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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

I

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 II

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

Dr. Ing. Gonzalo Fundora Ayuso lOdejunicfdel 2010.

III

IV

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

V

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

VI

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 1.1 Planteamiento del problema 1.1.1 Análisis Crítico 1.1.2 Prognosis 1.2 Formulación del problema 1.3 Delimitación del problema 1.3.1 Campo 1.3.2 Área 1.3.3 Aspectos 1.3.4 Espacio 1.3.5 Tiempo 1.4 Justificación 1.5 Objetivos 1.5.1 Objetivo General 1.5.2 Objetivos específicos

3 3 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 7 7 7 VII

CAPITULO II 2. MARCO TEÓRICO 2.1 Fundamentación filosófica 2.2 Antecedentes investigativos 2.3 Categorías fundamentales 2.4 Fundamentación legal 2.5 Planteamiento de hipótesis 2.5.1 Señalamiento de variables

8 8 10 15 18 19 19

CAPITULO III 3. METODOLOGÍA 3.1 Modalidad 3.2 Nivel o tipo de investigación 3.3 Población y muestra 3.4 Técnicas de recolección de datos 3.4.1 Etapas de trabajo y recorrido previo 3.4.2 Determinación de la magnitud y número de unidades a Inspeccionar y deterioros a considerar 3.4.3 Inspección de cada unidad de prueba 3.4.4 Estado de las condiciones del drenaje 3.4.5 La búsqueda de información documental 3.4.6 Elementos adicionales sobre el tráfico que utiliza la vía 3.5 Instrumentos 3.6 Elementos organizativo – administrativos

20 20 20 21 21 21 22 26 26 28 29 30 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 VIII

49

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 IX

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

6.11Presupuesto

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 Anexo 2: Elementos que resumen el estado de los tramos

83

de mejor

Puntuación

87

Anexo 3: Estimado de un espesor aproximado de refuerzo

96

X

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” Tabla 4.- Modelo de campo

25

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 Tabla 9.- Caracterización de los tramos

43 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

Tabla 11.- Causas generales

50

que provocan

deterioro

los diferentes tipos del 51

XI

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”

XII

64

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 Figura 11.- Valor del PCI medio para cada tramo homogéneo XIII

48 49

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

XIV

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. XV

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. XVI

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

1

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. 2

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.

3

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? 4

¿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 5

 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.

6

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 costoefectividad 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

7

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 8

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.

9

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

Tabla 1.- Espesores de capa del pavimento de la carretera en estudio.

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.

10

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

11

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.

12

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

13

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.

14

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

15

Fig. 2a.- Equipo de alta precisión para medición de PCI

. Fig. 2b.- Desarrollo de datos mediante programa computacional

16

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

17

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

(2)

práctica

general de inspección del

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.

18

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. 19

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

20

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:

21

 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 22

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.

23

5121

PASO LATERAL PORTOVIEJO TOTAL INVENTARIO

Km

Km

N°

N°

Guardavías

3 a 99

Km

Señales

0a3m

Km

OTROS

N° Mts N° Mts Mts Mts Ha. N°

Mts

Roza

No Revestida

Carril/ Km

Otros muros

Revestida

Carril Km

MUROS Muro de H.A.

TIERRA

Mts

Metálico

Pavimentado

Km

PUENTES

Concreto

D.T.S.B.

ALCANT.

Carpeta

CUNETAS

Ancho

TRAMO

ESPALDON

Longitud

N° RUTA

CALZADA

3.325

3.325

10 6.650

3.3

2.8

10

7

257

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)

24

Fig. 3b.- Identificación, mediante un número, de las unidades de prueba.

Fig. 3a.- Mediciones para fijar límites de las unidades a inspeccionar

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

Tabla 3.- Deterioros considerados en el procedimiento PCI para pavimentos asfálticos

25

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:

Baja: profundidad promedio de 6 a 13 mm No hacer nada o fresar y recapar

Media: promedio 25mm

profundidad entre 14 y

Bachear a profundidad adecuada o fresar y recapar Alta: profundidad >25mm

promedio

 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.

