I UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ CENTRO DE ESTUDIOS DE POSGRADO TESIS Previa Obtención del Grado Académico de: MAGISTER EN CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES TEMA: EVALUACIÓN DE PAVIMENTO UTILIZANDO EL MÉTODO PCI Y SU APLICACIÓN EN EL PASO LATERAL DE PORTOVIEJO DESDE LA VÍA PORTOVIEJO – MEJÍA HASTA EL REDONDEL DE PICOAZÁ. RECOMENDACIONES DE MEJORAS AUTOR: ING. MARCO VINICIO CARRERA UQUILLA TUTOR: Dr. Ing. Gonzalo Fundora Ayuso Portoviejo – Manabí – Ecuador 2011
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Transcript
I
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ
CENTRO DE ESTUDIOS DE POSGRADO
TESIS
Previa Obtención del Grado Académico de:
MAGISTER EN CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES
TEMA:
EVALUACIÓN DE PAVIMENTO UTILIZANDO EL MÉTODO PCI Y SU
APLICACIÓN EN EL PASO LATERAL DE PORTOVIEJO DESDE LA VÍA
PORTOVIEJO – MEJÍA HASTA EL REDONDEL DE PICOAZÁ.
RECOMENDACIONES DE MEJORAS
AUTOR:
ING. MARCO VINICIO CARRERA UQUILLA
TUTOR:
Dr. Ing. Gonzalo Fundora Ayuso
Portoviejo – Manabí – Ecuador
2011
II
CERTIFICADO DEL TUTOR
Yo, Gonzalo Fundora Ayuso, director de la tesis titulada "Evaluación del pavimento
utilizando el método PCI y su aplicación en el Paso Lateral de Portoviejo desde la vía
Portoviejo - Mejía hasta el redondel de Picoazá. Recomendaciones de mejoras",
desarrollada por el maestrante Ing. Marco Vinicio Carrera Uquilla, expreso mi conformidad con
que este texto sea presentado ante el tribunal evaluador, al considerarlo listo para tal fin, con
vista a considerar la posible inclusión del autor en el acto de defensa próximo, señalado por la
Dirección de Posgrado de la Universidad Técnica de Manabí (UTM).
El valor técnico del trabajo está en el propio empleo de un procedimiento sencillo y consistente
de evaluación del pavimento, que ha sido empleado en otros lugares del mundo pero
relativamente novedoso en Portoviejo, que basa su metódica de análisis de la integridad del
pavimento en la observación visual de las condiciones que presenta en el momento de la
inspección. Apoyándose en esa evaluación, para el caso de la carretera en estudio, el autor
propone planes alternativos de conservación para el mediano plazo con vista a subsanar las
deficiencias detectadas, de ahí también su valor práctico, el que se aumenta por el hecho de que
todo este examen es ya un material que se acumula en el historial de conservación de la
carretera y sirve a la gestión que la Administración de Carreteras pueda realizar para esta arteria
u otras similares. De esta manera el autor brinda un aporte objetivo al desarrollo técnico de la
actividad vial en la municipalidad, con efectos concretos sobre la vía en estudio pero también
como muestra de lo que puede hacerse en otras.
Debo señalar que el maestrante, una vez defendido el Proyecto de Tesis, ha laborado
continuamente durante un año, mostrando su constancia, primero ejecutando el trabajo de
campo y búsqueda de información complementaria, luego el trabajo de gabinete, después el de
análisis de los resultados y, finalmente la redacción. En este trayecto ha debido consultar el
material bibliográfico y hacer uso del sistema EXCEL para efectuar cálculos, gráficos y tablas.
Su desempeño en todas estas actividades lo considero, en general, bueno. Sus mayores
dificultades estuvieron en la redacción del texto, lo que exigió varias revisiones y
recomendaciones. El enfoque y manera de realizar los análisis sobre los resultados parciales que
iba obteniendo los fue mejorando progresivamente y exigieron su esfuerzo. Mantuvo siempre un
III
adecuado rigor en los procedimientos que empleó, ajustándose a las condiciones que éstos
imponían. Fue receptivo a los señalamientos que se le hicieron en el transcurrir de sus consultas,
que fueron sistemáticas e inevitables. Hubo de aplicar creativamente los conocimientos
adquiridos durante la parte lectiva de la Maestría, especialmente los referidos a la asignatura
Conservación de Carreteras. Aunque la referencia bibliográfica no muestra una cantidad
apreciable de títulos si puede decirse que aparecen los necesarios y bien reconocidos sobre el
tema que abordó.
Reitero entonces, que al considerar que el referido maestrante ha cumplido con la debida calidad
sus objetivos de tesis, habiendo trabajado con el adecuado rigor y disciplina que demandan este
nivel de posgrado, lo propongo para su inclusión en el grupo que efectuará próximamente su
defensa.
Atentamente
lOdejunicfdel 2010.
Dr. Ing. Gonzalo Fundora Ayuso
IV
V
DEDICATORIA
A la memoria de mi abuela AMADA PIEDAD PARREÑO, por ser el pilar fundamental
de mi formación profesional, ya que sus constantes consejos aún permanecen en mi
pensamiento como un estímulo para la búsqueda del conocimiento y constante
superación.
Donde sea que te encuentres querida abuelita te quiero.
Marco Vinicio Carrera Uquilla
VI
AGRADECIMIENTO
Al concluir esta etapa de estudios debo agradecer a la Universidad Técnica de Manabí y
al Instituto de Posgrado por el esfuerzo que se hizo al llevar a cabo la realización de esta
maestría, la cual me sirvió para incrementar mis conocimientos y poder darlos a conocer
y aplicarlos para el futuro.
A mi tutor Dr. Gonzalo Fundora Ayuso por saberme guiar en el proceso de la
elaboración de esta tesis, ya que sus comentarios y consejos me permitieron mejorar
para poder presentar un material de gran aporte para quien lo estudie, por la paciencia
de un verdadero maestro le reitero mis respetos.
A mis amigos que de una u otra forma me ayudaron en el proceso de la elaboración de
este trabajo, mil gracias.
Marco Vinicio Carrera Uquilla
VII
ÍNDICE GENERAL
Carátula I
Certificado del tutor II
Aprobación del tribunal IV
Dedicatoria V
Agradecimiento VI
Índice General VII
Índice de Tablas XI
Índice de Figuras XIII
Resumen ejecutivo en español y en ingles XV
Introducción 1
CAPITULO I
1. Problema 3
1.1 Planteamiento del problema 3
1.1.1 Análisis Crítico 4
1.1.2 Prognosis 4
1.2 Formulación del problema 4
1.3 Delimitación del problema 5
1.3.1 Campo 5
1.3.2 Área 5
1.3.3 Aspectos 5
1.3.4 Espacio 6
1.3.5 Tiempo 6
1.4 Justificación 6
1.5 Objetivos 7
1.5.1 Objetivo General 7
1.5.2 Objetivos específicos 7
VIII
CAPITULO II
2. MARCO TEÓRICO 8
2.1 Fundamentación filosófica 8
2.2 Antecedentes investigativos 10
2.3 Categorías fundamentales 15
2.4 Fundamentación legal 18
2.5 Planteamiento de hipótesis 19
2.5.1 Señalamiento de variables 19
CAPITULO III
3. METODOLOGÍA 20
3.1 Modalidad 20
3.2 Nivel o tipo de investigación 20
3.3 Población y muestra 21
3.4 Técnicas de recolección de datos 21
3.4.1 Etapas de trabajo y recorrido previo 21
3.4.2 Determinación de la magnitud y número de unidades a
Inspeccionar y deterioros a considerar 22
3.4.3 Inspección de cada unidad de prueba 26
3.4.4 Estado de las condiciones del drenaje 26
3.4.5 La búsqueda de información documental 28
3.4.6 Elementos adicionales sobre el tráfico que utiliza la vía 29
3.5 Instrumentos 30
3.6 Elementos organizativo – administrativos 30
CAPITULO IV
4.1 Análisis e interpretación de resultados 31
4.1.1 Cálculo del PCI para cada unidad 31
4.1.2 El PCI de toda la sección, su distribución en la carretera y los
puntos singulares 37
4.1.3 Determinación de los tramos homogéneos dentro de la
carretera estudiada 45
4.1.4 Estimación de la superficie deteriorada y peso de cada factor
Influyente en los tramos bajo estudio 49
IX
4.1.4.1 Caso del tramo 1 51
4.1.4.2 Análisis del tramo homogéneo 3 55
4.1.4.3 Análisis del resto de los tramos 59
4.2 Posibles estrategias a considerar 61
4.2.1 Variante expedita 61
4.2.2 Variante de conservación mínima 64
4.2.3 Variante de conservación correctiva (rehabilitación superficial) 65
4.2.4 Variante correctiva para toda la carretera (rehabilitación
estructural) 66
CAPITULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 68
5.1 Conclusiones 68
5.2 Recomendaciones 72
CAPITULO VI
PROPUESTA
6.1 Datos Generales 74
6.1.1 Título de la propuesta 74
6.1.2 Autores de la propuesta 74
6.1.3 Instituciones auspiciantes 74
6.1.4 Naturaleza o tipo de la propuesta 74
6.1.5 Fecha de presentación 74
6.1.6 Duración del proyecto 74
6.1.7 Resultados 75
6.1.8 Resumen ejecutivo 75
X
6.2 Problema a solucionar 75
6.3 Objetivos de la propuesta 75
6.3.1 Objetivo General 75
6.3.2 Objetivo específico 76
6.4 Costo de la propuesta 76
6.5 Beneficiarios directos 76
6.6 Beneficiarios indirectos 76
6.7 Impacto de la propuesta 76
6.8 Descripción de la propuesta 77
6.9 Monitoreo y evaluación 77
6.10 Cronograma 78
6.11 Presupuesto 78
7. BIBLIOGRAFIA 79
8. ANEXOS 82
Anexo 1: Trabajos de conservación recomendados por el procedimiento
PCI para subsanar las fallas detectadas de acuerdo al mismo 83
Anexo 2: Elementos que resumen el estado de los tramos de mejor
Puntuación 87
Anexo 3: Estimado de un espesor aproximado de refuerzo 96
XI
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1.- Espesores de capa del pavimento de la carretera en estudio 10
Tabla 2.- Actualización del inventario de la carretera bajo estudio
siguiendo Formato (MOP-MV-118) 23
Tabla 3.- Deterioros considerados en el procedimiento PCI para
pavimentos asfálticos 24
Tabla 4.- Una muestra de la información disponible en catálogos de
deterioros, en este caso solamente para el deterioro “Rodera”
conocido en algunos lugares como “Ahuellamiento” 25
Tabla 4.- Modelo de campo utilizado y muestra de su llenado al
inspeccionar la unidad 13 27
Tabla 5.- Parte inferior del modelo de campo de una unidad de prueba 32
Tabla 6.- Estimación del máximo Valor de Deducción Corregido (CDV) 36
Tabla 7.- Resultado del cálculo PCI en cada unidad de la sección 01
ubicados de acuerdo al estacionado mostrado a partir del cero
de la carretera 38
Tabla 8.- Deterioros significativos y causas probables en los puntos
singulares de la carretera 43
Tabla 9.- Caracterización de los tramos homogéneos determinados
por observación en gráfico de la fig. 10 46
Tabla 10.- Cálculo del total de superficie dañado (m2) por cada tipo de
deterioro de acuerdo a los registros de la inspección hecha en
las unidades del tramo 1 50
Tabla 11.- Causas generales que provocan los diferentes tipos del
deterioro 51
XII
Tabla 12.- Estimación cuantitativa de los aspectos que permiten llegar a
las causas más generales que influyen en el estado del
pavimento del tramo 1. El color de la fila está asociado a la
causa del deterioro que comprende, lo cual sigue lo establecido
en la tabla 11 52
Tabla 13.- Cálculos del total de superficie dañada (m2) por cada tipo de
deterioro de acuerdo a los registros de la inspección hecha en
unidades del tramo 3 55
Tabla 14.- Estimación cuantitativa de los aspectos que permiten llegar a
las causas más generales que influyen en el estado del pavimento
del tramo 3 56
Presupuesto referencial 63
Tramos homogéneos 63
Tabla 15.- Muestra de los costos en cada año, tramo y total y estado esperado
para cada tramo y toda la carretera según PCI, para la estrategia de
mantenimiento de rutina. En cada año, a partir del tercero, donde
no aparece actividad de conservación señalada, debe entenderse que
se supone “Mantenimiento de rutina” 64
XIII
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.- Vista de una porción del tramo del Paso Lateral de Portoviejo
objeto de estudio 9
Figura 2a.- Equipo de alta precisión para medición del PCI 16
Figura 2b.- Desarrollo de datos mediante programa computacional 16
Figura 3a.- Mediciones para fijar límites de las unidades a inspeccionar 24
Figura 3b.- Identificación, mediante un número de las unidades de prueba 24
Figura 4.- Una vista de la manera en que se inspeccionaba cada unidad 26
Figura 5a.- Acumulación de basura en el elemento de drenaje 28
Figura 5b.- Los elementos del drenaje mantienen su integridad 28
Figura 6.- Gráfico para estimar el VD correspondiente al deterioro
“Grieta pie de cocodrilo” de la unidad 13, severidad baja 33
Figura 7.- Curvas el valor de deducción corregido (CDV, siglas en inglés),
a partir del valor de deducción total (VDT) para el caso de
de carreteras y áreas de parqueo asfálticas 35
Figura 8.- La escala cualitativa de la izquierda, más abierta y con menor
rango de calificaciones, la de la derecha más cerrada y
específica. Esta última para utilizar donde se requiere mayor
precisión en la calificación, la primera para donde baste emitir
una calificación cualitativa 36
Figura 9.- Distribución del PCI a lo largo de la carretera inspeccionada 44
Figura 10.- Tramos homogéneos determinados de acuerdo a la variación
observada del PCI a lo largo del a carretera 48
Figura 11.- Valor del PCI medio para cada tramo homogéneo 49
XIV
Figura 12.- Peso de cada factor general a causa en el estado del tramo
Homogéneo 1 estimado con la relación entre la suma de VD
Que se asocia a cada uno y el VD total 53
Figura 13.- Superficie estimada dañada por los deterioros identificados
Según su número y severidad 54
Figura 14.- Frecuencia de los diferentes tipos de deterioro observados en el
Tramo homogéneo 1 54
Figura 15.- Peso de cada factor general de causa en el estado del tramo
Homogéneo 3 estimado como la relación entre la suma de VD
que se asocia a cada uno y el VD total 57
Figura 16.- Superficie estimada dañada por los deterioros identificados
según su número y severidad 58
Figura 17.- Frecuencia de los diferentes tipos de deterioro observados en el
Tramo homogéneo 3 59
XV
RESUMEN EJECUTIVO
La carretera comprendida en el Paso Lateral de Portoviejo, en el tramo Portoviejo-Mejía
hasta Redondel de Picoazá (en ese sentido precisamente), presenta ya un estado de
deterioro que hace sugerir medidas de conservación.
El trabajo realizado en este ejercicio de tesis consiste en el empleo del índice PCI
(Present Condition Index), muy empleado en varios países de América Latina, para la
valoración del estado del pavimento de la referida carretera. Este índice toma valores
que oscilan entre 0 (para la condición de fallado) hasta 100 (estado excelente). Para
llegar a él se llevó a cabo una inspección visual detallada en toda la superficie del
pavimento y sus elementos del drenaje y se recopiló la limitada información existente
procedente del proyecto vial ejecutado, el historial de la carretera y el tráfico que la
solicita.
Tres de los tramos fueron evaluados de estado excelente, dos de muy bueno y uno de
bueno, de acuerdo a los rangos de calificación cualitativa que da el procedimiento PCI.
No obstante ello, ante la presencia de grietas estructurales y de otra índole en varios de
los tramos, lo que refleja el efecto de la carga de tráfico y clima en un pavimento con
carpeta relativamente delgada, así como considerando el alto y creciente tráfico que
solicita a la vía, las condiciones de drenaje que posee y su historial de mantenimiento se
llegan a proponer cuatro alternativas de estrategias de conservación, concebidas dentro
de un período de cinco años, para ser sometidas a la entidad que administra la carretera,
incluyendo dentro de ellas la rehabilitación estructural, mediante un refuerzo de 7 cm a
ejecutar dentro de este plazo. Esta última propuesta es también consecuencia del análisis
de vida residual efectuado mediante un procedimiento empírico del Instituto del Asfalto
sobre el cálculo de refuerzo. Se incluyen otras opciones menos costosas, para las que se
señalan sus limitaciones y beneficios así como el estado que debe entonces esperarse del
pavimento de acuerdo al valor PCI previsto en cada año futuro. Una respuesta más
definitiva sobre el estado estructural real del pavimento pudiera obtenerse mediante un
estudio de deflexiones del pavimento, si es que se pudieran obtener los medios
necesarios para ello, los que no están disponibles en la provincia.
XVI
EXECUTIVE SUMMARY
The road within the Portoviejo Side Step, in leg Portoviejo-Mejia to Redondel of
Picoazá (in this sense precisely)presents a state of disrepair and does suggest
conservation measures.
The work done in the exercise of research is the employment index PCI (Present
Condition Index), widely used in several countries in Latin America, for assessing the
state of the pavement of that road.
This index takes values between 0 (for the status failed) to 100 (excellent condition). To
get there took place an inspection detailed visual across the pavement surface and
drainage elements and the limited information collected from road project executed, the
history of the road and traffic request.
