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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

TESINA “EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE MEJORA DE UN PAVIMENTO EN LA AVENIDA CENTRAL EN LA URBANIZACIÓN LOS OLIVOS DEL DISTRITO DE NUEVO CHIMBOTE – PROVINCIA DEL SANTA – DEPARTAMENTO DE ANCASH”

AUTOR

ASESOR

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DISEÑO DE INFRAESTRUCTURA VIAL

NUEVO CHIMBOTE- PERÚ 2015

I.

INTRODUCCIÓN

1.1 Realidad problemática

de la presente investigación ese nivel: A nivel

internacional Ochoa se lo enfoco para realizar varios estudios y análisis entre los cuales tendremos un estudio de tránsito que nos permitirá determinar los volúmenes de tránsito absolutos o totales y promedios diarios que actualmente está soportando la estructura, el análisis funcional nos permitirá determinar las fallas o deterioros que ha sufrido y un análisis estructural que nos indicara en qué condiciones se encuentra la estructura del pavimento para lo cual se utilizó granulometría por lavado y tamizado. Clasificación de suelos, compactación (proctor) y CBR de dicha estructura basándonos en las normas ASTM. ochoa (2013) A nivel internacional contreras en su trabajo de investigación, Mejoramiento de mezclas asfálticas con grano de caucho reciclado, es realizado para exponer las ventajas técnicas, ambientales y económicas del uso de grano del caucho reciclado (CGR) en las mezclas asfálticas, el cual puede ser agregado al cemento asfáltico para mejorar sus características químicas y mecánicas, obteniendo una vida útil mayor a la de un pavimento regular, así como reducir costos a largo plazo por requerir menor mantenimiento y que presente un buen comportamiento frente a las principales fallas en los pavimentos. contreras (2013) A nivel nacional Camposano y Garcia en su proyecto el ingreso a la Ciudad de Chupaca Av. Argentina – Av. 24 de Junio de pavimento asfaltico se encuentra en proceso de colapso estructural a causas asociadas a su uso, diseño y proceso constructivo llegando a afectar a la población que se traslada entre las ciudades de Huancayo – Chupaca, por motivos de comodidad seguridad y funcionalidad, siendo estas fallas presentes en toda la vía y observadas a simple vista en la carpeta asfáltica como son Piel de cocodrilo, Exudación, Fisuras en bloque, Fisuras longitudinales, Desprendimientos y peladuras, huellamiento, Fisuras Transversales. Los pavimentos asfálticos o flexibles presentan una serie de fallas cuya prevención y/o corrección es abordada por operaciones de mantenimiento, las que suelen agruparse en tres categorías: operaciones rutinarias; operaciones periódicas y operaciones de restauración. Desconociendo el estado actual de la vía por métodos

que nos ayuden a determinar el grado de colapso de la estructura vial. (Camposano y García 2012) En la actualidad las carretera y las obras viales son un gran medio para el desarrollo socio económico a nivel global, la necesidad del hombre por querer trasladarse de un lugar a otro se ha visto en la necesidad de construir carreteras o caminos para así poder trasladarse a diferentes lugares en movilidades, la evaluación estructural de pavimentos consiste, básicamente, en la determinación de la capacidad portante del sistema pavimento-subrasante en una estructura vial existente, en cualquier momento de su vida de servicio, para establecer y cuantificar las necesidades de rehabilitación, cuando el pavimento se acerca al fin de su vida útil o cuando el pavimento va a cambiar su función (un nuevo tipo de avión en un aeropuerto existente, por ejemplo). Las necesidades de evaluar estructuralmente los pavimentos de una red aumentan a medida que se completa el diseño y la construcción de una red vial nacional o regional y consecuentemente aumenta la necesidad de su preservación y rehabilitación.

PROBLEMA: ¿Cómo realizar la evaluación del pavimento de la av. central en la urbanización los olivos distrito de nuevo Chimbote provincia del santa departamento de Áncash?

