EVALUACIÓN DEL ESTADO DEL PAVIMENTO RÍGIDO EN EL …

EVALUACIÓN DEL ESTADO DEL PAVIMENTO RÍGIDO EN EL SEGMENTO DE VÍA DE LA AVENIDA FERROCARIL ENTRE CALLES 37 Y 31 DE LA CIUDAD

DE IBAGUÉ TOLIMA

MARIA CAMILA ARISTIZABAL SOTO HADSON LEWIS CANIZALES PEREZ JUAN SEBASTIAN LEIVA LOZANO

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL IBAGUÉ-TOLIMA

2020

EVALUACIÓN DEL ESTADO DEL PAVIMENTO RÍGIDO EN EL SEGMENTO DE VÍA DE LA AVENIDA FERROCARIL ENTRE CALLES 37 Y 31 DE LA CIUDAD

DE IBAGUÉ TOLIMA

MARIA CAMILA ARISTIZABAL SOTO HADSON LEWIS CANIZALES PEREZ JUAN SEBASTIAN LEIVA LOZANO

Trabajo de grado presentado para optar por el título de Ingenieros Civiles.

Director Disciplinar M. Sc. Ing. Pedro Julián Gallego quintana

Director Metodológico Ph. D. Iván Camilo Lombana

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL IBAGUÉ-TOLIMA

2020

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NOTA DE ACEPTACIÓN: ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ Director del proyecto ____________________________ Firma del jurado 1 ____________________________ Firma del jurado 2 Ibagué, 09 de abril de 2020

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DEDICATORIA

Dedico este proyecto a ustedes, Aida Soto y Guillermo Aristizábal, por la paciencia, compromiso y resistencia que tuvieron para que yo culminara este logro, porque siempre estuvieron a mi lado a pesar de mis tantos errores, y siempre forjándome por el camino del bien, gracias por la persona que me convirtieron y por la persistencia que tuvieron para que hoy me encuentre donde estoy. También de una manera muy especial, dedico este trabajo al hombre más importante en mi vida Juan Guillermo Aristizábal Soto, si, a ti hermanito, por apoyarme tanto durante todo ese proceso universitario y mi vida en general, por, nunca juzgarme, por tratar de que sea una mejor persona día a día, por mantener pendiente de mí de una u otra manera, gracias por ser mi héroe y mi ejemplo por seguir, eres la mejor persona que conozco en el mundo y eso me hace sentir muy orgullosa. Ahora solo espero que Dios me de licencia para poder retribuirles todo lo que hicieron y sé, seguirán haciendo por mí, LOS AMO MUCHISIMO FAMILIA.

MARIA CAMILA ARISTIZABAL SOTO Dedico este proyecto principalmente a Dios, por haberme permito forjar mi destino y cumplir este sueño de ser Ingeniero Civil junto a mi familia. A mis padres Hermidez Canizales y María Eugenia Pérez, quienes son los promotores de la persona en la que me he convertido, ustedes son mi fuente de inspiración, mi motivación y mi gran orgullo. No me alcanzara la vida para dedicarles cada logro que obtenga porque es gracias a su esfuerzo, dedicación y sacrifico que me he convertido en lo que alguna vez soñé. A mis abuelos y mis hermanas, ustedes son los alicientes en todo este proceso, para ustedes les dedico este gran logro, gracias por su apoyo y amor incondicional. Y por último a mis sobrinos Keller Eduardo y Christopher Canizales, ustedes sin duda alguna son el mejor regalo de mis hermanas, gracias por alegrarme la vida con tan solo un gesto o sonrisa.

HADSON LEWIS CANIZALES PEREZ

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A mi abuela Fanny Lozano y a mi madre Rocio del Pilar Lozano Lozano, por darme la oportunidad de realizar esta carrera para mi futuro, por creer en mis capacidades, porque siempre estuvieron ahí en los momentos difíciles apoyándome y dándome palabras de aliento para no desfallecer, este logro es de ustedes. A mis hermanitos, Camilo Andrés y Thomas Felipe, por estar a mi lado y regalarme su alegría día a día. A mis tíos y demás familiares, por el apoyo incondicional durante este camino de esfuerzo y dedicación para formarme como Ingeniero Civil.

JUAN SEBASTIAN LEIVA LOZANO

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AGRADECIMIENTOS

Agradecimientos principalmente a Dios, porque es gracias a él que sigo despertando y abriendo mis ojos cada día. A mi familia, a mi hermano Juan Guillermo Aristizábal por ser ese apoyo incondicional siempre, a mi padre Guillermo Aristizábal por su perseverancia, y especialmente a mi madre Aida Soto, gracias por levantarte todos los días a luchar por tus hijos, porque no descansaste hasta no verme en el lugar que estoy hoy, todo esto te lo debo a ti. A mi pareja sentimental... a ti Calvete, te agradezco por tantas ayudas y tantos aportes, no solo durante este proceso, sino también para mi vida, eres parte de mi inspiración y mi motivación. A todos los docentes que me formaron como profesional, gracias por haber compartido sus conocimientos a lo largo de la preparación de mi carrera universitaria, gracias por su orientación y valiosa ayuda, ustedes me brindaron las herramientas necesarias para lograr realizar mi vida académica, y así hoy lograr mi título como Ingeniera Civil, gracias totales.

MARIA CAMILA ARISTIZABAL SOTO Mis agradecimientos van dirigidos primeramente a Dios, porque es gracias a su poder divino que me ha permitido cumplir a cabalidad todo lo que me he trazado para mi proyecto de vida. Toda la vida les estaré agradecido a mis padres, por su sacrificio, amor y compromiso, son ustedes Hermidez Canizales y María Eugenia Pérez, las personas más importantes en mi vida, para ustedes van dirigidos mis agradecimientos y triunfos, sin duda alguna son mi ejemplo a seguir. A cada miembro de mi familia y amigos que estuvieron durante mi proceso, a ustedes que han compartido conmigo fragmentos de mi vida, les agradezco por impartir sus enseñanzas amor, cariño y aprecio, sé que puedo contar con ustedes. Por último a todos los docentes e ingenieros, que me formaron bajo experiencia y pasión. A cada uno de ustedes, les agradezco, por enseñarme no solo conocimientos teóricos si no la formación integra de un profesional enfocado en la responsabilidad humana, muchas gracias.

HADSON LEWIS CANIZALES PEREZ

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A Dios, quien me dio la oportunidad de dar un paso más adelante en la realización de mi formación como profesional. A mi abuela Fanny Lozano que desde pequeño siempre estuvo en los momentos más importantes de mi vida, por ser el ejemplo para salir adelante, por enseñarme el camino de la vida y por el amor que siempre me brindó. Le agradezco infinitamente a mi madre Rocio del Pilar Lozano Lozano, que desde siempre ha sido madre y padre, gracias por cada día confiar y creer en mí y en mis sueños, por todos los valores que me ha inculcado y por haberme dado la oportunidad de tener una buena educación en el transcurso de mi existir. A mis hermanitos Camilo Andrés y Thomas Felipe, que con su amor me han enseñado a salir adelante, gracias por estar en este momento tan especial. Gracias a mis tíos Jorge Tadeo y Jesús Alberto, por los consejos y el apoyo incondicional en mi formación como ser humano y en mi carrera. A la institución, a los profesores y a mis compañeros que sin esperar nada a cambio compartieron su conocimiento, alegrías y tristezas y a todas aquellas personas que durante este proceso estuvieron a poyándome para que este sueño se haga realidad.

JUAN SEBASTIAN LEIVA LOZANO

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CONTENIDO

Pág.

GLOSARIO ................................................................................................................ RESUMEN ................................................................................................................. INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 20 1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ..................................................................... 21

2. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................ 22 3. OBJETIVOS ....................................................................................................... 23 3.1. OBJETIVO GENERAL .................................................................................... 23

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................... 23 4. MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 24 4.1. VÍA .................................................................................................................. 24 4.2. PAVIMENTO ................................................................................................... 24

4.3. TIPOS DE PAVIMENTOS ............................................................................... 24 4.3.1. Pavimentos flexibles 24

4.3.2. Pavimentos rígidos 24 4.3.3. Pavimentos semi-rígidos 25 4.3.4. Pavimento articulado 25

4.4. ELEMENTOS ESTRUCTURALES DEL PAVIMENTO RÍGIDO ...................... 25 4.5. VOLÚMENES DE TRÁNSITO ........................................................................ 27

4.6. TIPOS DE DAÑOS EN PAVIMENTOS RIGIDOS ........................................... 27

4.6.1. Grieta de esquina (GE) 27

4.6.2. Grieta Longitudinal (GL) 28 4.6.3. Grieta transversal (GT) 28

4.6.4. Separación de juntas longitudinales (SJ) 29 4.6.5. Deterioro del sello (DST - DSL) 29 4.6.6. Desportillamiento de juntas (DPT, DPL) 30

4.6.7. Escalonamiento de juntas longitudinales (EJL) y transversales (EJT) 30 4.7. ESTADO DEL ARTE ....................................................................................... 31 4.7.1. Internacional 31

4.7.2. Nacional 32 5. METODOLOGÍA ................................................................................................ 33 5.1. VOLUMEN DE TRÁNSITO ............................................................................. 34

5.1.1. Localización geográfica 34 5.1.2. Aforo vehicular 34 5.1.3. Tránsito Promedio Diario (TPD) 35 5.1.4. Proyección Tránsito Promedio Diario Semanal (TPDS) 36

5.1.5. Nivel de tránsito 36 5.2. DIAGNÓSTICO DEL ESTADO DEL PAVIMENTO ......................................... 39 5.2.1. Levantamiento de lesiones 41 5.2.2. PCI (Índice de Condición del Pavimento) 43

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5.2.3. Posibles técnicas de intervenciones 44 5.3 CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ................................................. 46 5.3.1. Agregados Pétreos 46

5.3.1.1. I.N.V. E – 213. ......................................................................................... 47 5.3.1.2. I.N.V. E – 213. ......................................................................................... 47 5.3.1.3. I.N.V. E – 222. ......................................................................................... 47 5.3.1.3. I.N.V. E – 223. ......................................................................................... 48 5.3.2. Cemento 48

5.3.3. Ceniza de bagazo de caña de azúcar 49 5.4 DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO ACI ........................................... 49 5.4.1. Selección de asentamiento del concreto 50 5.4.2. Selección del tamaño máximo del agregado 51

5.4.3. Estimación del agua de la mezcla 51 5.4.4. Determinación de la resistencia de dosificación de la mezcla 52 5.4.5. Selección de la relación Agua/Cemento 52

5.4.6. Cálculo del contenido del cemento 53 5.4.7. Estimación de las porciones de agregados (grueso y fino) 53

5.4.8. Cálculo de proporciones iniciales 54 5.5. ELABORACIÓN DE VIGAS ............................................................................ 54 5.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS ......................................................................... 55

6. RESULTADOS. .................................................................................................. 56 6.1. VOLUMEN DE TRÁNSITO ............................................................................. 56

6.1.1. Aforo vehicular 56 6.1.2. Proyección TPD (Tránsito Promedio Diario) 57

6.1.3. Proyección TPDS (Tránsito Promedio Diario Semanal) 58 6.1.4. Nivel de tránsito 59 6.2. DIAGNÓSTICO DEL ESTADO DEL PAVIMENTO ......................................... 61

6.2.1. Levantamiento de lesiones 63 6.2.2. PCI (Índice de Condición del Pavimento) 64

6.2.3. Posibles técnicas de intervenciones 66 6.3 CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ................................................. 67 6.3.1. Granulometría del agregado grueso 67

6.3.2. Granulometría del agregado fino 69 6.3.3. Resistencia a la degradación del agregado grueso 71 6.3.4. Gravedad específica del agregado fino 72 6.3.5. Gravedad específica del agregado grueso 73

6.4 DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO ACI ........................................... 74 6.4.1. Procedimiento de diseño 74 6.4.2. Dosificación de las mezclas 76 6.5. ELABORACIÓN DE VIGAS ............................................................................ 77 6.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS ......................................................................... 81

6.6.1. Resultados resistencia a la flexión a los 7 días 81 6.6.2. Resultados resistencia a la flexión a los 35 días 83 6.6.3. Resultados resistencia a la flexión a los 56 días 84 6.6.4. Comparación de la resistencia a la flexión de las vigas 86

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7. CONCLUSIONES. ................................................................................................. 8. RECOMENDACIONES. ......................................................................................... BIBLIOGRAFÍA ..........................................................................................................

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LISTA DE TABLAS

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Tabla 1. Elementos estructurales del pavimento rígido. 26 Tabla 2. Factor de distribución direccional. 37 Tabla 3. Factor de distribución por carril. 37 Tabla 4. Máximo peso por eje para los vehículos de transporte de carga a nivel Nacional. 38 Tabla 5. Carga de referencia y coeficiente. 39 Tabla 6. División del segmento de vía en estudio por sub segmentos. 40 Tabla 7. Niveles de severidad de las patologías en los pavimentos rígidos. 41

Tabla 8. Posibles técnicas de reparación según la patología. 44 Tabla 9. Ensayos de los agregados pétreos. 46 Tabla 10. Caracterización cemento CEMEX. 49

Tabla 11. Selección de asentamiento del concreto. 50 Tabla 12. Estimación del agua de la mezcla. 51

Tabla 13. Selección relación A/C por durabilidad. 53 Tabla 14. Resultado del aforo realizado el Domingo 12 de Enero de 2020. 56 Tabla 15. Resultado del aforo realizado el martes 14 de enero de 2020. 57

Tabla 16. TPD (Tránsito Promedio Diario). 58 Tabla 17. Factor de equivalencia por eje. 59

Tabla 18. Resultados de porcentaje de distribución en camiones. 60 Tabla 19. Formato de recolección de lesiones de la Sección 01 diligenciado. 62

Tabla 20. Resultados de la condición del pavimento en los 5 tramos. 65 Tabla 21. Posibles técnicas de rehabilitación en patologías del tramo 1. 66 Tabla 22. Resultado granulométrico del agregado grueso. 68

Tabla 23. Resultado granulométrico del agregado fino. 70 Tabla 24. Resultado de la resistencia a la degradación del agregado grueso. 71

Tabla 25. Resultados de la gravedad especifica del agregado fino. 72 Tabla 26. Resultados de la gravedad especifica del agregado grueso. 73 Tabla 27. Proporciones iniciales en peso seco. 76

Tabla 28. Dosificación mezcla patrón. 76 Tabla 29. Dosificación mezcla con 10% de CBC. 76 Tabla 30. Dosificación mezcla con 20% de CBC. 77 Tabla 31. Resumen de resultados de módulo de rotura. 81

Tabla 32. Resultados ensayos de la mezcla patrón a los 7 días. 81 Tabla 33. Resultados ensayos de la mezcla con 10% a los 7 días. 82 Tabla 34. Resultados ensayos de la mezcla con 20% a los 7 días. 82 Tabla 35. Resultados ensayos de la mezcla patrón a los 35 días. 83 Tabla 36. Resultados ensayos de la mezcla con 10% a los 35 días. 83

Tabla 37. Resultados ensayos de la mezcla con 20% a los 35 días. 83 Tabla 38. Resultados ensayos de la mezcla patrón a los 56 días. 84 Tabla 39. Resultados ensayos de la mezcla con 10% a los 56 días. 85 Tabla 40. Resultados ensayos de la mezcla con 20% a los 56 días. 85

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LISTA DE GRÁFICAS

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Gráfica 1. Representación metodológica. 33 Gráfica 2. Diseño de mezcla Instituto Americano del Concreto (ACI). 50

Gráfica 3. Porcentaje de densidad de patologías en el tramo 1. 63 Gráfica 4. Grado de severidad para el deterioro del sellante de junta. 64 Gráfica 5. Curva granulométrica del agregado grueso. 68 Gráfica 6. Curva granulométrica del agregado fino. 70

Gráfica 7. Resultados resistencia a la flexión a los 7 días. 82 Gráfica 8. Resultados resistencia a la flexión a los 35 días. 84 Gráfica 9. Resultados resistencia a la flexión a los 56 días. 85