Three sections were evaluated excellent condition, two very good and one of good,
according to the qualitative rating ranges gives PCI procedure. Nevertheless, the
presence of structural cracks and other measures in several tranches, reflecting the effect
of load traffic and weather in a relatively thin pavement folder and considering the high
traffic and growing calls on the road, the conditions has drainage and maintenance
history is coming to propose four alternative conservation strategies, designed within a
five years, to be submitted to the entity administering the road including the one in the
structural rehabilitation, by strengthening 7 cm to run within this period. The latter
proposal is also result of residual life analysis performed by empirical procedure
Asphalt Institute on the calculation of reinforcement. It include other less expensive
options for those identified their limitations and benefits as well as the state that must
then be expected from pavement PCI according to the value provided in each future
year. A response more definitive about the actual structural condition of the pavement
could be obtained through a study of deflections of the pavement, if it could obtain the
necessary means, which are not available in the province.
1
INTRODUCCIÓN
Un pavimento de una estructura, asentado sobre una fundación apropiada, tiene por
finalidad proporcionar una superficie de rodamiento que permita el tráfico seguro y
confortable de vehículos, a velocidades operacionales deseadas y bajo cualquier
condición climática. Hay una gran diversidad de tipos de pavimento, la clasificación
genérica más extendida es la que los agrupa en asfálticos, de concreto y calzadas sin
pavimentar.
Para las administraciones de carreteras resulta muy importante contar con
procedimientos que le permitan monitorear y gestionar adecuadamente las vías bajo
su responsabilidad, sean de uno u otro tipo de pavimento. Actualmente existen una
amplia gama de equipos y software que brindan respuesta rápida y precisa sobre las
condiciones del pavimento, drenaje y otros componentes de la faja de la vía, pero que
por su alto costo no están al alcance de los países pobres. No obstante, la inspección
visual de las carreteras resulta insustituible cuando se trata de apreciar con precisión
y a un moderado costo los fallos que afloran en el pavimento y demás elementos,
como consecuencia del deterioro provocado por causa de las cargas, clima y otros
factores.
Esta carretera es muy importante para Portoviejo, pues tiene una gran conectividad
con otras, sostiene un tráfico superior a los 5000 vehículos/día, de los cuales un 32%
son pesados. Su pavimento no es de gran porte, solo 5 cm de carpeta asfáltica, 15 y
20 cm respectivamente de espesor de base y sub-base de material seleccionado.
Descansa sobre una subrasante mejorada con material de préstamo de 30 cm de
espesor. Es por eso que se necesita realizar una evaluación de la misma, ajustada a
las posibilidades técnicas existentes en la provincia de Manabí y a la información
2
existente, y proponer entonces un plan racional, a mediano plazo, para su
conservación.
El trabajo realizado en este ejercicio de tesis consiste en el empleo del índice PCI
(Present Condition Index), muy empleado en varios países de América Latina, para
la valoración del estado del pavimento de la referida carretera. Este índice toma
valores que oscilan entre 0 (para la condición de fallado) hasta 100 (estado
excelente). Para llegar a él se llevó a cabo una inspección visual detallada en toda la
superficie del pavimento y sus elementos del drenaje y se recopiló la limitada
información existente procedente del proyecto vial ejecutado, el historial de la
carretera y el tráfico que la solicita.
La sección en estudio consta de dos carriles que propician un ancho de circulación
de 8 m en una longitud de 3325 m. Su superficie total de 26 600 m2 se subdividió en
unidades de análisis o inspección (que también pueden llamarse unidades de prueba)
de 35 m de largo y 308 m2 de área cada una. Esta magnitud está dentro de las
recomendaciones del procedimiento PCI que sugiere unidades entre los 232 93 m2
De esta manera la sección estará formada por 95 unidades de prueba, las que fueron
todas identificadas en el terreno mediante sus límites y un número.
Luego de una detallada inspección de campo se procedió a calcular el PCI de cada
unidad empleando el estándar ASTM D-6433. Con estos resultados se pudieron
identificar entonces seis tramos homogéneos, que son aquellos que encierran a un
grupo continuo de unidades con valores PCI relativamente similares. En cada uno de
esos tramos se identificaron los puntos singulares, que denotan aquellas porciones
del pavimento que merecen un tratamiento diferenciado por presentar valores PCI
muy bajos con relación a los de su inmediata vecindad. Esta división en tramos
homogéneos permite señalar las medidas apropiadas a cada uno de acuerdo a sus
particularidades, lo que desde el punto de vista técnico y económico resulta lo más
idóneo.
3
CAPÍTULO I
Tema
EVALUACIÓN DE PAVIMENTO UTILIZANDO EL MÉTODO PCI Y
SU APLICACIÓN EN EL PASO LATERAL DE PORTOVIEJO DESDE
LA VÍA PORTOVIEJO – MEJÍA HASTA EL REDONDEL DE
PICOAZÁ. RECOMENDACIONES DE MEJORAS.
1. Problema
1.1 Planteamiento del problema
El deterioro de las carreteras depende de la magnitud y composición del
tráfico que la utiliza, las condiciones medioambientales del lugar donde está
enclavada, de los materiales empleados en su construcción, de la calidad de
ésta y de la atención que han recibido en el mantenimiento eficaz y oportuno
que este tipo de facilidades requiere. Como quiera que el Paso Lateral de
Portoviejo, en el tramo Portoviejo-Mejía hasta Redondel de Picoazá, de gran
conectividad con otras, es una carretera con tráfico superior a 5000
vehículos/día, de los cuales un 32% son pesados y presenta ya un estado de
deterioro que hacen sugerir medidas de conservación, es que se necesita
realizar una evaluación de la misma, ajustada a nuestras posibilidades
técnicas y la información existente, y proponer entonces un plan racional, a
mediano plazo, para su conservación.
4
Existe un reclamo constante de los habitantes de Portoviejo para que
esta carretera se mejore, ya que es una vía de rápido acceso a
diferentes puntos de la ciudad y resulta entonces necesario mostrar a
las autoridades una solución fundamentada para su conservación.
1.1.1 Análisis crítico
Ante el problema que representa el mal estado de esta vía, los hechos
registran que no se ha efectuado un mantenimiento oportuno en los
últimos años afectándose en gran parte a los propietarios de vehículos,
quienes deben pagar mayores sumas en el mantenimiento de los
mismos y sufren restricciones en la circulación. Los gastos que la
administración no hace pasan indirectamente a los usuarios de la vía.
Es por eso que debe formularse una solución, basada en criterios
fundamentados, que sirva de marco a la comunidad para plantear la
política a seguir con esta vía.
1.1.2 Prognosis
El constante tráfico en aumento, hoy ya considerable, en la circulación
de esta carretera y la creación de nuevas calles que se conectan con
esta autovía deteriorarían mucho más temprano la misma. De no
afrontar el problema a tiempo habrá mayores gastos en el futuro si es
que pretende mantenerse con su función actual.
1.2 Formulación del problema
¿Cuál es el estado de deterioro de la carretera denominada Paso Lateral de
Portoviejo, en el tramo que va desde la Vía Portoviejo- Mejía hasta el
Redondel de Picoazá?
5
¿Qué pasa si no se realiza una evaluación adecuada y en el momento
oportuno de la vía?
¿Será posible evitar gastos de conservación mayores en el mediano plazo
empleando un método evaluativo preventivo?
¿Podrá establecerse una política de conservación a mediano plazo utilizando
un índice proveniente de la inspección visual, debidamente complementado
con la información acerca de su historial constructivo y de mantenimiento?
1.3 Delimitación del problema
1.3.1 Campo
Ingeniería civil.
1.3.2 Área
Vialidad (El tema de tesis escogido tiene relación directa con el
Módulo 9 que corresponde a “Conservación de Obras Viales” de la
maestría en “CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES”).
1.3.3 Aspectos
Este trabajo comprende, como aspectos esenciales de la temática
evaluación y mantenimiento de carreteras:
Evaluación del pavimento en la aplicación del método PCI
Trabajo de campo para la inspección visual del tamo seleccionado
6
Trabajo de gabinete para el procesamiento de la información y
análisis de las soluciones que deban brindarse, empleando los
software adecuados
Propuesta de alternativas y recomendaciones de solución.
1.3.4 Espacio
Esta investigación se realizará en la autovía paso lateral desde la vía
Portoviejo-Mejía hasta el redondel de Picoazá, en ese sentido
precisamente.
1.3.5 Tiempo
Este problema ha sido abordado durante 6 meses, habiendo
comenzado en mayo/2010.
1.4 Justificación
Empleando el método PCI es posible proponer un proyecto de conservación
que resulte económicamente viable en el mediano plazo, considerando el
costo de los trabajos y la efectividad (tiempo en que se detiene la degradación
del pavimento) de los mismos.
7
1.5 Objetivos
1.5.1 Objetivo General
Evaluar la condición del pavimento en el tramo de carretera
Portoviejo – Mejía hasta el redondel de Picoazá, siguiendo el
procedimiento PCI, con la finalidad de proponer las medidas
correctivas necesarias, que cumplan con una adecuada relación costo-
efectividad en el mediano plazo.
1.5.2 Objetivos específicos
Identificar las fallas existentes en el tramo de estudio y sus
causas, siguiendo el procedimiento estandarizado del PCI
Proponer los trabajos a ejecutar con vista a obtener la mejor
relación costo- efectividad en el mediano plazo
8
CAPITULO II
2. MARCO TEÓRICO
2.1 Fundamentación filosófica
Actualmente la vía pública, como escenario de la circulación vial que
en ella se desarrolla, se presenta como un ámbito hostil, generador de
innumerables accidentes en donde los vehículos, disputan un espacio
mejor adecuado que les de seguridad para su libre circulación,
buscando un aprovechamiento único del mismo y anteponiendo el
interés individual al bien común.
En este trabajo se plantea la necesidad de mantener la vía pública con
responsabilidad compartida entre entidades contratantes y los
contratistas encargados de su construcción y mantenimiento.
Por otro lado con la aplicación de métodos de evaluación en las
universidades como materia de estudio para los futuros profesionales
tendrá una influencia positiva en su conducta y forma de apreciar los
problemas en el futuro.
Este proyecto se ha concebido realizarlo en el paso lateral, entre la vía
Portoviejo-Mejía hasta el redondel de Picoazá, en ese sentido
precisamente.
Se evaluará ese tramo mediante inspección visual teniendo en cuenta
todos los deterioros que pueda presentar el pavimento y su historial,
además se realizará una proyección de su estado futuro, de manera de
9
proponer acciones de conservación que sean eficientes (adecuada
relación costo-efectividad), que salgan como resultado de la
evaluación de un conjunto de estrategias para el mediano plazo.
La vía de que se trata, de 3,3 km de longitud, está constituida por un
total de cuatro carriles, dos en cada sentido, con separador central de
1.20-m de ancho. Posee un pavimento flexible de carpeta asfáltica de
2 pulgadas (≈5 cm) de espesor. La calzada en ambos sentidos es de 16
m de ancho y espaldón de 1-m en todo el recorrido. Cuenta con
cunetas de 0,60 m de ancho revestidas de hormigón. Tiene como
función brindar una alternativa de circulación al tránsito periférico y
de paso, de manera que posibilita cierto descongestión del centro
urbano de Portoviejo, mejorando allí las condiciones de seguridad y
ambientales desde el punto de vista del tráfico. La porción de estudio
serán los dos carriles en el sentido Portoviejo-Mejía hasta el redondel
de Picoazá, a lo que se llamará sección 01.. En la figura 1 se muestra
una vista de una parte de la misma.
Fig. 1.- Vista de una porción del tramo del Paso Lateral de Portoviejo objeto de estudio.
10
Los espesores de capas del pavimento flexible que conforman la
estructura que reposa sobre una subrasante mejorada con material de
préstamo de 30 cm de espesor, son los siguientes
Capa Espesor (cm)
Carpeta asfáltica 5
Base 15
Sub-base 20
Espesor total del
pavimento 40
2.2 Antecedentes investigativos
La evaluación de pavimentos (y de los distintos elementos de la
carretera en general) ha venido evolucionando junto al desarrollo
tecnológico y de la computación. En la últimas tres décadas han
venido apareciendo eficientes equipos para registrar el tráfico, peso de
los ejes de los vehículos que lo componen y realizar pruebas no
destructivas sobre el pavimento, así como software de alta capacidad
de almacenamiento de datos y gran velocidad de procesamiento, todo
lo cual ayuda a obtener una mejor información sobre el estado de la
carretera, estimar su comportamiento perspectivo apoyado en modelos
complejos y ejecutar planes de diferentes categorías y plazos sobre
los pavimentos que toman en cuenta el efecto futuro de de las
inversiones que se hacen.
Tabla 1.- Espesores de capa del pavimento de la carretera en estudio.
11
Este equipamiento y programas de computación tienen un alto costo
inicial, que puede verse compensado con el rendimiento que poseen y
la confianza en sus resultados, siempre que exista la potencialidad
técnica de emplearlos con eficacia, sistemas de gestión bien definidos
y suficiente extensión de red que permitan su explotación eficiente.
Además, sus resultados deben ser respaldados con cierta garantía de
disponibilidad de fondos que permitan su aplicación exitosa.
Lamentablemente en nuestra provincia de Manabí no contamos con
ese equipamiento, tan siquiera con el de primera generación (los de
características mecánicas), que ha evolucionado hasta aquellos de
características electrónicas equipados con sofisticados sensores
(tercera generación). Tampoco tenemos las condiciones para su
adquisición a un corto plazo, lo que obliga a buscar procedimientos
alternativos para la evaluación, relativamente eficaces, que se apoyan
en la inspección visual y en toda la información procedente de otras
fuentes, que brindan datos del historial constructivo y de
mantenimiento de la carretera, los elementos de drenaje, así como los
que ofrecen una visión del estado de los materiales y estructura del
pavimento mediante ensayos empleando técnicas destructivas.
Varios autores (1), (2), (10) argumentan que la mejor evaluación de
pavimentos es la que se hace aplicando conjuntamente la inspección
visual, los equipos de auscultación no destructivos y las técnicas
destructivas, algunas de éstas, de mínimo acceso, como el Cono de
Penetración Dinámica. Además, plantean hacer uso del historial de la
carretera y del historial de tráfico, junto a otros parámetros que miden
(1) AASHTO: “Guide for Desing of New and Rehabilitated Pavement Structures”. A Product of Project NCHRP 1-37A-2002.;
(2)Refuerzo de firmes Dimensionamiento IX Curso Internacional de Carreteras; (3) Federal Aviation of Airport Pavements
12
las características del clima (régimen de precipitaciones y de
temperatura) de la zona de emplazamiento de la carretera. Sistemas de
gestión muy reconocidos, como el HDM-4 (16), presuponen esta
conciliación entre las diferentes técnicas.
Ahora bien, la inspección visual, donde se mida la extensión y
severidad de los deterioros, atendiendo a algún Catálogo (7), (15), no
ofrece por sí misma una valoración global del estado de la integridad
del pavimento, por lo que se acude a la estimación de índices que,
recogiendo esa variedad de tipos y severidades de deterioros, expresan
un estado del mismo valorado de acuerdo a una escala que se ofrece
para el índice. Es de pensar que han surgido varios, tanto en
Latinoamérica (11), (13), como en Norteamérica (12), (18), pero el
que ha tenido mayor promoción es el PCI (Present Condition Índex),
desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros de la Armada
Norteamericana, siendo su principal autor el Dr. Shain (18). Este
índice, se aplica tanto a pavimentos asfálticos (flexibles) como de
concreto (rígidos), así como también a vías no pavimentadas (9). Está
estructurado sobre la base de una inspección visual que sigue un
catálogo normalizado por la ASTM, sea para pavimentos que sirven a
las carreteras (3) o para los que sirven a los aeropuertos (4). Pero no
solo brinda una información del estado actual del pavimento
inspeccionado sino que el PCI ha venido a conformar la columna
vertebral de un procedimiento de gestión relativamente simple
aplicable a nivel de red (para un conjunto de tramos de carreteras) o a
nivel de proyecto (para un solo tramo o carretera), instrumentado a
(16) Programa demostrativo versión 1.1 Secretaría Técnica del HDM; (7) Catálogo Centroamericano de daños a pavimentos viales (SIECA);
(15) PIARC M5.1. Catálogo de deterioros de pavimentos flexibles; (11) Procedimiento de evaluación del pavimento aplicado en Cuba –
Fundora A. Gonzalo; (13) Analysis of pavement serviceability for the AASTHO design method; (12) Modern Pavement Management” 1994;
(18) Pavement Management for Airports, Roads and Parking Lots, 2002; (9) Unsurfaced Road Maintenance Mangement, 1995; (3) ASTM
Committee D-04 on Road and Paving Materials, 1999 (4) Indice de condición de Pavimentops en aeropuertos (PCI) 1998.
13
través del sistema PAVER (17), el cual cuenta con todas las
herramientas de un moderno sistema de gestión: base de datos auxiliar
con grupos de actividades tipo de conservación y sus costos,
posibilidad de modelar la condición futura del pavimento y
mecanismos de análisis de estrategias de Conservación. La limitación
que tiene el PAVER para su implementación inmediata en Portoviejo
es la ausencia de registros históricos del índice en nuestras carreteras y
que ahora comienza a producirse a partir de conocerlo con propiedad
con el transcurrir de esta Maestría. Aún así la aplicación de los
conceptos asociados a este sistema pueden ayudar a elaborar un plan
racional de mejoras cuando se trabaja a nivel de proyecto, cual es este
caso que nos ocupa, si se complementan debidamente esos conceptos
con el historial constructivo y de conservación de la carretera o tramo
objeto de estudio (18).