1.2 JUSTIFICACION La Justificación de la presente es importante porque en la avenida central en la urbanización los olivos distrito de nuevo Chimbote por donde circulan los autos constantemente todo el día, pero lo convierte en una avenida importante porque por ella pasa la universidad Cesar Vallejo la cual es transitada por alumnos, profesores y choferes quienes tienen que lidiar con el tráfico, en la mañana y a medio día ya que son horas de entrada a la universidad, para ello el mejoramiento de

dicha vía disminuirá el caos y los accidentes que eventualmente ocurren y así esto beneficiaria a alumnos de la universidad, profesores y esencialmente a los choferes de servicio público que son los que más sufren por los accidente. El marco teórico de la presente investigación es: El pavimento se define como la capa o conjunto de capas de materiales apropiados, ubicados entre el nivel superior de terracerías y la superficie de rodamiento, entre sus principales funciones es de brindar una superficie de rodamiento homogénea, de color y textura apropiados, la cual sea resistente a los factores de intemperismo y a las cargas provocadas por el tránsito entre otros, así como la de transmitir los esfuerzos producidos por el tránsito adecuadamente a las capas de las terracerías.(GARCIA, 2013) Los tipos de pavimentos son: pavimentos flexibles y pavimentos rígidos. Los Pavimentos flexibles son aquellos que tienen un revestimiento asfáltico sobre una capa base granular. La distribución de tensiones y deformaciones generadas en la estructura por las cargas de rueda del tráfico, se da de tal forma que las capas de revestimiento y base absorben las tensiones verticales de compresión del suelo de fundación por medio de la absorción de tensiones cizallaste. En este proceso ocurren tensiones de deformación y tracción en la fibra inferior del revestimiento asfáltico, que provocará su figuración por fatiga por la repetición de las cargas de tráfico. Al mismo tiempo la repetición de las tensiones y deformaciones verticales de compresión que actúan en todas las capas del pavimento producirán la formación de hundimientos en la trilla de rueda, cuando el tráfico tiende a ser canalizado, y la ondulación longitudinal de la superficie cuando la heterogeneidad del pavimento fuera significativa. (castro.2011) Los pavimentos rígidos Son aquellos en los que la losa de concreto de cemento Portland (C.C.P.) es el principal componente estructural, que alivia las tensiones en las capas subyacentes por medio de su elevada resistencia a la flexión, cuando se generan tensiones y deformaciones de tracción de bajo la losa producen su figuración por fatiga, después de un cierto número de repeticiones de carga. La capa inmediatamente inferior a las losas de C.C.P. denominada sub-base, por esta razón, puede ser constituida por materiales cuya capacidad de soporte sea inferior a la

requerida por los materiales de la capa base de los pavimentos flexibles. (Sánchez, 2015) La estructura de un pavimento flexible son cama asfáltica, sub-base y base. La carpeta asfáltica se encuentras en la parte superior es una carpeta bituminosa, la que está compuesta por una mezcla de agregado pétreo y un aglutinante asfáltico, la cual es conocida como superficie de rodamiento, con textura y color convenientes para resistir los efectos de tráfico e impedir el paso del agua al interior del pavimento hasta donde sea posible. Inmediatamente debajo de esta se encuentra la base la cual se encuentra formada por un material granular, cuya función fundamental es consiste en proporcionar un elemento resistente que transmita esfuerzos con menor intensidad a la sub-base y subrasante, que a la vez debe drenar el agua que se introduzca a través de la carpeta o por los acotamientos del pavimento, del mismo modo debe impedir la ascensión capilar. (Diego, 2013) Posteriormente se encuentra la sub-base, que se encuentra formada principalmente por material granular, aunque en menor cantidad en comparación a la base, por lo que se pueden admitir suelos de menor calidad, con mayor contenido de finos y menor exigencia en la granulometría, esto de se debe a que la sub-base se encuentra más alejada de la capa de rodamiento, por lo tanto los esfuerzos que llegan a esta capa son de menor intensidad. Por otro lado la sub-base se coloca para absorber deformaciones perjudiciales en la subrasante, por ejemplo los cambios volumétricos asociados a la humedad, evitando que estos se vean reflejados en la capa de rodamiento. (Sánchez, 2015) En la parte inferior de esta capa se encuentra otra capa denominada subrasante, puesto que se encuentra aún más alejada de la superficie, esta tiene menores requisitos de calidad, a la vez tiene un papel fundamental en cuanto a lo mecánico así como en lo económico. Bajo la subrasante se encuentra el material convencional denominado terracería, el cual es tratado mecánicamente en lo que se refiere a la compactación; a este nivel no es no es fundamental la resistencia del suelo al esfuerzo cortante, ya que los esfuerzos llegan por debajo de la capacidad de carga a