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”.

26

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).

Fig. 4.- Una vista de la manera en que se inspeccionaba cada unidad

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

27

permanezca más tiempo del

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 8m

ASFALTO PARA UNIDAD DE PRUEBA TRAMO_ PASO LATERAL__SECCIÓN___01____ UNIDAD DE PRUEBA_ 13____

N

35 mM MM M

35M DIRECCIÓN m INSPECCIÓN

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) 17. Agrietamiento Media Luna

3. Agrietamiento en Bloque

10. Agrietamiento Long. y Trans.

(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 TOTAL CANTIDAD

SEVERIDAD 1L

9.18

1H

6.89

7.04

DENSIDAD VALOR % DEDUCIDO

23.11

7.50

32

7.20

7.20

2.34

44

8L

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

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)

28

Fig. 5b.- Los elementos de drenaje mantienen su integridad

Fig. 5a.- Acumulación de basura en el elemento de drenaje.

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.

29

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 30

acumulado de carga equivalente para 5 años vista de 5,9x10 5 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.

31

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 32

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

6.89

7.04

DENSIDAD

%

VALOR DEDUCIDO

23.11

7.50

32

TOTAL

CANTIDAD

1L

9.18

1H

7.20

7.20

2.34

44

8L

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)

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.

33

89

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. Asfalto 1

Valor de deducción (VD)

Grietas piel de cocodrilo

Densidad del deterioro (%)

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).

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

34

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 52

Valor de deducción (VDT)

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. 36

# 1 2 3 4

VALOR DEDUCIDO 44 32 44 32 44 32 68 2

6 6 2 2

5 2 2 2

2 2 2 2

Total

q

CDV

89 86 82 52

4 3 2 1

50 54 60 52

Tabla 6.- Estimación del máximo Valor de Deducción Corregido (CDV)

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 PCI 100 00

Calificación

Excelente

85 Muy bueno

70 Bueno

55 Adecuado

Umbral de intervención

40 Pobre

25

Actuar a corto plazo

Muy pobre

10 Fallado

Reconstrucción

0

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.

37

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

38

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

39

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

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

ADECUADO

40

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

41

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

42

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

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.

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.

43

Unidad

Deterioros

Causas

Medidas para subsanar los fallos

No

significativos

posibles

detectados

CLIMA

BACHEO Y LIMPIEZA DE

observados

5

13

29

33

52

89

90

1L, 4M, 13M, 19L 1L, 1H, 10L, 8L,

DRENAJES TRAFICO

19L 1L, 1H, 10L, 17L

BACHEO Y SELLADO DE FISURAS DEL TRAMO

TRAFICO

SELLADO DE FISURAS Y LIMPIEZA DE CUNETAS

1M, 1L, 10L

CLIMA

BACHEO Y LIMPIEZA DE DRENAJES

1H, 3L, 7M, 10L

CLIMA

LIMPIEZA DRENAJES

1L, 10L, 11L

TRAFICO

BACHEO Y SELLADO DE FISURAS

10L, 11M

TRAFICO

RECONFORMACION

Tabla 8.- Deterioros significativos y causas probables en los puntos singulares de la carretera.

44

VARIACION DEL PCI EN TODO EL PROYECTO 82,7 PCI medio

Fig. 9.- Distribución del PCI a lo largo de la carretera inspeccionada. Se señalan los puntos singulares con una orla en rojo.

45

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:

PCIs 

( N  A) PCIt  APCIe N 46

………………….(2)

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 unidad unidad Total (m) excepcionales 1 14 14 490 2 15 19 36 61 78

18 35 60 77 95

4 17 25 17 18

140 595 875 595 630

0 2 1 0 2

PCIt en el tramo 74.67 92.5 75.6 86.75 96.24 88.19

PCIe PCI en el tramo tramo 39 69.57 0 48 49 0 54

92.50 72.35 85.24 96.24 84.33

Calificación del tramo BUENO EXCELENTE MUY BUENO MUY BUENO EXCELENTE MUY BUENO

Tabla 9.- Caracterización de los tramos homogéneos determinados por observación en gráfico de la figura 10.