El procedimiento PCI ha sido aplicado en varios países, tanto en
facilidades carreteras, pavimentadas o no (8), (9) como aeroportuarias
(5), y es apropiado para el trabajo en regiones (como Manabí) donde
no se cuenta con el equipamiento para efectuar ensayos no
destructivos (perfilógrafos, FWD o Viga Benkelman, aparatos para
medir fricción del pavimento, etc.). Constituye una aproximación
válida a las condiciones que presenta el pavimento a partir de la
inspección visual, siempre que se sigan las instrucciones normalizadas
y se cuente con alguna información complementaria. En la red
Internet puede encontrarse también información acerca del
procedimiento y software elementales de cálculo (6).
(17) Micro Paver 6.0, Mayo 2007; (18) Pavement Management for Airports, Roads and Parking Lots, 2002; (8) Unsurfaced road
Maintenance Management TEchical Manual 2006; ; (9) Unsurfaced Road Maintenance Mangement, 1995;(5) Evaluación de la Condición de
Pavimentos del Aeropuerto Internacional País de Holguín, 2006
14
Puede decirse que el procedimiento PCI tiene las características
siguientes:
Es fácil de emplear
No requiere de ningún equipo especial de evaluación, el
procedimiento es enteramente visual.
Ofrece buena repetibilidad y confiabilidad estadística de los
resultados.
Suministra información confiable sobre las fallas que presenta el
pavimento, su severidad y área afectada.
El grado de deterioro de un pavimento estará dado en función del
tipo de falla, su severidad (ancho de grieta, etc.) y de su densidad
(% del área afectada)
Para multiplicar el rendimiento en la inspección de la calzada de las
carreteras se ha venido adaptando la técnica PCI a la detección
automatizada de los deterioros, empleando para ello equipos que
registran imágenes de la superficie mediante cámaras posicionadas
convenientemente para ello. La figura 2 da una muestra de ese tipo de
vehículo y la calidad de imagen que registra, la que luego es
procesada en el gabinete (determinación de extensión y severidad de
deterioros) utilizando la computadora.
No se conoce ni se cuenta con referencia de que con anterioridad a
este trabajo se hayan desarrollado investigaciones en esta carretera en
estudio cuyo objetivo principal haya sido la evaluación por el método
de PCI. Tampoco se tienen antecedentes, dentro de la provincia, de
aplicación de esta técnica.
15
2.3 Categorías fundamentales
Evaluación de carreteras, entendida como el conjunto de acciones,
realizadas con equipamiento especializado o sin él (solo visual),
tendente a conocer la integridad superficial y/o estructural del
pavimento, facilidades de drenaje y otros elementos de la faja de
emplazamiento de la carretera.
Conservación de carreteras, entendida como aquel conjunto de
actividades destinadas a retrasar el proceso de degradación o llevar a
la situación inicial las características de los elementos de la carretera
con el objeto de proveer condiciones seguras, fluidas y cómodas para
la circulación reduciendo así el costo para los usuarios. Aquí se
comprende tanto a las actividades que comúnmente se les llama de
mantenimiento como a las de rehabilitación.
Inspección visual del pavimento, entendida como la observación
detallada de secciones del pavimento siguiendo un determinado
catálogo de deterioros con el fin de detectar fallos, medir su extensión
y severidad y apreciar causas que los provocan.
Índice de estado, indicador cuantificable que permite emitir un juicio
sobre el estado del pavimento o elemento de la carretera que se evalúa
y que califica el mismo de acuerdo a una escala previamente
establecida
16
Fig. 2a.- Equipo de alta precisión para medición de PCI
.
Fig. 2b.- Desarrollo de datos mediante programa computacional
17
En los países subdesarrollados o en algunas de sus regiones constituye
el único procedimiento viable para desarrollar modestos sistemas de
gestión que permitan, a la administración de carreteras, ubicar
adecuadamente en la red a su cargo los escasos recursos que para ello
se disponen o para establecer estrategias de mantenimiento,
rehabilitación y mejoras en carreteras específicas, complementando,
en este último caso tal inspección, con datos relativos al historial de la
carretera, tráfico y características de sus capas componentes reveladas
mediante ensayos y/o elementos del proyecto ejecutivo de la facilidad
objeto de estudio.
Mediante esta labor de inspección pueden estimarse, además de las
condiciones el drenaje y aspectos de la zona de dominio público,
índices globales o parciales que permiten evaluar cuantitativamente el
pavimento, a partir de la extensión y severidad de los deterioros
detectados y medidos. Su estimación posibilita instrumentar
prioridades de atención en los estudios a nivel de red y sugerir tipos de
alternativas de trabajo a nivel de proyecto. Cuando se registran
periódicamente (cada dos años, por ejemplo) permiten la comparación
del estado de las vías y el seguimiento (monitoreo) de cada una, la
efectividad de los trabajos realizados y, además, posibilita contar con
indicadores importantes como la relación costo/estado y relación entre
el estado del pavimento y el tráfico acumulado, los que resultan
importantes para conformar modelos de comportamiento del
pavimento con el tiempo. Entre estos índices de estado se encuentra
el llamado PCI (Present Condition Índex) desarrollado a finales de los
años 70 por el Cuerpo de Ingenieros de la Armada Norteamericana
(18) y el que ha venido siendo utilizado en diferentes países de
América.
(18) Pavement Management for Airports, Roads and Parking Lots, 2002
18
Sus objetivos declarados lo identifican como el resultado de un
procedimiento de evaluación de la integridad estructural y operacional
(superficial) del pavimento. El estándar ASTM D 6433 (3) regula la
aplicación de este índice para carreteras y áreas de parqueo y el
estándar ASTM D5340 (4) para el caso de los pavimentos
aeroportuarios. En las referencias (8) y (9) aparecen los elementos que
permiten también su aplicación a vías no pavimentadas. Así mismo,
Shain (17) ha instrumentado, a través del sistema PAVER, la
posibilidad de utilizar el índice PCI como una pieza clave en un
proceso de gestión de la conservación, el que resulta relativamente
sencillo y computacionalmente aplicable.
Precisamente, el trabajo que en esta tesis se resume consiste en el
empleo de ese índice en la valoración del estado del pavimento de la
carretera “Paso Lateral de Portoviejo” en el tramo que va desde la Vía
Portoviejo- Mejía hasta el Redondel de Picoazá, (en ese sentido
precisamente) con vista a establecer un plan de mejoras de la misma.
Para ello se llevó a cabo una inspección detallada en toda la superficie
del pavimento y sus elementos del drenaje y se recopiló la limitada
información existente procedente del proyecto vial ejecutado, los
ensayos realizados y el historial de la carretera.
2.4 Fundamentación legal
La investigación que se realiza sigue procedimientos estandarizados
por la ASTM y se atiene a la práctica general de inspección del
(2) ASTM Committee D-04 on Road and Paving Materials, 1999; (4) Indice de condición de Pavimentops en aeropuertos (PCI) 1998; (8)
Unsurfaced road Maintenance Management 2006; (9) Unsurfaced Road Maintenance Mangement, 1995; (17) Micro Paver 6.0 2007.
19
pavimento mediante método visual que se ha llevado a cabo en otras
partes del Ecuador por instituciones autorizadas (ej.: PROMANVIAL
en pavimentos del aeropuerto de Quito). No contamos con
regulaciones ecuatorianas para efectuar este tipo de procedimiento.
Previo a la labor de inspección para determinar los deterioros se
actualizó el inventario del tramo objeto de estudio empleando el
formato MOP-MV-115 “Inventario de las Características Viales para
Mantenimiento”
2.5 Planteamiento de hipótesis
La aplicación de técnicas de evaluación de la integridad del pavimento
en el paso lateral de Portoviejo, desde la vía Portoviejo-Mejía hasta el
redondel de Picoazá, siguiendo el procedimiento PCI, permite
identificar deterioros de la vía.
2.5.1 Señalamiento de variables
Variable Dependiente:
Evaluación del pavimento del Paso Lateral Portoviejo –
Mejía.
Variable Independiente:
Aplicación del procedimiento PCI
Una vez aplicada las variables se concluye que el procedimiento PCI
es una hipótesis verificable, porque se observó el deterioro existente
en esta vía.
20
CAPÍTULO III
3. Metodología
Como se ha expresado, esta tesis se apoya esencialmente en los resultados
que arroja el procedimiento PCI para llegar a proponer un plan de
conservación vial en un tramo importante del Paso Lateral de Portoviejo,
donde el promedio de tráfico diario está por encima de los 5000 vehículos y
que tiene una alta conectividad con otras carreteras importantes que sirven a
la ciudad. La Metodología de trabajo para aplicar esta técnica aparece
esencialmente expresada en las normativas ASTM ya citadas y en la
referencia (18).
3.1 Modalidad
La modalidad de la investigación es esencialmente de campo, por lo
que fue necesario familiarizarse primero con el lugar mediante un
recorrido previo y luego entrar a la inspección detallada. También se
ha hecho una búsqueda documental para conocer el historial de la
carretera y sobre los costos unitarios de ejecución de los trabajos de
conservación.
3.2 Nivel o tipo de investigación
De acuerdo a los propósitos de este trabajo y la técnica a seguir puede
decirse que tiene un nivel correlacional y explicativo, lo que será
mayormente revelado cuando se aborde el capítulo IV de esta tesis.
(18) Pavement Management for Airports, Roads and Parking Lots, 2002
21
3.3 Población y muestra
Todas las unidades objeto de estudio consideradas en el tramo (que
suman 95) serán objeto de una inspección detallada, por lo que no se
ha efectuado un trabajo de muestreo para inferir características de la
población. Estas serán objeto de investigación a partir de la población
misma.
3.4 Técnicas de recolección de datos
3.4.1. Etapas de trabajo y recorrido previo.
El procedimiento PCI tiene una etapa de trabajo de campo para
detectar deterioros en el pavimento bajo estudio y otra de
gabinete donde se procesa la información y se hace el análisis
de los resultados de campo y los que se obtienen
analíticamente.
Por necesidades del estudio se actualizó el inventario del tramo
siguiendo el protocolo establecido por el MOTP, obteniéndose
el resultado que aparece en la tabla 2.
Como quiera que se precisa identificar primero el estado
general de la carretera bajo estudio, se efectuó, antes de la
inspección detallada y además de la actualización del
inventario, un recorrido en marcha lenta por todo el tramo, el
que tenía los propósitos siguientes:
22
Observar si existen tramos a simple vista diferentes, en
cuanto a la composición del pavimento, geometría y estado
que de una primera aproximación a la división en tramos
relativamente homogéneos dentro de toda la carretera.
Observar ubicación y estado general de las facilidades de
drenaje y sus tipos
Observar estado general de los hombros (espaldones) de la
calzada
Ver si existen variaciones notables de las condiciones del
pavimento entre uno y otro carril y en que partes ocurre
esto.
Ver si existen variaciones notables de las condiciones del
pavimento en los aproches de alcantarillas y en las
intersecciones
Valorar las posibles afectaciones a la circulación de
vehículos en caso de cierres parciales para efectuar la
inspección detallada de campo
3.4.2 Determinación de la magnitud y número de unidades a
inspeccionar y deterioros a considerar.
La sección 01 en estudio es una vía de Pavimento Flexible,
consta de dos carriles que propician un ancho de circulación de
8 m en una longitud de 3325 m. Se tomarán unidades de
análisis o inspección (que también pueden llamarse unidades
de prueba) de 35 m de largo, lo que hace que posean un área de
308 m2 (8 x 35). Esta magnitud está dentro de las
23
recomendaciones del procedimiento PCI que sugiere unidades
entre los 232 93 m2 De esta manera la sección 01 estará
formada de 95 unidades de prueba de 308 m2 y la superficie
total a evaluar será de 26 600 m2 (8 x 3325) . Estas unidades de
prueba fueron todas identificadas en el terreno mediante sus
límites y un número (ver figuras 3a y 3b).
Debido a que se está en un análisis a nivel de proyecto y la
longitud de la sección 01 no es sumamente grande resulta
recomendable inspeccionar todas las unidades, es decir las 95
que contiene el tramo. De manera que no se ejecutará un
muestro de las mismas, sino que serán observadas todas las
unidades que conforman la población.
En la inspección ejecutada a cada unidad se atendió a los 19
deterioros definidos por la técnica PCI, los que aparecen
referidos en la tabla 3, junto a sus unidades de medida.
24
CALZADA ESPALDON CUNETAS ALCANT. PUENTES MUROS OTROS
N°
RU
TA
TRAMO
Lo
ng
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s
Km Mts
Carril
Km
Carril/
Km Km Km Km Km N° N° N° Mts N° Mts Mts Mts Ha. N° Mts
5121
PASO LATERAL
PORTOVIEJO
3.325
10 6.650
3.3
2.8 10
7 257
TOTAL INVENTARIO 3.325 10 6.650
3.3
2.8 10
7 257
Tabla 2.- Actualización del inventario de la carretera bajo estudio siguiendo Formato (MOP-MV-118)
25
Falla No
Descripción Unidad Falla No
Descripción Unidad
1 Grieta piel de cocodrilo m2 11 Parches m2
2 Exudación de asfalto m2 12 Agregados pulidos m2
3 Grietas en bloque (malla
gruesa) m2 13 Huecos (Baches) cantidad
4 Elevaciones-Hundimiento m 14 Cruce de rieles m2
5 Corrugaciones m2 15 Roderas m2
6 Depresiones (Blandones) m2 16 Arrollamiento transversal m2
7 Grietas de borde m 17 Grietas de deslizamiento m2
8 Grietas de reflexión m 18 Hinchamiento m2
9 Desnivel calzada-hombrillo m 19 Disgregación y desintegración
m2
10 Grietas long y transversales m
Fig. 3a.- Mediciones para fijar límites de las
unidades a inspeccionar
Fig. 3b.- Identificación, mediante un
número, de las unidades de prueba.
Tabla 3.- Deterioros considerados en el procedimiento PCI para pavimentos asfálticos
26
El catálogo PCI, expuesto en la normativa ASTM 5340 así como en la referencia
(18), brindan una descripción de cada deterioro, exponen sus posibles causas,
muestran una foto con los distintos grados de severidad y sugiere medidas para
erradicar el fallo.
En la tabla 4 se muestra un ejemplo sintetizado.
Rodera: Depresión longitudinal continúa a lo largo de la rodada. En algunos casos se hace evidente cuando la
mezcla asfáltica se desplaza formando un cordón a cada lado del área deprimida en otros cuando, después de la
lluvia, la rodada se cubre de agua.
Ilustración Severidad/Opción de
reparación
Causas posibles:
mezclas con insuficiente resistencia a
deformación plástica en combinación con
tráfico canalizado lento, pesado,
temperaturas elevadas,
la compactación insuficiente puede
provocar su inicio
Una rodera de gran magnitud puede
significar un fallo estructural del pavimento.
Medición:
Se mide en m2 de superficie afectada y su
severidad se determina promediando las
profundidades (m) que se obtienen al apoyar
una regla de 1,20m a través de la rodera en
distintos puntos profundos a lo largo de ésta.
Baja:
profundidad promedio de
6 a 13 mm
No hacer nada o fresar y
recapar
Media: profundidad
promedio entre 14 y
25mm
Bachear a profundidad
adecuada o fresar y
recapar
Alta:
profundidad promedio
>25mm
Bachear a profundidad
adecuada o fresar y
recapar
Tabla 4- Una muestra de la información disponible en catálogos de deterioros, en este caso
solamente para el deterioro “Rodera”, conocido en algunos lugares como “Ahuellamiento”.
27
3.4.3 Inspección de cada unidad de prueba
De acuerdo a los deterioros que considera el procedimiento PCI
se inspeccionó cada unidad de prueba de forma detallada (ver
figura 4). Para ello se empleó el modelo de campo que
recomienda esta metódica (ver tabla 4).
3.4.4 Estado de las condiciones del drenaje
Durante la actualización del inventario de la vía en estudio fue
necesario revisar las condiciones del drenaje, pudiéndose
apreciar que éste mantiene su integridad estructural. No
obstante, en cuanto a su funcionalidad no podemos dar igual
valoración, ya que en distintas partes se observó que no se
mantiene limpios los elementos. La basura acumulada en
algunos de ellos puede dañar la evacuación rápida del agua de
lluvia, propiciando que ésta permanezca más tiempo del
Fig. 4.- Una vista de la manera en que se inspeccionaba cada unidad
28
debido sobre el pavimento. En las figuras 5a y 5b se muestran
algunos de los elementos observados.
HOJA DE DATOS DE ESTUDIO DE LA CONDICIÓN DE CROQUIS:
CAMINOS Y ÁREAS DE PARQUEO DE SUPERFICIES DE
ASFALTO PARA UNIDAD DE PRUEBA
TRAMO_ PASO LATERAL__SECCIÓN___01____ UNIDAD DE
PRUEBA_ 13____
INSPEC. POR M C__FECHA_13/08/10_ ÁREA DE PRUEBA
(m2)_308__
1. Piel de Cocodrilo 8. Agrietamiento Reflejo de Juntas 15. Roderas (Ruteos)
2. Exudación o Sangrado 9. Caída Externa de Vía / Hombrera 16. Arrollamiento (Empellones)
3. Agrietamiento en Bloque 10. Agrietamiento Long. y Trans.
17. Agrietamiento Media Luna
(grietas de deslizamiento)
4. Bombeo y Hundimiento 11. Parchados 18. Protuberancia (hinchamiento)
5. Corrugación 12. Agregados Pulidos 19. Intemperismo (Disgregación y desintegración)
6. Depresiones 13. Baches
7. Agrietamiento de Borde 14. Cruce de Ferrocarril
ANOMALÍA
SEVERIDAD
TOTAL DENSIDAD
% VALOR
DEDUCIDO
1 L 9.18 6.89 7.04 23.11 7.50 32
1 H 7.20 7.20 2.34 44
8 L 24.00 24.00 7.79 5
10 L 16.00 16.00 5.19 6
19 L 7.20 7.20 2.34 2
N 35
mM
MM
M
35M
m
8 m
DIRECCIÓN
INSPECCIÓN
CANTIDAD
Tabla 4.- Modelo de campo utilizado y muestra de su llenado al inspeccionar la unidad 13.