Gráfica 10. Módulo de rotura de las vigas. 86

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LISTA DE ILUSTRACIONES

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Ilustración 1. Elementos estructurales del pavimento rígido. 25 Ilustración 2. Grita de esquina. 27 Ilustración 3. Grieta longitudinal. 28

Ilustración 4. Grieta transversal. 29 Ilustración 5. Separación de juntas longitudinales. 29 Ilustración 6. Deterioro del sello. 30 Ilustración 7. Desportillamiento de juntas. 30

Ilustración 8. Escalonamiento de juntas longitudinales y transversales. 31 Ilustración 9. Formato para aforos vehiculares. 35 Ilustración 10. Planta general de la vía objeto de estudio. 40

Ilustración 11. Formato de recolección de datos INVIAS. 42 Ilustración 12. Índice de Condición del Pavimento (PCI). 43

Ilustración 13. Software UN PCI Concreto 2016. 43 Ilustración 14. Resistencia a la compresión vs A/C 52 Ilustración 15. Índice de Condición del Pavimento UN PCI para el tramo 1. 65

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LISTA DE FOTOGRAFÍAS

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Fotografía 1. Materiales utilizados en la mezcla. 46 Fotografía 2. Ensayo granulométrico del agregado grueso. 67

Fotografía 3. Ensayo granulométrico del agregado fino. 69 Fotografía 4. Ensayo a la degradación del agregado grueso. 71 Fotografía 5. Ensayo gravedad específica del agregado fino. 72 Fotografía 6. Ensayo gravedad específica del agregado grueso. 73

Fotografía 7. Ensayo de asentamiento del concreto usando el cono de Abrams. 78 Fotografía 8. Ensayo de masa unitaria. 79 Fotografía 9. Extracción y curado de las vigas. 80

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LISTA DE ECUACIONES

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Ecuación 1. Proyección del tránsito promedio diario semanal. 36 Ecuación 2. Número de aplicaciones de carga por eje. 36 Ecuación 3. Factor de equivalencia de carga por eje. 38

Ecuación 4. Porcentaje de pérdida por ensayo de desgaste. 47 Ecuación 5. Densidad relativa (gravedad específica) de los finos. 47 Ecuación 6. Densidad relativa (gravedad específica) de los gruesos. 48 Ecuación 7. Porcentaje de absorción del agregado grueso. 48

Ecuación 8. Cálculo contenido del cemento. 53 Ecuación 9. Volumen absoluto de agregados. 54 Ecuación 10. Densidad aparente seca promedio de los agregados. 54

Ecuación 11. Peso seco de los agregados. 54 Ecuación 12. Factor camión. 60

Ecuación 13. Densidad unitaria. 78

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LISTA DE ANEXOS

Pág. Anexo A. Aforos vehiculares del 12 y 14 de Enero del 2020. 92 Anexo B. Registro de levantamientos de patologías. 116 Anexo C. Densidad de las patologías en cada tramo. 126

Anexo D. Registro fotográfico de las lesiones por cada sección. 129 Anexo E. Índice de Condición del Pavimento de cada tramo. 134 Anexo F. Posibles técnicas de rehabilitación para patologías más recurrentes. 139 Anexo G. Ensayos de caracterización de los materiales. 149

Anexo H. Registro fotográfico de los ensayos a flexión. 154

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GLOSARIO CAPACIDAD: Número máximo de vehículos que puede circular por un punto o tramo uniforme de la vía en los dos sentidos por unidad de tiempo, bajo las condiciones imperantes de vía y de tránsito. (INVIAS, 2008) CARRETERA: Infraestructura del transporte cuya finalidad es permitir la circulación de vehículos en condiciones de continuidad en el espacio y el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y de comodidad. Puede estar constituida por una o varias calzadas, uno o varios sentidos de circulación o uno o varios carriles en cada sentido de acuerdo con las exigencias de la demanda de tránsito y la clasificación funcional de la misma. (INVIAS, 2008) CLASIFICACIÓN DE LA CONDICIÓN DEL PAVIMENTO: Es una descripción verbal de la condición del pavimento en función al valor del PCI, que varía entre fallado y muy bueno. (Rondon Quintana & Reyes Lizcano , 2015) DETERIOROS DEL PAVIMENTO: Indicadores externos del daño causado en un pavimento por cargas, factores atmosféricos, deficiencias en su construcción, o una combinación de ellos. En un pavimento rígido son típicos los agrietamientos, las deformaciones, los desprendimientos y el pulimiento superficial. Para obtener el PCI, se deben tener en cuenta los tipos de deterioro y niveles de gravedad detallados más adelante. (INVIAS, 2016) ÍNDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO (PCI): Es una calificación numérica asociada a la condición del pavimento, que varía entre 0 y 100, siendo 0 la peor condición posible y 100 la mejor. (INVIAS, 2006) JUNTA: Discontinuidad que se dispone intencionalmente en estructuras rígidas con el fin de evitar el agrietamiento de éstas. (INVIAS, 2016) NIVEL DE SERVICIO: Refleja las condiciones operativas del tránsito vehicular en relación con variables tales como la velocidad y tiempo de recorrido, la libertad de maniobra, la comodidad, los deseos del usuario y la seguridad vial. (INVIAS, 2008) PATOLOGÍAS DEL PAVIMENTO: Son aquellas lesiones o deterioros sufridos en la infraestructura vial debidos a fallas en los materiales, agentes atmosféricos o por otros agentes externos. Las diferentes lesiones patológicas habituales se clasifican según su causa o agente causante y van desde simples descascaramiento o fallas leves en la carpeta de rodadura hasta la pérdida completa de la banca de la vía o la inestabilidad total de la estructura del pavimento. (Duque Sanabria & Tibaquira Garcia, 2010).

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PAVIMENTO: Conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales, que se diseñan y construyen técnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados. (INVIAS, 2008) PAVIMENTO RÍGIDO: Pavimento que está constituido fundamentalmente por losas de concreto hidráulico, apoyadas sobre la subrasante o sobre una capa de material seleccionado llamada subbase. (INVIAS, 2016) SECCIÓN DE PAVIMENTO: Es un área dentro del pavimento que presenta características de uniformidad en cuanto a construcción, mantenimiento, historial de uso y condición. Una sección de pavimento debe, también, estar sometida al mismo volumen de tránsito e intensidad de carga. (INVIAS, 2016) SECTOR DE PAVIMENTO: Es una parte identificable de la red de pavimentos que tiene una entidad singular y una función específica. Por ejemplo, cada carretera o estacionamiento es un sector independiente. (INVIAS, 2008)

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RESUMEN El desarrollo del trabajo se divide en dos grandes etapas. La primera parte comprende la evaluación del estado del pavimento rígido y la evaluación del nivel de transito que registra la avenida ferrocarril. Y la segunda etapa se evidencia la reutilización del residuo de ceniza del bagazo de caña de azúcar como un sustito parcial en porcentaje de cantidades de cemento hidráulico, para la fabricación de nuevas mezclas en concreto, que se puedan implementar como una posible técnica de rehabilitación para el pavimento rígido. Por consiguiente, en el trabajo, se evidencia la evaluación y la caracterización de las patologías en el pavimento rígido de la vía que se comprende entre calles 31 hasta la 37 con avenida ferrocarril, sentido occidente a oriente de la ciudad de Ibagué departamento del Tolima, con una longitud total de estudio de 480 mts, de los cuales se sub dividieron en cuatro (4) tramos de 100 mts y un (1) tramo de 80 mts. Con el fin de registrar en el formato de recolección de datos INVIAS la recurrencia y el nivel de severidad para cada patología identificada in-situ. En cada tramo se presenta el índice de condición del Pavimento (PCI), el cual sirve para categorizar el estado actual de la vía entre fallado o muy bueno, esto se lleva acabo con la implementación del software UN PCI concreto 2016, y según el índice arrojado se propone posibles técnicas de rehabilitación para cada tramo. El flujo vehicular o nivel de servicio demuestra la importancia y la exigencia de la infraestructura vial para la ciudad de Ibagué, el cual se evidenció que el 91.11% son automóviles, el 5.39% son buses y el 3.50% son camiones, para un total de 8.375 vehículos que circulan en la semana por la vía de estudio. Esto permite realizar un diseño de mezcla de un concreto que cumpla con exigencias presentadas en la vía. El concreto que para esta investigación se implementó como una posible solución eco sostenible, fue la implementación de ceniza de bagazo de caña de azúcar como sustitución parcial en porcentajes del 0%, 10% y el 20%, esto debido a factores como reducción de costos, disminución de la huella de CO2 y reutilización de un material considerado como desecho. El cual se realizó un diseño de mezcla basado en resultados previos de ensayos realizados a los materiales pétreos utilizados para la conformación del concreto, posteriormente se efectúa la conformación de 3 muestras representativas por porcentaje indicado, los cuales se fallaron según el ensayo a flexión del módulo de rotura a los 7, 42 y 56 días de realizadas, con su respectivo proceso de curado.

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INTRODUCCIÓN En los tiempos modernos, el desarrollo de un país se mide por la calidad de sus vías de comunicación y el ordenamiento del tránsito, por consiguiente, la infraestructura vial es un campo fundamental para el desarrollo económico ya que facilita a la sociedad el transporte de pasajeros y carga productiva en este ámbito generando el tránsito de importación y exportación de productos agrícolas, ganadería, manufactura entre otros. Es por ende la importancia en la evaluación del estado y la condición de una carretera ya que es parte fundamental en un sistema de gestión de infraestructura vial, para garantizar la continuidad de esta en el tiempo, brindado un servicio cómodo, rápido y seguro a los usuarios, que tiende a transitar por ella. En el presente trabajo se evidencia el estudio patológico del pavimento rígido y sus posibles técnicas de rehabilitación incluyendo la incursión en un bio-concreto que sustituya cantidades de cemento por ceniza de bagazo de caña, esto debido a la necesidad de innovar en materiales de la construcción que sean amigables con el medio ambiente. El estudio se llevó a cabo al segmento de vía de la avenida ferrocarril comprendido entre calles 37 hasta la 31, en sentido Occidente a oriente carril subiendo de la ciudad de Ibagué departamento del Tolima, el cual constituye un tramo de estudio que empieza en el K0+000 y finaliza en el K0+480 con una longitud total de 480m. Esto se realizó a partir de la importancia de su extensión con diversas situaciones, momentos de la ciudad e historia de la infraestructura vial. Por esta razón, se hace necesario determinar las causas y consecuencias de los diferentes deterioros, y el grado de severidad que presentan, también como las posibles reparaciones y/o intervenciones, todo esto bajo la identificación del (PCI) el cual es una metodología que tiene como finalidad determinar la condición de pavimento en su estado actual, para luego con la información in-situ ser procesada en el Software UN PCI 2016 el cual determina la condición actual del segmento a evaluar. Por último, para esta investigación se propone como una posible técnica de rehabilitación la sustitución parcial del cemento hidráulico tipo I, por ceniza de bagazo de caña de azúcar (CBC) en porcentajes del 10% y el 20%, esto debido a la importancia de la disminución de la huella de CO2 y la reutilización de un desecho el cual contiene altos índices de sílice y alúmina componentes que contribuyen al crecimiento progresivo de la resistencia del concreto, el cual se medirá bajo el ensayo a flexión del módulo de rotura, esto se realizó en las probetas una vez completado el tiempo destinado para su curado.

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1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA La infraestructura vial es un factor determinante en cuanto al desarrollo económico, cultural y social de las distintas regiones de nuestro país. Ibagué cuenta con 541 kilómetros de la malla urbana, el 81% es de pavimento flexible, seguido de un 17% de tipo rígido; mientras que un 1% es de pavimento afirmado y articulado, En cuanto a la red vial con pavimento rígido, un 48,28% se encuentra en estado bueno o muy bueno, mientras que un 51,71% se encuentra en estado regular o malo. (Alcaldia Municipal Ibagué; Findeter S.A., 2017) Ibagué cuenta con un parque automotor aproximado de 140.991 vehículos de los cuales, el 64% eran motocicletas y el 33% eran automóviles, camperos y/o camionetas, lo que equivale en un aproximado de 90 mil motos y 46 mil autos. La flota de carga tuvo una participación del 2%, es decir, de 2.334 vehículos, mientras que para el transporte público se estimó en un 1% (1.557 vehículos) entre busetas, buses y microbuses. El restante 0,4% se catalogó como otro tipo de vehículos (Alcaldia Municipal Ibagué; Findeter S.A., 2017). Lo que indica cifras de un gran flujo vehicular circulando por sus redes viales. Una de las redes viales más importante para Ibagué y zona de estudio es la Avenida ferrocarril, esto debido a que por la cual transitan diariamente vehículos de carga, particulares y de servicio público. Es la vía alterna o paralela a la vía principal, por tal motivo las solicitaciones que requiere son bastante grandes. Por consiguiente, al ser una vía tan importante, se hace necesario la evaluación del estado y la condición del pavimento, al ser parte fundamental en un sistema de gestión de infraestructura vial, para garantizar la continuidad de esta en el tiempo, brindado un servicio rápido y seguro a los usuarios, que transitan por ella. La problemática que pueden presentar el diferente tipo de deterioro y construcción o rehabilitación del pavimento, conlleva a muchas dificultades en cuanto a transporte, seguridad, pérdida de tiempo, y calidad de vida. (Ibagué Sostenible Territorio conector, colectivo y competitivo, 2018)

En cuanto a la construcción del pavimento rígido, se es indispensable contar con el elemento principal para su elaboración el cemento portland tipo 1. Cemento cuya fabricación requiere la extracción de grandes volúmenes de calcita y arcilla, para posteriormente ser calcinados a grandes temperaturas que oscilan entre 1200°C a 1300°C, lo que ocasiona una pérdida considerable del manto rocoso, partículas en suspensión que pone en riesgo la salud de comunidades cercanas y sus altas emisiones de CO2. (Pacheco & Guzman, 2019)

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2. JUSTIFICACIÓN Ibagué es la ciudad del futuro en Colombia, debido a nuestra ubicación privilegiada, nuestras universidades, nuestras grandes reservas hidrográficas, nuestra dinámica en cuanto a producción agropecuaria, por estar rodeados de municipios productores, nos convierten en una despensa constante de toneladas de alimentos, nuestra dinámica socio económica que nos orienta hacia una ciudad en desarrollo. Por lo tanto, la ciudad requiere de una infraestructura vial en buen estado. (Reyes Bonilla & Sanabria Artunduaga , 2019) La evaluación de una carretera es una necesidad para poder determinar las posibles deficiencias y las labores de mantenimiento que esta requiere, y de esta forma garantizar la durabilidad de la infraestructura. Al identificar las condiciones del pavimento de la zona de estudio, bajo inspecciones visuales, se logra clasificar el grado de severidad para cada patología, lo que permite su fácil intervención, gestión y recuperación. El estado de la Avenida Ferrocarril es de alta importancia para el municipio de Ibagué, ya que comunica sectores del Occidente como el terminal de transporte y centro de la ciudad, con los sectores del Oriente que desemboca en algunos escenarios deportivos históricos para la ciudad, influyendo en la socio-economía del sector. Por ende, el tránsito debe ser satisfactorio y seguro para la comunidad que circula por la vía. Por consiguiente lo que se pretende en esta investigación, es postular una posible solución que sea amigable con el medio ambiente, al reemplazar cantidades de cemento por ceniza de bagazo de caña de azúcar, el cual se considera un residuo y su disposición final esta los vertederos, al ser este un material que se puede utilizar como sustituto parcial de cemento portland, debido a los altos índices de Sílice y alúmina, lo que produciría un mezcla puzolanico el cual es considerado como un eco-material y representaría un gran beneficio al reducir los gases del efecto invernadero CO2 , al reutilizar un desecho y reducir costos. (Pacheco & Guzman, 2019)

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3. OBJETIVOS 3.1. OBJETIVO GENERAL Evaluar el estado del pavimento rígido en el segmento de vía de la avenida ferrocarril entre calles 31 y 37 de la ciudad de Ibagué - Tolima. 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Cuantificar el volumen de tránsito en el segmento mediante la realización de aforos

vehiculares acorde a INVIAS 2013 para proyectar el TPD y el nivel de servicio. - Diagnosticar el estado del pavimento rígido en el segmento de estudio

comprendido entre las calles 37 y 31, mediante metodología PCI. - Caracterizar los agregados que serán implementados para la parte experimental

del trabajo respecto a sus propiedades físicas - Diseñar una mezcla hidráulica modificada con porcentaje de reemplazo de

cemento por ceniza de bagazo de caña que cumpla con los estándares mínimos de la normatividad colombiana.