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 47

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.

48

Tramo homogéneo 4

Tramo homogéneo 5 Tramo homogéneo 6

PCI medio=96.24 PCI medio = 85.24 PCI medio=84.3 3

Fig. 10.- Tramos homogéneos determinados de acuerdo a la variación observada del PCI a lo largo de la carretera.

49

MB

MB MB

B

80,00 Valor PCI

E

E

100,00

60,00 40,00 20,00 0,00 1

2

3

4

5

6

Número del tramo homogéneo

Fig. 11.- Valor PCI medio para cada tramo homogéneo

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 50

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

1.52 20.5 10.2

1L

7

8

9

10

11

12

3 30

30

8L

27

13L

53 2.39

40

19L

92

45

60

16

8

8

65

534 3.39

1

13M 17L

110

51

24

9M 53

137.18 7.2

7.2 3

4M

10L

TOTAL (m2)

14

5.6 0.6 21.32 17.16 8.81 18.31 23.11 10.05

1H

7H

13

10.11

10.11 0.47 38.2 8.45

4.76

7

2.75

59.6

0.72 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.

51

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

Tabla 11.- Causas generales que provocan los diferentes tipos de deterioro.

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.

52

DETERMINACIÓN DE LA CAUSA PRIMARIA DEL DETERIORO EN EL TRAMO HOMOGÉNEO 1

TIPO DE DETERIORO m2 GRIETA PIEL COCODRILO 137.18 GRIETA PIEL COCODRILO 7.2 ELEVACIONHUNDIMIETO 3 GRIETAS DE BORDE 30 GRIETAS DE REFLEXION 51 DESNIVEL CALZADA 8 GRIETAS LONG. Y TRANSV 534 HUECOS (BACHES) 3.39 HUECOS (BACHES) 10.11 GRIETAS DESLIZAMIENTO 59.6 DISGREGACION Y DESINTE 13.35 TOTAL DETERIORO 856.83 SIN DETERIORO

3455.17

DENSIDAD EN LA VALOR DE SECCION DEDUCCION

%

SEVERIDAD

3.18

BAJA

60.17

52

0.17

ALTA

3.16

47

0.07 0.7

MEDIA ALTA

1.32 13.16

15 26

1.18

BAJA

22.37

12

0.19

MEDIA

3.51

6

12.38 0.08 0.23

BAJA BAJA MEDIA

234.21 1.49 4.43

60 24 64

1.38

BAJA

26.14

11

0.31 19.87

BAJA

5.86 VD Total

4 321

80.13

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

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 53

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.

Peso de cada factor de causa en los deterioros del tramo 1

Peso (%)

80 60 40 20 0 CARGA

CLIMA

OTROS

Causa general

CARGA 213

% 66.35

CLIMA 76

% 23.68

OTROS 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

54

Porcentaje de área afectada por cada tipo de deterioro en el tramo 1. 1L 1H 3% 0%

4M 8L 7H 0% 9M 1% 1% 0% 13L 13M 10L 0% 0% 13% 19L 0%

17L 2%

Sin deterioro 80%

Figura 13.- Superficie estimada dañada por los deterioros identificados según su número y severidad.

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. Disgregación y…

Deterioro detectado

Grietas de…

Roderas Huecos (Baches) Parches Desnivel calzada-…

Severidad Baja (L)

Grietas de borde Corrugaciones Grietas en bloque… Grieta piel de cocodrilo 0

5

10

15

No de unidades en que aparece el deterioro

Fig. 14.- Frecuencia de los diferentes tipos de deterioro observados en el tramo homogéneo 1.