Nota: Las últimas dos columnas de la parte inferior de la tabla serán comentadas en el epígrafe 4.1.1)
29
3.4.5. La búsqueda de información documental.
Seis años esperó la ciudadanía de Portoviejo para contar con un
paso lateral que descongestione el centro de la ciudad,
especialmente de los vehículos pesados.
La obra, que se inició en 1997 y entro en servicio en el año
2003 a un costo total de 5 millones de dólares, permite el
enlace con las carreteras que conducen a Manta, Guayaquil,
Quito y Quevedo.
Fig. 5a.- Acumulación de basura en el
elemento de drenaje.
Fig. 5b.- Los elementos de drenaje
mantienen su integridad
30
La obra benefició a los moradores, pues aumentó la plusvalía
del sector y las ventas en los comercios.
A partir de su puesta en servicio esta carretera ha recibido
mantenimiento en sus primeros años iniciales en lo que
respecta a limpieza de cunetas y alcantarillas que se podían
taponar por el desprendimiento de tierra de las laderas
existentes, a partir del tercer año se ha hecho un solo
mantenimiento ejecutando tareas como bacheo asfaltico y
sellado de fisuras, dejando de lado la limpieza de drenajes que
en la actualidad se encuentran tapadas algunas de ellas como se
aprecia (fig. 5a). Por otro lado se hace evidente el aumento
cada vez más intenso del tráfico
El mantenimiento de esta vía fue constante en sus inicios, en
los actuales momentos se encuentra descuidada, por tanto la
frecuencia de mantenimiento se la puede catalogar como baja
en los últimos 4 años.
3.4.6. Elementos adicionales sobre el tráfico que utiliza la vía.
Ya se comentaba en el epígrafe 1.1 sobre la magnitud y
composición del tráfico que afecta a la carretera en estudio. Si
se hiciera una conversión de esos parámetros a ejes
equivalentes de diseño de 80 kN para un primer año de análisis,
de acuerdo a la proporción de pesados y datos de referencia
(19,pag.16-25) el resultado fuera de 1,1x105 ejes, lo que hace un
31
acumulado de carga equivalente para 5 años vista de 5,9x105
ejes de 80 kN. Según referencia (19 pag.26) esto hace que el
tráfico que afecta a la carretera sea considerado como “medio
pesado”, que en la escala de magnitudes de carga, de acuerdo a
la propia referencia, tiene un tercer lugar e orden de magnitud.
Esto hace considerarlo como una carga de tráfico apreciable, lo
cual debe ser tenido en cuenta en la valoración de las
soluciones que se sugieran para esta carretera.
3.5 Instrumentos
Los instrumentos empleados fueron, además del modelo de
anotaciones, tablilla y bolígrafo, cinta métrica de 50 m de longitud,
regla rígida de dos metros y pequeño cartabón graduado, también una
cámara fotográfica. A medida que se recorría la unidad, que debe
quedar bien referenciada en el modelo, se anotaban los fallos
detectados y la severidad en ellos medida, según puede verse en la
muestra de la unidad 13 expuesta en la tabla 4 ya mencionada. La
dotación empleada para la inspección fue de tres personas.
3.6 Elementos organizativo - administrativos
Con el fin de brindar una información completa sobre este particular,
que comprenda también al trabajo de oficina y la labor de recopilación
de otra información, también necesaria para la investigación, se
incorporará un epígrafe en el capítulo IV sobre el asunto.
32
CAPÍTULO IV
4.1. Análisis e interpretación de resultados
4.1.1 Cálculo del PCI para cada unidad
A partir del trabajo de campo, donde cada unidad de prueba fue
detalladamente inspeccionada, puede entonces procederse para
calcular el PCI en un trabajo de oficina o de gabinete, como también se
le llama. Para ello se utiliza la magnitud y severidad de cada deterioro
registrado en el modelo de campo (ya señalado en epígrafe 3.4.4) para
cada unidad, atendiendo a lo cual se estiman los llamados “valores de
deducción” (VD), que significan una medida del grado de afectación
que produce en el pavimento el deterioro en cuestión. Para estimar
estos VD se acude a los gráficos proporcionados con ese fin por el
procedimiento, los que relacionan el tipo, densidad y severidad del
deterioro con el nivel de deducción que se le atribuye. Una vez que se
cuenta con el VD para cada deterioro en la unidad para la que se está
haciendo el cálculo, se suman todos y se obtiene un valor de deducción
total (VDT) a partir del cual, una vez corregido mediante un proceso
iterativo (VDC), se calcula el PCI de la unidad como la diferencia 100
– VDC. Para ilustrar este procedimiento, paso a paso, para una unidad
de prueba se acudirá al registro correspondiente a la unidad 13, ya
mostrado en epígrafe 3.4.4. Por comodidad para la explicación se
repite la parte inferior del modelo de campo en la tabla 5.
Paso 1.- Hallar el total de cada deterioro y severidad anotándolo en la
columna “Total” del modelo de campo. Calcular la densidad que
33
corresponda anotándola en la columna que sigue y, por último, estimar
el valor de deducción (ej. figura 6) para cada deterioro y severidad
cuyo valor se expresa en la última columna del modelo.
Por ejemplo, en el caso del deterioro “Grietas piel de cocodrilo”
(deterioro 1) de la unidad 13, para nivel de severidad baja (L, low en
inglés), el área total afectada es de:
Total = 9,18 + 6.89 + 7,04 = 23.11 m2,
como puede apreciarse en la fila 1, antepenúltima columna de la tabla
5. Esto significa una densidad porcentual del mismo (deterioro 1L) de:
(23,11/ 308)*100 =7,50 %
Empleando ahora el gráfico apropiado, dado en la normativa ASTM
D6433, que se muestra en la figura 6, se obtiene el Valor Deducido
(VD)= 32
FALLA
SEVERIDAD
TOTAL DENSIDAD
% VALOR
DEDUCIDO
1 L 9.18 6.89 7.04 23.11 7.50 32
1 H 7.20 7.20 2.34 44
8 L 24.00 24.00 7.79 5
10 L 16.00 16.00 5.19 6
19 L 7.20 7.20 2.34 2
TOTAL (VDT) 89
CANTIDAD
Tabla5.- Parte inferior del modelo de campo de una unidad de prueba (la unidad 13 en este caso)
donde se hacen los primeros cálculos para determinar PCI de la misma.
34
Este VD es una especie de factor de peso para indicar el efecto que
tiene el tipo de deterioro, su extensión y severidad sobre la integridad
del pavimento.
De esta forma se procede entonces para cada tipo y severidad de
deterioro, lo que significa que, en el caso de la sección 13, se obtienen
los VD señalados en la última columna de la tabla 5 y, por tanto, un
VDT=89.
Paso 2.-.Aquí se determina el máximo número de deducciones (m).
2a.-Si solo uno o ninguno de los valores de deducción es superior a 2
(para vías pavimentadas) o a 5 (para vías no pavimentadas), el valor de
deducción total se utiliza como el Valor de Deducción Corregido
(Corrected Deduct Value, CDV) máximo en el paso 4; de otra manera
Fig. 6.- Gráfico para estimar el VD correspondiente al deterioro “Grieta piel de cocodrilo”
de la unidad 13, severidad baja (deterioro 1L de la tabla 5).
Grietas piel de cocodrilo Asfalto 1
Densidad del deterioro (%)
Val
or
de
de
du
cció
n (
VD
)
35
habrá que ejecutar los pasos 2b y 2c. En el ejemplo que aquí se
desarrolla habrá que ejecutar estos pasos.
2b.- Hacer un listado con los valores de deducción en orden
descendente. Así el orden de los valores de la unidad 13 será 44, 32,
6, 5, 2
2c.- Determinar el número posible de valores de deducción m
mediante la fórmula:
mi= 1+(9/98)(100-HDVi) ………………………….(1)
Donde:
mi = número máximo de posibles valores de deducción, incluyendo la
fracción, para la unidad muestral i.
HDVi = valor de deducción máximo para la unidad de prueba i, que en
el caso de la unidad 13 es 44, por lo que m=6,14.
2d.- El número de valores de deducción debe reducirse a m,
incluyendo su parte fraccionaria. Si el número de valores de deducción
disponibles son inferiores a m entonces se emplean todos. Como en
este caso se dispone de 5<6,14 habrá que utilizarlos todos.
Paso 3.-Determinar ahora el máximo Valor de Deducción Corregido
siguiendo las siguientes orientaciones:
36
3a.- Determinar la cantidad q de valores de deducción mayores que 2
(vías pavimentadas) ó 5 (no pavimentadas). Para este caso de la
unidad 13 se tiene q=4
3b.- Determinar el valor de deducción total como la suma de los
valores de deducción individuales. En este ejemplo es 89 Véase la
última fila de la tabla 5.
3c.- Calcular ahora el CDV, Valor de Deducción Corregido,
empleando la curva de corrección adecuada (figura 7), en este caso la
correspondiente a pavimentos asfálticos. Este valor se estima como 50
(tabla 6).
3d.- Reducir a 2 el menor valor individual de deducción superior a 2
para el caso de carreteras pavimentadas; para las no pavimentadas el
valor de referencia es 5. Calcular de nuevo CDV (ver tabla 6.) Repetir
los pasos 3a a 3c hasta que q = 1.
3e.- El máximo CDV es el mayor de los así determinados.
Fig. 7- Curvas el valor de deducción corregido (CDV, siglas en inglés) a partir del valor de deducción total (VDT)
para el caso de carreteras y áreas de parqueo asfálticas.
Val
or
de
ded
ucc
ión
co
rre
gid
o
(CD
V)
Valor de deducción (VDT)
q= número de valores de
deducción >2
q=1
q=2 q=3
q=4 q=5
q=6 q=7
37
# VALOR DEDUCIDO Total q CDV
1 44 32 6 5 2 89 4 50
2 44 32 6 2 2 86 3 54
3 44 32 2 2 2 82 2 60
4 68 2 2 2 2 52 1 52
Paso 4. Calcular ahora el PCI restando de 100 el máximo CDV
En el caso de la unidad 13 será entonces 100 – 60=40 punto. A cada
valor PCI calculado corresponde una calificación en la escala que contiene el
procedimiento y que se muestra en la figura 8. Allí pueden apreciarse dos
escalas, una, la de la izquierda, más abierta y con un menor rango de
calificaciones, la de la derecha, más cerrada y específica. Esta última para
utilizar donde se requiere mayor precisión en la calificación como es este
caso a nivel de proyecto, la primera para donde baste emitir una calificación
cualitativa. El sistema Micro PAVER 6.0 (12) admite conformar los rangos de
calificación del PCI de acuerdo a los criterios del usuario para un uso de
ocasión
Tabla 6.- Estimación del máximo Valor de Deducción Corregido (CDV)
Figura 8.- La escala cualitativa de la de la izquierda, más abierta y con un menor rango de
calificaciones, la de la derecha, más cerrada y específica. Esta última para utilizar donde se requiere
mayor precisión en la calificación, la primera para donde baste emitir una calificación cualitativa. Se
señalan algunas acciones de conservación asociadas a la calificación.
PCI
100
00
10
25
40
55
70
85
0
Calificación
Excelente
Muy bueno
Fallado
Muy pobre
Pobre
Adecuado
Bueno
Umbral de
intervención
Reconstrucción
Actuar a corto
plazo
38
En la propia figura 8 se hace notar que la evaluación de “Regular”
(40 PCI 50), la que puede resultar una condición aceptable para el
usuario, es ya un alerta para la Administración de Carreteras, y sugiere
su vigilancia estrecha y estudio de soluciones para ejecutar a, más
tardar, al mediano plazo. Los valores de PCI muy próximos a la
transición a malo (40) establecen el umbral óptimo de intervención y
una vez que el pavimento se encuentre por debajo de 40, en la clase de
Malo, debe actuarse a corto plazo. La calificación de Muy Malo no
debiera alcanzarse nunca. Es decir, aunque estos criterios son propios
para aplicar a tramos relativamente grandes de carreteras, pudiera
decirse que, en el caso de la unidad 13 en particular, se asoma una
situación de intervención, que pudiera ser parte de una aplicable a una
mayor área o pudiera ser puntual.
4.1.2 El PCI de toda la sección, su distribución en la carretera y los
puntos singulares
Una vez que se cuenta con el valor PCI de cada unidad se obtiene el de
toda la carretera promediando los mismos. En la tabla 7 se muestran
los valores PCI para cada una de las 95 unidades de prueba, a partir de
los cuales se estimó un PCI medio para la sección de 82,7 puntos, que
la califica, según figura 8, como de estado “Muy Bueno”. Tiene una
desviación estándar de 14 puntos, valor que comparado con el de la
39
media (14/82,7) arroja una variación relativa del 17%, que no es de
consideración. No obstante, no es bueno solo guiarse solo por esta
valoración cuando estamos considerando una sección de algo más de 3
km de longitud. Lo que mejor caracteriza la situación de la sección en
todo su largo, a los efectos de las condiciones apreciadas por los
usuarios de la vía y de las medidas a tomar, es la distribución que
tiene el PCI en el trayecto completo de la carretera. Ello se aprecia
bien en el gráfico de la figura 9, donde se marcan los puntos
singulares. Estos puntos singulares son aquellos que presentan un valor
PCI bien por debajo de los de su vecindad, denotando un problema
local que debe identificarse. Estos puntos se señalan con asterisco (*)
en la tercera columna de la tabla 7.
UNIDAD ABSCISA PCI CALIFICACION
1 0+017.5 74 BUENO
2 0+052.5 78 BUENO
3 0+087.5 68 ADECUADO
4 0+122.5 70 BUENO
5 0+157.5 38* POBRE
6 0+192.5 92 BUENO
7 0+227.5 81 BUENO
8 0+262.5 81 BUENO
9 0+297.5 65 ADECUADO
10 0+332.5 69 ADECUADO
11 0+367.5 75 BUENO
12 0+402.5 71 BUENO
40
13 0+437.5 40* POBRE
14 0+472.5 72 BUENO
15 0+507.5 93 BUENO
16 0+542.5 100 BUENO
17 0+577.5 96 BUENO
18 0+612.5 81 BUENO
19 0+647.5
61
ADECUADO
20 0+682.5 70 BUENO
21 0+717.5 70 ADECUADO
22 0+752.5 71 BUENO
23 0+787.5 71 BUENO
24 0+822.5 68 ADECUADO
25 0+857.5 84 BUENO
26 0+892.5 74 BUENO
27 0+927.5 80 BUENO
28 0+962.5 84 BUENO
29 0+997.5 44* POBRE
30 1+032.5 86 BUENO
31 1+067.5 77 BUENO
32 1+102.5 69 ADECUADO
33 1+137.5 52* ADECUADO
34 1+172.5 85 BUENO
41
35 1+207.5 84 BUENO
36 1+242.5 89 BUENO
37 1+277.5 90 BUENO
38 1+312.5 92 BUENO
39 1+347.5 100 BUENO
40 1+382.5 84 BUENO
41 1+417.5 85 BUENO
42 1+452.5 84 BUENO
43 1+487.5 95 BUENO
44 1+522.5 89 BUENO
45 1+557.5 76 BUENO
46 1+592.5 81 BUENO
47 1+627.5 85 BUENO
48 1+662.5 81 BUENO
49 1+697.5 84 BUENO
50 1+732.5 79 BUENO
51 1+767.5 77 BUENO
52 1+802.5 49* ADECUADO
53 1+837.5 78 BUENO
54 1+872.5 89 BUENO
55 1+907.5 91 BUENO
56 1+942.5 90 BUENO
57 1+977.5 88 BUENO
42
58 2+012.5 90 BUENO
59 2+047.5 96 BUENO
60 2+082.5 89 BUENO
61 2+117.5 95 BUENO
62 2+152.5 98 BUENO
63 2+187.5 95 BUENO
64 2+222.5 95 BUENO
65 2+257.5 97 BUENO
66 2+292.5 94 BUENO
67 2+327.5 98 BUENO
68 2+362.5 99 BUENO
69 2+397.5 90 BUENO
70 2+432.5 99 BUENO
71 2+467.5 99 BUENO
72 2+502.5 91 BUENO
73 2+537.5 89 BUENO
74 2+572.5 100 BUENO
75 2+607.5 100 BUENO
76 2+642.5 97 BUENO
77 2+677.5 100 BUENO
78 2+712.5 84 BUENO
79 2+747.5 96 BUENO
80 2+782.5 88 BUENO
43
81 2+817.5 90 BUENO
82 2+852.5 94 BUENO
83 2+887.5 79 BUENO
84 2+922.5 75 BUENO
85 2+957.5 89 BUENO
86 2+992.5 95 BUENO
87 3+027.5 93 BUENO
88 3+062.5 70 ADECUADO
89 3+097.5 54* ADECUADO
90 3+132.5 53* ADECUADO
91 3+167.5 97 BUENO
92 3+202.5 94 BUENO
93 3+237.5 97 BUENO
94 3+272.5 85 BUENO
95 3+307.5 85 BUENO
Un resumen de los deterioros significativos observados en estas unidades y sus
causas posibles se presentan en la tabla 8 que sigue. En la última columna se
exponen las medidas puntuales que podrían subsanar esas fallas.