- Determinar las propiedades mecánicas, tanto de la mezcla convencional como de

la modificada a través del ensayo del módulo de rotura. - Analizar datos obtenidos del laboratorio y concluir con qué porcentaje de

reemplazo de cemento por ceniza de bagazo de caña se presenta el mejor comportamiento del concreto hidráulico.

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4. MARCO TEÓRICO En este capítulo se definen conceptos fundamentales que sirvieron de ayuda para el correcto desarrollo del presente trabajo; además de ello, se realizó un estado del arte que permitió la contextualización tanto internacional como nacional, acerca del uso de CBC. 4.1. VÍA Zona de uso público o privado abierta al público destinado al tránsito de público, personas y/o animales. (Ministerio de Transporte, 2015) 4.2. PAVIMENTO Un pavimento está constituido por un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales, que se diseñan y construyen técnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados. Estas estructuras estratificadas se apoyan sobre la subrasante de una vía obtenida por el movimiento de tierras en el proceso de exploración y que han de resistir adecuadamente los esfuerzos que las cargas repetidas del tránsito le transmiten durante el periodo para el cual fue diseñada la estructura del pavimento. (Montejo Fonseca, 1998) 4.3. TIPOS DE PAVIMENTOS Los pavimentos se clasifican de acuerdo con la forma como se transmite al suelo de soporte, los esfuerzos generados por los vehículos. (Garcés Cárdenas & Garro Cossio, 1997) 4.3.1. Pavimentos flexibles Están formados por una carpeta asfáltica apoyada sobre una o varias capas de gran flexibilidad (admiten grandes deformaciones sin rotura bajo la aplicación de la carga) que transmiten los esfuerzos al terreno de soporte mediante un mecanismo de disipación de tensiones, las cuales van disminuyendo paulatinamente con la profundidad. 4.3.2. Pavimentos rígidos Constituidos por una placa de concreto hidráulico de gran rigidez (admite pequeñas deformaciones bajo la aplicación de la carga) que transmite los esfuerzos al terreno de soporte repartiéndolos en un área muy amplia.

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4.3.3. Pavimentos semi-rígidos Compuestos por una placa de suelo-cemento, la cual en cierto modo se asemeja a la placa de concreto hidráulico del pavimento rígido; sin embargo, por su composición es de una rigidez mucho menor y por consiguiente admite deformaciones mayores; dando lugar a la transmisión de esfuerzos al suelo de soporte en parte por disipación y otro tanto por repartición; es por esto que el comportamiento de un pavimento semi-rígido se dice que es mixto, aunque se acepta una mayor similitud con el pavimento rígido. 4.3.4. Pavimento articulado Formado por elementos prefabricados de pequeñas dimensiones que individualmente son muy rígidos, pero conforman un conjunto cuyo comportamiento se asemeja al de un pavimento flexible, es decir, transmite los esfuerzos al suelo de soporte mediante un mecanismo de disipación de tensiones. 4.4. ELEMENTOS ESTRUCTURALES DEL PAVIMENTO RÍGIDO Ilustración 1. Elementos estructurales del pavimento rígido.

Fuente: Montejo Fonseca, 1998.

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Tabla 1. Elementos estructurales del pavimento rígido.

ELEMENTO FUNCIONES TIPOS MÁS COMUNES

MATERIALES

1. Subrasante Servir de fundación al pavimento

- Corte - Terraplén - Mixta

- Roca - Suelo

2. Sub-base

- Controlar el bombeo - Estructural - Facilitar el drenaje - Facilitar la construcción - Servir como superficie de rodadura provisional - Amortiguar cambios de volumen en la subrasante

- Sub-bases granulares

- Sub-bases de suelo-cemento

- Agregados - Suelo - Cemento - Agua

3. Elementos de separación

- Impedir el flujo de agua capilar a la placa - Disminuir la fricción entre la sub-base y la placa - Evitar la contaminación del concreto fresco

- Polietileno - Polietileno

4. Placa de concreto

- Estructural - Proporcionar una superficie de rodadura cómoda, segura y limpia - Impermeabilizar

- Concreto simple - Concreto

reforzado

- Agregados - Cemento - Agua

5. Juntas - Controlar el agrietamiento del concreto simple - Facilitar la construcción

Según su función: - Retracción

Expansión - Alabeo - Construcción

Según su posición: - Transversales - Longitudinales - Separación

Según la forma de transmitir los esfuerzos: - Grieta inducida - Machiembrada - Con pasadores

- Madera - Icopor - Asfaltos

sólidos - Masillas - Acero

Fuente: Montejo Fonseca, 1998.

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4.5. VOLÚMENES DE TRÁNSITO Los estudios sobre volúmenes de tránsito se realizan con el propósito de obtener datos reales relacionados con el movimiento de vehículos sobre secciones especificas dentro del sistema vial, dichos datos se expresan en relación con el tiempo y de su conocimiento de hace posible el desarrollo de metodologías que permite estimar de manera razonable, la calidad del servicio que el sistema presta a los usuarios de las diferentes carreteras. (INVIAS, Volúmenes de tránsito 2010-2011, 2012) 4.6. TIPOS DE DAÑOS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS A continuación, se presenta una descripción de los diferentes tipos de daños que puede presentar un pavimento rígido, de acuerdo al Manual para la inspección visual de pavimentos rígidos. (INVIAS, 2006) 4.6.1. Grieta de esquina (GE) Este tipo de deterioro genera un bloque de forma triangular en la losa, se presenta generalmente al interceptar las juntas transversal y longitudinal, describiendo un ángulo mayor que 45º, con respecto a la dirección del tránsito. Este tipo de daño se presenta en placas de concreto simple y en placas de concreto reforzado. Ver ilustración 2. Ilustración 2. Grita de esquina.

Fuente: INVIAS, 2006.

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4.6.2. Grieta Longitudinal (GL) Grietas predominantemente paralelas al eje de la calzada o que se extienden desde una junta transversal hasta el borde de la losa, pero la intersección se produce a una distancia (L) mucho mayor que la mitad de la longitud de la losa. Este tipo de daño se presenta en todos los tipos de pavimento rígido. Ver ilustración 3. Ilustración 3. Grieta longitudinal.


4.6.3. Grieta transversal (GT) Grietas que se presentan perpendicularmente al eje de la circulación de la vía. Pueden extenderse desde la junta transversal hasta la junta longitudinal, siempre que la intersección con la junta transversal se encuentre a una distancia del borde (T) mayor que el ancho de la mitad de la losa y la intersección con la junta longitudinal se encuentra a una distancia inferior que la mitad del largo de losa (L). Este tipo de daño se presenta en todos los pavimentos rígidos. Ver ilustración 4.

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Ilustración 4. Grieta transversal.


4.6.4. Separación de juntas longitudinales (SJ) Corresponde a una abertura en la junta longitudinal del pavimento. Este tipo de daño se presenta en el pavimento rígido. Ver ilustración 5. Ilustración 5. Separación de juntas longitudinales.


4.6.5. Deterioro del sello (DST - DSL) Desprendimiento o rompimiento del sello de las juntas longitudinales o transversales, que permite la entrada de materiales incomprensibles e infiltración de agua superficial. Ver ilustración 6.

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Ilustración 6. Deterioro del sello.


4.6.6. Desportillamiento de juntas (DPT, DPL) Desintegración de las aristas de una junta (longitudinal, transversal), con pérdida de trozos, que pueden afectar hasta 0,15 m (15 cm) a lado y lado de la junta. Este tipo de deterioro se presenta en todos los tipos de pavimento rígido con juntas. Ver ilustración 7. Ilustración 7. Desportillamiento de juntas.


4.6.7. Escalonamiento de juntas longitudinales (EJL) y transversales (EJT)

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Es una falla provocada por el tránsito que corresponde a un desnivel de la losa en su junta con respecto a una losa vecina. Ver ilustración 8. Ilustración 8. Escalonamiento de juntas longitudinales y transversales.

Fuente: INVIAS 2006

4.7. ESTADO DEL ARTE A continuación, se citará artículos internacionales y nacionales que aportan referentes teóricos sobre el comportamiento de la ceniza de bagazo de caña como sustitución parcial del cemento. 4.7.1. Internacional 1). En este artículo de (Berenguer, y otros, 2018) presentan un programa experimental, con el objetivo de investigar el potencial del uso de las cenizas de caña de azúcar como sustitución parcial del cemento en la producción de morteros. La metodología de esta investigación consistió en la caracterización del material, donde fue realizado a través de pruebas de laboratorio utilizando la difracción de rayos X (XRD) y la fluorescencia de rayos X (WDXRF) y pruebas iniciales para la cuantificación ideal de sustitución del cemento por los residuos. Evaluando la resistencia a compresión a los 28, 63 y 91 días, hallando que el aumento de la resistencia a compresión a los 91 días del mortero hecho con cenizas de bagazo de caña fue del 8%, mientras que en los morteros sin sustitución fue solo del 5%. 2). En la investigación de (Jimenez Quero, 2013), se estudiaron los efectos de la combinación de ceniza de bagazo de caña (CBC) y ceniza volante (CV), como sustitutos parciales de cemento Portland. Para ello, se caracterizaron mezclas de concretos modificados con CBC y CV en estado fresco mediante pruebas de revenimiento, contenido de aire, peso volumétrico y temperatura. Finalmente, se

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evalúo la durabilidad de los concretos mediante pruebas de resistencia al ingreso del ion cloruro, pruebas de carbonatación acelerada y pruebas electroquímicas en concreto reforzado. Los resultados indican que la forma y el tamaño de las partículas de la CBC utilizada produjeron pastas y morteros más viscosos y plásticos que mezclas sin CBC. Cuando la concentración de CBC incremento, el esfuerzo de fluencia también incremento linealmente; también se determinó que la adición del 20% de CV en pastas y morteros con 10% y 20% de CBC fue benéfica reduciendo los esfuerzos de fluencia. 4.7.2. Nacional 1). En la investigación de (Osorio Saraz, Varón Aristizabal, & Herrera Mejía, 2007), consistió en la preparación de un material compuesto de fibra de bagazo de caña y concreto, donde las fibras presentaron una distribución aleatoria dentro del compuesto. Se estudió la influencia del tamaño y de la adición de fibras expresadas en porcentaje del peso total, en la resistencia a compresión y en la densidad del material. Este estudio encontró que el compuesto con las fibras retenidas por el tamiz N° 6, y con una adición entre el 0,5 y 2,5 % de fibras en relación al peso total del agregado grueso, presento una resistencia de 16,88 MPa, y una densidad de 141 y 336 kg/m3 comparado con probetas patrones con densidades promedias de 2400 kg/m3; además de ello, la resistencia a compresión del concreto reforzado con estas fibras es inversamente proporcional al porcentaje de la fibra adicionada y al diámetro de las partículas, aspecto que coincide con lo encontrado en ensayos realizados en otras fibras como el coco, el bambú, entre otros. 2). El objetivo principal del trabajo investigativo de (Vidal, Torres, & González, 2014), fue el estudio preliminar del uso de la CBC como reemplazo parcial del cemento portland, para ello se analizaron tres cenizas procedentes de ingenios azucareros del Valle del Cauca, por medio de composición química, difracción de rayos X y actividad puzolánica, encontrando que las CBC analizadas contienen sílice y Alúmina en diferentes proporciones, y que poseen amorficidad en su estructura, lo cual favorece la reactividad con cemento. Estas muestras fueron tratadas térmicamente debido al alto contenido de inquemados, y se determinó la actividad puzolánica encontrado índices hasta del 97%, cumpliendo con la norma ASTM C618. Con estos resultados concluyeron, que este residuo puede ser adicionado al cemento para la elaboración de materiales de construcción.

33

5. METODOLOGÍA Para alcanzar los objetivos planteados, el presente trabajo cuenta con diferentes métodos de aplicación entre los cuales se destacan, el estadístico descriptivo, procedimientos de diseño y la obtención de resultados. A continuación, se presenta el desarrollo y contenido para la ejecución del respectivo estudio de la vía propuesta como paciente para el desarrollo de este trabajo. El cual para ello fue necesario conformar dos grandes etapas ver grafica 1. 1). La primera etapa es la ejecución del nivel de servicio de la vía y la determinación del índice de condición del pavimento (PCI), a partir de la inspección visual de su superficie. 2). Segunda etapa diseño de mezcla según el método ACI y posterior sustitución parcial del cemento por la ceniza del bagazo de caña de azúcar (CBCA). Gráfica 1. Representación metodológica.

Fuente: Los autores.

Nivel de servicio de la vía de estudio.

Identificación y evaluación de severidades para patologías Método PCI.

Clasificación de la condición del pavimento.

Posibles técnicas de Rehabilitación

PRIMERA ETAPA

Caracterización de los materiales.

Diseño de mezcla según método ACI.

Elaboración de Muestras con el 0% el 10% y 20% de CBCA.

Caracterización de resistencia bajo el ensayo del módulo de rotura (MR)

SEGUNDA ETAPA

34

5.1. VOLUMEN DE TRÁNSITO Los estudios sobre volúmenes de tránsito se realizaron con el propósito de obtener datos reales relacionados con el movimiento de vehículos sobre secciones específicas dentro del sistema vial, dichos datos se expresan en relación con el tiempo y de su conocimiento se hace posible identificar la calidad del servicio que el sistema presta a los usuarios. (Róndon Quintana & Reyes Lizcano, 2015) El volumen de tránsito hace referencia a la densidad vehicular que pasa en un determinado tiempo, por un punto o sección transversal; para esta investigación el aforo se llevó a cabo en la avenida ferrocarril número 35-30 barrio nacional. 5.1.1. Localización geográfica En la primera fase del presente trabajo, se realizó la delimitación geográfica del segmento de la vía Avenida Ferrocarril, este segmento de vía está comprendido entre las calles 31 y 37, donde para efectos de este trabajo se dió la nomenclatura (abscisado) de “K0+000” en la calle 37 y terminando en la calle 31 con “K0+480” para así abordar los 480 m correspondientes. 5.1.2. Aforo vehicular Para determinar el volumen de tránsito actual se realizó un conteo vehicular de Automóviles (A), Buses (B) y Camiones (C), en la zona de estudio la cual está comprendida entre Calles 31y 37 con avenida ferrocarril del municipio de Ibagué departamento del Tolima. Este aforo manual de tránsito se cuantifico durante 2 días, uno hábil (martes, 14 de

enero de 2020) y uno festivo (Domingo, 12 de Enero de 2020), llevándose a cabo

durante 18 horas en periodos de 15 minutos, cabe aclarar que esto se realizó en un

solo punto, ya que el segmento a lo largo de sus 480 mts no cuenta con otras

intersecciones que alteren el volumen vehicular. Ver ilustración 9.

35

Ilustración 9. Formato para aforos vehiculares.

Fuente: Pulecio Díaz, 2016.

5.1.3. Tránsito Promedio Diario (TPD) Según (INVIAS, 2008), el Tránsito Promedio Diario es el número de vehículos que pasan durante un periodo dado en días completos y tiene como finalidad: 1). Medir la demanda actual en las vías. 2). Evaluar flujos de tránsito actuales con respecto al sistema vial. 3). Estimar áreas donde se requiera de nuevas vialidades o mejoramiento de las existentes.

