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Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño Extensión Porlamar

PAVIMENTOS FLEXIBLE Y RIGUIDOS

IntegranteS: Deivid cruz C.I-24.109.454 Jesus Gonzales C.I- 24.720.754 Profesor: Fanny Rodriguez Dirección de envio:

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Introduccion Se llama pavimento al conjunto de capas de material seleccionado que reciben en forma directa las cargas del tránsito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada, proporcionando una superficie de rodamiento, la cual debe funcionar eficientemente. Las condiciones necesarias para un adecuado funcionamiento son las siguientes: anchura, trazo horizontal y vertical, resistencia adecuada a las cargas para evitar las fallas y los agrietamientos, además de una adherencia adecuada entre el vehículo y el pavimento aun en condiciones húmedas. Deberá presentar una resistencia adecuada a los esfuerzos destructivos del tránsito, de la intemperie y del agua. Debe tener una adecuada visibilidad y contar con un paisaje agradable para no provocar fatigas. Puesto que los esfuerzos en un pavimento decrecen con la profundidad, se deberán colocar los materiales de, mayor capacidad de carga en las capas superiores, siendo de menor calidad los que se colocan en las terracerías además de que son los materiales que más comúnmente se encuentran en la naturaleza, y por consecuencia resultan los más económicos. La división en capas que se hace en un pavimento obedece a un factor económico, ya que cuando determinamos el espesor de una capa el objetivo es darle el grosor mínimo que reduzca los esfuerzos sobre la capa inmediata inferior. La resistencia de las diferentes capas no solo dependerá del material que la constituye, también resulta de gran influencia el procedimiento constructivo; siendo dos factores importantes la compactación y la humedad, ya que cuando un material no se acomoda adecuadamente, éste se consolida por efecto de las cargas y es cuando se producen deformaciones permanentes.

Resumen Este trabajo incluye una descripción de los tipos de pavimentos existentes, mostrando los diferentes tipos de deterioros que se presentan en un pavimento, sus diferentes causas a través de su construcción o a lo largo de los años Gran parte de las vialidades en el Estado Nueva Esparta presentan deformaciones de gran proporción del pavimento en algunos casos y su destrucción en otros. El desarrollo turístico es uno de los principales factores que ha venido incrementando la tasa de crecimiento de la población en el Estado Nueva Esparta, este ha traído como consecuencia el incremento de número de vehículos y cargas pesadas, que con el paso del tiempo producen deterioro en las vialidades, los cuales se ven reflejados mediante agrietamientos que producen el entorpecimiento y retardo de la velocidad normal que debe llevar el vehículo. El alto índice de deterioro en las carreteras en el Estado nueva Esparta, principalmente en la Avenida Bolívar, las cuales debido al mal diseño , la falta de mantenimiento , el exceso de carga y el peso constructivo inadecuado han venido produciendo fallas en el pavimento. Es por eso que surgió, la inquietud de realizar un estudio que permita conocer el origen de estas fallas ,por tal motivo seleccione la Avenida Bolívar ya que es una de las vías por presentar un alto grado de deterioro que se puede percibir al transitar por dicha vía.