Tabla 7.- Resultados del cálculo PCI en cada unidad de la sección 01 ubicadas de acuerdo al
estacionado mostrado a partir del cero de la carretera.
44
Unidad
No
Deterioros
significativos
observados
Causas
posibles
Medidas para subsanar los fallos
detectados
5 1L, 4M, 13M,
19L
CLIMA BACHEO Y LIMPIEZA DE
DRENAJES
13 1L, 1H, 10L, 8L,
19L
TRAFICO BACHEO Y SELLADO DE
FISURAS DEL TRAMO
29 1L, 1H, 10L, 17L TRAFICO SELLADO DE FISURAS Y
LIMPIEZA DE CUNETAS
33 1M, 1L, 10L CLIMA BACHEO Y LIMPIEZA DE
DRENAJES
52 1H, 3L, 7M, 10L CLIMA LIMPIEZA DRENAJES
89 1L, 10L, 11L TRAFICO BACHEO Y SELLADO DE
FISURAS
90 10L, 11M TRAFICO RECONFORMACION
Tabla 8.- Deterioros significativos y causas probables en los puntos singulares de la
carretera.
45
VARIACION DEL PCI EN TODO EL PROYECTO
Fig. 9.- Distribución del PCI a lo largo de la carretera inspeccionada. Se señalan los puntos singulares con una orla en rojo.
82,7 PCI medio
46
Estas medidas se corresponden con aquellas recomendadas por el
procedimiento, las que aparecen sintetizadas en la tabla que aparece en
el Anexo 1.
4.1.3 Determinación de los tramos homogéneos dentro de la
carretera estudiada
A partir del gráfico de la distribución de valores PCI puede
hacerse un estimado de los tramos homogéneos. La conveniencia
de estructurar toda la vía en tramos homogéneos es que eso
posibilita un análisis particular de aquellas partes de la carretera
que presentan características diferentes a otras en una cierta
extensión, lo que permite señalar las medidas apropiadas a cada
tramo de acuerdo a sus particularidades, lo que desde el punto de
vista técnico y económico debe resultar más apropiado. Es decir,
se busca conformar un juicio y proponer medidas que se adecuen
a los tramos que pueden diferenciarse, de acuerdo a su estado,
dentro de la carretera en estudio. Los tramos homogéneos así
determinados aparecen en la figura 10, mientras que en la tabla 9
se exponen los distintos elementos que identifican
cuantitativamente a los mismos.
La caracterización de estos tramos homogéneos se hace mediante
el valor medio del PCI dentro de la extensión que abarcan. Es
bueno hacer notar que el valor medio del PCI fue calculado
mediante la fórmula:
………………….(2) N
APCIePCItANPCIs
)(
47
Donde:
PCIs: valor PCI de la sección de control
PCIt: valor PCI medio de las unidades representativas
PCIe: Valor PCI medio de las muestras excepcionales, en este
caso las unidades singulares
N: número total de unidades de prueba en la sección
A: número de unidades excepcionales
TRAMOS HOMOGÉNEOS
Desde Hasta
Longitud Total PCIt PCIe PCI Calificación
unidad unidad Total (m) excepcionales en el tramo en el tramo tramo del tramo
1 14 14 490 2 74.67 39 69.57 BUENO
15 18 4 140 0 92.5 0 92.50 EXCELENTE
19 35 17 595 2 75.6 48 72.35 MUY BUENO
36 60 25 875 1 86.75 49 85.24 MUY BUENO
61 77 17 595 0 96.24 0 96.24 EXCELENTE
78 95 18 630 2 88.19 54 84.33 MUY BUENO
El valor medio así calculado aproxima mejor a este indicador al valor real que como
promedio presenta el tramo, al darle un peso diferenciado a las unidades
excepcionales, las que deben ser intervenidas con medidas inmediatas con vista a
mejorar las condiciones de cada tramo en breve.
Otra forma de ver la calificación que se da a cada tramo homogéneo es la que aparece
en la figura 11. Puede allí observarse como el tramo inicial, sin tener mala
Tabla 9.- Caracterización de los tramos homogéneos determinados por observación en gráfico de la figura 10.
48
calificación, es el que presenta las condiciones más desfavorables y es el que
demanda mayor atención al mediano plazo, pues según Shain (13) la curva PCI vs
tiempo comienza a incrementar su caída entre los 55 y 70 puntos, por lo que es de
esperar un decrecimiento más acelerado del índice PCI en este tramo que en el resto.
No obstante, puede resultar conveniente realizar otros análisis antes de hacer
propuestas desde ahora.
49
Tramo homogéneo 4 Tramo homogéneo 5
Tramo homogéneo 6
PCI medio = 85.24
PCI medio=96.24
PCI
medio=84.3
3
Fig. 10.- Tramos homogéneos determinados de acuerdo a la variación observada del PCI a lo largo de la carretera.
50
4.1.4. Estimación de la superficie deteriorada y peso de cada factor
influyente en los tramos bajo estudio
Como quiera que se inspeccionó toda la carretera puede estimarse
ahora, a partir de lo recogido en cada unidad, la superficie
deteriorada por cada tipo de deterioro. Esto resulta importante para
conocer la incidencia relativa de cada uno en términos de área y
hasta qué punto se extiende el daño general dentro del tramo de que
se trate. En la tabla 10 se expone la manera en que esto se hizo para
el tramo homogéneo 1. De igual forma, el proceso se realizó para el
resto de los tramos.
Ahora bien, para hacer un análisis de las causas del estado de cada
tramo, es decir, de aquellas que han hecho que se presenten los
deterioros ahora detectados, de manera que se pueda incidir sobre
ellas para detener o subsanar la degradación del pavimento, hay que
ir a los elementos más generales que provocan los fallos (carga,
clima y otros elementos) pues de acudir a las causas específicas de
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
1 2 3 4 5 6
Número del tramo homogéneo
Val
or
PC
I
Fig. 11.- Valor PCI medio para cada tramo homogéneo
B MB
MB MB E
E
51
cada tipo de deterioro, en una superficie de la magnitud de la que
comprende un tramo, no conduciría a una conclusión generalizable.
Precisamente, el procedimiento PCI estructura en esas tres causas
generales los deterioros que pueden presentarse. La tabla 11 refleja,
para el caso de los pavimentos flexibles, lo que estipula el método.
Lo anterior no significa que no sea recomendable apreciar cómo se
manifiesta cada tipo de deterioro en particular en el tramo en
cuestión.
En lo adelante se expone el análisis, con cierto detalle de los tramos
de más baja puntuación (tramo 1 y 3). Sobre los demás, que
presentan mucho mejor estado el análisis es más general.
TRAMO HOMOGÉNEO 1
MUESTRA 1 2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 TOTAL
(m2)
1L 1.52 20.5 10.2 5.6 0.6 21.32 17.16 8.81 18.31 23.11 10.05 137.18
1H 7.2 7.2
4M 3 3
7H 30 30
8L 27 24 51
9M 8 8
10L 53 53 40 110 92 45 60 16 65 534
13L 2.39 1 3.39
13M 10.11 10.11
17L 0.47 38.2 8.45 4.76 7 0.72 59.6
19L 2.75 3.4 7.2 13.35
Tabla 10.- Cálculo del total de superficie dañada (m2) por cada tipo de deterioro de acuerdo a los
registros de la inspección hecha en las unidades del tramo 1.
52
Pavimentos de superficie asfáltica
Código Deterioro Causa Código Deterioro Causa
01 Grieta piel de cocodrilo Carga 11 Parches Otros
02 Exudación de asfalto Otros 12 Agregados pulidos
Otros
03 Grietas en bloque (malla gruesa) Clima 13 Huecos (Baches) Carga
04 Elevaciones-Hundimiento Otros 14 Cruce de rieles Otros
05 Corrugaciones Otros 15 Roderas Carga
06 Depresiones (Blandones) Otros 16 Arrollamiento transversal
Carga
07 Grietas de borde Carga 17 Grietas de deslizamiento
Otros
08 Grietas de reflexión Clima 18 Hinchamiento Otros
09 Desnivel calzada-hombrillo Otros 19 Disgregación y desintegración
Clima
10 Grietas long y transversales Clima
4.1.4.1 Caso del tramo 1.
Para dar una idea de la magnitud en que cada elemento influye en el
estado del tramo, de acuerdo a la tabla anterior, lo que a su vez
depende del tipo y severidad del deterioro, lo que se hace es acudir a
los valores de descuento o deducción (VD) correspondientes a los
fallos detectados en el tramo. De manera que se suman los VD
correspondientes a cada tipo y severidad de deterioro presentes en el
tramo completo y esta suma será el peso de ese deterioro en la causa
que se le asocia. Así, para el tramo homogéneo 1 se tiene la situación
que se presenta en la tabla 12.
Tabla 11.- Causas generales que provocan los diferentes tipos de deterioro.
53
DETERMINACIÓN DE LA CAUSA PRIMARIA DEL DETERIORO EN EL
TRAMO HOMOGÉNEO 1
TIPO DE
DETERIORO m2 % SEVERIDAD
DENSIDAD
EN LA
SECCION
VALOR DE
DEDUCCION
GRIETA PIEL
COCODRILO 137.18 3.18 BAJA 60.17 52
GRIETA PIEL
COCODRILO 7.2 0.17 ALTA 3.16 47
ELEVACION-
HUNDIMIETO 3 0.07 MEDIA 1.32 15
GRIETAS DE BORDE 30 0.7 ALTA 13.16 26
GRIETAS DE
REFLEXION 51 1.18 BAJA 22.37 12
DESNIVEL
CALZADA 8 0.19 MEDIA 3.51 6
GRIETAS LONG. Y
TRANSV 534 12.38 BAJA 234.21 60
HUECOS (BACHES) 3.39 0.08 BAJA 1.49 24
HUECOS (BACHES) 10.11 0.23 MEDIA 4.43 64
GRIETAS
DESLIZAMIENTO 59.6 1.38 BAJA 26.14 11
DISGREGACION Y
DESINTE 13.35 0.31 BAJA 5.86 4
TOTAL DETERIORO 856.83 19.87
VD Total 321
SIN DETERIORO 3455.17 80.13
El gráfico de la figura 12 complementa la información de la tabla anterior y deja
ya ver el peso de cada elemento general de causa en la situación de deterioro que
presenta el tramo, que es en definitiva la unidad de trabajo para recomendar las
acciones de conservación que se entiendan necesarias. Como se puede ver la
carga (peso del tráfico) es el elemento principal de las deficiencias que presenta
el tramo 1, por lo que la estructura del pavimento en el mismo ya denota cierto
agotamiento, manifestado en buena medida por los baches y grietas piel de
Tabla 12.- Estimación cuantitativa de los aspectos que permiten llegar a las causas más generales que influyen
en el estado del pavimento del tramo 1. El color de la fila está asociado a la causa del deterioro que
comprende, lo cual sigue lo establecido en la tabla 11
54
cocodrilo (ver última columna de la tabla 12 para estos deterioros). Aunque el
área afectada por estos fallos no es de consideración (ver figura 13) su presencia
y peso, junto a lo ya expresado en el epígrafe 3.4.6 sobre la magnitud del tráfico
esperado, hacen recomendar un estudio inmediato de las condiciones
estructurales en el tramo o, al menos, proponer, con los elementos que aquí
existen un refuerzo de la estructura en el mediano plazo. De inmediato resulta
necesario reparar las zonas donde se presentan los baches, grietas piel de
cocodrilo severas y fallos de borde, con vista a retrasar en lo posible la
degradación estructural del firme.
0
20
40
60
80
CARGA CLIMA OTROS
Peso de cada factor de causa en los deterioros
del tramo 1
CARGA % CLIMA % OTROS %
213 66.35 76 23.68 32 9.97
Figura 12.- Peso de cada factor general de causa en el estado del tramo homogéneo 1 estimado
como la relación entre la suma de VD que se asocia a cada uno y el VD total
Causa general
Pes
o (
%)
55
Por otra parte, si se observa la frecuencia de estos deterioros (Figura 14) dentro
del tramo, podrá verse que las grietas piel de cocodrilo están presentes en un
buen número de unidades de prueba, aunque en la mayor parte de ellas con
severidad baja, pero acompañadas por otros tipos de grietas, todo lo cual
constituye una ventana para la entrada del agua hacia las capas inferiores del
pavimento, incrementando su degradación estructural. Todos los elementos
anteriores deberán tenerse en cuenta para formular propuestas de reparación a
corto y mediano plazo en este tramo.
1L 3%
1H 0%
4M 0%
7H 1%
8L 1% 9M
0% 10L 13%
13L 0%
13M 0%
17L 2%
19L 0%
Sin deterioro
80%
Porcentaje de área afectada por cada tipo de deterioro
en el tramo 1.
0 5 10 15
Grieta piel de cocodrilo
Grietas en bloque…
Corrugaciones
Grietas de borde
Desnivel calzada-…
Parches
Huecos (Baches)
Roderas
Grietas de…
Disgregación y…
No de unidades en que aparece el deterioro
Det
erio
ro d
etec
tad
o
Severidad Baja (L)
Fig. 14.- Frecuencia de los diferentes tipos de deterioro observados en el tramo homogéneo 1.
Figura 13.- Superficie estimada dañada por los deterioros identificados según su número y
severidad.
56
4.1.4.2. Análisis del tramo homogéneo 3.
Siguiendo los mismos lineamientos que en el tramo anterior
obtenemos la superficie dañada por cada tipo de deterioro. En la
tabla 13 se expone la manera en que esto se hizo para el tramo
homogéneo 3.
TRAMO HOMOGÉNEO 3
MUESTRA 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 TOTAL
1L 23,93 10,2 8,4 7,5 8,87 18,4 13,56 90,86
1M 15,12 15,12
1H 11,2 11,2
2L 1,75 0,36 1,05 3,16
3L 40,7 33,93 74,63
10L 132 44 57 130 122 147 63 78 117 73 53 31 39 67 46 68 59 1326
10M 32 32
17L 31,2 31,29 15,14 4,2 7,41 8,64 97,88
19L 3,48 2,38 1,54 7,4
Tabla 13.- Cálculo del total de superficie dañada (m2) por cada tipo de deterioro de acuerdo a los registros
de la inspección hecha en las unidades del tramo 3.
Así, para el tramo homogéneo 3 se tiene la situación que se presenta en la tabla 14.
57
DETERMINACIÓN DE LA CAUSA PRIMARIA DEL DETERIORO EN EL
TRAMO HOMOGÉNEO 3
TIPO DE DETERIORO M2 % SEVERIDAD
DENSIDAD
EN LA
SECCION
VALOR DE
DEDUCCION
GRIETA PIEL
COCODRILO 90,86 1,73 BAJA 39,85 46
GRIETA PIEL
COCODRILO 15,12 0,29 MEDIA 6,63 43
GRIETA PIEL
COCODRILO 11,2 0,21 ALTA 4,91 54
EXUDACION DE
ASFALTO 3,16 0,06 BAJA 1,39 1
GRIETAS EN
BLOQUE 74,63 1,43 BAJA 32,73 17
GRIETAS LONG. Y
TRANSV 1326 25,32 BAJA 581,58 171
GRIETAS LONG. Y
TRANSV 32 0,61 MEDIA 14,04 21
GRIETAS
DESLIZAMIENTO 97,88 1,87 BAJA 42,93 45
DISGREGACION Y
DESINTE 7,4 0,14 BAJA 3,25 3
TOTAL DETERIORO 1658,25 31,66
VD Total 401
SIN DETERIORO 3577,75 68,34
Tabla 14.- Estimación cuantitativa de los aspectos que permiten llegar a las causas más generales que
influyen en el estado del pavimento del tramo 3. El color de la fila está asociado a la causa del deterioro
que comprende lo que sigue lo establecido en la tabla 11.
De igual manera en el gráfico de la figura 15 complementamos la información
de la tabla anterior. Como se puede ver el daño por efecto del clima, predomina
por sobre la carga (peso del tráfico) y es el elemento principal de las deficiencias
que presenta el tramo 3, esto se debe a que presentan una falta de mantenimiento
oportuno en cuestiones de drenaje, que tiende a formarse lagunas sobre la
superficie que después se filtran por lo que la estructura del pavimento se
debilita, lo que unido al progresivo envejecimiento del mismo lo hace mas
vulnerable a los efectos de la carga y la abrasión de los neumáticos, que
promueven la desintegración de la carpeta asfáltica en determinadas zonas.
58
Vemos que el área afectada por estos fallos asociados a los problemas de
humedad y clima en general tiene una cierta consideración (ver figura 16). De
inmediato resulta necesario limpiar los drenajes existentes así como reparar las
zonas donde se presentan las grietas de mayor severidad.
CARGA % CLIMA % OTROS %
143 35,66 212 52,87 46 11,47
Figura 15.- Peso de cada factor general de causa en el estado del tramo homogéneo 3 estimado
como la relación entre la suma de VD que se asocia a cada uno y el VD total
0
10
20
30
40
50
60
CARGA CLIMA OTROS
Peso de cada factor de causa en los deterioros del tramo 3
Causa general
Pes
o (
%)
59
Figura 16.- Superficie estimada dañada por los deterioros identificados según su número y
severidad.