Fecha (D/M/A): Estación de Aforo: Georeferenciación y croquis de la zona

Condición Climática: Movimientos Aforados:

Aforador: Hoja de

Coordinador: Hora de inicio: Hora Final:

PERIODO

SEMINARIO PATOLOGIA EN PAVIMENTOS DE CONCRETO HIDRÁULICO

AFOROS VEHICULARES

AUTOMOVILES MICROBUS/CAMPEROS BUSES BUSETAS C2 C3 Y C4 C5 MOTOCARROS

36

5.1.4. Proyección Tránsito Promedio Diario Semanal (TPDS) La proyección del tránsito promedio diario semanal (TPDS), se calcula en basa de los resultados obtenidos en el aforo vehicular del día hábil y el festivo, los cuales se proyectan al número por semana, esto según (1). Proyección del tránsito promedio diario semanal.

𝑻𝑷𝑫𝑺: (𝑻𝑷𝑫𝑵 ∗ 𝟔) + 𝑻𝑷𝑫𝑴

𝟕 (𝟏)

Donde: TPDS: Tránsito promedio diario semanal. 𝑇𝑃𝐷𝑁: Tránsito promedio diario día hábil. 𝑇𝑃𝐷𝑀: Tránsito promedio diario día festivo. 5.1.5. Nivel de tránsito Para el diseño y mejoramiento de la vía es necesario conocer los niveles de tránsito existentes como se muestra a continuación (NT1, NT2 y NT3): NT1: Nivel de tránsito uno. Corresponde a vías en las que el tránsito de diseño de las obras por construir es inferior a 0.5×106 ejes equivalentes de 80 KN en carril de diseño. NT2: Nivel de tránsito dos. Corresponde a vías en las que el tránsito de diseño de las obras por construir oscila entre 0.5×106 y 5.0×106 ejes equivalentes de 80 KN en carril de diseño. NT3: Nivel de tránsito tres. Corresponde a vías en las que el tránsito de diseño de

las obras por construir es superior a 5.0×106 ejes equivalentes de 80 KN en carril

de diseño. (Merritt, 1988)

Para evaluar el nivel de tránsito de la avenida ferrocarril entre calles 37 hasta 31, se debe conocer el número de aplicaciones de carga por eje de referencia en el carril de diseño en un periodo de un año (NESE), ver (2). Número de aplicaciones de carga por eje.

𝑵𝑬𝑺𝑬: 𝑻𝑷𝑫𝑺 ∗ 𝑭𝑪 ∗ 𝑽𝑪 ∗ 𝑫𝑫 ∗ 𝑫𝑪 ∗ 𝟑𝟔𝟓 (𝟐) Donde: NESE: Numero de aplicaciones de carga del eje de referencia en el carril de diseño en el año TPDS: Tránsito promedio diario semanal, durante un año

37

VC: Proporción del TPDS que está constituida por vehículos comerciales (cifras decimales). DD: Distribución direccional del tránsito de vehículos comerciales (en cifras decimales). DC: Proporción de los vehículos comerciales circulantes en una dirección, que utilizan el carril de diseño. FC: Factor camión. 365 números de días de un año A continuación, se dará a conocer la metodología aplicada para identificar las variables necesarias y así ejecutar el cálculo del número de aplicaciones por eje, el cual es vital para la clasificación del nivel de tránsito. El factor de distribución direccional de tránsito de vehículos comerciales (DD) para la vía objeto de estudio, será equivalente a 100% (Ver Tabla 2). Debido a que los vehículos comerciales circulan por dos carriles, pero en una sola dirección la cual está orientada a comunicar el occidente con oriente de la ciudad. Tabla 2. Factor de distribución direccional.

NÚMERO DE CARRILES EN AMBAS DIRECCIONES

DD

2 50%

4 45%

6 o más 40%

Fuente: Guía para el diseño de pavimentos, AASHTO, 1993.

El factor Proporción de los vehículos comerciales circulantes (DC), será equivalente a 0.90 debido a que la vía de estudio cuenta con dos carriles habilitados para el tránsito de vehículos comerciales en una misma dirección (Ver Tabla 3). Tabla 3. Factor de distribución por carril.

NÚMERO DE CARRILES EN UNA SOLA DIRECCIÓN

DC

1 1.00

2 0.80 – 1.00

3 0.60 – 0.80

4 0.50 – 0.75

Fuente: Guía para el diseño de pavimentos, AASHTO, 1993

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El (VC) es la suma de la proporción del TPDS que está constituida solamente por buses y camiones (vehículos comerciales). Cabe resaltar que no se tendrán en cuenta el porcentaje del conjunto de automóviles livianos los cuales incluyen carros particulares, camperos, camionetas, microbuses y motocarros. Por último, se debe conocer el factor camión (FC), por ende, se emplea el método de cargas equivalentes por eje, el cual consiste en convertir las cargas reales esperadas, a un número equivalente de aplicaciones de un eje normalizado. Este es el procedimiento utilizado en Colombia mediante método AASHTO 93 y se calcula según (3). Factor de equivalencia de carga por eje.

𝑭𝑬𝑪𝑬 = (𝑷𝒊

𝑷𝟎)𝒏

(𝟑)

Donde: Pi: Carga por eje considerada Po: Carga por eje de referencia N: Coeficiente empírico La carga considerada por eje para la vía de estudio se evidencia en la Tabla 4, y solo se tendrá en cuenta los camiones que registraron presencia durante el aforo vehicular, los cuales fueron C2, C3, C4 y C5. Tabla 4. Máximo peso por eje para los vehículos de transporte de carga a nivel Nacional.

TIPO DE EJE PESO MÁXIMO POR EJE

(KG)

Ejes Sencillo

Dos llantas 6.000

Cuatro llantas 11.000

Eje Tándem

Cuatro llantas 11.000

Seis llantas 17.000

Ocho llantas 22.000

Eje Tridem

Seis llantas 16.500

Ocho llantas 19.000

Diez llantas 21.500

Fuente: Ministerio de Transporte, 2004.

39

Dependiendo de tipo de eje y camión a considerar dentro de los cálculos de la carga equivalente, le corresponderá una carga de referencia y a su vez el coeficiente exponencial, (Ver Tabla 5). Tabla 5. Carga de referencia y coeficiente.

TIPO DE EJE CARGA DE EJE

POR REFERENCIA (Po)

COEFICIENTE (n)

Eje Sencillo

Dos llantas

6.1 Tn 4

Cuatro llantas

8.3 Tn 4.5

Eje Tándem

Ocho llantas

13.5 Tn 4.2

Eje Tridem

Doce llantas

18.8 Tn 4.3

Fuente: AASHTO, 1993.

5.2. DIAGNÓSTICO DEL ESTADO DEL PAVIMENTO Para efectos de la evaluación de los daños que se pudieran encontrar a lo largo del segmento de la vía, se realizó una visita técnica preliminar visual en donde se hizo un reconocimiento general del paciente, tomando datos generales de la vía y localizando las distintas patologías, a su vez, también se hizo la distribución de las secciones (ver Ilustración 10), que estarán dentro del segmento siendo estas 4 (cuatro) secciones de 100 mts y 1 (una) de 80 mts para un total de 480 mts.

40

Ilustración 10. Planta general de la vía objeto de estudio.


Para la subdivisión de la vía objeto de estudio, se debe contar con el número de losas presentes, lo que facilita la caracterización y la ubicación de las patologías en campo, como se muestra en la Tabla 2. Tabla 6. División del segmento de vía en estudio por sub segmentos.

TRAMO UBICACIÓN LONGITUD

(m) NUMERO DE

LOSAS

Tramo 1 Calle 37 hasta la calle 34-50 de la

avenida ferrocarril. 100 92

Tramo 2 Calle 34-50 hasta la calle 32b-26

de la avenida ferrocarril. 100 88

Tramo 3 Calle 32b-26 hasta la calle 31-40


Tramo 4 Calle 31-40 hasta la calle 31A-29


Tramo 5 Calle 31A-29 hasta la calle 31-16


∑ Total 480 432


41

La metodología que se realizó para la evaluación del tramo de estudio tiene como finalidad determinar la condición del pavimento a través de inspecciones visuales en superficies pavimentadas en concreto, usando el índice de condición de pavimentos (PCI), como método de cuantificación normalizado. 5.2.1. Levantamiento de lesiones El levantamiento de las lesiones observadas en el paciente, se realizó de acuerdo a los lineamientos y procedimientos presentados por el Instituto Nacional de Vías (INVIAS) en el Manual de Mantenimiento de Carreteras, Anexo 2 “Determinación del Índice de Condición de un Pavimento Rígido”. Para la vía objeto de estudio se debe identificar las patologías in-situ bajo la inspección visual realizada por el auscultador, para luego realizar mediciones (Ver Tabla 7) y evaluar el grado de transitabilidad. Con la finalidad de caracterizar la patología en su correspondiente grado de severidad (Bajo (L), Medio (M) y Alto (H)). Tabla 7. Niveles de severidad de las patologías en los pavimentos rígidos.

Fuente: (Gustavo Castro , 2014)

42

Para ello, se realizó un bosquejo de las 5 secciones en las cuales fue dividido el

segmento designado, relacionando la ubicación de las losas. Además de ello,

también se registró dentro del formato, el tamaño de la muestra, los deterioros

encontrados y su grado de gravedad, (Ver Ilustración 11).

Ilustración 11. Formato de recolección de datos INVIAS.


Fecha (D/M/A): Ubicación:

Evaluador:

Coordinador: Sección: Tamaño de la muestra:

Tipo de

Deterioro

Grado de

Severidad

No. de

Losas

Densidad

%

Valor

Deducción


RECOLECCIÓN DE DATOS DE LA CONDICIÓN DEL PAVIMENTO

Tipos de Deterioros Esquema

21. Estallido 31. Desgaste de la superficie

22. Grieta de esquina 32. Saltaduras (popouts)

23. Losa fragmentada 33. Bombeo

24. Grieta "D" 34. Punzonamiento

25. Escalonamiento 35. Cruce de vía ferrea

26. Sello de las juntas 36. Descamado

27. Carril/Berma 37. Retracción

28. Grieta lineal 38. Desportilladura (esquina)

29. Parcheo (grande) 39. Desportilladura (junta)

30. Parcheo (pequeño)

43

5.2.2. PCI (Índice de Condición del Pavimento) El índice de condición del pavimento (PCI), es una clasificación numérica asociada a la condición del pavimento, que varía entre 0 y 100, siendo 0 la peor condición (fallado) y 100 el mejor (Muy bueno), como se muestra en la ilustración 12. Ilustración 12. Índice de Condición del Pavimento (PCI).

Fuente: INVIAS, 2008. Con el tipo de deterioro, su grado de severidad y el número de losas afectadas, se determina para las 5 secciones respectivamente su índice de condición del pavimento (PCI), esto se realiza con la implementación del software “UN PCI concreto 2016” diseñado por el Ingeniero y especialista Luis Ricardo Vázquez. El cual nos permite procesar la información sobre el inventario de daños superficiales obtenida en campo de acuerdo con ASTM D6433. Ilustración 13. Software UN PCI Concreto 2016.

Fuente: Vásquez, 2016.

100

85

70

55

40

25

10

0

MAGNITUD DEL

DETERIORO

GRAVEDAD DEL

DETERIORO

PCITIPO DE

DETERIORO

FALLA

MUY BUENO

SATISFACTORIO

ACEPTABLE

POBRE

MUY POBRE

GRAVE

44

5.2.3. Posibles técnicas de intervenciones Una vez hecho el levantamiento de las lesiones y habiendo determinado el Índice

de Condición del Pavimento (PCI), se realizó una revisión bibliográfica en donde

planteen posibles técnicas de rehabilitación, las cuales dependa de la patología

identificada y su grado de severidad, para posteriormente proponerlas en las

lesiones encontradas en el segmento de vía al que se le está haciendo el estudio.

Tabla 8. Posibles técnicas de reparación según la patología.

Baches

Hoyos en la superficie del

pavimento.

-Materiales deleznables

como terrones de arcilla.

- Mortero poco homogéneo.

Bombeo

Expulsión de agua con finos,

a través de juntas, grietas y

borde externo del pavimento,

al pasar un vehículo pesado.

-Presencia de agua debajo

de la losa.

- Material de apoyo

erosionable

- Tráfico pesado y frecuente.

Escalonamiento

Desplazamiento vertical

diferencial de losas

adyacentes, en juntas o

grietas.

-Erosión de la base en las

inmediaciones de la junta.

- Deficiencia en el traspaso

de cargas entre las losas.

- Drenaje insuficiente.

Fisuramiento por

retracción

Fisuras delgadas en forma

de mapa que afectan solo la

superficie de la losa.

-Contracción plástica del

concreto, que aparece antes

de la fragua final, por secado

prematuro.

Desintegración

Desintegración progresiva de

la superficie perdiéndose

primero la textura y luego el

mortero, quedando el árido

grueso expuesto.

-Concreto con exceso de

mortero o mal dosificado.

- Curado inapropiado.

Agrietamiento por

durabilidad.

Grietas finas muy cercanas y

con forma de un cuarto de

luna y se inicia en las

esquinas de las losas.

-Reactividad álcali- sílice de

los agregados que conforman

el

concreto, cuando estos se

congelan y expanden.

- Severidad baja y media:

Reparación de espesor

parcial.

- Severidad alta: Reparación

entodo el espesor.

F

a

l

l

a

s

d

e

r

e

g

u

l

a

r

i

d

a

d

y

s

u

p

e

r

f

i

c

i

e

Textura inadecuada

La superficie del pavimento

parece pulida, sin la textura

superficial original,

haciéndolo

resbaladizo.

- Mala calidad del agregado.

- Acabado inadecuado.

- Contaminación de la

superficie

- Cepillado de la superficie.

- Colocar un sello de fricción,

garantizando la adherencia

con el pavimento.

- Construir un

micropavimento.

-Si el deterioro es

generalizado, reparar

colocando una carpeta

asfáltica, siempre que se

garantice la adherencia entre

capas.

-Resellar juntas y grietas.

- Instalar drenes de borde.

- Estabilización de losas.

-Mejorar el sistema de

drenaje.

-Severidad baja y media.


-Severidad alta: estabilización

de losas y mejorar

transferencia de cargas.

-Para cualquier nivel de

deterioro: reparación de

espesor parcial.

- Colocar un parche asfáltico.

-Reparación de espesor

parcial.

-Recubrir con una mezcla

asfáltica y garantizar la

adherencia entre capas.

POSIBLE TECNICA DE

REPARACIÓN

-Estabilización de losas.

- Reconstrucción localizada.

CAUSASDEFINICIÓNDENOMINACIÓNTIPO DE

FALLA

Asentamientos

Desviación longitudinal de la

superficie del pavimento con

relación a su perfil original.

-Falta de soporte de La

subrasante.

- Cambio volumétrico de la

subrasante por modificación

de su estado de humedad.

45

Fuente: (Gustavo Castro , 2014)

Descascaramientos,

despostillamientos,

saltaduras en juntas y

grietas.

Son roturas o desprendimientos

del concreto a nivel de juntas o

grietas.

-Infiltración de materiales

incompresibles dentro de la

junta o grieta.

- Debilitamiento de las

juntas y bordes debido al

tránsito intenso y pesado.

Punzonamiento

Es cuando una sección de losa

situada entre dos grietas de

contracción se rompe y

desciende bajo la acción de

cargas repetidas.

- Altas deflexiones en el

borde

del pavimento.

- Bombeo de la subbase y

pérdida de soporte.

Parches deteriorados

Área de una losa que ha sido

removida o reemplazada por un

material (concreto o asfalto), y

que se encuentra deteriorada.

- En parches asfálticos:

capacidad insuficiente.

- En parches de concreto:

insuficiente traspaso de

cargas

en las juntas

Levantamientos

localizados

Levantamiento de parte de la

losa , localizado a ambos lados

de una junta transversal o grieta

Habitualmente el concreto

afectado se quiebra en varios

trozos.

- losas de longitud

excesiva.

- Mala colocación de

pasadores

- Presencia de suelos

expansivos a poca

profundidad.

Transversales

Son líneas de rotura que se

presentan en sentido normal al

eje del pavimento, de modo

que separa la losa en dos

partes.