Contextualización del Problema El pavimento es un sistema lineal, multicapa formado por materiales homogéneos e Isotrópicos y capas infinitas en el sentido horizontal. La capa inferior presenta la subrasante y se considera como semi-infinita en el sentido vertical. La capa intermedia presenta las capas de sub-base o base, que puede ser granular o sementada, y la capa superior está constituida por asfalto. el aumento de la población del Estado Nueva Esparta se ha realizado de una manera rápida y espontanea en los últimos años, como respuesta a los cambios económicos y sociales que se han venido dando . Debido a este aumento tan acelerado de la población y a la gran concentración urbe a lo largo del territorio insular y al colapso q se presenta a diario en todas las vías, se ha tomado esta avenida como vía alterna, ya que se comunica con otras avenidas de gran importancia principalmente con la 4 de mayo de manera más rápida. Dándose esta situación encontramos el origen de las fallas del pavimento en la Avenida Bolívar en el municipio Mariño Estado Nueva Esparta, ya que debido a su gran circulación de vehículos y cargas pesadas se origina las mencionadas fallas. En la actualidad gran parte de las vialidades en el estado Nueva Esparta han presentado deformaciones de gran proporción del pavimento, en algunos casos y su destrucción en otros. En la Avenida Bolívar se puede observar que el pavimento tiene agrietamientos y deformaciones al igual que la Avenida Juan Bautista Arismendi. Es importante mencionar que los suelos en el Estado Nueva Esparta se clasifican en su mayor parte, en arenosos y fangosos “OJO” (de acuerdo a la información proporcionada por Laboratorio FUNDALANAVIAL,1.998) como consecuencia a esto y a la falta de mantenimiento y planificación y la falta de uso de estabilizantes para la optimización de la misma se la falla en los pavimentos. Es por esta razón que, en fechas más recientes, y respondiendo al interés inmobiliario que ha despertado en inversionistas de la región insular, las construcciones de autopistas y carreteras que servirán de enlace entre los respectivos puntos de interés y el resto de la isla. El Instituto Mexicano de Transporte en (1.991), en su publicación "Motivos por los cuales falla un pavimento", señala lo siguiente:

Los suelos limosos y arenosos poseen baja capacidad de soportar cargas, lo cual puede traer como consecuencia que se produzcan deformaciones verticales u horizontales, roturas en el pavimento. Entre las fallas más notables pueden nombrarse: agrietamiento longitudinal en el hombro del terraplén, asentamientos tanto transversales como longitudinales, protuberancias, baches, entre otros.

Objetivo de la Investigación

Objetivo General:

Determinar las causas que originan las fallas del pavimento en la Avenida Bolívar, Municipio Mariño Estado Nueva Esparta.

Objetivos Específicos:

1) Diagnosticar el estado actual de la Avenida Bolívar en el Estado Nueva Esparta.

2) Realizar los ensayos correspondientes para determinar las causas que produjeron las fallas en la Avenida Bolívar en el Estado Nueva Esparta.

3) Describir los tipos de fallas que presenta la Avenida.

4) Conocer los orígenes específicos de las fallas.

Planos Fisico del Sector:

Avenida Bolívar Porlamar 10.973713, -63.822739

Justificación de la investigación En vista de que las vías de comunicación terrestre son medios más utilizados para la interconexiones entre poblaciones y para el desarrollo económico , cito la atención el hecho de que margarita cuya fuente primordial es el turismo, presente un alto grado de deterioro en gran parte de sus vialidades, esto ha perjudicado mucho a la población local y ha provocado la mala impresión del turista al transitar por dicha avenida . Por esta razón el estudio de las causas que originan las fallas en el pavimento de la avenida Bolívar ya que esta posee un gran deterioro y así establecer un aporte en el mejoramiento de la avenida Bolívar en el Estado Nueva Esparta. Es necesario destacar la importancia de las causas que originan las fallas del pavimento en dicha avenida ya que así se podrá atacar el problema y encontrar posibles soluciones a la misma. Asimismo, constituye un aporte teórico- práctico a la ingeniería civil del estado Nueva Esparta, ya que el desconocimiento técnico y la falta de información en este sentido influyen de manera categórica en el problema planteado.

Falla de Pavimento P1: Fallas o agrietamientos superficiales tipo piel de cocodrilo. Corresponden a agrietamientos de la carpeta de rodamiento, que en casos simples, no se manifiestan con hundimientos o desplazamientos de las capas que conforman la estructura del pavimento. Este tipo de falla permite la percolación o infiltración de gran cantidad de agua en la base del pavimento y por esta razón la falla progresa rápidamente.

Falla de Pavimento P2: Fallas o agrietamientos profundos con marcas tipo piel de cocodrilo, asociados a hundimientos por deformación de uno o más componentes de la estructura del pavimento .La presencia de este tipo de falla implica un bacheo profundo y en casos extremos hay que restituir la estructura del pavimento. Este tipo de falla se debe a deformaciones por sobre carga o compresibilidad del terreno de fundación cuando no existe una subbase granular o la presencia de materiales compresibles.