Por otra parte, si se observa la frecuencia de estos deterioros (Figura 17) dentro
del tramo, podrá verse que las grietas longitudinales y transversales están
presentes en todas las unidades de prueba, aunque en la mayor parte de ellas
con severidad baja, acompañadas por otros tipos de grietas, entre ellas las de
piel de cocodrilo, esto constituye al igual que en el tramo anterior una ventana
para la entrada del agua hacia las capas inferiores del pavimento,
incrementando su degradación estructural que también es evidente en ciertas
partes del tramo.
De acuerdo a los elementos mencionados la reparación de grietas para este
tramo debe ser inmediata ya que se encuentra con severos daños estructurales.
1L 2%
1M 0%
1H 0%
2L 0%
3L 2%
10L 25%
10M 1%
17L 2%
19L 0%
SIN DETERIORO 68%
Porcentaje del area afectada por cada tipo de deterioro en el tramo 3
60
D
E
T Piel de cocodrilo
E
R
I
O Grietas de deslizamiento
R
O
Exudación
Severidad baja (L)
Grietas longitudinales y
Severidad Media o Alta (M-H)
D Transversales
E
T
E
C Grietas en bloque (malla)
T
A
D
O Disgregación
0
5
10
17
No. de unidades en que aparece el deterioro
Fig. 17.- Frecuencia de los diferentes tipos de deterioro observados en el tramo homogéneo 3.
4.1.4.3. Análisis del resto de los tramos
Para el análisis de los tramos homogéneos 2, 4, 5 y 6 cuyas
calificaciones son las mejores en el estado del pavimento,
observamos las superficies dañadas por cada tipo de deterioro
61
cuyas tablas se encuentran en el Anexo 2. Para tramo 2 (tabla15),
tramo 4 (tabla17), tramo 5 (tabla19) y tramo 6 (tabla21).
Para los tramo 2 y 4 (fig. 18 y fig. 20) del Anexo 2, vemos que el
factor clima incide de manera más preponderante sobre el factor
tráfico en aproximadamente un 40%.
Para el tramo 5 y 6 (fig. 22 y fig. 24) del Anexo 2, vemos que el
factor clima y el factor trafico están casi en iguales condiciones,
sin marcar una considerable diferencia, predominando otros
factores externos en el tramo 6.
En conclusión la incidencia del clima en los deterioros en los
tramos 2, 4, 5 y 6 es la más notable, rebasa en 60% la del trafico,
lo que se traduce en efectos de humedad y condiciones
ambientales de temperatura sobre el pavimento.
También están presentes grietas estructurales y de otro tipo, así
como se evidencia el deterioro que ha venido teniendo el
pavimento por la presencia de parches. Todo esto hace pensar en
la necesidad de eliminar el efecto del agrietamiento actual y
potencial mediante trabajos puntuales, dado el buen estado general
del pavimento, de acuerdo a las puntuaciones del PCI. Sin
embargo, por las condiciones dadas en los tramos con estados más
desfavorables, como el 1 y el 3, tal vez sea recomendable
considerar una solución en extensión, para toda la carretera,
mediante un recape asfaltico o un refuerzo, que además de brindar
resistencia estructural adicional al pavimento en consonancia con
el trafico que lo utiliza, lo impermeabiliza y logra una superficie
62
de rodadura más confortable que la actual durante un buen número
de años. Esto será analizado con cierto detalle más adelante. En el
anexo 3 se desarrolla un análisis del cálculo de refuerzo para la vía
en estudio.
4.2. Posibles estrategias a considerar
4.2.1. Variante expeditiva
Una variante simple, que no contempla el efecto del transcurrir de los
años en el pavimento ni en las medidas que puedan analizarse lo
constituye la propuesta de ejecutar los trabajos de reparación de los
deterioros detectados en cuanto las posibilidades financieras lo permitan.
Esto es lo que comúnmente se hace por las entidades que atienden la
conservación de carreteras, que basan entonces los cálculos de recursos
materiales y financieros en los deterioros detectados hoy.
Para realizar el mantenimiento simple de esta vía de acuerdo a los
diferentes deterioros identificados y sus respectivas causas se proponen
realizar las siguientes actividades:
Bacheo asfaltico en los deterioros encontrados como grietas piel de
cocodrilo, grietas de bloque, huecos, baches que están plenamente
identificados en la evaluación adjunta.
Reposición de material con sub-base clase III y después con base
clase I para subsanar deterioros de elevación y hundimientos, así
como desnivel de calzada. Posterior a la imprimación
correspondiente se colocaría una carpeta asfáltica de espesor 2
pulgadas con el objetivo de mejorar la estructura de la vía.
63
Sellado de grietas longitudinales y transversales así como, grietas de
deslizamiento con una capa bituminosa de sellado.
Aplicar lechada asfáltica (slurry seal) en las superficies que
presentan desintegración, cuya cantidad no es considerable y es de
severidad baja. Con esto se impermeabiliza el área dañada y se
detiene la desintegración por la pérdida de los finos.
Se considera importante mejorar la información en la vía por lo que
se considera incorporar rótulos informativos en lugares que no
existen y se necesita.
Debe ejecutarse la limpieza de cunetas, ya que estas se encuentran en
la mayoría de casos llenas de tierra, por lo que se considera despejar
toda esa basura. Limpiar también las alcantarillas, tanto en las
entradas como en las salidas.
Para los trabajos de rehabilitación de esta vía, se ha considerado como
fuente de aprovisionamiento de materiales para todo uso, a la cantera
Holcim la misma que está ubicada a una distancia de 12,5 Km al centro
de gravedad del proyecto. La mezcla asfáltica también se encuentra a la
misma distancia ya que existe un proveedor al frente de dichas canteras.
Todos estos trabajos se lo realizaran de acuerdo a las especificaciones
generales para la construcción de caminos y puentes MTOP-001-F-2002.
Para ello se ha elaborado un presupuesto valorado de los trabajos
emergentes a realizar.
64
PRESUPUESTO REFERENCIAL
RUBRO DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P.UNITARIO P.TOTAL
303-2(2) Excavación en suelo con desalojo m3 200,00 5,26 1.052,00
403-1c Sub-base, clase 3 m3 8,00 7,14 57,12
404-1a Base Clase 1 m3 6,00 8,16 48,96
405-1(1) Asfalto para riego de imprimación lt 480,00 0,41 196,80
405-5 Capa de rodadura de hormigón asfaltico en planta e= 2" m2 414,00 7,15 2.960,10
405-6 Capa bituminosa de sellado m2 3.500,00 0,62 2.170,00
S/N
Transporte de material de base y sub-base y mezcla 12,5
km m3-km 1.207,13 0,20 241,43
MR-111 Limpieza de cunetas y encauzamiento a mano m3 30,00 5,35 160,50
MR-112 Limpieza de Alcantarillas m3 8,00 6,80 54,40
MR-113 Bacheo asfáltico menor m3 50,00 135,00 6.750,00
slurry seal m2 1.500,00 1,68 2.520,00
S/N Rótulos informativos u 6,00 480,00 2.880,00
TOTAL EN DOLARES
19.091,31
En esta variante no se destaca el momento de la ejecución de los diferentes trabajos ni
se consideran sus efectos en el pavimento con el tiempo. Tampoco tiene en cuenta el
estado diferenciado de los distintos tramos y las consideraciones estructurales del
pavimento según sus modos de fallo y las causas a ellos asociadas. Ello la aleja de las
formas en que los sistemas modernos de gestión proponen y evalúan alternativas
factibles de conservación. Por esa razón se pasan a valorar las variantes que aparecen
más abajo y que se apoyan en el estado determinado para cada tramo, el que aparece
resumido en la tabla siguiente:
TRAMOS HOMOGÉNEOS
Desde Hasta
Longitud Total PCIt PCIe PCI Calificación
unidad unidad Total (m) excepcionales en el tramo en el tramo tramo del tramo
1 14 14 490 2 74.67 39 69.57 BUENO
15 18 4 140 0 92.5 0 92.50 EXCELENTE
19 35 17 595 2 75.6 48 72.35 MUY BUENO
36 60 25 875 1 86.75 49 85.24 MUY BUENO
61 77 17 595 0 96.24 0 96.24 EXCELENTE
78 95 18 630 2 88.19 54 84.33 MUY BUENO
Total 95 3325 7 unidades
82.7
65
4.2.2. Variante de conservación mínima
Estrategia de mantenimiento rutina
Año/tramo 1 2 3 4 5 6 $ PCI
PCI/ini 69.57 92.50 72.35 85.24 96.24 84.33 83
1
Rep solo
ptos sing No tiene
Rep solo
ptos sing
Rep solo ptos
sing No tiene
Rep solo
ptos sing
7415,18
PCI/fin 65.57 90.50 69.35 83.24 94.24 82.33 80
2
Bach y
sellado-
Mantener
el
drenaje
Bach y
sellado-
Mantener
el
drenaje
Bach y
sellado-
Mantener
el drenaje
Bach y
sellado-
Mantener
el drenaje
Bach y
sellado-
Mantener
el drenaje
Bach y
sellado-
Mantener
el drenaje
20576,12
PCI/fin 60.57 87.50 65.35 81.24 92.24 79.33 77
3
PCI/fin 55 84.5 60.35 78.24 90.24 76.33 22390,25 74
4
PCI/fin 50 81.5 55.35 75.24 87.24 72.33 24757,05 70
5
PCI/fin 45 78.5 50.35 72.24 84.24 67.33 27500,89 66
Total
costo
82008,91
Nota: . Estos valores PCI fueron estimados a partir de las consideraciones sobre pérdida de integridad con el tiempo dadas por Shain
(18)
Fundamentos de esta variante:
Es lo que muchas veces se acostumbra a hacer en ciertas vías por la falta
de fondos para la conservación y es bueno reiterar las consecuencias de la
misma
Efectos de esta estrategia:
Tabla 15.- Muestra de los costos en cada año, tramo y total y estado esperado para cada tramo y toda la
carretera según PCI, para la estrategia de mantenimiento de rutina. En cada año, a partir del tercero, donde no
aparece actividad de conservación señalada, debe entenderse que se supone “Mantenimiento de rutina”
66
Mantener condiciones mínimas de circulación en algunos tramos y adecuadas en
otros, pero habrá un proceso de degradación rápida en gran parte de la longitud
de toda la sección, que la llevarán a un estado de mala transitividad en pocos
años. Los costos de conservación que se transfieren para el futuro serán altos,
mientras los usuarios verán elevarse sus costos de circulación hasta tanto se
tomen medidas de reparación que mejoren la rodabilidad y otras que prolonguen
la vida del pavimento.
Esto podría llevar a una reconstrucción al cabo de los cinco años, al menos para
el primer kilómetro (tramos 1,2 y 3), lo que puede significar un costo adicional
al que se expone de $50.381,55, solo para reconstruir una porción de la vía.
Luego, el costo total que podría implicar esta variante de mantenimiento mínimo
sería de $82.008,91, lo que significa un costo anual equivalente de $25 871.
4.2.3 Variante de conservación correctiva (rehabilitación superficial)
Fundamentos:
Dada la importancia de esta carretera, que tiene una función de arteria
para el tráfico que la utiliza y que evita que éste no cause efectos
nocivos en el interior de la ciudad, resulta conveniente tomar medidas
correctivas que retrasen en lo posible la degradación de su pavimento y
propicien una circulación rápida y segura de los usuarios, manteniendo
la regularidad en límites adecuados, para ello se propone: reparar todos
los puntos singulares en el primer año y, en el segundo año, luego de
efectuar los trabajos que logren darle uniformidad a la superficie,
proceder a un recape superficial de 3 cm de espesor en toda la vía. Este
no es importante desde el punto de vista estructural pero mejora
notablemente la rodabilidad. Además, desarrollar tareas de
mantenimiento rutinario, si se presentaran deterioros, en cada uno de
los años posteriores, incluyendo la limpieza de los elementos de
drenaje. En el cuarto año proceder a una rehabilitación estructural
67
mediante un refuerzo de 5 cm de espesor después de nivelar
adecuadamente la superficie.
Esta es una variante de costos moderados, que van creciendo con los
años, en la medida que, a su vez, el tráfico va acumulando mayor
daño. Esta es una variante más costosa que la anterior pero de cierta
manera acomodada a la lógica de la administración de carreteras de
invertir prácticamente cuando no queda otro remedio. El alto costo del
refuerzo viene a ocurrir en momentos de alto acumulado de daño del
tráfico, de acuerdo a los pronósticos hechos, y aproximadamente a los
10 años de haberse puesto en explotación la carretera, tiempo que
internacionalmente se valora como propicio para rehabilitaciones de
este tipo.
El costo estimado de esta variante será:
$11.780,00 para la reparación de puntos singulares en el primer año
$8.909,00 para trabajos previos al recape en el segundo año.
$77.355,00 efectuar el recape de 3 cm en el segundo año
$9.917,00 efectuar conservación de rutina en el tercer año.
$13.524,00 preparar la superficie para tender el refuerzo en el cuarto
año
$141.818,00 tender el refuerzo de 5 cm de espesor en el cuarto año.
En todos los años, incluyendo el quinto, se efectuará la limpieza y
conservación de los elementos de drenaje de alrededor $2.085,00
Todo lo anterior significa un costo actualizado total de $265.388,00 Y
un costo anual equivalente de $83.722,00
4.2.4. Variante correctiva para toda la carretera (rehabilitación
estructural).
Fundamentos:
68
Debido a la influencia de la carga de tráfico en el deterioro del
pavimento, sobre todo en el primer kilómetro de la vía, se propone
aquí efectuar un refuerzo estructural de inmediato, con lo que
quedarían también resueltos los problemas estructurales, más
pronunciados hoy en los primeros tramos pero que, a la larga, se ven
venir para el resto. Esta propuesta también se fundamenta en la
necesidad de refuerzo, la que quedó evidenciada mediante el
procedimiento de equivalencia de capas del Instituto del Asfalto,
como se puede ver en el Anexo 3. Esta viene a ser una variante
correctiva para los tramos en peor estado, pero resulta en una variante
preventiva para el resto, por su efectividad en evitar el que estos
tramos demanden en un futuro cercano egresos importantes en su
conservación, por lo ya apuntado en los inicios de este párrafo. Con su
ejecución puede preverse que el PCI restablezca un valor cercano a
100 para toda la carretera.
El costo estimado de esta variante es:
$17.670,00 para reparar puntos singulares en el primer año
$10.834,00 para trabajos previos al refuerzo en el segundo año
$218.400,00 para tender el refuerzo de 7 cm en el segundo año, con lo
que se lograría un espesor asfáltico de 12 cm que es ya adecuado en
un pavimento con estas características de tráfico.
$9.917,00 para efectuar conservación de rutina en el pavimento en el
cuarto año
$12.294,00 para efectuar conservación de rutina en el quinto año.
En todos los años se efectuará la limpieza y conservación de los
elementos de drenaje $2.085,00
Todo lo anterior significa un costo actualizado total de $271, 200,00 Y
un costo anual equivalente de $85.556,00
69
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
El Paso Lateral de Portoviejo, en el tramo Portoviejo-Mejía hasta Redondel de
Picoazá (en esa dirección precisamente), de gran conectividad con otras
carreteras y llamada sección 01 a los efectos de este trabajo, ha venido siendo
solicitada por un tráfico creciente desde su puesta en explotación en el 2003, y
el que hoy es superior a los 5000 vehículos/día, de los cuales un 32% son
pesados. Su estructura, tipo flexible, no parece ser la más adecuada para esta
intensidad, solo 5 cm de mezcla asfáltica como carpeta superior sobre una base
de 15 cm y sub-base de 20 cm, lo que hace un espesor total de pavimento de 40
cm reposando sobre una sub-rasante mejorada. La vía ya presenta un estado de
deterioro que hacen sugerir medidas de conservación, para cuyo fin se ha
efectuado una evaluación de toda su superficie, que es de 26 600 m2 (8 m de
ancho de calzada por 3 325 m de longitud) empleando el método PCI (Present
Condition Índex), el que complementado con otra información existente, permite
finalmente evaluar alternativas de mejoras para esta carretera. La inspección
desarrollada mediante una detallada observación visual de esta vía, siguiendo las
normativas estipuladas para esta técnica (ASTM D6433) constituye una
aproximación válida a las condiciones que presenta el pavimento siempre que se
sigan las instrucciones normalizadas y se cuente con alguna información
complementaria, según se ha podido comprobar en otras aplicaciones del
procedimiento en distintos países.
Para efectuar la inspección y luego realizar el análisis, atendiendo a la técnica
PCI, se actualizó previamente el inventario de la vía siguiendo el protocolo
establecido por el MTOP y se dividió toda la superficie a inspeccionar en 95
unidades de prueba con un área de 308 m2 (8 x 35) cada una. Estas unidades de
70
prueba fueron todas identificadas en el terreno mediante sus límites e
inspeccionadas detalladamente, estableciéndose, para su identificación, un
código numérico de acuerdo a su orden.
La inspección de campo arrojó el estado detallado del pavimento, según los
deterioros presentes en cada una de las 95 unidades, los que fueron clasificados
según el tipo, la extensión de pavimento que afectan y la severidad que
presentan. Atendiendo a estos deterioros, así caracterizados, se calculó la
puntuación entre 0 y 100 que debía recibir cada unidad de prueba, de manera que
las que obtuvieron mayor puntuación reflejaban un mejor estado global de la
porción de pavimento que comprenden. Precisamente, esta puntuación
constituye ya el índice PCI, el que pretende medir, con este número, la
integridad del pavimento de acuerdo al deterioro que se observa. A la escala
numérica del PCI se le divide en rangos que posibilitan calificar el estado del
pavimento desde la condición de fallado, para calificación entre 0 y 10 puntos,
hasta la de excelente, entre 85 y 100 puntos. Entre estos rangos se encuentran
aquellos correspondientes a otras calificaciones de muy pobre (10-25), pobre
(25-40), regular (40-55), bueno (55-70), muy bueno (70-85).