- Asentamiento de la

cimentación.

- Espesor de la losa

insuficiente para soportar

las solicitaciones.

- Cimentación no nivelada.

Esquina

Grieta que origina un trozo de

losa de forma triangular, al

interceptar la juntas transversal

y longitudinal.

- Sobrecarga en las

esquinas.

- Deficiente transmisión de

cargas entre las juntas.

- Falta de apoyo de la losa,

originado por la erosión de

la base o alabeo térmico.

Diagonales

Son aquellas que siguen un

curso casi diagonal a la línea

central de la vía.

- Puede deberse a falta de

soporte de la subrasante o

calidades diferentes de

subrasantes.

Fracturación Múltiple

Son grietas que se encuentran

interconectadas entre sí y

forman grandes o pequeños

polígonos que dan origen a

numerosos trozos separados.

Fatiga de la losa debido al

tránsito intenso y pesado.

F

a

l

l

a

s

d

e

r

e

g

u

l

a

r

i

d

a

d

Y

s

u

p

e

r

f

i

c

i

e

TIPO DE

FALLADENOMINACIÓN DEFINICIÓN CAUSAS

POSIBLE TECNICA DE

REPARACIÓN

- Severidad baja: sellado de

juntas y grietas.

- Severidad media y alta:

reparación de espesor

parcial.

- Estabilización de losas.

- Reparación en todo el

espesor.

-En parches asfálticos:

remover y reemplazar este

material.


rehacer el parche colocando

pasadores.

- Reparar en todo el

espesor.

- Reconstruir la junta de

contracción cuando

corresponda.

- Severidad media y baja:

sellado de juntas y grietas.

- Severidad alta: reparación

en todo el espesor.

- Colocación de barras de

traspaso de carga o

pasadores.




en todo el espesor.


traspaso de carga o

pasadores.


espesor, reemplazando

longitudinal y

transversalmente toda la

zona afectada.

G

R

I

E

T

A

S

Longitudinales

Son líneas de rotura que se

presentan en el sentido del eje

del pavimento, de modo que

separa la losa en dos partes.

- Asentamiento de la

cimentación.

- Fatiga de la losa.

- Losa de ancho excesivo.



- Severidad alta: Reparación

en todo el espesor.

- colocación de barras en

cruz.




en todo el espesor.

46

5.3 CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES Para determinar el comportamiento estructural que van a presentar los materiales en una mezcla de concreto, es necesario conocer e identificar las características físicas y químicas de cada uno de ellos. Es por esto que se realizaron una serie de ensayos descritos en la Norma INVIAS–2013 para los agregados pétreos, y se utilizaron las características proporcionadas por el proveedor, en el caso del cemento. Fotografía 1. Materiales utilizados en la mezcla.


5.3.1. Agregados Pétreos Los agregados tanto finos como gruesos, fueron suministrados por la cantera Cucuana, a dichos agregados se le realizaron los respectivos ensayos (Ver Tabla 9) en el laboratorio de la Universidad Cooperativa de Colombia campus Ibagué-Espinal para su correcta caracterización. Tabla 9. Ensayos de los agregados pétreos.

NORMA DESCRIPCIÓN

I.N.V. E – 213 Análisis granulométrico de los agregados grueso y fino

I.N.V. E – 218 Resistencia a la degradación de los agregados de tamaños menores de 37.5 mm (1 ½”) por medio de la máquina de los ángeles.

I.N.V. E – 222 Densidad, densidad relativa (gravedad específica) y adsorción del agregado fino

I.N.V. E – 223 Densidad, densidad relativa (gravedad específica) y adsorción del agregado grueso


47

5.3.1.1. I.N.V. E – 213. Se toma una muestra de agregado (grueso y fino), de masa conocida, la cual se va separando a través de una serie de tamices de aberturas progresivamente más pequeñas, con el fin de determinar la distribución de los tamaños de sus partículas.

5.3.1.2. I.N.V. E – 218. Se mide la degradación del material pétreo grueso con una composición granulométrica definida, como resultado de una combinación de acciones que incluyen abrasión, impacto y molienda en un tambor de acero rotatorio que contiene un número determinado de esferas metálicas, el cual depende de la granulometría de la muestra de ensayo. A medida que gira el tambor, una pestaña de acero recoge la muestra y las esferas de acero y las arrastra hasta que caen por gravedad en el extremo opuesto del tambor, creando un efecto de impacto y trituración. Entonces, la muestra y las esferas ruedan dentro del tambor, hasta que la pestaña las levanta y se repite el ciclo. Tras el número especificado de revoluciones, se retira el contenido del tambor y se tamiza la porción de agregado para medir la degradación, como un porcentaje de perdida, empleando la Ecuación 4. Porcentaje de pérdida por ensayo de desgaste.

% 𝒑é𝒓𝒅𝒊𝒅𝒂𝒔 = 𝑷𝟏 − 𝑷𝟐

𝑷𝟏∗ 𝟏𝟎𝟎 (𝟒)

Donde: 𝑃1: Masa de la muestra seca antes del ensayo (g)

𝑃2: Masa de la muestra seca después del ensayo, previo lavado sobre tamiz de 1.70 mm (No. 12), (g) 5.3.1.3. I.N.V. E – 222. Se sumerge en agua una muestra del agregado durante un periodo de 24 horas para llenar sus poros permeables. Una vez retiradas del agua, las partículas del agregado se secan superficialmente y se determina su masa. Posteriormente, la muestra se coloca en un recipiente graduado (picnómetro), y se determina su volumen. Finalmente, la muestra se seca al horno y se determina su masa seca. Usando los valores de masa obtenidos y las fórmulas incluidas en la norma, se calcula la densidad relativa (gravedad especifica) (Ver Ecuación 5), y la absorción del agregado. Densidad relativa (gravedad específica) de los finos.

𝑮𝑺 = 𝑾𝟎

𝑾𝟎 +𝑾𝒂 −𝑾𝒃 (𝟓)

Donde: 𝑊0: Peso seco de la muestra (g)

48

𝑊𝑏: Peso del picnómetro con agua y muestra (g) 𝑊𝑎: Peso del picnómetro lleno con agua (g) 5.3.1.4. I.N.V. E – 223. Se sumerge en agua una muestra del agregado durante un periodo de 24 horas para llenar sus poros permeables. Una vez retiradas del agua, las partículas del agregado se secan superficialmente y se determina su masa. Posteriormente, se determina el volumen de la muestra por el método de desplazamiento de agua. Finalmente, la muestra se seca al horno y se determina su masa seca. Usando los valores de masa obtenidos y las fórmulas incluidas en la norma, se calcula la densidad relativa (gravedad específica) (Ver Ecuación 6), y la absorción del agregado, (Ver Ecuación 7). Densidad relativa (gravedad específica) de los gruesos.

𝑮𝑺 = 𝑾𝒔

𝑾𝒔𝒔𝒔 −𝑾𝒂 (𝟔)

Donde: 𝑊𝑠: Peso seco de la muestra (g) 𝑊𝑠𝑠𝑠: Peso de la muestra saturada superficialmente seca (g) 𝑊𝑎: Peso de la muestra sumergida (g) Porcentaje de absorción del agregado grueso.

% 𝑨𝒃𝒔𝒐𝒓𝒄𝒊ó𝒏 = 𝑾𝒔𝒔𝒔−𝑾𝒔

𝑾𝒔∗ 𝟏𝟎𝟎 (𝟕)

Donde: 𝑊𝑠: Peso seco de la muestra (g) 𝑊𝑠𝑠𝑠: Peso de la muestra saturada superficialmente seca (g) 5.3.2. Cemento Existen en el mercado varios tipos de cementos con características y propiedades distintas, que son utilizados actualmente en la construcción para casos específicos. Para esta investigación, se utilizó cemento hidráulico tipo Uso General, que fue suministrado por Cemex; cabe aclarar que ha este material no se le hicieron ensayos de laboratorio, ya que se utilizó la información técnica suministrada por el proveedor (Ver Tabla 10) que cumple con los requisitos de la NTC correspondiente.

49

Tabla 10. Caracterización cemento CEMEX.

Fuente: CEMEX, 2014.

5.3.3. Ceniza de bagazo de caña de azúcar La ceniza de bagazo de caña de azúcar que se utilizó para el desarrollo de este trabajo investigativo, proviene de la hacienda (finca) El Reflejo, ubicada en la vereda Cumina en el municipio de Anzoátegui, departamento del Tolima, donde fabrican panela natural. En particular, dichas cenizas generadas en el proceso de quema del bagazo de la caña de azúcar, no son homogéneas, por lo que este material tuvo que ser pasado por el tamiz N. 30 y N. 200. 5.4 DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO ACI Para realizar este trabajo investigativo, se utilizó el método de diseño de mezclas Instituto Americano del Concreto (ACI) teniendo en cuanta la caracterización realizada a los materiales en el Laboratorio de la Universidad Cooperativa de Colombia. Es un método empírico cuyos resultados han sido confirmados por una amplia información experimental. El procedimiento de diseño se puede realizar ya sea mezclando los materiales por volumen absoluto y luego calculando los pesos de cada uno de los componentes, o, directamente calculando el peso del concreto y deduciendo luego el peso de cada uno de los materiales, siempre para obtener un metro cubico de concreto.

50

Para obtener las proporciones de la mezcla de concreto que se utilizó, y para que cumpliera con las características deseadas, se siguió el orden de actividades como lo muestra la Gráfica 2. Gráfica 2. Diseño de mezcla Instituto Americano del Concreto (ACI).

Fuente: Rivera López, 1991.

5.4.1. Selección de asentamiento del concreto El asentamiento es un factor que depende del tipo de obra y de la elaboración del concreto, para este caso el asentamiento se escogió de acuerdo con las especificaciones del tipo de estructura y las condiciones de uso. (Ver Tabla 11). Tabla 11. Selección de asentamiento del concreto.

CONSISTENCIA ASENTAMIENTO

(CM) TIPOS DE ESTRUCTURA Y

CONDICIONES DE COLOCACIÓN

MUY SECA 0 – 2.0 Pilotes o vigas prefabricadas de alta resistencia, con vibradores de formaleta.

SECA 2.0 – 3.5 Pavimentos con máquina terminadora vibratoria.

SEMISECA 3.5 – 5.0

Pavimentos con vibradores normales. Fundaciones de concreto simple. Construcciones en masas voluminosas. Losas medianamente reforzadas con vibración.

Selección de asentamiento del concreto

Selección del tamaño máximo del agregado

Estimación del agua de la mezcla

Determinación de la resistencia de dosificación de la mezcla

Selección de la relación Agua/Cemento

Cálculo del contenido de cemento

Estimación de las porciones de agregados (grueso y fino)

51

MEDIA 5.0 – 10.0

Pavimentos compactados a mano. Losas medianamente reforzadas con mediana compactación. Columnas, vigas, fundaciones y muros reforzados con vibración.

HÚMEDA 10.0 – 15.0

Revestimiento de túneles. Secciones con demasiado refuerzo. Trabajos donde la colocación sea difícil. Normalmente no es apropiado para compactarlo con demasiada vibración.


5.4.2. Selección del tamaño máximo del agregado Para seleccionar el tamaño máximo del agregado se debe tener en cuenta el tipo de estructura a construir, pero también de sebe tener en cuenta los parámetros establecidos en el Decreto 1400 (CCCSR), en donde no se puede pasar un tercio del grosor de la losa, ni un quinto de la dimensión más pequeña de los lados de la formaleta, ni tres cuartos del espaciamiento de las varillas de refuerzo. 5.4.3. Estimación del agua de la mezcla Para el contenido del agua en la mezcla, se supone una cantidad de acuerdo a la Tabla 12, teniendo en cuenta el asentamiento escogido y de acuerdo al tamaño máximo nominal del agregado, teniendo en cuenta si es concreto con aire o no. Tabla 12. Estimación del agua de la mezcla.

ASENTAMIENTO (CM)

10mm 13mm 20mm 25mm 40mm 50mm 75mm

0 – 2.5 175 170 155 150 135 130 120

3.0 – 5.0 180 175 165 160 145 140 135

5.5 – 7.5 190 185 175 170 155 150 145

8.0 – 10.0 200 190 180 175 165 155 150

10.5 – 15.0 210 195 185 180 170 160 155

15.5 – 18.0 215 205 190 185 175 165 160

% CONTENIDO AIRE

8.0 7.0 6.0 5.0 4.5 4.0 3.5


52

5.4.4. Determinación de la resistencia de dosificación de la mezcla La determinación de la resistencia del concreto depende de cada mezcla, y de lo que requiere dependiendo al uso y a la resistencia critica. 5.4.5. Selección de la relación Agua/Cemento Para la selección de la relación Agua/Cemento existen dos criterios de selección, el de resistencia y el de durabilidad. Puesto que, al usar distinto cemento, agua y agregado producen generalmente resistencias diferentes con las misma A/C, es conveniente encontrar la relación entre la resistencia y la A/C para los materiales que realmente se usaran. A falta de esta información, se puede emplear la Ilustración 14, suponiendo una curva, ya sea la correspondiente a los valores recomendados por el código colombiano de construcciones sismo resistente (Decreto 1400), o las otras curvas realizadas para materiales de la región. Ilustración 14. Resistencia a la compresión vs A/C

Fuente: Rivera López, 1991

53

En cuanto a la relación A/C por durabilidad se recomienda utilizar la Tabla 13, según la región (el tipo de agua a utilizar) y las condiciones de la obra. Tabla 13. Selección relación A/C por durabilidad.

Condiciones de exposición Máxima

relación A/C

Resistencia mínima a la compresión en

MPA

Concreto de baja permeabilidad para ser expuesto al gua (AGUA DULCE)

0.50 24

Concreto expuesto a ciclos de congelamiento y descongelamiento en

una condición húmeda, o a químicos que impidan el congelamiento (AGUA

SALINA)

0.45 31

Para la protección contra la corrosión del refuerzo de concreto expuesto a cloruros,

sal, agua salina o que puede ser salpicado por agua salina

0.40 35


5.4.6. Cálculo del contenido del cemento La determinación de la cantidad de cemento se hace realizando la división del contenido del agua entre la relación Agua/Cemento, (Ver Ecuación 8). Cálculo contenido del cemento.

𝑪 = 𝑨

𝑨/𝑪 (𝟖)

Donde: A: Contenido de agua A/C: Relación Agua/Cemento 5.4.7. Estimación de las porciones de agregados (grueso y fino) Para la estimación de las porciones de los dos agregados, se debe realizar una serie de cálculos descritos a continuación.

54

- Volumen absoluto de agregados

Volumen absoluto de agregados.

𝑽𝒐𝒍. 𝒂𝒃𝒔. 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐𝒔 = 𝟏𝟎𝟎𝟎 − 𝑽𝒐𝒍. 𝒂𝒃𝒔. 𝒂𝒈𝒖𝒂 − 𝑽𝒐𝒍. 𝒂𝒃𝒔. 𝒄𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 (𝟗)

- Densidad aparente seca promedio de los agregados

Densidad aparente seca promedio de los agregados.

𝑮 𝒑𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐 = 𝟏𝟎𝟎

∑% 𝒊𝑮𝒊

(𝟏𝟎)

- Peso de los agregados

Peso seco de los agregados.

𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝑽𝒐𝒍. 𝒂𝒃𝒔. 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐𝒔 ∗ 𝑮 𝒑𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐 (𝟏𝟏) 5.4.8. Cálculo de proporciones iniciales El método más utilizado para expresar las proporciones de una mezcla de concreto, es el de indicarlas en forma de relaciones por masa de agua, cemento y agregados, tomando como unidad el cemento. Una vez calculadas las proporciones iniciales, se realizó la dosificación de la mezcla para el concreto patrón, y de allí las otras 2 mezclas con los porcentajes de 10% y 20% como reemplazo parcial al material cementante. Cabe resaltar que a estas proporciones se les aplico un porcentaje de error., ya que se debe tener en cuenta las pérdidas o desperdicios que se presentan en el momento de fundir las vigas. 5.5. ELABORACIÓN DE VIGAS Después de obtenido las 3 dosificaciones de mezcla (patrón, reemplazo del 10% y reemplazo del 20%), se elaboraron 27 vigas, de acuerdo a la Norma I.N.V. E – 402 “Elaboración y curado de especímenes de concreto en el laboratorio para ensayos

55

de compresión y flexión”, con unas dimensiones de 15 x 15 x 53 cm, que se dividieron así: - 12 vigas patrones de concreto sin ningún reemplazo.

