633 1.37 8.58
K53+150 411 -0.29 61.35
K53+200 575 0.93 17.50
K53+246 420 -0.22 58.76
K53+299 464 0.11 45.74
Percentil 87.5% 611.25 1.21 11.41
Dc 1332 6.58 0.00
Dm 450 0.00 50.00
Minimo 160 -2.16 98.46
Maximo 655 1.53 6.28
Desviacion estandar 134 -2.35 -
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 317
Sección Característica Tramo Homogéneo 10
Tabla 160 Tramo homogéneo 10 – sección característica 10
FUENTE: PROPIA
Sección de diseño PR53+0750 con deflexión de 444 micrómetros y probabilidad
de falla de 2.12%.
En resumen se tienen las secciones características de diseño, reseñadas en la
siguiente tabla.
ABS D0 (m)
Ordenada
(Z)
Probabilidad
de ser
excedida
K53+349 328 0.44 33.00
K53+404 309 0.18 42.86
K53+449 267 -0.40 65.36
K53+501 262 -0.46 67.85
K53+549 242 -0.74 76.95
K53+600 288 -0.11 54.28
K53+650 453 2.15 1.57
K53+701 273 -0.31 62.28
K53+750 444 2.03 2.13
K53+801 335 0.54 29.60
K53+847 220 -1.04 85.04
K53+902 199 -1.33 90.75
K53+948 295 -0.01 50.47
K53+997 227 -0.94 82.70
Percentil 87.5% 375.875 1.10 13.67
Dc 810 7.03 0.00
Dm 296 0.00 50.00
Minimo 199 -1.33 90.75
Maximo 453 2.15 1.57
Desviacion estandar 73 -3.05 -
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 318
Tabla 161 Resumen de tramos homogéneos – secciones características.
FUENTE: PROPIA
33.3.3 Módulos Elásticos.
Utilizando el programa EVERCAL y BACKFAA, se calcula los módulos de las
distintas capas en base a las deflexiones obtenidas y los espesores de las
mismas, se muestra el resumen de los datos obtenidos, los mismos corresponden
a los del programa BACKFAA, por considerar sus salidas como más acorde a los
resultados recomendados por la literatura técnica. Se anexan todas las corridas.
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6
0.00 0.30 0.60 0.90 1.20 1.50 1.80
1 40,000 42,000 2,000 K41+350 395 237 105 52 29 19 10
2 42,001 42700 699 K42+649 340 191 84 42 29 17 13
3 42701 43700 999 K43+401 382 193 91 66 50 41 32
4 43701 44400 699 K43+747 424 302 188 123 79 59 46
5 44401 46200 1,799 K44+350 659 203 52 37 29 17 9
6 46201 49800 3,599 K47+200 539 323 153 103 61 42 31
7 49801 51800 1,999 K50+500 536 314 150 74 44 30 25
8 51801 52700 899 K52+602 420 206 79 35 19 11 6
9 52701 53300 599 K53+101 633 395 152 83 46 30 20
10 53301 54000 699 K53+750 444 244 98 45 27 21 16
TRAMOS ABSCISASLONGITUD
(m)
SECCION
CARACTERISTICA
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 319
Tabla 162 Modelos espesores y módulos elásticos retrocalculados
FUENTE: PROPIA
Los módulos de la carpeta asfáltica se corrigen por temperatura, los de la
subrasante se llevan al valor de laboratorio y los de los granulares se ajustan de
tal manera que la relación modular con la carpeta de soporte sea adecuados.
Corrección Modulo de la Mezcla Asfáltica por Temperatura.