55

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

1L

23,93

20

21

22

23

24

25

26

10,2

27

28

8,4

29

30

7,5

31

32

15,12

15,12

19L

11,2 0,36

1,05

40,7 33,93 132

44

57

130

10M

122

147

63

3,16 74,63

78 117

73

53

31

39

67

46

68

59

32 31,2

TOTAL 90,86

1,75

3L

17L

35

11,2

2L

10L

34

8,87 18,4 13,56

1M 1H

33

1326 32

31,29 15,14

4,2

7,41 8,64

3,48

97,88 2,38 1,54

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.

56

7,4

DETERMINACIÓN DE LA CAUSA PRIMARIA DEL DETERIORO EN EL TRAMO HOMOGÉNEO 3

TIPO DE DETERIORO M2 % GRIETA PIEL COCODRILO 90,86 1,73 GRIETA PIEL COCODRILO 15,12 0,29 GRIETA PIEL COCODRILO 11,2 0,21 EXUDACION DE ASFALTO 3,16 0,06 GRIETAS EN BLOQUE 74,63 1,43 GRIETAS LONG. Y TRANSV 1326 25,32 GRIETAS LONG. Y TRANSV 32 0,61 GRIETAS DESLIZAMIENTO 97,88 1,87 DISGREGACION Y DESINTE 7,4 0,14 TOTAL DETERIORO 1658,25 31,66 SIN DETERIORO 3577,75 68,34

DENSIDAD EN LA SEVERIDAD SECCION

VALOR DE DEDUCCION

BAJA

39,85

46

MEDIA

6,63

43

ALTA

4,91

54

BAJA

1,39

1

BAJA

32,73

17

BAJA

581,58

171

MEDIA

14,04

21

BAJA

42,93

45

BAJA

3,25 VD Total

3 401

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. 57

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.

Peso de cada factor de causa en los deterioros del tramo 3

Peso (%)

60

50 40 30 20 10

Causa general

0 CARGA

CARGA 143

CLIMA

OTROS

%

CLIMA

%

OTROS

%

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

58

Porcentaje del area afectada por cada tipo de deterioro en el tramo 3 1L1M 1H 2L 2%0% 0% 0%

3L 2%

10L 25% 10M 1% 19L 17L 0% 2%

SIN DETERIORO 68%

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.

59

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

60

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 61

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.

62



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.

63

PRESUPUESTO REFERENCIAL

RUBRO

DESCRIPCION

UNIDAD CANTIDAD P.UNITARIO

303-2(2) 403-1c 404-1a 405-1(1) 405-5 405-6

Excavación en suelo con desalojo Sub-base, clase 3 Base Clase 1 Asfalto para riego de imprimación Capa de rodadura de hormigón asfaltico en planta e= 2" Capa bituminosa de sellado Transporte de material de base y sub-base y mezcla 12,5 S/N km MR-111 Limpieza de cunetas y encauzamiento a mano MR-112 Limpieza de Alcantarillas MR-113 Bacheo asfáltico menor slurry seal Rótulos informativos S/N

P.TOTAL

m3 m3 m3 lt m2 m2

200,00 8,00 6,00 480,00 414,00 3.500,00

5,26 7,14 8,16 0,41 7,15 0,62

1.052,00 57,12 48,96 196,80 2.960,10 2.170,00

m3-km m3 m3 m3 m2 u

1.207,13 30,00 8,00 50,00 1.500,00 6,00

0,20 5,35 6,80 135,00 1,68 480,00

241,43 160,50 54,40 6.750,00 2.520,00 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 unidad unidad Total (m) excepcionales 1 14 14 490 2 15 19 36 61 78