la falla de cualquier material de terracería, donde la deformabilidad puede ser el requisito para la aceptación o rechazo de un material en esta zona. (Rodríguez, 2010) Características fundamentales de un pavimento flexible es la resistencia estructural, deformavilidad, durabilidad el costo y requerimientos de conservación. La resistencia estructural. El pavimento debe soportar las cargas impuestas por el tránsito dentro del nivel de deterioro y paulatina destrucción previstos en el proyecto. Las cargas de tránsito producen esfuerzos normales y cortantes en todo punto de la estructura. En el análisis de los pavimentos flexibles suele considerarse a los esfuerzos cortantes como la principal causa de falla desde el punto de vista estructural. Por otro lado además de los esfuerzos cortantes actúan esfuerzos adicionales producidos por la aceleración y frenado de los vehículos y esfuerzos de tensión que se producen en los niveles superiores de la estructura, a cierta distancia del área cargada, al momento que esta se deforma verticalmente hacia abajo. La deformabilidad Tiene un planteamiento opuesto al de la resistencia, la deformabilidad ocurre mucho hacia abajo y la terracería es mucho más deformable que el propio pavimento, de las cuales la capa subrasante es mucho más deformable. (reyes, 2012) Las deformaciones en los pavimentos interesan mayormente en dos formas, por un lado las deformaciones excesivas ya que estas se encuentran asociadas a estados de falla y, por otro que es sabido que las deformaciones llevan a que el pavimento deje de cumplir sus funciones, aunque estas no hayan ocasionado un colapso estructural. La durabilidad existen muchos factores para definir cuál es la durabilidad deseable para cierto proyecto, es claro que está ligada a una serie de factores económicos y sociales del tipo de camino, así que en una obra de carretera tipo D la duración del pavimento puede ser menor, de tal forma que su mantenimiento sea menor al costo inicial de pavimento, también debido al poco tránsito vehicular la reconstrucción parcial no afectara en mucho. Por el contrario con la construcción de una carretera tipo A las cuales tienen un muy alto nivel de tránsito y gran importancia económica se requerirá de pavimento duradero a fin de no recurrir a costosas

interrupciones de un tránsito importante. Asimismo se debe tomar en cuenta el factor clima y del tránsito que tendrá influencia en la vida del pavimento, además pueden estar expuestos extraordinariamente a lluvias ciclónicas, inundaciones, terremotos, etc. (Miranda, 2011) El costo Un pavimento así como cualquier estructura de ingeniería representa un balance entre la satisfacción de requisitos de resistencia y estabilidad tanto como el costo, por lo que debe de satisfacer los requerimientos del servicio a un costo mínimo. Por consiguiente se debe de elegir el tipo de pavimento que se va a emplear en cada caso, los pavimentos rígidos, flexibles o semirrígidos, cuales son las ventajas o inconvenientes de cada uno. Los requerimientos de conservación un punto a tomar en cuenta para la conservación son los factores climáticos, los cuales influyen decisivamente en la vida de los pavimentos y deben de ser tomados en cuenta en la elaboración del proyecto, por lo que se debe contar con una buena información de las condiciones locales.( García 2013) 1.3 LOS ANTECEDENTES Los antecedentes de la presente investigación son: A nivel internacional (Nauñay, 2011) en su tesis “Modelo de Evaluación y Mantenimiento para la Rehabilitación de la Capa de Rodadura de la Vía Pelileo – Baños”de la universidad técnica de Ambatoecuador para optar Previa a la obtención del Grado Académico de Magister en Vías Terrestres estudio Modelo de Evaluación y Mantenimiento para la Rehabilitación de la Capa de Rodadura de la Vía Pelileo – Baños.Evaluó la elaboración de un modelo de evaluación aplicando los formularios del Sistema PAVER para la identificación de las fallas del pavimento flexible con el niel de severidad de cada una de ellas y mantenimiento, aplicando el método ASSHTO 93 con datos que se ajustan a la vía Pelileo - Baños A nivel internacional (Ruiz, 2005) en su tesis “Mejoramiento y ampliación del Aeródromo caleta tortel” de la universidad austral de chile para aportar el título de ingeniero civil en obras civiles estudio el mejoramiento y ampliación de aeródromo caleta tortel, estudio los pasos básicos para diseñar un aeródromo para aeronaves