Falla de Pavimento P3: Falla o agrietamiento profundo con grietas del tipo piel de cocodrilo, hundimientos y desplazamientos laterales del pavimento. Esta falla está asociada en todos los casos con excesiva plasticidad de uno de los componentes del pavimento, bien sea la base granular, la subbase o el terreno de fundación. La plasticidad de cualquier material es más determinante en la falla mientras más humedad hay presente en el suelo.

Falla de Pavimento P4: Reflejo de juntas y grietas por repavimentaciones con materiales de diferentes comportamientos Reológico. Esto es muy frecuente cuando se colocan pavimentos de concreto asfáltico sobre pavimentos de concreto rígido o reparaciones de tuberías, acueductos, cloacas o gasductos donde antes de colocar la carpeta flexible se repara con concreto.

SOLUCIÓN A LAS FALLAS DE PAVIMENTO FLEXIBLE: Solución a la Falla Tipo P1 la llamaremos (SP1): La solución más adecuada para este tipo de falla es la escarificación superficial de la carpeta de rodamiento, el procedimiento de reparación se describe a continuación: SP1.1: Se procede a la demarcación de la zona afectada utilizando pintura y dejando una franja de seguridad en área no afectada, este procedimiento debe ser ejecutado conjuntamente con la inspección. SP1.2: Se procede a la escarificación o fresado utilizando una maquinaria pesada de precisión y cortando 5.0 cm del pavimento asfáltico existente. SP1.3: El material proveniente del corte será cubicado y almacenado en los sitios que INVIAL determine o utilizado como base granular en las vías agrícolas cercanas al sitio de trabajo. SP1.4: Antes de colocar el refuerzo de la carpeta se debe aplicar un riego de adherencia de Rc 250 o emulsión catiónica. SP1.5: Sí en el área donde se aplicó la solución SP1, se localiza algún sector donde la falla en más profunda, se aplica localmente la solución SP2.

PROCEDIMIENTO ALTERNATIVO DE REPARACIÓN DE LA FALLA P1 (SP1) SP1.6: Limpiar la superficie agrietada y una zona de seguridad de 30.0 cm alrededor. SP1.7: Hacer riego de adherencia con emulsión catiónica o con Rc 250. En ambos casos hay que esperar un par de horas para que “rompa la emulsión” o para que se evapore el solvente de Rc. El riego debe hacerse a una tasa de 1.4L/m2 como mínimo o hasta que el riego aflore en la capa superior del geotextil que se quiere colocar. SP1.8: Colocar un geotextil Tipo REPAV 450 o similar, bien adherido, liso, eliminando las arrugas por barrido, cortándolas con navaja o solapándolas. SP1.9: Colocar la nueva carpeta asfáltica con un espesor mínimo de 6.0 cm. Solución a la falla tipo P2 la llamameremos (SP2): La solución más adecuada para este tipo de fallas es la escarificación profunda con retiro de la estructura del pavimento deteriorada, en algunos casos es necesario el saneamiento del terreno natural o de fundación, el procedimiento se describe a continuación: SP2.1: Se procede a la demarcación de la zona afectada utilizando pintura, dejan siempre una franja de seguridad en terreno no afectado. SP2.2: Utilizando un compresor y martillo de pala, se perfora profundamente hasta la base. Si la base y la carpeta de rodamiento son pequeñas, se fracciona el área en pequeños fragmentos y se extrae manualmente, si el área es grande se deberá emplear un equipo retroexcavador o similar (ligero). SP2.3: El bote de los escombros debe ser aprobado por la unidad ambiental del instituto. SP2.4: Se revisa la base, si está saturada o contaminada se debe retirar y sustituir por piedra picada o material integral CBR > 60%, el espesor mínimo de un material de base en un bacheo será de 15.0 cm. SP2.5: El bacheo se efectuará utilizando concreto asfáltico en caliente, preferiblemente una mezcla de granulometría tipo I. La carpeta final de rodamiento y la mezcla asfáltica para áreas extensas será tipo IV SP2.6: El procedimiento de colocación y compactación para cada caso se hará siguiendo lo especificado en las normas Covenin 2000 parte 1 Carreteras. Estas normas serán la base para cualquier disputa no especificada.