18 35 60 77 95 Total

4 17 25 17 18 95

140 595 875 595 630 3325

0 2 1 0 2 7 unidades

64

PCIt en el tramo 74.67 92.5 75.6 86.75 96.24 88.19

PCIe PCI en el tramo tramo 39 69.57 0 48 49 0 54

92.50 72.35 85.24 96.24 84.33 82.7

Calificación del tramo BUENO EXCELENTE MUY BUENO MUY BUENO EXCELENTE MUY BUENO

4.2.2. Variante de conservación mínima

Año/tramo PCI/ini

1 69.57 Rep solo ptos sing 65.57 Bach y selladoMantener el drenaje 60.57

1 PCI/fin

2 PCI/fin 3 PCI/fin 4 PCI/fin 5 PCI/fin Total costo

Estrategia de mantenimiento rutina 2 3 4 92.50 72.35 85.24 Rep solo Rep solo ptos No tiene ptos sing sing 90.50 69.35 83.24 Bach y selladoBach y Bach y Mantener selladoselladoel Mantener Mantener drenaje el drenaje el drenaje 87.50 65.35 81.24

5 96.24

$

PCI 83

No tiene 94.24

6 84.33 Rep solo ptos sing 82.33

Bach y selladoMantener el drenaje 92.24

Bach y selladoMantener 20576,12 el drenaje 77 79.33

7415,18 80

55

84.5

60.35

78.24

90.24

76.33

22390,25 74

50

81.5

55.35

75.24

87.24

72.33

24757,05 70

45

78.5

50.35

72.24

84.24

67.33

27500,89 66 82008,91

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” 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:

65

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 66

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: 67

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

68

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 69

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 70

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.

71

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 72

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.

73

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.

74

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.

75

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.

76

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.

77

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.

78

6.10

Cronograma (solo para la propuesta) CRONOGRAMA DESCRIPCION

1

2

TIEMPO EN MESES 3 4 5

6

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

79

272115,00

7

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. Marzojunio 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. 80

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.

81

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.

82

8.

ANEXOS

83

Anexo 1.- Trabajos de Conservación recomendados por el procedimiento PCI para subsanar los fallos detectados de acuerdo al mismo.

1. Grieta piel de cocodrilo (Alligator cracking)

2. Exudación de asfalto (Bleeding)

3. Grietas en bloque (malla gruesa) (Map cracking)

4. Elevaciones-Hundimiento (Bumps and Sags)

5. Corrugaciones (Rippling,corrugation)

L

x

x

x

M

Pa/Pf*

x

x

H

Pa/Pf

x

x

L

x

M

x

H

x

L

Las >1/8”

M

x

x

x

H

x

x

x

L

x

M

x

Su/Pa/Pf*

H

x

Su/Pa/Pf

L

x x

84

Fresado y refuerzo

Tratamiento superficial

Remplazar parche

arena/agregado Aplicar compactar Rellenar paseo hasta nivelar

No hacer nada

Reconstruir

Reforzar

Bachear

Escarificar c/calor refuerzo Fresado en frío

Sellado superficial

Sellado grietas

Deterioro

Severidad

Trabajo/

Reciclar la superficie

y

tender

y

Pavimentos asfálticos

6. Depresiones (Blandones) (bird bath)

7. Grietas de borde (Pavement edge crack)

M

Su/Pa/Pf

x

H

Su/Pa/Pf

x

L

x

M

Su/Pa/Pf

H

Su/Pa/Pf

L

Las >1/8”

M

x

x Pa

H

8. Grietas de reflexion (Reflection crack)

Pa

L

Las >1/8”

M

x

Pa

H

9. Desnivel calzada - hombrillo (Lane/Shoulder drop-off)

10. Grietas long y transversales (Longitudinal and transverse cracking)

Pa

Junta

L

x

M

x

H

x

L

Las >1/8”

M

X

H

x

x

85

11.Deterioro de Parches (Patching and Utility cut Patching)

12.Aridos aggregates) pulimentados (Polished

13.Huecos (Baches) (Pothole)

14.Cruce de rieles (Railroad crossing) L x

M x

H

L Pa/Pf

M Pa/Pf

H Pf

M

H

86

x

L x

Su/Pa x

(aproche) (el cruce)