Contando con la calificación de cada unidad de prueba pudo entonces
determinarse que existen 6 tramos homogéneos de pavimento, de acuerdo a su
estado, dentro de la longitud de 3 325 m inspeccionados. Esta definición de
tramos homogéneos ayuda a identificar porciones de la vía que requieren un
tratamiento diferenciado, es decir, el tratamiento adecuado al estado particular
que presentan. Para cada uno de los tramos se halló el valor PCI que los
caracteriza, de acuerdo a los correspondientes PCI determinados para las
unidades de prueba que contienen. Se pudo así determinar que 2 de estos tramos
presentan un estado excelente, 3 fueron calificados de muy bien y uno de bien.
Es decir, a grandes rasgos el pavimento no requiere de intervención urgente,
pero por los tipos de deterioros que presenta y su localización hay partes que
deben atenderse ya, para que su condición no se agrave (tramos 1 y 3), además
de los puntos considerados críticos (unidades con muy bajo PCI) en cualquiera
de los tramos. Otras partes deben tratarse preventivamente de manera que
71
conserven su satisfactorio estado y la estructura no llegue a degradarse con
perjuicio para los usuarios y para evitar sobregastos de la administración de
carreteras (tramos 2, 4, 5, 6).
Para valorar alternativas de solución para la conservación del pavimento en
estudio se atendió entonces a la superficie deteriorada por cada tipo de deterioro
y el nivel de gravedad de estos, su frecuencia dentro del tramo así como a las
causas generales que los provocan (carga, clima y otros factores), sin desconocer
las causas específicas que pudieran estar presentes en un tramo en particular. Por
otra parte, estos resultados obtenidos acerca del estado del pavimento se
complementaron con información sobre su estructura y de otra, recogida en el
terreno, sobre las condiciones de drenaje y el estado de sus elementos, así como
sobre la intensidad y composición del tránsito que utiliza la vía. También se
obtuvieron los elementos disponibles sobre el historial de conservación de la
carretera y acerca de los costos unitarios de los trabajos de conservación.
Con todo ello se conformaron 4 variantes de solución, diferenciadas en sus
costos de acuerdo a la condición de los tramos. En dos de las variantes se
contempló el refuerzo estructural del pavimento, lo que está sugerido debido a
las grietas piel de cocodrilo (grietas estructurales) que aparecen, con mayor o
menor gravedad en varios de los tramos. Esto se debe a que el procedimiento de
análisis de refuerzo que orienta el método de capas equivalentes del Instituto del
Asfalto hace pensar que se requiere rehabilitar estructuralmente el pavimento
dentro del período de los 5 años considerados como plazo de análisis. Aunque
no es posible guiarse ciegamente por este procedimiento empírico, diseñado para
condiciones diferentes a las nuestras y para cuando el espesor mínimo efectivo
es de 100 mm, la respuesta si dice que se necesita un refuerzo, por lo que éste
fue entonces considerado dentro de las alternativas de solución de rehabilitación
de la vía que se estudia. Se propone 7 cm de espesor de refuerzo, que llevaría la
capa asfáltica a un espesor total de 12 cm, que ya resultaría adecuado para
sustentar el tráfico previsto.
72
En resumen, se formularon cuatro alternativas de solución a ejecutar en un plazo
de cinco años que contemplaron distintas acciones de mantenimiento en los
diferentes tramos, las que fueron valoradas económicamente desde el punto de
vista de sus costos y actualizados a una tasa de descuento del 10% anual. Estas
fueron:
1. Variante expeditiva. Contempla reparar todos los deterioros detectados tan
pronto como esto sea posible. No se proyecta con lo que pudiera suceder en
el pavimento en cada año del período de análisis.
2. Variante de conservación mínima. Analiza reparación inmediata de las
unidades críticas y luego mantener conservación de rutina (incluyendo
drenaje) en cada año de análisis.
3. Variante de conservación correctiva (rehabilitación superficial). Propone un
recape de 3 cm de mezcla asfáltica en el segundo año y un refuerzo asfáltico
de 5 cm de espesor para el final del período de análisis, con lo que pronto
mejoraría las condiciones de rodabilidad, aplazando el refuerzo para el final
del período.
4. Variante correctiva para toda la carretera (rehabilitación estructural). Aquí se
propone y evalúa el tendido de un refuerzo estructural de 7 cm en el
segundo año de análisis.
Los beneficios considerados en cada alternativa fueron expuestos
cualitativamente. Estas cuatro alternativas se pondrán a consideración de la
entidad decisora (Administración de Carreteras) de manera que cuente con los
elementos necesarios para tomar la que considere más conveniente o
sencillamente para explorar otras sobre la base de un análisis similar. Aunque la
última variante, la que contempla una pronta rehabilitación estructural, tiene un
elevado costo es la que, desde el punto de vista preventivo, pudiera resultar más
efectiva, por lo que aporta de vida útil al pavimento, pues lo capacita
estructuralmente, y por los beneficios que también reporta a los usuarios dadas
73
las mejoras también inherentes para la rodabilidad y confort general de la
circulación. Una mejor fundamentación de esta variante y del momento
adecuado para ejecutarla pudiera lograrse haciendo un ensayo de deflexiones en
el pavimento, lo que constituirá una recomendación para la Administración de
Carreteras. Las conclusiones a que hemos arribado hasta aquí están sustentadas
en el estudio que hemos podido realizar con los recursos disponibles.
5.2 RECOMENDACIONES
La Administración de Carreteras puede hacer uso de este estudio con vista a
determinar la alternativa de reparación más apropiada de la vía estudiada de
manera que se detenga el progreso de sus deterioros. La selección estará en
función del financiamiento disponible para las actuaciones que se han descrito.
Lógicamente, siguiendo el resultado obtenido con la inspección y la evaluación
hecha mediante el PCI, y siguiendo la metódica de análisis, podrán estudiarse
otras variantes.
Aún cuando las conclusiones a que se han arribado pueden ser también válidas
para el tramo de vía que corresponde a la senda opuesta de esta carretera debe
analizarse la posibilidad de conducir un estudio similar, relativamente inmediato,
en esa banda de esta importante arteria, de manera que pueda considerarse la
carretera como un todo, independientemente que las soluciones para uno y otro
sentido se desplacen ligeramente en el tiempo.
Por otra parte, lo expuesto en esta tesis puede constituir un modesto aporte a la
manera en que pudieran ejecutarse estudios similares y periódicos en las
carreteras de Portoviejo, lo que también permitiría llevar un registro de la
variación del estado de las mismas con el tiempo de acuerdo a la calificación
PCI. Esto pudiera constituir parte del expediente de la carretera.
74
Volviendo a las alternativas de solución propuestas para esta parte del Paso
Lateral se sugiere efectuar un estudio de deflexiones en el pavimento de manera
de contar con elementos más apropiados, que complementen a este de
observación visual, que permitan precisar mejor el espesor necesario de refuerzo
y el momento de ejecutarlo, ya que no se cuentan con testigos o estudios de
laboratorio suficientes, sobre la vía existente, que permitan conocer la condición
estructural especifica de este firme.
75
CAPÍTULO VI
Propuesta
6.1 Datos Generales
6.1.1 Título de la propuesta
Rehabilitación total y emergente del paso lateral de Portoviejo desde la vía
Portoviejo - Mejía hasta el redondel de Picoazá
6.1.2 Autores de la propuesta
Ingeniero Marco Vinicio Carrera Uquillas
6.1.3 Instituciones auspiciantes
Consejo Provincial y Municipio
6.1.4 Naturaleza o tipo de la propuesta
Alternativas de trabajos de conservación a desarrollar en el mediano
plazo con vista a mejorar el estado de la carretera a partir de la
inspección realizada y el empleo de la técnica del PCI.
6.1.5 Fecha de presentación
Julio 2011
6.1.6 Duración del proyecto
La duración del proyecto se lo estima en 3 meses y un segundo plazo de
diseño, preparación de la superficie y tendido de refuerzo de 4 meses.
76
6.1.7 Resultados
Variantes de mejoras para la carretera Paso Lateral de Portoviejo, en el
tramo Portoviejo - Mejía hasta redondel de Picoazá (en esa dirección
precisamente) de las que puede determinarse por el ente decisor aquella a
implementar, según el presupuesto disponible, o de las que pueden
plantearse otras siguiendo igual razonamiento en su elaboración.
6.1.8 Resumen ejecutivo
Ejecutar los trabajos de reparación de todos los deterioros de manera
relativamente inmediata (dentro de un primer año de solución) o
solamente en los puntos llamados singulares de acuerdo a la alternativa
seleccionada.
Prever fondos necesarios para un segundo periodo de trabajo.
El trabajo que se planifique para el resto de los años, deberá concretarse
después de la actualización del estado del pavimento en ese momento.
6.2 Problema a solucionar
Mejorar el estado de la carretera Paso lateral de Portoviejo, en el tramo
Portoviejo – Mejía hasta redondel de Picoazá (en esa dirección precisamente)
observando un mediano plazo de análisis.
6.3 Objetivos de la propuesta
6.3.1 Objetivo general
Dar mejoras de circulación y seguridad para los ocupantes de esta vía
mediante la selección del conjunto de actividades de conservación a
ejecutar tomando en consideración un mediano plazo de análisis.
77
6.3.2 Objetivo especifico
Dar opciones a la administración de la carretera con vista a emprender un
programa de reparación técnicamente fundamentado que contemple, no
solo los trabajos inmediatos, sino a los que pudieran tomarse en un
mediano plazo, lo que redunda en una mejor efectividad de las
inversiones que se hagan.
6.4 Costo de la propuesta
Cada una de las propuestas aparece valorada en el epígrafe (4.2). La de menor
gasto anual equivalente seria la variante de conservación mínima con $25.871,42
de costo anual y el de la variante más atractiva (la de rehabilitación estructural)
seria $85.556,00. Sin embargo sus beneficios, evaluados cualitativamente en el
epígrafe 4.2.4 donde se argumento sobre las propuestas de las alternativas,
hacen notar mejores virtudes en esta última. Estos son estimados que deberán
concretarse en el momento de ejecución.
6.5 Beneficiarios directos
Usuarios dueños de vehículos que circulen por esa carretera.
6.6 Beneficiarios indirectos
Población que vive en la ciudad ya que esta es una arteria de
descongestionamiento vehicular del centro urbano.
6.7 Impacto de la propuesta
Disminución del tiempo de viaje de los conductores, mayor comodidad y
seguridad en la circulación, extensión de la vida útil del pavimento, mayor
efectividad de la inversión en conservación.
78
6.8 Descripción de la propuesta
La administración de carreteras deberá decidirse por una de las propuestas que
se han analizado o emprender la búsqueda de nuevas alternativas de acuerdo a
las posibilidades de recurso y financieras con que pueda contar en su
presupuesto de mejoras.
En caso de adoptarse una pronta rehabilitación estructural habría que
instrumentar una asignación de fondos que garantice, en el primer año de
análisis (de inmediato) la reparación de los deterioros en todos los puntos
singulares y en el próximo año el tendido de refuerzo. Los detalles que describen
la propuesta aparecen en el epígrafe 4.2.4.
6.9 Monitoreo y evaluación
Es recomendable, para sustentar con mayor propiedad la propuesta de la variante
de rehabilitación estructural en el segundo año, efectuar previamente un estudio
de deflexiones, de manera de poder precisar el espesor definitivo y mejor
momento del refuerzo estructural. Ello podría conducir a un replanteo de las
tareas de conservación en todo el plazo de análisis considerado.
Al menos resulta recomendable efectuar una inspección visual del pavimento y
elementos de drenaje cada uno o dos años, con el propósito de tomar acciones
preventivas y correctivas que vaya demandando la carretera de acuerdo a sus
condiciones concretas.
79
6.10 Cronograma (solo para la propuesta)
CRONOGRAMA
DESCRIPCION TIEMPO EN MESES
1 2 3 4 5 6 7
PRIMER PLAZO DE INMEDIATA EJECUCION
Evaluación integra
Reparaciones estructurales
Mantenimiento drenajes, etc.
SEGUNDO PLAZO
Diseño de refuerzo y pruebas
Preparación de la superficie
Tendido del refuerzo
6.11 Presupuesto
DESCRIPCION VALOR
PRIMER PLAZO DE INMEDIATA EJECUCION
Evaluación íntegra 9917,00
Reparaciones estructurales 17670,00
Mantenimiento drenajes, etc. 12294,00
SEGUNDO PLAZO
Diseño de refuerzo y pruebas 3000,00
Preparación de la superficie 10834,00
Tendido del refuerzo 218400,00
TOTAL 272115,00
80
7. BIBLIOGRAFIA.-
Referencias:
1. AASHTO: “Guide for Design of New and Rehabilitated Pavement
Structures”. A Product of Project NCHRP 1-37A. 2002.
2. Achútegui, V. Francisco: “Refuerzo de firmes Dimensionamiento. IX Curso
Internacional de Carreteras. Universidad Politécnica de Madrid. Marzo-
junio 1993
3. ASTM Committee D-04 on Road and Paving Materials: “ASTM D6433.
Standard Practice for Roads and Parking Lots Pavement Condition Index
Surveys”. ASTM International, West Conshohocken, United States. 1999.
4. ASTM Committee D-04 on Road and Paving Materials: “ASTM D5340
Índice de condición de pavimentos en aeropuertos (PCI)”. Apéndice X1,
Índice de Condición de pavimentos (PCI) de concreto asfáltico (AC) en
pistas de aeropuertos. Traducción al español. West Conshohocken, United
States. 1998.
5. Camejo R, Bárbara: “Evaluación de la Condición de los Pavimentos del
Aeropuerto Internacional Frank País de Holguín”. Ponencia a la III Jornada
Internacional de Ingeniería Civil. Habana, Cuba, marzo 2006.
6. Camineros en la red: “UnalPCIA y UnalPCIC, dos software para calcular
PCI”. Tomado del sitio Software para Camineros.
http://www.camineros.com/software.htm, 2010
7. Coronado, Jorge: “Catálogo Centroamericano de daños a pavimentos
viales”. Secretaría de Integración Económica Centroamericana (SIECA).
Ciudad Guatemala, diciembre 20004.- Coronado, Jorge: “Catálogo
Centroamericano de daños a pavimentos viales”. Secretaría de Integración
Económica Centroamericana (SIECA). Ciudad Guatemala, diciembre 2000
8. Department of the Army: “Unsurfaced road Maintenance Management”.
Technical Manual TM No 5-626. USA. January 2006.
81
9. Department of the Army: “Unsurfaced Road Maintenance Management”,
TM 5-626, USA. January 1995.”
10. Federal Aviation Administration: “Use of Nondestructive Testing in the
Valuation of Airport Pavements”. Advisory Circular. FAA-AC No.:
150/5370-11- A. U.S. Department of Transportation. 2004
11. Fundora A., Gonzalo:.-“Procedimiento de evaluación del pavimento
aplicado en Cuba”. Revista Española “Rutas”. No 92. sept-oct 2002.
12. Haas, R; Hudson, W. R; Zaniewski. :”Modern Pavement Management”.
Krieger Publishing Company. Malabar, Florida. 1994
13. Hernán de Solminihac T; Salsilli, Ricardo; Köhler, Erwin; Bengoa, Elva:
“Analysis of pavement serviceability for the AASTHO design method: the
Chilean case”. The Arabian Journal for Science and Engineering, Volume
28, Number 2B, October 2003, pp143-160
14. Tosticarelli, J y otros: “La auscultación de pavimentos en la Argentina.
Evolución y estado actual”. Segundo Seminario Latinoamericano del
Asfalto. Cartagena, Colombia, año 2006
15. PIARC:“M5.1.Catálogo de deterioros de pavimentos flexibles”. Colección
de documentos. Consejo de Directores de Carreteras de Iberia e
Iberoamérica. Secretaría de Comunicaciones y Transporte de Méjico.
Volumen No 11, 2002. (http://www2.cedex.es/ceta/dircaibea/
16. Secretaría Técnica del HDM: “HDM – 4 Software”. Pograma demostrativo,
versión 1.1. University of Birmingham. UK. 2000
17. Shahin, M. Y; Reinke, Robert; Baskin, Arthur; Brown, Mark: “Micro
PaverTM
6.0”. US Army Corps Of Engineers, Construction Engineering
Research Laboratory (CERL). Champaign, Illinois, USA. May 2007.
18. Shain, M.Y: “Pavement Management for Airports, Roads and Parking Lots”
Kluwer Academic Publishers, Massachusetts, USA. Sixth Printing 2002.
82
19. Tejeda Piusseaut, Instituto Superior Politécnico José A.Echeverria “Diseño
y gestión de pavimentos” Cuba 2009
20. Zaldívar S., Ernesto; Díaz G. Eduardo; Sánchez A., Zoilami: “Experiencias
en la evaluación de pavimentos flexibles en Cuba”; International Seminar
on Road Pavement Maintenance. PIARC, Havana, Cuba, april 2009.