Solución a la Falla Tipo P3 la llamaremos (SP3): La falla P3 se diferencia de la P2, por el desplazamiento o corrimiento del pavimento; la solución más adecuada es la escarificación profunda con retiro total de la estructura del pavimento y zona más superficial saturada del terreno de fundación. El procedimiento más adecuado se describe a continuación: SP3.1: Se procede a la demarcación de la zona afectada utilizando pintura, dejando siempre una franja de seguridad en terreno no afectado. El bote de los escombros debe ser aprobado por la unidad ambiental del instituto. SP3.2: Se revisa el terreno de fundación y se efectúa el saneamiento del suelo saturado arcilloso y se repone la estructura del pavimento colocando primeramente una subbase granular CBR 20% de un espesor mínimo de 25.0 cm. Esta capa se compactará hasta un mínimo de 95% de la densidad seca máxima de laboratorio de un ensayo Próctor Modificado AASHTO T180-70, se colocará un material de base en un espesor no menor de 15.0 cm que debe tener un CBR > 60 % y cumplirá con todas las especificaciones contenidas en las normas Covenin 2000 Parte 1 Carreteras. SP3.3: El bacheo se efectuará utilizando concreto asfáltico en caliente, con una mezcla de granulometría tipo I, para áreas pequeñas ó una mezcla de granulometría tipo IV, para el sector de mayor área. El procedimiento de colocación y compactación para cada caso se hará siguiendo lo especificado en las normas Covenin 2000 parte 1 Carreteras. Estas normas serán la base para cualquier disputa no especificada.

Solución a la falla Tipo P4 la llamaremos: (SP4) Este tipo de solución se aplica en los casos donde se efectúan repavimentaciones de pavimento flexible sobre pavimentos rígidos y/o sobre reparaciones de tuberías de cloacas, drenajes o gasoductos donde se colocan bases o pavimentos de materiales geológicamente muy diferentes a los pavimentos flexibles y ocurre reflejo de juntas, grietas o fallas por efecto de sobrecargas o dilatación térmica, en este trabajo estas recomendaciones se aplican a la sustitución de alcantarilla en la progresiva 5+756 (cerca de la falla de pavimento en la progresiva 5+760) y/o se produjera otra intervención antes de la rehabilitación, el procedimiento más recomendable se especifica a continuación: SP4.1: Se escarificará la carpeta superficial en un espesor de 5.0 cm, utilizando máquina recuperadora de asfalto. SP4.2: Se sellarán las grietas, fallas y reflejo de juntas utilizando sello asfáltico, previa limpieza y soplado de las discontinuidades. pistola de fulminantes SP4.3: Se colocará una geomalla hexagonal tipo Road Mesh firmemente fijada a la carpeta permanente después del fresado con grapas y clavos aplicados con una SP4.4: El bacheo se efectuará utilizando concreto asfáltico en caliente, preferiblemente una mezcla de granulometría tipo IV de un espesor mínimo de 6.0 cm. El procedimiento de colocación y compactación para cada caso se hará siguiendo lo especificado en las normas Covenin 2000 parte 1 Carreteras. Estas normas serán la base para cualquier disputa no especificada.