- 12 vigas de concreto con reemplazo del 10% de CBCA con respecto al material

cementante (cemento).

- 12 vigas de concreto con reemplazo del 20% de CBCA con respecto al material

cementante.

Se realizaron 12 vigas de cada mezcla con el fin de efectuar el ensayo correspondiente a 3 especímenes por mezcla a los 7, 35 y 56 días. Previo a la elaboración de las vigas se preparó los moldes para que al desencofrar esto se realizara con facilidad. De igual manera, al desencofrar las vigas, estas fueron llevadas a los tanques de agua para su correcta hidratación hasta el día de realizar el correspondiente ensayo. 5.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS Una vez realizadas todas las vigas propuestas para la investigación, se efectuaron los ensayos a flexión con la maquina universal y los parámetros que indica la Norma I.N.V. E – 414 “Resistencia a la flexión del concreto usando una viga simplemente apoyada y cargada en los tercios de la luz libre”. Este método se usa para determinar el esfuerzo máximo que soporta el espécimen, y consiste en aplicar cargas a los tercios medios de la luz, con el fin de calcular el módulo de rotura. Esta resistencia puede variar sus existen diferencias en el tamaño del espécimen, la preparación, la condición de humedad, el curado o las condiciones bajos las cuales se ha moldeado, por eso es de suma importancia que a la hora de la elaboración de las vigas, cuenten con las mismas condiciones en cuanto a dosificación, preparación y curado, teniendo el más mínimo margen de diferencia. En este caso utilizamos esta norma, ya que no solo sirve como método de ensayo para determinar el cumplimiento de las especificaciones o como base para las operaciones de dosificación, mezcla y colocación del concreto, sino que también, en la evaluación de concretos para la construcción de losas estructurales y para el diseño y control de la construcción de pavimentos rígidos.

56

6. RESULTADOS. A continuación, se presenta los resultados obtenidos para cada uno de los estudios realizados en la vía de estudio. 6.1. VOLUMEN DE TRÁNSITO El análisis del tránsito en la vía objeto de estudio, nos permite caracterizar el nivel de congestionamiento y la serviciabilidad de la vía una sección determinada, contemplando de manera coordinada los diferentes elementos que la componen y simulando la interacción de los nuevos proyectos viales con la red proyectada o existente. 6.1.1. Aforo vehicular El aforo vehicular se llevó a cabo en la 37 con ferrocarril, durante dieciocho horas iniciando a las 5 a.m. y concluyendo con el cierre a las 11:00 p.m., con periodos cada 15 minutos, jornada continua, obteniendo como resultado el total de vehículos que transitan durante 2 días, uno el día festivo (Domingo, 12 de enero de 2020) (Ver Tabla 14), y otro el día hábil (martes, 14 de enero de 2020) (Ver Tabla 15). Tabla 14. Resultado del aforo realizado el Domingo 12 de Enero de 2020.


Fecha (D/M/A): 12/Enero/2020 Estación de Aforo: Avenida Ferrocarril - Calle 37

Coordinador: Julian Andres Pulecio Aforador: Aristizabal Maria C. / Canizales Hadson L. / Leiva Juan S.

AUTOMOVILES MICROBUS/CAMPEROS MOTOCARROS BUSES BUSETAS C2 C3 Y C4 C5

5:00 a 6:00 a.m 107 31 1 3 14 2 0 0

6:00 a 7:00 a.m 152 39 1 3 18 4 0 0

7:00 a 8:00 a.m 162 58 1 6 26 5 0 0

8:00 a 9:00 a.m 217 54 1 4 17 7 0 0

9:00 a 10:00 a.m 251 74 1 0 22 3 0 0

10:00 a 11:00 a.m 292 89 0 3 23 4 0 0

11:00 a 12:00 p.m 292 80 0 2 24 5 0 1

12:00 a 1:00 p.m 291 88 0 0 20 11 2 0

1:00 a 2:00 p.m 288 103 0 1 24 5 1 0

2:00 a 3:00 p.m 284 81 0 0 22 8 0 0

3:00 a 4:00 p.m 254 64 0 0 23 3 1 0

4:00 a 5:00 p.m 271 41 1 1 31 6 0 0

5:00 a 6:00 p.m 300 76 1 1 21 6 2 0

6:00 a 7:00 p.m 299 67 1 3 19 8 1 0

7:00 a 8:00 p.m 238 52 2 1 16 6 0 1

8:00 a 9:00 p.m 215 41 1 3 15 8 1 0

9:00 a 10:00 p.m 176 35 3 2 14 9 2 1

10:00 a 11:00 p.m 120 30 2 2 4 4 1 0

∑ (sumatoria) 4209 1103 16 35 353 104 11 3

SEMINARIO PATOLOGÍA EN PAVIMENTOS DE CONCRETO HIDRÁULICO

RESULTADO DE AFOROS VEHICULARES

CLASIFICACIÓN

Automoviles (A) Buses (B) Camiones (C)PERIODO POR

HORAS

TOTAL POR

CLASIFICACIÓN5328 388 118

57

De la Tabla 14, se puede evideciar que para el aforo realizado el día Domingo, 12 de enero de 2020, se presentó un total de 5.328 Automóviles (A), 388 Buses (B) y 118 Camiones (C), esto según la clasificación vehicular, donde los automóviles comprenden camperos, motocarros, carros particulares, camionetas y microbuses. Los camiones que se presentaron en la vía fueron tipo C2, C3, C4 y C5. Cabe resaltar que no se presentaron camiones mayores a C5. Tabla 15. Resultado del aforo realizado el martes 14 de enero de 2020.


Para el día martes se presentó un total de 8.014 Automóviles (A), 462 Busetas (B) y 322 (Camiones), (Ver Tabla 15). Cabe resaltar que en el lapso de tiempo entre las 3:00 p.m. y 4:00 p.m. registro el mayor flujo vehicular de carros particulares en la zona de estudio. 6.1.2. Proyección TPD (Tránsito Promedio Diario) La proyección del tránsito promedio diario, se realizó para los días anteriormente mencionados, con la finalidad cuantificar en una sola expresión la totalidad de vehículos que transitan por un día en la vía objeto de estudio.

Fecha (D/M/A): 14/Enero/2020 Estación de Aforo: Avenida Ferrocarril - Calle 37



5:00 a 6:00 a.m 193 55 1 5 14 11 1 0

6:00 a 7:00 a.m 258 71 3 2 36 10 1 1

7:00 a 8:00 a.m 340 95 3 2 29 24 0 0

8:00 a 9:00 a.m 402 122 2 2 32 31 0 0

9:00 a 10:00 a.m 412 195 2 3 27 22 1 0

10:00 a 11:00 a.m 392 167 2 3 27 19 0 1

11:00 a 12:00 p.m 361 135 3 0 28 28 0 1

12:00 a 1:00 p.m 291 96 2 3 28 16 0 0

1:00 a 2:00 p.m 298 97 0 2 24 23 1 0

2:00 a 3:00 p.m 448 135 3 4 24 20 0 0

3:00 a 4:00 p.m 470 187 2 4 24 21 1 0

4:00 a 5:00 p.m 413 175 3 0 24 20 0 0

5:00 a 6:00 p.m 350 122 1 1 28 13 0 0

6:00 a 7:00 p.m 285 85 1 4 26 11 1 0

7:00 a 8:00 p.m 306 58 1 1 17 12 0 0

8:00 a 9:00 p.m 304 73 1 1 16 12 1 0

9:00 a 10:00 p.m 265 69 1 1 14 10 1 0

10:00 a 11:00 p.m 203 54 1 2 4 7 1 0

∑ (sumatoria) 5991 1991 32 40 422 310 9 3



PERIODO POR

HORAS

CLASIFICACIÓN

Automoviles (A) Buses (B) Camiones (C)

TOTAL POR

CLASIFICACIÓN8014 462 322

58

De la Tabla 16, se puede evidenciar según la suma algebraica de todos los vehículos que transitaron durante un periodo de 18 horas, una totalidad de 5.834 para el día domingo 12 de enero del 2020 y de 8.796 para el día martes 14 de enero del 2020. Lo que deja en evidencia que el flujo vehicular es mayor entre semana que los días festivos. Tabla 16. TPD (Tránsito Promedio Diario).


6.1.3. Proyección TPDS (Tránsito Promedio Diario Semanal) El tránsito promedio semanal, se calcula a partir de la totalidad de los vehículos que transitaron en promedio por un día. La Ecuación 1 nos permite calcular el valor estimado del tránsito promedio semanal, basado en los resultados obtenidos del tránsito promedio diario (TPD) de los días martes y domingo anteriormente mostrados.

TPDS = (8.798 ∗ 6) + (5.834)

7

TPDS = 8375 Vehiculos





DÍA

CLASIFICACIÓN

Automoviles (A) Buses (B) Camiones (C)

TOTAL AFORO

DOMINGO

12/ENERO/2020

4209 1103 16 353 104 11 3

TOTAL AFORO

MARTES

14/ENERO/2020

5991 1991 32 40 422

35

310 9 3

TOTAL DEL TRANSITO PROMEDIO DIARIO (TPD)DOMINGO 12/ENERO/2020 5834

MARTES 14/ENERO/2020 8798

59

6.1.4. Nivel de tránsito El nivel del tránsito, es un nivel de densidad vehicular existente en proporción de NT1, NT2 y NT3. Para ello se debe conocer las aplicaciones de carga por eje de referencia en el año mediante método AASHTO 93. 6.1.4.1. Factor Camión El método por cargas equivalentes, se aplica solo para los camiones que registran presencia en la vía de estudio, los cuales deberán ser identificados en el formato del aforo vehicular. En el tramo de estudio de la avenida ferrocarril solo se presenció camiones tipo C2, C3, C4 Y C5. El método para hallar las cargas equivalentes se basa en convertir las cargas reales esperadas a un número equivalente de aplicaciones de un eje normalizado (Ver Ecuación 3). Los pesos máximos por eje se obtienen de la resolución 004100 del ministerio de transporte de la republica Colombia y la carga estándar con el coeficiente exponencial sale de la Tabla 17. Tabla 17. Factor de equivalencia por eje.


El factor de equivalencia se obtiene para cada tipo de camión, el cual es 4.49 (C2),

8.712 (C3 y C4) y 16.488 (C5), (Ver Tabla 17). Por ende una vez cuantificado el

factor de equivalencia se debe multiplicar por el porcentaje de participacion que

FECE FECE FECE

FECE= 4.4875 FECE = 8.712 FECE= 16.488

C2 C3 Y C4 C5

Calculos: Aristizabal Maria C. / Canizales Hadson L. / Leiva Juan S. Coordinador: Julían Pulecio.

FACTOR DE EQUIVALENCIA DE CARGA POR EJE

FORMULAS SIMPLIFICADAS DEL FECE DE LA AASHTO

CAMIONES ( C )

6 𝑇

6 𝑇

+ 𝑇

8 3 𝑇

𝑇

3 5 𝑇

2

+ 6 𝑇

6 𝑇

𝑇

3 5 𝑇

26 𝑇

6 𝑇

+ + 𝑇

3.5 𝑇

2

60

tiene cada tipo de camión (Ver Tabla 18); esto con la finalidad de conocer el factor

camion.

Tabla 18. Resultados de porcentaje de distribución en camiones.


De la Tabla 18, se evidencia que el TPDS es de 8.375 vehículos de los cuales el

91.11% son automóviles, el 5.39% son buses y el 3.50% son camiones, el tránsito

de camiones está distribuido así: C-2= 95.8%; C-3 y C-4=3.17% y C5=1.02%.

Bajo los porcentajes expresados anteriormente, y la Ecuación 12 se halla el factor

camión.

Factor camión.

Fc (camion) =(95.8 ∗ 4.49) + (3. 7 ∗ 8.7 ) + ( .0 ∗ 6.49)

95.8 + 3. 7 + .0 (𝟏𝟐)

Fc (camion) = 4 746

6.1.4.2. El número de ejes simples equivalente en un año Una vez calculado el factor camión y según la metodología descrita en esta investigación se cuantifica el valor estimado al número de ejes simples equivalentes



∑ CLASIFICACIÓN

TPDS

CLASIFICACIÓN

Automoviles (A) Buses (B) Camiones ( C )


RESULTADO DE PORCENTAJE DE DISTRIBUCIÓN EN CAMIONES.

TOTAL DE TPDS

POR VEHICULOS 5736 1864 30 39 281 9 3

7630 451 293

412

8375

PORCENTAJE DE

TPDS 68.50% 22.26% 0.35% 0.47% 4.92% 3.35% 0.11% 0.04%

PORCENTAJE POR

CLASIFICACIÓN91.11% 5.39% 3.50%

PORCENTAJE DE DISTRIBUCIÓN EN CAMIONES 95.80% 3.17% 1.02%

61

en un año (NESE) (Ver Ecuación 2). Ese indicativo permite caracterizar el tramo de estudio.

NESE = 8375 ∗ ∗ 0 90 ∗ 0 0889 ∗ 4 746 ∗ 365

NESE = . 6078 x 06 El número de ejes simples equivalentes en un año (NESE), da como resultado . 6078 𝑥 06, lo que permite caracterizar el tramo que comprende las calles 37 hasta la 31 de la avenida ferrocarril ciudad de Ibagué. En un nivel de tránsito tipo dos (NT2). Que Corresponde a vías en las que el tránsito de diseño de las obras por construir oscila entre 0.5×106 y 5.0×106 ejes equivalentes en carril de diseño. Con base al nivel de tránsito que se obtuvo el cual fue NT2, se puede dar la exigencia en relación con la calidad de los materiales y de las mezclas para la construcción y rehabilitación de pavimentos. 6.2. DIAGNÓSTICO DEL ESTADO DEL PAVIMENTO El tramo de vía objeto de estudio, se divide en cinco sub-segmentó (Ver Tabla 6), los cuales, a cada tramo por individual, se le realiza la inspección visual para identificar las patologías in-situ. Posterior a eso se procede a medir y determinar el grado de severidad para diligenciar los formatos de recolección de datos sobre la condición de la vía (Ver Tabla 19). Cabe resaltar que para efectos visuales y compresión de resultados cada formato se diligenció en la mitad del tramo original correspondiente, como se evidencia en el Anexo B.

62

Tabla 19. Formato de recolección de lesiones de la Sección 01 diligenciado.


Fecha (D/M/A): 23/Febrero/2020 Ubicación: Calle 37 hasta la calle 34-50 de la avenida ferrocarril.

Evaluador: Aristizabal Maria C. / Canizales Hadson L. / Leiva Juan S.

Coordinador: Julián Andrés Pulecio Sección: 01 de 10 Tamaño de la muestra: 48 losas

Tipo de

Deterioro

Grado de

Severidad

No. de

LosasDensidad %

Valor

Deducción

22 B 4 8.33 007.4

22 M 1 2.08 003.0

23 B 5 10.42 010.1

23 M 2 4.17 008.9

24 B 6 12.50 004.4

25 B 1 2.08 000.5

26 M 23 47.92 004.0

26 H 15 31.25 008.0

28 B 14 29.17 014.6

28 M 6 12.50 009.6

29 B 1 2.08 000.2

29 M 2 4.17 002.4

29 H 2 4.17 006.9

30 B 2 4.17 000.0

30 H 1 2.08 000.9

31 M 4 8.33 001.3

34 B 1 2.08 003.1

36 B 1 2.08 000.5

39 B 1 2.08 000.8

Tipos de Deterioros











Esquema



63

6.2.1. Levantamiento de lesiones El levantamiento de lesiones, depende del porcentaje de densidad que es equivalente a la ocurrencia de las patologías identificas en in-situ para cada tramo evaluado, sobre el total de losas que representa el segmento, esa densidad porcentual para el primer tramo se evidencia en la Gráfica 3. Para el caso de la patología “deterioros de los sellantes de juntas”, su densidad es equivalente al porcentaje de severidad que registra en el total del área del tramo a evaluar, (Ver Gráfica 4). Gráfica 3. Porcentaje de densidad de patologías en el tramo 1.