83
8. ANEXOS
84
Trabajo/
Deterioro
Seve
rid
ad
Sella
do
gri
etas
Sella
do
su
per
fici
al
Rec
icla
r la
su
per
fici
e
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car
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erzo
Fres
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pac
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len
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ase
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asta
niv
elar
Rem
pla
zar
par
che
Trat
amie
nto
su
per
fici
al
Fres
ado
y r
efu
erzo
1. Grieta piel de cocodrilo (Alligator cracking)
L x x x
M Pa/Pf* x x
H Pa/Pf x x
2. Exudación de asfalto (Bleeding)
L x
M x
H x
3. Grietas en bloque (malla gruesa) (Map cracking)
L Las >1/8”
M x x x
H x x x
4. Elevaciones-Hundimiento (Bumps and Sags)
L x
M x Su/Pa/Pf*
H x Su/Pa/Pf x
5. Corrugaciones (Rippling,corrugation) L x
Anexo 1.- Trabajos de Conservación recomendados por el procedimiento PCI para subsanar los fallos detectados de acuerdo al mismo.
Pavimentos asfálticos
85
M Su/Pa/Pf x
H Su/Pa/Pf x
6. Depresiones (Blandones) (bird bath)
L x
M Su/Pa/Pf
H Su/Pa/Pf
7. Grietas de borde (Pavement edge crack)
L Las >1/8” x
M x Pa
H Pa
8. Grietas de reflexion (Reflection crack)
L Las >1/8”
M x Pa
H Pa Junta
9. Desnivel calzada - hombrillo (Lane/Shoulder drop-off)
L x
M x
H x
10. Grietas long y transversales (Longitudinal and transverse cracking)
L Las >1/8” x
M X
H x
86
Seve
rid
ad
Sella
do
gri
etas
Sella
do
su
per
fici
al
Rec
icla
r la
su
per
fici
e
Esca
rifi
car
c/ca
lor
y
ten
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frí
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Bac
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Rec
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No
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len
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has
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elar
Rem
pla
zar
par
che
Trat
amie
nto
su
per
fici
al
Fres
ado
y r
efu
erzo
11.Deterioro de Parches (Patching and
Utility cut Patching)
L x
M x x
H x
12.Aridos pulimentados (Polished
aggregates)
L x x x x
M x x x x
H x x x x
13.Huecos (Baches) (Pothole)
L Pa/Pf x
M Pa/Pf
H Pf
14.Cruce de rieles (Railroad crossing)
L x
M Su/Pa
(aproche)
x
(el cruce)
H Su/Pa
(aproche)
x
(el cruce)
87
15. Roderas (Rutting)
L x x
M Su/Pa/Pf x
H Su/Pa/Pf x
16. Arrollamiento transversal (Shoving)
L x x
M x Pa/Pf
H Pa/Pf
17.Grietas de deslizamiento (Slippage
cracking)
L Pa x
M Pa
H Pa
18. Hinchamiento (Swel)
L x
M x x
H x
19.Disgregación y desintegración
(Weathering and ravelling)
L x x
M** x x x
H**
x x x x
*Actividad de bacheo según profundidad de los trabajos, Su: superficial; Pa: parcialmente profundo; Pf: profundo
**Si es localizada, aplicar entonces bacheo parcialmente profundo
88
Anexo 2.- Elementos que resumen el estado de los tramos de mejor puntuación
TRAMO HOMOGENEO 2
MUESTRA 15 16 17 18 TOTAL
1L 1,54 1,54
2L 0,2 0,2
10L 17 5 15 106 143
19L 4,16 0,18 4,34
Tabla 15.- Cálculo del total de superficie dañada (m2) por cada tipo de deterioro de acuerdo a los
registros de la inspección hecha en las unidades del tramo 2.
DETERMINACION DE LA CAUSA PRIMARIA DEL DETERIORO EN EL
TRAMO HOMOGENEO 2
TIPO DE DETERIORO M2 % SEVERIDAD
DENSIDAD
EN LA SECCION
VALOR DE DEDUCCION
GRIETA PIEL
COCODRILO 1,54 0,14 BAJA 0,68 8
EXUDACION DE ASFALTO 0,2 0,02 BAJA 0,09 0
GRIETAS LONG. Y
TRANSV 143 12,77 BAJA 62,72 24
DISGREGACION Y DESINTE 4,34 0,38 BAJA 1,9 2
TOTAL DETERIORO 149,08 13,31
VD TOTAL
34
SIN DETERIORO 970,92 86,69
Tabla 16.- Estimación cuantitativa de los aspectos que permiten llegar a las causas más generales que influyen
en el estado del pavimento del tramo 1. El color de la fila está asociado a la causa del deterioro que
comprende lo que sigue lo establecido en la tabla 11.
89
CARGA % CLIMA % OTROS %
8 23,53 26 76,47 0 0
Figura 18.- Peso de cada factor general de causa en el estado del tramo homogéneo 2 estimado como la
relación entre la suma de VD que se asocia a cada uno y el VD total
0
20
40
60
80
CARGA CLIMA
Peso de cada factor de causa en los deterioros del tramo 2
90
Figura 19.- Superficie estimada dañada por los deterioros identificados según su número y severidad.
TRAMO HOMOGENEO 4
Tabla 17.- Cálculo del total de superficie dañada (m2) por cada tipo de deterioro de acuerdo a los registros de
la inspección hecha en las unidades del tramo 4.
1L 0%
2L 0%
10L 13%
19L 0%
SIN DETERIORO 87%
Porcentaje del area afectada por cada tipo de deterioro en el tramo 2
MUESTRA 36 37 3
8 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
TOTAL
1L
5,93
5,93
1H
7,8
7,8
2L
0,3 0,96 0,2
0,4
2 0,09
1,09 0,09
0,48
0,63 0,33 0,13 0,09
0,57
0,95
1,72
0,
25
8,3
3L
20,1
20,1
7M
13,4
14,4
27,8
10L 27 17
2
2
58 66 73 15 41 87 38 51 39 66 47 32 42 40 42 31 38 18 32 11 21 954
13L
1
1
17L
3,51
4,27
11,27
4,14 9,68 4,2 14 18,36
15,43
6,3
6 91,22
19L 1,7
1
7,
9
3
4,4
0,6
0,91
2,2 1,8
4,2
23,75
91
DETERMINACION DE LA CAUSA PRIMARIA DEL DETERIORO EN EL
TRAMO HOMOGENEO 4
TIPO DE DETERIORO M2 % SEVERIDAD DENSIDAD EN LA SECCION
VALOR DE DEDUCCION
GRIETA PIEL COCODRILO 5.93 0.08 BAJA 2.6 20
GRIETA PIEL COCODRILO 7.8 0.1 ALTA 3.42 48
EXUDACION DE ASFALTO 8.3 0.11 BAJA 3.64 1
GRIETAS EN BLOQUE 20.1 0.26 BAJA 8.82 7
GRIETAS DE BORDE 27.8 0.36 MEDIA 12.19 15
GRIETAS LONG. Y TRANSV 954 12.39 BAJA 418.42 125
HUECOS (BACHES) 1 0.01 BAJA 0.44 10
GRIETAS DESLIZAMIENTO 91.22 1.18 BAJA 40.01 44
DISGREGACION Y DESINTE 23.75 0.31 BAJA 10.42 5
TOTAL DETERIORO 1139.9 14.8
SIN DETERIORO 6560.1 85.2
VD TOTAL
275
Tabla 18.- Estimación cuantitativa de los aspectos que permiten llegar a las causas más generales que influyen
en el estado del pavimento del tramo 1. El color de la fila está asociado a la causa del deterioro que
comprende lo que sigue lo establecido en la tabla 11.
92
CARGA % CLIMA % OTROS %
93 33,82 137 49,82 46 16,73
Figura 20.- Peso de cada factor general de causa en el estado del tramo homogéneo 4 estimado como la
relación entre la suma de VD que se asocia a cada uno y el VD total
Figura 21.- Superficie estimada dañada por los deterioros identificados según su número y severidad.
0
10
20
30
40
50
CARGA CLIMA OTROS
Peso de cada factor de causa en los deterioros del tramo 4
1L 0%
1H 0%
2L 0% 3L 0%
7M 1%
10L 13%
13L 0%
17L 1%
19L 0%
SIN DETERIORO 85%
Porcentaje del area afectada por cada tipo de deterioro en el tramo 4
93
TRAMO HOMOGENEO 5
MUESTRA 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 TOTAL
1L 1,65 1,65
2L 0,16 0,73 0,12 0,13 0,12 0,44 0,3 0,6 0,55 0,04 0,1 3,29
7M 8,1 16,2 24,3
10L 12 10 7 9 3 6 11 58
19L 3,93 1,76 6,02 4,84 8 7,31 2,76 1 2,72 1,08 39,42
Tabla 19.- Cálculo del total de superficie dañada (m2) por cada tipo de deterioro de acuerdo a los registros de
la inspección hecha en las unidades del tramo 5
TIPO DE
DETERIORO M2 % SEVERIDAD
DENSIDAD
EN LA
SECCION
VALOR DE
DEDUCCION
GRIETA PIEL
COCODRILO 1,65 0,03 BAJA 0,72 9
EXUDACION DE
ASFALTO 3,29 0,06 BAJA 1,44 1
GRIETAS DE
BORDE 24,3 0,46 MEDIA 10,66 15
GRIETAS LONG.
Y TRANSV 58 1,11 BAJA 25,44 15
DISGREGACION
Y DESINTE 39,42 0,75 BAJA 17,29 7
TOTAL
DETERIORO 126,66 2,41
VDTOTALL
47
SIN DETERIORO 5109,34 97,59
Tabla 20.- Estimación cuantitativa de los aspectos que permiten llegar a las causas más generales que influyen
en el estado del pavimento del tramo 1. El color de la fila está asociado a la causa del deterioro que
comprende lo que sigue lo establecido en la tabla 11.
DETERMINACION DE LA CAUSA PRIMARIA DEL DETERIORO EN EL
TRAMO HOMOGENEO 5
94
CARGA % CLIMA % OTROS %
24 51,06 22 46,81 1 2,13
Figura 22.- Peso de cada factor general de causa en el estado del tramo homogéneo 5 estimado como la
relación entre la suma de VD que se asocia a cada uno y el VD total
Figura 23.- Superficie estimada dañada por los deterioros identificados según su número y severidad.
0
20
40
60
CARGA CLIMA OTROS
Peso de cada factor de causa en los deterioros del tramo 5
1L 0%
2L 0%
7M 0%
10L 1%
19L 1%
SIN DETERIORO 98%
Porcentaje del area afectada por cada tipo de deterioro en el tramo 5
95
TRAMO HOMOGENEO 6
MUESTRA 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 TOTAL
1L 5,94 4,44 10,38
1H 1,3 1,3
2L 0,04 4,85 0,12 0,12 0,44 1,89 0,06 7,52
10L 10 12 31 33 22 24 27 27 17 26 32 35 44 8 18 9 375
11L 26,52 26,7 53,22
11M 32,2 89,91 122,11
17L 9,1 5,81 15,3 23,67 52,5 106,38
19L 0,25 0,25
Tabla 21.- Cálculo del total de superficie dañada (m2) por cada tipo de deterioro de acuerdo a los registros de
la inspección hecha en las unidades del tramo 6.
TIPO DE DETERIORO M2 % SEVERIDAD DENSIDAD EN LA
SECCION VALOR DE
DEDUCCION
GRIETA PIEL COCODRILO 10,38 0,19 BAJA 4,55 25
GRIETA PIEL COCODRILO 1,3 0,02 ALTA 0,57 24
EXUDACION DE ASFALTO 7,52 0,14 BAJA 3,3 1
GRIETAS LONG. Y TRANSV 375 6,76 BAJA 164,47 52
PARCHES 53,22 0,96 BAJA 23,34 24
PARCHES 122,11 2,2 MEDIA 53,56 60
GRIETAS DESLIZAMIENTO 106,38 1,92 BAJA 46,66 46
DISGREGACION Y DESINTE 0,25 0 BAJA 0,11 0
TOTAL DETERIORO 676,16 12,19
VD TOTAL
232
SIN DETERIORO 4867,84 87,81
Tabla 22.- Estimación cuantitativa de los aspectos que permiten llegar a las causas más generales que influyen
en el estado del pavimento del tramo 1. El color de la fila está asociado a la causa del deterioro que
comprende lo que sigue lo establecido en la tabla 11.
DETERMINACION DE LA CAUSA PRIMARIA DEL DETERIORO EN EL
TRAMO HOMOGENEO 6
96
CARGA % CLIMA % OTROS %
49 21,12 52 22,41 131 56,47
Figura 24.- Peso de cada factor general de causa en el estado del tramo homogéneo 6 estimado como la
relación entre la suma de VD que se asocia a cada uno y el VD total
Figura 25.- Superficie estimada dañada por los deterioros identificados según su número y severidad.
0
20
40
60
CARGA CLIMA OTROS
Peso de cada factor de causa en los deterioros del tramo 6
1L 0%
1H 0%
2L 0%
10L 7%
11L 1% 11M 2%
17L 2%
19L 0%
SIN DETERIORO 88%
Porcentaje del area afectada por cada tipo de deterioro en el tramo 6
97
Anexo 3
Estimado de un espesor aproximado de refuerzo
Para conocer sobre la necesidad de refuerzo del pavimento y su posible espesor se aplicará
el procedimiento de equivalencia de capas del Instituto del Asfalto (ver referencia 2). A
continuación se exponen los datos necesarios para ello y los resultados más relevantes del
cálculo
a. Características del tráfico:
Intensidad media diaria (IMD): 5000 veh/día, de los cuales el 50% marcha por el
carril de diseño.
% de pesados (p): 0.32 (32%)
Por carril de diseño (c): el 80 % (0.8) de pesados.
Factor camión-eje (Ce): 0.35 ejes de 8 toneladas por cada vehículo pesado (tomado
de referencia 19).
Factor anual del crecimiento de tráfico (r)=0.03 (3%).
b. Estimado de tráfico equivalente para 5 años vista
Se aplicará la fórmula:
TE = IMDcd p.c.Ce.k.365
Donde los términos IMDcd, p, c y Ce tienen los valores expuestos anteriormente.
98
k = Factor de crecimiento acumulado del tráfico en el período de proyecto
considerado (t=5 años). Se calcula como
[( ) ]
⁄
En este caso k=5.31
Por lo que TE= 2500*0.32*0.8*0.35*5.31*365=434 075 EAL (ejes equivalentes de
8 toneladas)
c. Características de las capas componentes del pavimento y sus coeficientes de
equivalencia
Según información del laboratorio del consejo provincial en la fecha de la
construcción la subrasante se encuentra constituida por material arcilloso, con una
plasticidad IP=22 por lo que se mejoro la subrasante colocando 30 cm de material
de mejoramiento con un IP=15. La sub-base de 20 cm de espesor, es de material
granular, con CBR=30 e IP=9. La base es también de material granular, pero de
mejores características, con CBR=75 e IP=7 y una altura de 15 cm. La capa asfáltica
es de 5 cm de espesor.
Se tienen 6 observaciones de CBR de la subrasante con los valores:
Observación 1 2 3 4 5 6
CBR (%) 8 10 9 10 8 7
Como quiera que el valor CBR=7% es el que tiene el 85% de las observaciones por
encima de él, se tomará éste para el cálculo posterior. Esta resistencia significa, de
acuerdo a correlaciones convencionales, un módulo de resilencia de la subrasante
(MR) de 10*7= 70 Mpa
99
d. Coeficientes de equivalencia
Se tomarán los siguientes (ver tabla en referencia 2) de acuerdo a las
características de las capas componentes del pavimento y el estado observado
durante la inspección del mismo.
Para la capa asfáltica = 0,7
Para la capa de base = 0,2
Para la capa de sub-base = 0,1
e. Cálculo del espesor equivalente
Aplicando ahora ee =Σi ei ci y según el espesor de cada capa donde:
Ee=espesor efectivo del pavimento en términos de material asfáltico equivalente.
ei = espesor de la capa i del pavimento existente
ci = coeficiente de equivalencia del material de la capa i con un material patrón,
generalmente mezclas bituminosas de determinadas características.
Sustituyendo en la fórmula:
ee = 0,05x0,7 + 0,15x0,20 +0,20x0,10 = 0,085m ~ 85mm
f. Determinación del espesor de refuerzo.
Yendo al gráfico proporcionado por el procedimiento y que aparece debajo, se
puede ver que para un MR de la subrasante de 70 Mpa y un tráfico acumulado en 5
100
años de 430 000 ejes equivalentes de 80 kN se requerirá contar con un espesor total
equivalente de pavimento, en términos de mezcla asfáltica, de 175mm para soportar
ese tráfico sin llegar al fallo. Como el espesor efectivo es de 85 mm se requerirá un
refuerzo de 175 – 80= 95 mm, es decir casi 10 cm.
Aunque no es posible guiarse ciegamente por este procedimiento empírico, diseñado
para condiciones diferentes a las nuestras y para cuando el espesor mínimo efectivo
es de 100 mm, la respuesta si dice que se requiere un refuerzo, por lo que esta será
una variante a considerar en las alternativas de solución de rehabilitación de la vía
que se estudia.
101
103 2 3 4 5 6 7 8 910
4 2 3 4 5 6 7 8 9105 2 3 4 5 6 7 8 910
6 2 3 4 5 6 7 8 910
7 2 3 4 5 6 7 8 910
8
1
0
1
2
3
4 5
6
7
8
9 1
02
1
2
3
4
5 6
7
8
9 10
3
Módulo
de r
esile
ncia
de la s
ubra
sante
(Mpa)
Ejes Simples Equivalentes de 80 kN
Gráfico de diseño para espesor total de hormigón asfáltico
102
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