Fallas de pavimento rigido: Las grietas: Las grietas son manifestaciones muy frecuentes de fallas causadas por la contracción del concreto, expansión de las losas de pavimento, defectos de suelo de fundación, acción de cargas de tráfico, falta de juntas de expansión, contracción o de construcción. Los tipos de grietas son: Grietas de esquina Grietas diagonales Grietas longitudinales Grietas de restricción Grietas transversales En el presente trabajo las grietas se han clasificado según su severidad, y se han identificado con la letra “G”. Los niveles de severidad identificados son: baja, media y alta severidad. Para mayor entendimiento. G1 = Grieta de baja severidad

G2 = Grieta de mediana severidad

G3 = Grieta de alta severidad Grieta de esquina: Son grietas diagonales que forman un triángulo con el borde o junta longitudinal y una junta o grieta transversal. Estas grietas pueden originarse por acción de las cargas de tránsito sobre esquinas sin soporte o por alabeo de las losas.

Grietas Diagonales: Son grietas en diagonal con la línea central de pavimento. Estas grietas se forman generalmente por la acción del tránsito sobre los extremos de losas que han quedado sin soporte por la acción del bombeo de la subrasante.

Grietas Longitudinales: Son grietas casi paralelas al eje central del pavimento. Su origen puede deberse a falta de juntas longitudinales para eliminar los esfuerzos de contracción, materiales expansivos en la subbase o subrasante, esfuerzos de alabeo en combinación con las cargas, pérdidas de soportes en los bordes longitudinales por efecto de la acción del bombeo.

Grietas de Restricción: Estas son grietas que comienzan de una distancia no mayor de un metro del borde exterior del pavimento y se dirigen siguiendo un alineamiento irregular hasta la junta transversal, la cual restringe la expansión de la losa.

Grietas Transversales: Son grietas en ángulos aproximadamente rectos con el eje central del pavimento. Alguna de las causas principales son sobrecarga de flexión repetida, de las losas sometidas a la acción del bombeo de la subrasante, las fallas del suelo de cimentación, la falta de juntas poco profundas, a la concentración del concreto.

Deformaciones: Las deformaciones son cualquier cambio de la superficie del pavimento referida a su forma original. Los escalones de fallas de las losas, son deformaciones predominantes en los pavimentos de concreto. Una deformación puede producirse si existe bombeo, debido a que ocasiona escalones de fallas y hundimiento de las losas. Otra causa de las deformaciones son los suelos expansivos y los asentamientos de la cimentación.

Bombeo: Cuando existe acumulación de agua en la estructura del pavimento, las deflecciones de las losas de concreto en las juntas, las grietas y a lo largo de borde de las losas bajo efecto de cargas pesadas, se produce desplazamiento y eyección de agua. Esta acción contiene partículas de suelo en suspensión y bajo constantes repeticiones remueve parte de la superficie del suelo provocando socavaciones, que conducen a una falla de soporte y consiguientemente la falla del pavimento. Este fenómeno se conoce como Bombeo. Baches: Son zonas específicas de la carpeta de rodamiento que se han desintegrado por acción del tránsito, y en la mayoría de los casos como una combinación de fallas producidas por grietas, deformaciones y bombeo. Falla por Bache:

Descaramientos y Escamaduras: Los descaramientos y escamaduras son fallas en la superficie del concreto por deterioro o rotura. Los descaramientos consisten en deterioro de la superficie del pavimento por desgaste o conformación inadecuada. En la mayoría de los casos el efecto progresivo tiende a profundizarse. Los fenómenos de desacatamiento se producen por exceso de acabado, defectos de la mezcla, poca calidad de los agregados o curado inapropiado. Las escamaduras son las roturas del concreto en juntas, grietas y bordes del pavimento.

Conclusiones y Recomendaciones En la formación de las roderas o deformaciones plásticas permanentes, intervienen una serie de factores que se deben considerar al momento de proyectar y ejecutar los pavimentos asfálticos. La conservación de pavimentos requiere de personal capacitado, es decir, que dominen ampliamente el tema. Para que los fondos destinados a mantención sean ocupados en forma eficiente, es necesario inspeccionar los pavimentos frecuente y minuciosamente. Tan pronto ha sido determinada la necesidad de hacer reparaciones, éstos deben hacerse inmediatamente, ya que los pavimentos continúan deteriorándose día a día, produciendo así una conducción peligrosa.