ligeras, de masa inferior a 30.000 libras (13608 Kg), y la ampliación del aeródromo Enrique Meyer de Caleta Tortel, el cual requería de un estudio de sus condiciones actuales para su mejoramiento. A nivel nacional (Martines, 2009) en su tesis “Rehabilitación de pavimentos del aeropuerto del cusco usando modificadores de asfalto “de la universidad Ricardo palma para aportar el titulo de ingeniero civil estudio la rehabilitación de pavimentos del aeropuerto del cusco usando modificadores de asfalto, evaluó los diferentes tipos de ensayos del sistema de cateras, pavimentos existentes, humedad natural, mix de aeronaves que operan y de topografía ya que esta estructura es nueva en la FAA A nivel local (Camposano-Garcia, 2012) en su tesis “Diagnóstico del estado situacional de la vía: av. argentina – av. 24 de junio por el método: índice de condición de pavimentos-2012” de la universidad peruana de los andes para aportar el título de ingeniero civil, evaluó el estado situacional de la vía: av. argentina – av. 24 de junio por el método: índice de condición de pavimentos-2012.Evaluó el tramo de la vía existente Av. 24 de Junio y Av. Argentina, haciendo uso del método PCI, según el criterio y parámetros de la Norma ASTM 5340-98 Método de Evaluación del PCI, el cual pretende saber las condiciones actuales de la estructura y la superficie de rodadura, , después del levantamiento de fallas se realiza el trabajo en gabinete con el cálculo final de PCI.

1.4 OBJETIVOS: 1.4.1 Objetivo General: 

Realizar la evaluación y propuesta de mejora de un pavimento en la avenida central en la urbanización los olivos distrito de nuevo Chimbote, para mejorar la transitividad vehicular y peatonal.

1.4.2 Objetivos Específicos:  

Realizar la evaluación del deterioro físico del pavimento Realizar el estudio de tráfico vehicular en la avenida central en la

 

urbanización los olivos distrito de nuevo Chimbote. Determinar el índice de condición del pavimento Proponer un método de mejora para el pavimento.

II.

   

MARCO METODOLÓGICO II.1 Hipótesis: De acuerdo a investigación es implícita. II.2 Variable independiente Realizar la evaluación y la propuesta de mejora de un pavimento II.3 Variables dependientes Evaluación del deterioro físico tráfico vehicular índice de condición método de mejora

VARIABLE

DEFINICIÓN

DEFINICIÓN

INDICADORES

CONCEPTUAL OPERACIONAL

ESCALA DE

MEDICIÓN Para determinar Cono dinámico Kg/cm2 las

fallas

Evaluación

Comprende El pavimento.

del

diagnóstico de Para

pavimento

las condiciones un del pavimento

del de penetraciónDCP.

M3

elaborar Determinación plan

de del.

mejora.