Su/Pa x

(aproche) (el cruce)

x

x

L x x x x

M x x x x

H x x x x

y

hasta

Fresado y refuerzo

Tratamiento superficial

Remplazar parche

Rellenar paseo nivelar

Aplicar arena/agregado y compactar

No hacer nada

Reconstruir

Reforzar

Bachear

Escarificar c/calor tender refuerzo Fresado en frío

Reciclar la superficie

Sellado superficial

Sellado grietas

Severidad

L

15. Roderas (Rutting)

16. Arrollamiento transversal (Shoving)

17.Grietas cracking)

de

deslizamiento

(Slippage

desintegración

x

M

Su/Pa/Pf

x

H

Su/Pa/Pf

x

L

x

M

x

x Pa/Pf

H

Pa/Pf

L

Pa

M

Pa

H

Pa

x

L

18. Hinchamiento (Swel)

19.Disgregación y (Weathering and ravelling)

x

x

M

x

H

x

L

x

M**

x

H**

x

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

87

x x

x

Anexo 2.- Elementos que resumen el estado de los tramos de mejor puntuación

TRAMO HOMOGENEO 2

MUESTRA 1L 2L 10L 19L

15

16

17

18 1,54

17 4,16

0,2 5

15 0,18

106

TOTAL 1,54 0,2 143 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 GRIETA PIEL COCODRILO EXUDACION DE ASFALTO GRIETAS LONG. Y TRANSV DISGREGACION Y DESINTE TOTAL DETERIORO SIN DETERIORO

SEVERIDAD

DENSIDAD EN LA SECCION

VALOR DE DEDUCCION

M2

%

1,54

0,14

BAJA

0,68

8

0,2

0,02

BAJA

0,09

0

143

12,77

BAJA

62,72

24

4,34 149,08 970,92

0,38 13,31 86,69

BAJA

1,9

2 34

VD TOTAL

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.

88

Peso de cada factor de causa en los deterioros del tramo 2

80 60 40 20 0 CARGA

CLIMA

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

89

Porcentaje del area afectada por cada tipo de deterioro en el tramo 2 1L 0%

2L 0% 10L 13%

19L 0%

SIN DETERIORO 87%

Figura 19.- Superficie estimada dañada por los deterioros identificados según su número y severidad.

TRAMO HOMOGENEO 4

MUESTRA

36

37

3 8

39

40

41

42

43

44

1L

45

46

47

48

49

50

51

54

55

56

57

58

59

60

0,3

0,96

0,2

0,4 2

1,09

0,09

0,0 9

0, 48

0,63

0,33

0,13

3L

0,09

7,8 0,5 7

1, 7 2

0, 95

0, 25

8,3

20,1

7M

20,1

13,4 27

13L

17

2 2

58

66

73

15

41

87

38

51

11, 27

4, 14

39

66

47

32

42

14,4 40

42

31

38

18

27,8 3 2

11

21

1

954 1

17L

3,51 1,7 1

TOTAL 5,93

7,8

2L

19L

53

5,93

1H

10L

52

7, 9 3

4,4

4,27

0,6

0, 91

9,68

4,2

14

18,36

15, 43

6,3 6

2,2

1,8

4, 2

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.

90

91,22

23,75

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

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

VD TOTAL

275

HUECOS (BACHES)

TOTAL DETERIORO

1139.9

14.8

SIN DETERIORO

6560.1

85.2

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.

91

Peso de cada factor de causa en los deterioros del tramo 4

50 40 30 20 10 0

CARGA

CARGA 93

% 33,82

CLIMA

OTROS

CLIMA 137

% 49,82

OTROS 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

Porcentaje del area afectada por cada tipo de deterioro en el tramo 4 1L 0%

3L 7M 1H 2L 0% 1% 0% 0% 10L 13%

13L 19L 0% 0%

17L 1%

SIN DETERIORO 85%

Figura 21.- Superficie estimada dañada por los deterioros identificados según su número y severidad.