Tr: Temperatura de mediciones de deflexiones en campo 38°C
Tm: Temperatura prevista de la mezcla en el proyecto 36°C
FA = 1.13
TRAMO CARACTERISTCACarpeta
asfalticaGranular 1 Granular 2 Subrasante
ESPESOR (cm) 10 65 - -
MODULO (Mpa) 1201.02 350 - 112
ESPESOR (cm) 14 65 - -
MODULO (Mpa) 2497.71 308.46 - 160.46
ESPESOR (cm) 16 50 - -
MODULO (Mpa) 1215.83 277.58 - 141.43
ESPESOR (cm) 23 37 -
MODULO (Mpa) 2003.07 208 - 85
ESPESOR (cm) 11 25 55
MODULO (Mpa) 238.23 229.37 240.42 184.12
ESPESOR (cm) 12 45 - -
MODULO (Mpa) 2144.63 160.09 - 105
ESPESOR (cm) 12 75 - -
MODULO (Mpa) 1626.27 150 - 114.12
ESPESOR (cm) 12 72 - -
MODULO (Mpa) 2285.97 147.64 - 341.84
ESPESOR (cm) 10 60 - -
MODULO (Mpa) 2435.19 125.07 - 93.88
ESPESOR (cm) 10 55 - -
MODULO (Mpa) 2300 186.89 - 171.53
TRAMO 9 PR52+701 PR53+300
TRAMO 10 PR53+301 PR54+000
TRAMO 7 PR49+801 PR51+800
TRAMO 8 PR51+801 PR52+700
TRAMO 1
ABSCISA
PR40+000 PR42+000
TRAMO 2 PR42+001 PR42+700
TRAMO 3 PR42+701 PR43+700
PR43+701 PR44+400TRAMO 4
TRAMO 5
TRAMO 6
PR44+401 PR46+200
PR46+201 PR49+800
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 320
Corrección Modulo resiliente subrasante.
El módulo de retrocalculo, obtenido por mediciones de deflexiones con FWD, se
debe ajustar a condiciones de laboratorio, la AASHTO recomienda un factor de
0.33, para efecto de este diseño se utiliza un factor de 0.35.
Corrección Modulo resiliente subrasante.
El módulo resiliente de las capas granulares para los análisis mecanístico se puede obtener por retrocálculo; sin embargo, de todos los módulos que se obtienen por retrocálculo, el de las capas granulares suele ser el que mayores inconsistencias presenta21. Las ecuaciones de correlación de los módulos de la base y súbase son las
propuestas por Barker et al22 que a diferencia de la ecuación simple de la Shell,
caracteriza en forma independiente los materiales de base y subbase. La ecuación
de Barker, en términos generales, es:
ESB= ESR(5.35 log hSB + 0.62 log ESR – 1.56 log hSB log ESR – 1.13)
EB= ESB(8.05 log hB + 0.84 log ESB – 2.10 log hB log ESB – 2.21)
En donde:
ESR: Es el módulo de elasticidad de la subrasante en Kg/cm2.
hSB: Es el espesor de la capa de subbase en cm.
ESB: Es el módulo de elasticidad de la subbase en Kg/cm2.
21
Guía Metodológica para el Diseño de Obras de Rehabilitación de Pavimentos Asfalticos de Carretera. Parte
5, Página 344
22
A General System for the Structural Desing of Flexible Pavements. IV Conference. Ann Arbor 1997
CONSORCIO REHABILITACION VIAL 2014
Página 321
hB: Es el espesor de la capa de base en cm.
EB: Es el módulo de elasticidad de la base en Kg/cm2.
Los valores de módulos ajustados son:
Tabla 163 Módulos elásticos ajustados Mpa
FUENTE: PROPIA
33.3.4 Vida Residual de la Estructura.
La vida residual hace referencia a la capacidad de la estructura para continuar
soportando cargas en forma eficiente (confortable y segura). Esta se puede
establecer por número de ejes equivalentes, o por el consumo de fatiga y
deformaciones.
Utilizando las ecuaciones de transferencias ya descritas y las condiciones de
módulos actuantes del subapartado anterior, se establece la capacidad de
continuar soportando carga la estructura característica.
Los cálculos se realizan con el programa Kenlayer y los resultados se describen a
continuación.