Ensayos

de %

CBR Para determina Comprende de la cantidad de Tráfico

la cantidad de vehicula

que Estudio

de

vehicular

vehículos

que circulan y que análisis

de

circulan

por tipo de daños tráfico vehicular

dicha ruta

generan Para determinar

Comprende el Índice

de estudio de las

condición

fallas que se encuentran en el pavimento

el

desgates Índice

físico

del condición

pavimento Para qué

conocer tipo

de

fallas afectan al

mejor

Mejoras del pavimento

un Mortero

m3

servicio Asfáltico

de a la gente.

soluciones que Para se van a dar al accidentes pavimento

del m2

pavimento-PCI

pavimento Para dar Comprende

de

( Slurry Seal)

evitar Muros de Señalización

en tránsito.

malas

Para mejorar la

condiciones

calidad transporte.

de

m2

.4. Metodología La presente investigación se desarrollara utilizando el método de la observación. 2.5. Tipos de estudio I.1.1. I.1.2.

De acuerdo a la orientación : Aplicativa De acuerdo a la técnica de contrastación: Descriptiva

2.6 Diseño de estudio De acuerdo a la investigación el trabajo a ejecutar corresponde al nivel técnico descriptivo y a la modalidad de “estudio de caso” El esquema es el siguiente: M O Donde: M: Representa el lugar donde se realizaran los estudios del proyecto y la población beneficiada (Área de evaluaciones pavimentación la AV. Central urbanización los olivos) O: Presenta la información que recogemos de la mencionada muestra. 2.7 Población y muestra 2.7.1 Población La población con la cual se trabajara está constituida por toda la población de la av. Central. 2.7.2 Muestra Se tomara la muestra que comprende al Área de evaluaciones pavimentación la AV. Central urbanización los olivos 2.8 Técnicas e instrumentos de recolección de datos 2.8.1Técnicas    

Observación de campo Norma del PCI Propuesta de mejora Entrevista



Encuestas

2.8.2 Instrumento    

Libreta de campo Guía de observación Formato de fórmulas. Formato de estudio de tráfico.

2.9 Método de análisis de datos En el presente proyecto se utilizó el método de análisis de datos de la siguiente manera: La realización de la evaluación y propuestas de mejora de un pavimento se hará uso del método PCI,

cálculos matemáticos, de las

normas de diseño de carreteras y MTC (E101-2013); como también uso de formatos para analizar el estudio de tráfico.

III.

RESULTADOS

3.1. DATOS GENERALES DE LA AVENIDA CENTRAL EN LA URBANIZACION LOS OLIVOS L avenida central es una de las vías más transitadas por los alumnos de la cesar vallejo en el distrito de nuevo Chimbote, a continuación se muestra las dimensiones a del tramo a ser estudiadas: Longitud del tramo a evaluar: 40m Ancho : 6.60m Área total a evaluar

2 : 264 m

3.2. DIAGNÓSTICO DEL MEDIO FÍSICO: 

Clima:

-Las zonas en estudio se hallan entre 100 y 150 m.s.n.m. y su temperatura media anual promedio de 22.5°C. -La Zona se caracteriza por tener un clima cálido, con baja precipitación. 

Suelos

La zona en Estudio tiene un área arenosa, no se trabaja la tierra, ya que está ubicada en una zona poblacional. DIAGNÓSTICO DEL MEDIO BIOLÓGICO: 

Flora

En cuanto a la flora la zona en estudio cuenta con plantas que algunos vecinos siembran delante de sus terrenos, en este tramo solo encontramos 4 áreas pequeñas. 

Fauna

En toda el área de Villa María abundan gran cantidad de perros y gatos callejeros, son gran parte causantes del deterioro del pavimento en la zona. DIAGNÓSTICO DEL SOCIO ECONÓMICO: 

Población: La Actividad económica más desarrolla en las Zona de estudio son las actividades terciarias (comercio y construcción).

3.3 ESTUDIO DEL DETERIORÓ FÍSICO DEL PAVIMENTO Usando la norma del pci se izó un estudio del en el campo y se obtuvo los siguientes resultados: 3.3.1 fallas encontradas Piel de cocodrilo._ se encontró un área total de 14.32, las fisuras mostradas en la avenida no se vieron muy grave lo cual según el reglamento del pci su grado de severidad es de tipo L Parcheo._ en la avenida en estudio se halló un área de 9.5 m2 de bacheo, lo cual el daño también fu de tipo L ya que el baches está en buen estado Ahuellamiento._

La depresión del pavimento generado por el cauce de los

vehículos es de un ares de 14.4 m2, el ahuellamiento del pavimento es de severidad L ya que no se muestra daños severos en el pavimento.