La patología Grieta lineal (36%) y losa fragmentada (15%), presenta el 51% de las patologías más recurrentes en el K0+000 hasta K0+100, denominado tramo 1. Lo cual afecta bastante la movilidad, debido a que las losas con ese tipo de patologías presentan asentamientos y escalonamientos, esto depende del grado de severidad que sea identificado. La densidad e identificación del porcentaje de recurrencia de los 4 tramos restantes se puede evidenciar en el Anexo C.

64

Gráfica 4. Grado de severidad para el deterioro del sellante de junta.


El pavimento rigido de la avenida ferrocarril, presenta un alto indice de recurrencia en la patalogia deterioro del sellante de juntas, eso debido a muchas factores, pero el primordial es la antigüedad de la infraestructura. Por ende, se hace necesario reconocer el grado de severidad, que para el 1 tramo el 49% es media, 31% es alta y el 20% se encuentra en buen estado, lo que indica que se debe realizar un mantenimiento que garantice la funcionalidad de este en el tiempo, para que permitar amortiguar el alebeo que se presenta por los cambios de temperatura. De no realizar dicho mantemiento las losas presentarian otros tipos de patalogias que dificultaran el transito y seguridad en la zona.

6.2.2. PCI (Índice de Condición del Pavimento)

Con el tipo de deterioro identificado, su grado de severidad y el número de losas afectadas, se utilizó el software UN PCI concreto 2016, para obtener como resultado la condición actual de los tramos (Ver Anexo E). Para el primer tramo que conduce del K0+000 hasta el K0+480 la condición del pavimento se muestra a continuación:

65

Ilustración 15. Índice de Condición del Pavimento UN PCI para el tramo 1.


El índice de condición del pavimento (PCI) para el tramo 1 equivale a 68.1 y su clasificación general de los 100 mts y las 92 losas evaluadas en el tramo, da una condición regular del pavimento existente, lo que indica que la condición se puede mejorar al realizar unas técnicas de rehabilitación a las patologías más recurrentes en el tramo; de ser el caso contemplar el reemplazo de losas en grave estado, por losas de un bio-concreto a base de ceniza de bagazo de caña de azúcar, el cual se profundiza para esta investigación. La condición del pavimento y la clasificación de los tramos restantes se registran a continuación: Tabla 20. Resultados de la condición del pavimento en los 5 tramos.


La condición del pavimento entre los cinco sub segmentos de tramo que complementa la vía de estudio, en general presenta una condición regular, por ende se hace indispensable contar con las medidas de un mantenimiento en obras de drenaje y correctivos en las patologías identificadas para garantizar la seguridad en la vía.

TRANSITO PROMEDIO SEMANAL (TPDS)

(PCI) 56.1

CONDICIÓN DE LA SUPERIFICIE REGULAR REGULAR SATISFACTORIO REGULAR REGULAR

INDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO 68.1 67 72.5 68.4

8.375 8.375 8.375 8.375 8.375

CARACTERISTICAS DE LA VÍA DE ESTUDIO

NÚMERO DE LOSAS 92 88 92 88 72

K0

+2

00

K0

+2

00

K0

+3

00

K0

+3

00

K0

+4

00

K0

+4

00


TABLA RESUMEN DE RESULTADOS

CROQUIS DE

LA VÍA DE

ESTUDIO.

Realizo: Aristizabal Maria C. / Canizales Hadson / Leiva Juan S.

Vía de estudio: La avenida Ferrocarril entre calles 31 hasta la 37

ABSCISADO

K0

+0

00

K0

+1

00

K0

+1

00

K0

+4

80

66

6.2.3. Posibles técnicas de intervenciones Tabla 21. Posibles técnicas de rehabilitación en patologías del tramo 1.


De la Tabla 21, se puede evidenciar las posibles técnicas de rehabilitación, para las patologías más recurrentes en el tramo 1/2, el cual es equivalente a los primeros 50mts, el cual sirve como guía para implementar acciones de mantenimientos y recuperación de la vía; con la finalidad de garantizar la seguridad de los usuarios.




28GRIETA

LINEAL



- Severidad alta: reparación en

todo el espesor.


traspaso de carga o pasadores.

SEMINARIO PATOLOGÍA EN PAVIMENTOS DE CONCRETO

HIDRÁULICO













PATALOGIAS MÁS

FRECUENTES

POSIBLES TÉCNICAS DE

REHABILITACION

23LOSA

FRAGMENTADA

Reparación en todo el espesor,

reemplazando longitudinal y

transversalmente la zona

afectada.

26SELLO DE

LAS JUNTAS

Retirar todo vestigio de antiguo

sello, limpiar cuidadosamente

la caja, imprimar con el material

adecuado colocar cordón de

respaldo y vaciar la cantidad

exacta de sellante.

29PARCHE

GRANDE



material.



pasadores.

67

La información de los tramos restantes se puede ver en el Anexo F. 6.3 CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES Para determinar el comportamiento estructural que van a presentar los materiales en una mezcla de concreto, es necesario conocer e identificar las características físicas y 6.3.1. Granulometría del agregado grueso Para realizar el ensayo de granulometría del agregado grueso, se cumplió con los procesos descritos en la norma I.N.V. E – 213, los resultados se evidencian en la Tabla 22, y en la Gráfica 5, se plasma la curva granulométrica y los límites en los cuales debe estar clasificada la curva para que el material sea óptimo para su utilización en la investigación, descritos en la Norma Técnica Colombiana NTC 174. Fotografía 2. Ensayo granulométrico del agregado grueso.


68

Tabla 22. Resultado granulométrico del agregado grueso.

No. Malla W Retenido

(gr) % Retenido

% Retenido Acumulado

% Pasa

3” 0 0 0 100

2 1/2” 0 0 0 100

2” 0 0 0 100

1 1/2" 0 0 0 100

1” 0 0 0 100

3/4” 0 0 0 100

1/2" 1193 24,29 24,29 75,71

3/8” 1420 28,91 53,21 46,79

4 2099 42,74 95,95 4,05

8 154 3,14 99,08 0,92

16 4,6 0,09 99,18 0,82

Fondo 40,5 0,82 100 0

∑ 4911,1 100 - - Fuente: Los autores. De la tabla 22, se evidencia que el material grueso solo corresponde a un porcentaje de 95.94% del peso total, esto debido a que todo material retenido por el tamiz numero 4 o por encima de este se le considera grueso; por ende el 4.05% restante es material fino.

Gráfica 5. Curva granulométrica del agregado grueso.


69

La granulometría del agregado grueso cumple con las especificaciones de la norma técnica colombiana NTC 174, lo cual se puede ver en la gráfica 5. Del ensayo granulométrico realizado en el agregado grueso se obtuvieron los siguientes tamaños: Tamaño Máximo (TM) de 1/2" y Tamaño Máximo Nominal (TMN) igual a 1/2", de acuerdo con lo siguiente:

- El TM corresponde a la abertura de menor tamiz de la serie de tamices que

permite el paso del 100% del material.

- El TMN es el de la abertura del tamiz inmediatamente superior a aquel cuyo

porcentaje retenido acumulado es del 15% o más.

6.3.2. Granulometría del agregado fino Para realizar el ensayo de granulometría del agregado fino, también se cumplió con los procesos descritos en la norma I.N.V. E – 213, los resultados se evidencian en la Tabla 23, y en la Gráfica 6, se plasma la curva granulométrica y los límites en los cuales debe estar clasificada la curva para que el material sea óptimo para su utilización en la investigación, descritos en el literal 6.1 de la Norma Técnica Colombiana NTC 174. Fotografía 3. Ensayo granulométrico del agregado fino.


70

Tabla 23. Resultado granulométrico del agregado fino.

No. Malla W Retenido

(gr) % Retenido

% Retenido Acumulado

% Pasa

3/4” 0 0 0 100

3/8” 13 0,69 0,69 99,31

4 93 4,93 5,62 94,38

8 161 8,54 14,16 85,84

16 564 29,90 44,06 55,94

30 478 25,34 69,41 30,59

50 284 15,06 84,46 15,54

100 142 7,53 91,99 8,01

Fondo 151 8,01 100 0

∑ 1886 100 - -


Del ensayo granulométrico realizado al agregado fino, se encontró que el 0.06% corresponde a material con partículas gruesas, el 91,94% a partículas finas y el 2.08% a partículas muy finas, lo que corresponde a una arena mal graduada (SP) según el sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.). Cabe que resaltar que el agregado fino tiene un módulo de finura de 3.1 (ver tabla 23). Gráfica 6. Curva granulométrica del agregado fino.


71

La granulometría del agregado fino cumple con las especificaciones de la norma técnica colombiana NTC 174, lo cual se puede ver en la gráfica 3.

6.3.3. Resistencia a la degradación del agregado grueso Para realizar el ensayo de la resistencia a la degradación del agregado grueso, se cumplió con los procesos descritos en la norma I.N.V. E – 218, los resultados se evidencian en la Tabla 24. Tabla 24. Resultado de la resistencia a la degradación del agregado grueso.


El material grueso (Grava), presenta un desgaste del 33.52%, ese porcentaje alto indica el desgaste que puede presentar el material al estar expuesto a cargas cíclicas como la de vehículos, por ende se evidencia que la grava no es de buena. Fotografía 4. Ensayo a la degradación del agregado grueso.


% de Desgaste = 33.52

Revoluciones 500

P1 (Masa de la muestra seca antes del ensayo) 5000

P2 (Masa de la muestra seca despues del ensayo, previo lavado sobre tamiz No. 12) 3324

1PRUEBA No.

Granulometria utilizada C

Carga abrasiva 8

𝑃 −𝑃

𝑃 ∗ 00

72

6.3.4. Gravedad específica del agregado fino En la realización del ensayo de la gravedad especifica del agregado fino, se cumplió con los procesos descritos en la norma I.N.V. E – 222, los resultados se evidencian en la Tabla 25. Tabla 25. Resultados de la gravedad especifica del agregado fino.

Fuente: Los autores. .

El promedio de las tres muestras para el resultado de la gravedad específica y su corrección por temperatura dio 2.64, el cual indica la densidad de este material. Fotografía 5. Ensayo gravedad específica del agregado fino.


2.65 2.64 2.63

2.64

473.6 482.7 476.2

2.6517 2.6420 2.6368

0.9991 0.9991 0.9991

Wo: Peso seco de la muestra g

MUESTRANOMBRE UNI.

650.7

945.9 951.1 946.3

1 2 3

153.6 153.5 153

650.9 651.1

Peso del picnometro g

Wa: Peso del picnómetro lleno con agua g

Wb: Peso del picnómetro con agua y muestra g

Gs 20°C: Gravedad específica a 20°C = -

PROMEDIO

-

k: Factor de corrección -

Gs: Gravedad específica =𝑊

𝑊 +𝑊 −𝑊

∗

73

6.3.5. Gravedad específica del agregado grueso En la realización del ensayo de la gravedad especifica del agregado grueso, se cumplió con los procesos descritos en la norma I.N.V. E – 223, los resultados se evidencian en la Tabla 26. Tabla 26. Resultados de la gravedad especifica del agregado grueso.


El porcentaje de absorción para el material grueso es de 8.14% lo que indica el incremento de la masa del árido debido a la penetración de agua en los poros. Fotografía 6. Ensayo gravedad específica del agregado grueso.


3NOMBRE UNI.

MUESTRA

1 2

Wsss: Peso de la muestra saturada superficialmente seca g 1311 1341 1380

Ws: Peso seco de la muestra g 1198 1255 1140

Gs: Gravedad específica = - 2.3912 2.4416 2.1469

Wa: Peso de la muestra sumergida g 810 827 849

PROMEDIO 8.14

PROMEDIO 2.33

% Absorción = % 9.4324 6.8526 -

𝑊

𝑊 −𝑊

𝑊 − 𝑊

𝑊 ∗ 00

74

6.4 DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO ACI Una vez conocidas las propiedades de los materiales obtenidas de la caracterización, se procedió a determinar la dosificación de la mezcla, mediante el método ACI, cabe señalar que este método se desarrolla teniendo en cuenta que los agregados cumplan con los requerimientos descritos en la norma NTC 174. 6.4.1. Procedimiento de diseño - Selección de asentamiento del concreto

El asentamiento se seleccionó teniendo en cuenta los parámetros contemplados en la Tabla 11, en cuanto a especificaciones del tipo de estructura y las condiciones de uso. Se eligió un asentamiento de consistencia “Semi-seca” de rango 3.0 – 5.0 cm, que es recomendado para pavimentos compactados a mano. - Selección del tamaño máximo del agregado

El tamaño máximo del agregado se obtuvo del ensayo granulométrico realizado al agregado grueso, teniendo como TM 1/2". - Estimación del agua de la mezcla

Según el criterio suministrado por el método ACI en la Tabla 12, y con los datos seleccionados en el asentamiento y el tamaño máximo del agregado, la cantidad de agua adoptada para la mezcla de concreto es de 175 Kg/m3. - Determinación de la resistencia de dosificación de la mezcla

Para determino la resistencia de la dosificación de la mezcla, según lo requerido dependiendo al uso, con 280 Kg/cm3. - Selección de la relación Agua/Cemento

Se seleccionó un valor de relación Agua/Cemento bajo el criterio de “Resistencia”, para un valor de resistencia a la compresión de 280 Kg/cm3 y teniendo de referencia la curva del material “triturado”.

75

De acuerdo con las relaciones planteadas en la Ilustración 14, la relación Agua/Cemento será de 0,41. - Cálculo del contenido del cemento

Teniendo los datos seleccionados de la relación Agua/Cemento y el contenido del agua, se calcula el contenido del cemento aplicando la Ecuación 8:

𝐂 = A

A/C

𝐂 = 75 Kg/m3

0 4

𝐂 = 4 6 83 Kg/m3

- Estimación de las porciones de agregados (grueso y fino)

𝐕𝐨𝐥. 𝐚𝐛𝐬. 𝐚𝐠𝐫𝐞𝐠𝐚𝐝𝐨𝐬 = 000 − Vol. abs. agua − Vol. abs. cemento

𝐕𝐨𝐥. 𝐚𝐛𝐬. 𝐚𝐠𝐫𝐞𝐠𝐚𝐝𝐨𝐬 = 000 − 75

−4 6

3 0 = 683 0 dm3

𝐆 𝐩𝐫𝐨𝐦𝐞𝐝𝐢𝐨 = 00

∑% iGi

𝐆 𝐩𝐫𝐨𝐦𝐞𝐝𝐢𝐨 = 00

45 63 +

55 33

= 46 Kg/dm3

𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐬𝐞𝐜𝐨 𝐚𝐠𝐫𝐞𝐠𝐚𝐝𝐨 = Vol. abs. agregados ∗ G promedio

𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐬𝐞𝐜𝐨 𝐚𝐠𝐫𝐞𝐠𝐚𝐝𝐨 = 683 0 ∗ 46 = 680 67 Kg/m3

𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐬𝐞𝐜𝐨 𝐚𝐠𝐫𝐞𝐠𝐚𝐝𝐨 𝐟𝐢𝐧𝐨 = 680 67 ∗ 0 45 = 756 30 Kg/m3

𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐬𝐞𝐜𝐨 𝐚𝐠𝐫𝐞𝐠𝐚𝐝𝐨 𝐠𝐫𝐮𝐞𝐬𝐨 = 680 67 ∗ 0 55 = 9 4 37 Kg/m3

76

- Cálculo de proporciones iniciales

Tabla 27. Proporciones iniciales en peso seco.