Tabla 164 Vida remanente en los tramos homogéneos
TRAMO Carpeta asfaltica Granular 1 Granular 2 Subrasante
TRAMO1 PR40+000 PR42+000 1,470.4 234.0 - 61.6
TRAMO 2 PR42+001 PR42+700 3,058.0 335.3 - 88.3
TRAMO 3 PR42+701 PR43+700 724.9 262.6 - 77.8
TRAMO 4 PR43+701 PR44+400 2,142.9 137.8 - 46.8
TRAMO 5 PR44+401 PR46+200 254.9 229.4 240.4 101.3
TRAMO 6 PR46+201 PR49+800 1,398.9 160.1 - 57.8
TRAMO 7 PR46+201 PR51+800 1,060.8 150.0 - 62.8
TRAMO 8 PR51+800 PR52+700 1,559.7 147.6 - 188.0
TRAMO 9 PR52+700 PR53+300 1,738.0 125.1 - 51.6
TRAMO 10 PR53+300 PR54+000 1,965.0 186.9 - 94.3
ABSCISA
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FUENTE: PROPIA
Grafica 92 Vida remanente tramos homogéneos
FUENTE: PROPIA
t z t z Actuante Admisble t z D
TRAMO1 PR40+000 PR42+000 -3.11E-04 1.51E-04 -1.18E-04 2.75E-04 47.6 41.0 264.2 55.0 116.1
TRAMO 2 PR42+001 PR42+700 -1.46E-04 8.84E-05 -9.04E-05 2.75E-04 27.7 41.0 161.1 32.1 67.5
TRAMO 3 PR42+701 PR43+700 -2.60E-04 1.66E-04 -1.52E-04 2.75E-04 45.2 41.0 171.2 60.4 110.2
TRAMO 4 PR43+701 PR44+400 -1.59E-04 2.06E-04 -1.03E-04 2.75E-04 45.4 41.0 154.8 74.8 110.7
TRAMO 5 PR44+401 PR46+200 -4.32E-04 1.08E-04 -2.21E-04 2.75E-04 64.9 41.0 195.4 39.1 158.2
TRAMO 6 PR46+201 PR49+800 -3.60E-04 4.49E-04 -1.20E-04 2.75E-04 59.7 41.0 300.5 163.2 145.5
TRAMO 7 PR46+201 PR51+800 -4.15E-04 2.33E-04 -1.32E-04 2.75E-04 56.0 41.0 313.5 84.8 136.6
TRAMO 8 PR51+800 PR52+700 -3.54E-04 1.41E-04 -1.15E-04 2.75E-04 39.3 41.0 307.3 51.2 95.8
TRAMO 9 PR52+700 PR53+300 -4.23E-04 2.68E-04 -1.11E-04 2.75E-04 67.7 41.0 381.6 97.4 165.0
TRAMO 10 PR53+300 PR54+000 -3.22E-04 1.99E-04 -1.06E-04 2.75E-04 44.9 41.0 303.8 72.3 109.4
Deformaciones Unitarias (strain)Deflexiones (mm/100) Consumo
Actuantes AdmisiblesABSCISATRAMO
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Se nota que todos los sectores carecen de vida residual (consumo superior al
100%). El Tramo 2 y Tramo 8 dispone de un remante a compresión. El resto de
secciones carecen de vida residual a nivel de tensión en la carpeta asfáltica y de
compresión en la subrasante.
33.3.5 Método de Intervención – Espesores de Refuerzo.
La metodología de intervención corresponde a fresar, donde lo permita la
característica de la carpeta existente, colocar base granular y posteriormente una
capa asfáltica con asfalto de punto de ablandamiento superior a los 50°C con la
finalidad de obtener bajas deformaciones por roderas. Donde no sea posible
aprovechar adecuadamente el material fresado se retirara la capa existente y se
coloca base granular y mezcla densa en caliente.
Asistido por el programa Kenlayer y utilizando los valores de módulos ya
establecidos, considerando las ecuaciones de transferencias ya mencionadas y
los máximos admisibles en tensión de la carpeta asfáltica y en compresión en la
fibra superior de la subrasante se establecen los modelos estructurales de las
secciones rehabilitadas.
El cuadro resumen diseño se muestra a continuación, donde se observa que todos
los sectores son competentes para soportar las cargas establecidas en el periodo
de diseño.