Parcheo._ en la avenida en estudio se halló un área de 15 m2 de bacheo, lo cual el daño fue de tipo M ya que el bache está en un estado fuera de lo normal. Huecos. Se encontró 22 m2 de área de hueco se severidad de tipo M ya que los huecos son de regular tamaño Ahuellamiento se encontró un área de 15m2 de ahuellamineto de severidad M lo cual causan daños leves al pavimento Desprendimiento de agregados._ en la avenida se encontró 57,76 m2 de desprendimiento de agregados de severidad m lo cual por el pasar del tiempo el pavimento se encuentra deteriorado Desprendimiento de agregados._

en la avenida

se encontró 33.6m2 de

desprendimiento de agregados de severidad H esto se debe al desprendimiento de la carpeta asfáltica

Niveles de Severidad para Escala RANGOS DE CALIFICACIÓN DEL PCI Rango

Clasificación

100 – 85 85 – 70

Excelente Muy Bueno

70 – 55

Bueno

55 – 40

Regular

40 – 25

Malo

25 – 10

Muy Malo

10 – 0

Fallado

FORMATO DE EXPLORACIÓN DE CONDICIÓN PARA CARRETERAS CON SUPERFICIE ASFÁLTICA

EXPLORACION DE LA CONDICION POR UNIDAD DE MUESTREO ESQUEMA FAL UNIDAD DE MUESTREO: m2 ZONA av. central INSPECIONAD A POR NUMERO 1 2

AREA DE MEUSTREO: 264m2 FECHA:

22/05/2015 DAÑO parcheo pulimento de agregados

1

DAÑO NUMERO piel de cocodrilo 11 exudación 12 agrietamiento en bloque 13 abultamiento y hundimiento 14 corrugación 15 depresión 16 grieta de borde 17 grieta de reflexión de junta 18 desnivel carril/berma 19 grietas long y trasversal Cantidades Severidad parciales (2x L 1.7)+(2,8x3,9)

11 15 11 13

L L M M

9.5 14,4 15 22

3 4 5 6 7 8 9 10 Daño

(2,5x3,8) (3,6X4) (3X5) (4X5,5)

huecos cruce de vía terrea ahuellamiento desplazamiento grieta parabólica hinchamiento desprendimiento agregados

de

Total

Rangos de calificación

14.32

Excelente muy bueno bueno regular malo

100-85 85-70 70-55 55-40 40-25

15

M

19

M

19 H TOTAL DE FALLAS

(3X5) 15 (6,4X5)+(6,4X4 ) 57.76 (3X5,6)x2

33,6 181.58 m2

muy malo

25-oct

fallado 10-0 ESTADO DEL PAVIMENTO E AV.CENTRAL Malo

calculo del porcentaje de fallas en el pavimento 264 100% x 181.58 x= 68.78 porcentaje deav. fallas estado del pavimentos en la Universitaria % 100-68.78= 31.22% De acuerdo con la tabla y los resultados obtenidos nos muestra que la condición del pavimento está en malas condiciones por las diferentes tipos de fallas que nos muestra el PCI por lo cual se buscara un método para poder reparar los daños encontrados

3.3.2. CLASIFICACIÓN GENERAL DEL DETERIOROS DEL PAVIMENTO

En este cuadro podemos observar que la mayoría de fallas son ocasionadas por el factor transporte para esto el PCI nos recomienda lo siguiente:

CAUSADO CAUSADO POR LOS TIPO DE POR EL MATRIALES ,EL DETERIORO TRAFICO CLIMA fisuramiento por x fatiga fisuramiento en x bloque FISURAMIENTOS fisuramientop de x borde fisuras x parabolicas ahuellamiento x DEFORMACIONES deterioro de x parches ojos de pescado x DESPRENDIMEIENTO descascaramient x o erosion de x OTROS bermas DETERIOROS escalonamiento x CLASE