92

TRAMO HOMOGENEO 5

MUESTRA

61

62

63

64

65

66

67

69

68

1L

70

71

74

75

76

77

TOTAL

0,16

0,73

1,65 0,12 0,44 0,3

0,12 0,13

7M

19L

73

1,65

2L

10L

72

0,6 0,55 0,04

0,1

8,1 16,2 12

10

7

3,93 1,76 6,02 4,84

3

9 8 7,31 2,76

1 2,72

6

3,29 24,3

11

1,08

58 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

DETERMINACION DE LA CAUSA PRIMARIA DEL DETERIORO EN EL TRAMO HOMOGENEO 5

TIPO DE DETERIORO GRIETA PIEL COCODRILO EXUDACION DE ASFALTO GRIETAS DE BORDE GRIETAS LONG. Y TRANSV DISGREGACION Y DESINTE TOTAL DETERIORO SIN DETERIORO

M2

%

SEVERIDAD

DENSIDAD EN LA SECCION

1,65

0,03

BAJA

0,72

9

3,29

0,06

BAJA

1,44

1

24,3

0,46

MEDIA

10,66

15

58

1,11

BAJA

25,44

15

39,42

0,75

BAJA

17,29

7

126,66 5109,34

2,41 97,59

VDTOTALL

47

VALOR DE DEDUCCION

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.

93

Peso de cada factor de causa en los deterioros del tramo 5 60

40 20 0 CARGA

CARGA 24

% 51,06

CLIMA

CLIMA 22

OTROS

% 46,81

OTROS 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

Porcentaje del area afectada por cada tipo de deterioro en el tramo 5 7M 1L2L 0% 0%0%

19L 1%

10L 1%

SIN DETERIORO 98%

Figura 23.- Superficie estimada dañada por los deterioros identificados según su número y severidad.

94

TRAMO HOMOGENEO 6

MUESTRA

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

1L

89

90

91

92

93

TOTAL 10,38

0,04 10

12

4,85 31

33

0,12

0,12

24

27

22

1,3

0,44 1,89 27

17

26

32

35

0,06 44

8

18

7,52 9

11L

375 26,52 26,7

11M

19L

95

1,3

2L

17L

94

5,94 4,44

1H

10L

88

32,2 89,91 9,1

5,81

15,3 23,67

53,22 122,11 106,38

52,5

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.

DETERMINACION DE LA CAUSA PRIMARIA DEL DETERIORO EN EL TRAMO HOMOGENEO 6 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 GRIETAS DESLIZAMIENTO DISGREGACION Y DESINTE

122,11

2,2

MEDIA

53,56

60

106,38

1,92

BAJA

46,66

46

0,25

0

BAJA

0,11

0

TOTAL DETERIORO

676,16

12,19

SIN DETERIORO

4867,84

87,81

TIPO DE DETERIORO

VD TOTAL

232

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.

95

Peso de cada factor de causa en los deterioros del tramo 6

60

40 20 0 CARGA

CARGA 49

% 21,12

CLIMA

CLIMA 52

OTROS

% 22,41

OTROS 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

Porcentaje del area afectada por cada tipo de deterioro en el tramo 6 1L 1H 2L 0% 0% 0% 10L 7%

11L 17L 11M 2% 1% 2% 19L 0%

SIN DETERIORO 88%

Figura 25.- Superficie estimada dañada por los deterioros identificados según su número y severidad.

96

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.

97

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

CBR (%)

8

10

9

10

8

6 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 98

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 99

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.

100

3

6 7 8 9 10 5 4 3 2

1 2

6 7 8 9 10 5

Módulo de resilencia de la subrasante (Mpa)

4 3 2

1 10

3

10

2

3

4

4

5 6 7 8 910

2

3

5

4 5 6 7 8 910

2

3

6

4 5 6 7 8 910

Ejes Simples Equivalentes de 80 kN Gráfico de diseño para espesor total de hormigón asfáltico

101

2

3

7

4 5 6 7 8 910

2

3

8

4 5 6 7 8 910

102