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Tabla 165 Cuadro resumen modelos de diseño
FUENTE: PROPIA
t z (Subrsante) D mm/ 100 t z (Subrsante) D mm/ 100
Mezcla asfaltica 15 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.70E-04 33.56
Base granular 15 367,658.8 - - - -
RAP 1 10 195,629.5
Granular 1 65 234,023.2
Subrasante - 61,600.0 2.75E-04 1.27E-04
Mezcla asfaltica 15 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.60E-04 27.48
Base granular 15 417,249.4
RAP 1 10 240,904.4
Granular 1 65 335,280.0
Subrasante - 88,253.0 2.75E-04 5.64E-05
Mezcla asfaltica 15 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.72E-04 32.42
Base granular 15 383,727.0
RAP 1 10 209,641.0
Granular 1 50 262,608.0
Subrasante - 77,786.5 - 2.75E-04 - 8.88E-05
Mezcla asfaltica 15 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.68E-04 40.95
Base granular 20 367,867.0
RAP 1 10 173,808.9
Granular 1 35 137,828.7
Subrasante - 46,750.0 - 2.75E-04 - 1.91E-04
Mezcla asfaltica 15 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.69E-04 26.94
Base granular 15 399,201.3
RAP 1 10 223,716.9
Granular 2 25 229,370.0
Granular 1 55 240,420.0
Subrasante - 101,266.0 - 2.75E-04 - 7.74E-05 -
Mezcla asfaltica 15 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.71E-04 39.1
Base granular 17 399,106.0
RAP 1 10 192,096.3
Granular 1 45 160,090.0
Subrasante - 57,750.0 2.75E-04 1.26E-04
Mezcla asfaltica 15 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.72E-04 32.7
Base granular 20 383,738.6
RAP 1 11 186,347.8
Granular 1 75 150,000.0
Subrasante - 62,766.0 - 2.75E-04 - 7.51E-05 -
Mezcla asfaltica 15 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.66E-04 25.24
Base granular 20 417,166.7
RAP 1 12 186,628.9
Granular 1 72 147,640.0
Subrasante - 188,012.0 2.75E-04 6.53E-05
Mezcla asfaltica 15 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.65E-04 37.68
Base granular 22 398,016.6
RAP 1 10 162,679.2
Granular 1 60 125,070.0
Subrasante - 51,634.0 - 2.75E-04 - 1.52E-04 -
Mezcla asfaltica 2 15 1,667,130.5 -1.72E-04 - 41 -1.65E-04 31.49
Base granular 15 425,547.8
RAP 1 10 212,445.0
Granular 1 55 186,890.0
Subrasante - 94,341.5 2.75E-04 9.22E-05
PR53+301 PR54+000
PR51+801 PR52+700
PR52+701 PR53+300
PR46+201 PR49+800
PR49+801 PR51+800
PR43+701 PR44+400
PR44+401 PR46+200
PR42+001 PR42+700
PR42+701 PR43+700
Modulo
(kPa)
Admisible Actuante
PR40+000 PR42+000
ABSCISA CapaEspesor
(cm)
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Tabla 166 Consumo Estructura de Diseño
FUENTE: PROPIA
Grafica 93 Sistema de intervención – espesores
FUENTE: PROPIA
TRAMO t z (Subrsante) D mm/ 100
TRAMO 1 0.99 0.46 0.82
TRAMO 2 0.93 0.20 0.67
TRAMO 3 1.00 0.32 0.79
TRAMO 4 0.97 0.69 1.00
TRAMO 5 0.98 0.28 0.66
TRAMO 6 0.99 0.46 0.95
TRAMO 7 1.00 0.27 0.80
TRAMO 8 0.96 0.24 0.62
TRAMO 9 0.96 0.55 0.92
TRAMO 10 0.96 0.34 0.77
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Para evitar deformaciones permanentes excesivas en la mezcla asfáltica se
plantea utilizar 6.00 cm de mezcla densa en caliente MDC-2 como rodadura
asfáltica y MDC-1 baja la anterior mezcla en la diferencia para obtener el espesor
de diseño.
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