Agua Cemento Ag. Fino

Ag. Grueso

∑

Peso Mat. (Kg/m3) 175 426,83 756,30 924,37 2282,5

Volumen Abs. (dm3/m3) 175 141,8 307,44 375,76 1000

Proporción en peso seco 0,41 1 1,77 2.17


6.4.2. Dosificación de las mezclas Una vez determinado el peso y el volumen absoluto con su respectiva proporción (Ver Tabla 27), se procede a calcular el peso de cada material que se ira a utilizar para las 9 formaletas de viga de cada mezcla, con un volumen de 0,0119 m3 cada una. - Dosificación mezcla patrón.

Tabla 28. Dosificación mezcla patrón.

MATERIAL CANTIDAD CANTIDAD

+ 15% UNIDAD

Cemento 42,075 48,386 Kg

CBC 0 0 Kg

Agregado Fino 74,475 85,646 Kg

Agregado Grueso 91,125 104,794 Kg

Agua 17,258 19,847 Kg


- Dosificación mezcla con 10% de CBC.

Tabla 29. Dosificación mezcla con 10% de CBC.


+ 15% UNIDAD

Cemento 37,867 43,547 Kg

CBC 4,208 4,839 Kg



Agua 17,258 19,847 Kg


77

- Dosificación mezcla con 20% de CBC.

Tabla 30. Dosificación mezcla con 20% de CBC.


+ 15% UNIDAD

Cemento 33,660 38,709 Kg

CBC 8,415 9,677 Kg



Agua 17,258 19,847 Kg


6.5. ELABORACIÓN DE VIGAS Para la elaboración de las vigas de concreto, primero se optimizo la ceniza de bagazo de caña de azúcar que fue obtenida de la hacienda el Reflejo, al no ser homogénea, tuvo que ser pasada por el tamiz No. 30 y No. 200. Una vez terminado este proceso, se pesaron los materiales para obtener los pesos dados en cada una de las dosificaciones. Teniendo los materiales pesados, se procedió a añadir los agregados (grueso y fino) en una mezcladora hasta lograr una mezcla uniforme, luego se le agrego el material cementante y el agua hasta obtener una mezcla homogénea, esto según la norma técnica Colombiana NTC 673.

Una vez que la mezcla estuvo homogénea, se procedió a realizar el ensayo de asentamiento por medio del cono de Abrams (Ver Fotografía 7), que consistió en colocar un molde cónico sobre una superficie plana y luego presionar con los pies las agarraderas laterales con que este molde cuenta, esto con el fin de que el concreto no se perdiera por la parte inferior del cono, seguido se llenó el cono con la mezcla de concreto en 3 capas tratando de que las capas tengan el mismo volumen y en cada capa se apisono con 25 golpes con la varilla descrita en la norma, al final de la última capa se nivelo la superficie con un palustre y se levantó el cono de forma vertical, por último se midió la diferencia entre la altura del molde y la altura medida sobre la base superior de la muestra.

78

Fotografía 7. Ensayo de asentamiento del concreto usando el cono de Abrams.


La densidad o masa unitaria de la mezcla obtenida in-situ, se realizó según lo descrito en “I.N.V.E-405-13” el cual indica que para agregados que tengan un tamaño máximo nominal mayor de 40 mm y hasta 100 mm, se deberá llenar en tres capas aproximadamente iguales. Cada una de estas capas se compacta, colocando el recipiente sobre una base firme, tal como un piso de concreto pulido, levantando y dejando caer alternativamente dos lados diametralmente opuestos del recipiente, a una altura de 50 mm sobre el piso, de tal manera que golpee sobre este firmemente. Mediante este procedimiento, las partículas del agregado se acomodan y se logra una condición compacta Densidad (Masa Unitaria) – Se calcula la masa neta del concreto, restando la masa del medidor vacío Mm, a la masa del medidor lleno con concreto, Mc. Se calcula la densidad, W, dividiendo la masa neta del concreto entre el volumen del medidor, Vm como se muestra a continuación: Ecuación 1. Densidad unitaria.

𝑊 =8.0 𝑔 − .58 𝑔

0.0 8 𝑚3 ∴ 𝑊 = 9.64 𝑔/𝑚3

79

Fotografía 8. Ensayo de masa unitaria.


La densidad unitaria de la mezcla de concreto que se realizó, dando un resultado de 229.64 kg/m3, lo que indica que para un recipiente de 0.028 𝑚3, se puede ocupar con masa unitaria de 6.43kg de concreto en donde se evita la segregación y con su procedimiento se garantiza la extracción de vacíos. Realizado el ensayo del asentamiento y verificado que este cumpla con lo establecido, se procedió a realizar la fundida de las vigas en los moldes facilitadas por la Universidad Cooperativa de Colombia según los parámetros de la norma, la colocación del concreto se hizo similar al del cono de Abrams, colocando 3 capas de la mezcla y realizando el apisonado con la varilla entre cada capa con el número de golpes descritos en la norma, una vez colocada la última capa se remueve el restante del concreto con un palustre y se le da el acabado correspondiente.

80

Pasadas las 24 horas de haber fundido las vigas, se hizo la extracción del espécimen de dichos moldes, y fueron llevados a la piscina del Laboratorio, cumpliendo con los parámetros establecidos en la norma en cuanto a las condiciones de humedad considerando una temperatura de 23 ± 2°C, desde el instante en que se desencofre hasta el momento en que se le vaya a realizar el ensayo. Fotografía 9. Extracción y curado de las vigas.


81

6.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS Una vez realizadas todas las vigas propuestas para la investigación, se efectuaron los ensayos a flexión con la maquina universal y los parámetros que indica la Norma I.N.V. E – 414, a los 7, 35 y 56 días de curado. En la Tabla 31 se muestra el resumen de los resultados obtenidos del módulo de rotura como se especifica en dicha normativa, para las 3 mezclas realizadas en los diferentes tiempos de curado. Tabla 31. Resumen de resultados de módulo de rotura.

Tipo de Mezcla Módulo de Rotura (MPa)

7 días 35 días 56 días

Patrón 3.336 3.488 3.919

10% de CBC 2.438 3.251 3.170

20% de CBC 2.151 3.052 3.569


6.6.1. Resultados resistencia a la flexión a los 7 días A continuación, se presentan los resultados a detalle del ensayo realizado a flexión a las vigas, con una edad de 7 días de curado tanto a la mezcla patrón como a las otras 2 mezclas con sustitución del material cementante por CBCA. - Resistencia a la flexión de la mezcla patrón a los 7 días.

Tabla 32. Resultados ensayos de la mezcla patrón a los 7 días.


Edad

Días Elaborada FalladaPeso

(Kg)

Carga

(KN)

Carga

(N)

L

(mm)

b

(mm)

d

(mm)

0% 1 7 02/12/2019 09/12/2019 29.03 24.885 24885 450 150 150 3.318

0% 2 7 02/12/2019 09/12/2019 28.54 21.260 21260 450 150 150 2.835

0% 3 7 02/12/2019 09/12/2019 25.98 21.907 21907 450 150 140 3.353

3.336

%

CBCNo.

Fecha Datos Módulo de

Rotura

(Mpa)

Prom. MR

(Mpa)

82

- Resistencia a la flexión de la mezcla con 10% de CBC a los 7 días.

Tabla 33. Resultados ensayos de la mezcla con 10% a los 7 días.





Analizando los resultados arrojados de los ensayos realizados a los especímenes con 3 días de curado, y comparando los promedios de las muestras que tienen la sustitución de CBCA y las que no, se evidencia que la resistencia de las muestras con sustitución va disminuyendo gradualmente cada vez que se le sustituye más el material cementante por CBCA, teniendo un MR la mezcla con 10% de CBCA de 2.438 MPa y la mezcla con 20% de 2.151 MPa, respecto a la resistencia que presenta la muestra patrón con MR de 3.336 MPa. Gráfica 7. Resultados resistencia a la flexión a los 7 días.


Edad


(Kg)

Carga

(KN)

Carga

(N)

L

(mm)

b

(mm)

d

(mm)

10% 1 7 05/12/2019 12/12/2019 27.58 17.373 17373 450 150 150 2.316

10% 2 7 05/12/2019 12/12/2019 27.52 17.050 17050 450 150 150 2.273

10% 3 7 05/12/2019 12/12/2019 27.49 19.201 19201 450 150 150 2.560

2.438

%

CBCNo.


Rotura

(Mpa)

Prom. MR

(Mpa)

Edad


(Kg)

Carga

(KN)

Carga

(N)

L

(mm)

b

(mm)

d

(mm)

20% 1 7 09/12/2019 16/12/2019 28.08 15.643 15643 450 150 150 2.086

20% 2 7 09/12/2019 16/12/2019 27.18 13.660 13660 450 150 150 1.821

20% 3 7 09/12/2019 16/12/2019 27.29 16.616 16616 450 150 150 2.215

2.151

%

CBCNo.


Rotura

(Mpa)

Prom. MR

(Mpa)

3.336

2.4382.151

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

PATRÓN 10% DE CBCA 20% DE CBCA

MR

(M

Pa

)

MEZCLAS

Resistencia a la Flexión a los 7 días

83

6.6.2. Resultados resistencia a la flexión a los 35 días A continuación, se presentan los resultados a detalle del ensayo realizado a flexión a las vigas, con una edad de 35 días de curado tanto a la mezcla patrón como a las mezclas con 10 y 20% de sustitución del material cementante por CBCA. - Resistencia a la flexión de la mezcla patrón a los 35 días.









Edad


(Kg)

Carga

(KN)

Carga

(N)

L

(mm)

b

(mm)

d

(mm)

0% 1 35 02/12/2019 06/01/2020 24.14 23.542 23542 450 150 150 3.139

0% 2 35 02/12/2019 06/01/2020 28.44 24.763 24763 450 150 150 3.302

0% 3 35 02/12/2019 06/01/2020 28.36 27.551 27551 450 150 150 3.673

3.488

%

CBCNo.


Rotura

(Mpa)

Prom. MR

(Mpa)

Edad


(Kg)

Carga

(KN)

Carga

(N)

L

(mm)

b

(mm)

d

(mm)

10% 1 35 05/12/2019 09/01/2020 26.44 22.462 22462 450 150 150 2.995

10% 2 35 05/12/2019 09/01/2020 27.91 23.613 23613 450 150 150 3.148

10% 3 35 05/12/2019 09/01/2020 27.85 25.156 25156 450 150 150 3.354

3.251

%

CBCNo.


Rotura

(Mpa)

Prom. MR

(Mpa)

Edad


(Kg)

Carga

(KN)

Carga

(N)

L

(mm)

b

(mm)

d

(mm)

20% 1 35 09/12/2019 13/01/2020 27.73 19.741 19741 450 150 150 2.632

20% 2 35 09/12/2019 13/01/2020 28.12 22.566 22566 450 150 150 3.009

20% 3 35 09/12/2019 13/01/2020 28.41 23.210 23210 450 150 150 3.095

3.052

%

CBCNo.


Rotura

(Mpa)

Prom. MR

(Mpa)

84

Para los especímenes con 35 días de curado, los resultados obtenidos en los ensayos realizados se comportaron similar a los obtenidos en las muestras que tenían 7 días de curado, esto en cuanto a que la resistencia de las muestras con sustitución del material cementante también es menor a la resistencia que dio la mezcla patrón, pero hay que considerar que el rango de disminución es menor a los 35 días que a los 7 días de curado. En estos ensayos se obtuvo un MR para la mezcla patrón de 3.488 MPa, 3.251 MPa para la mezcla con 10% de CBCA y 3.052 MPa para la mezcla con 20%. Gráfica 8. Resultados resistencia a la flexión a los 35 días.


6.6.3. Resultados resistencia a la flexión a los 56 días A continuación, se presentan los resultados a detalle del ensayo realizado a flexión a las vigas, con una edad de 7 días de curado tanto a la mezcla patrón como a las otras 2 mezclas con sustitución del material cementante por CBCA. - Resistencia a la flexión de la mezcla patrón a los 56 días.



3.4883.251

3.052

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4


MR

(M

Pa

)

MEZCLAS


Edad


(Kg)

Carga

(KN)

Carga

(N)

L

(mm)

b

(mm)

d

(mm)

0% 1 56 02/12/2019 27/01/2020 25.64 26.484 26484 450 150 150 3.531

0% 2 56 02/12/2019 27/01/2020 28.73 28.119 28119 450 150 150 3.749

0% 3 56 02/12/2019 27/01/2020 27.26 24.439 24439 450 150 150 3.259

3.640

%

CBCNo.


Rotura

(Mpa)

Prom. MR

(Mpa)

85

Las vigas con 0% de inclusión de ceniza de bagazo de caña a los 56 días de curado, presentaron en promedio una resistencia a la flexión de 3.640 Mpa, ver Tabla 38. - Resistencia a la flexión de la mezcla con 10% de CBC a los 56 días.






Comparando los resultados de las inclusiones a 0%, 10% y 20% a los 56 días de curado, se determinó que la mezcla con 0% de inclusión de bagazo de ceniza de caña presento una mayor resistencia con de 3.640 Mpa. Gráfica 9. Resultados resistencia a la flexión a los 56 días.


Edad


(Kg)

Carga

(KN)

Carga

(N)

L

(mm)

b

(mm)

d

(mm)

10% 1 56 05/12/2019 30/01/2020 27.23 23.625 23625 450 150 150 3.150

10% 2 56 05/12/2019 30/01/2020 27.70 23.786 23786 450 150 150 3.171

10% 3 56 05/12/2019 30/01/2020 27.95 25.181 25181 450 150 150 3.357

3.264

%

CBCNo.


Rotura

(Mpa)

Prom. MR

(Mpa)

Edad


(Kg)

Carga

(KN)

Carga

(N)

L

(mm)

b

(mm)

d

(mm)

20% 1 56 09/12/2019 03/02/2020 27.48 23.279 23279 450 150 150 3.104

20% 2 56 09/12/2019 03/02/2020 27.50 27.176 27176 450 150 150 3.623

20% 3 56 09/12/2019 03/02/2020 27.52 17.843 17843 450 150 150 2.379

3.364

%

CBCNo.


Rotura

(Mpa)

Prom. MR

(Mpa)

3.64

3.264 3.364

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4


MR

(M

Pa

)

MEZCLAS


86

6.6.4. Comparación de la resistencia a la flexión de las vigas De la Gráfica 10, se obtiene que en los 7, 35 y 56 días, el concreto con inclusión del 0% de CBCA predominó con la mayor resistencia al trabajar a flexión siendo su resistencia máxima obtenida a los 56 días igual a 3.64 Mpa, siendo esta la mezcla patrón. Cabe resaltar que según (Róndon Quintana & Reyes Lizcano, 2015), Lo recomendable es que las probetas puedan desarrollar una resistencia a la flexión de 3.75 Mpa lo cual es equivalente a una resistencia a compresión de 280 kg/cm2 para la cual fueron diseñadas. Gráfica 10. Módulo de rotura de las vigas.


1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63

Mó

du

lo d

e R

otu

ra (

MP

a)

Tiempo (días)

MÓDULO DE ROTURA DE LAS VIGAS

Mezcla patrón

10% de CBCA

20% de CBCA

87

7. CONCLUSIONES. Se concluye que en el segmento de vía comprendido entre las Calles 37 hasta 31 con avenida ferrocarril de la ciudad de Ibagué, presenta un tránsito promedio semanal de 8.375 vehículos, de los cuales el 91.1% son automóviles, el 5.4% son buses y el 3.5% son camiones, lo que refleja la importancia y la exigencia de la infraestructura vial conforme a su alto flujo vehicular. La caracterización del segmento de vía objeto de estudio de la avenida ferrocarril, en base al nivel de tránsito estimado fue de tipo dos (NT2). Esta clasificación permite revelar la exigencia de la infraestructura vial y su relación con la calidad de los materiales pétreos y el diseño de mezclas para la construcción de nuevos pavimentos. Se concluye que el índice de condición del pavimento, de los cinco sub segmentos de tramos que complementa la vía de estudio, en general presenta una condición regular, con recurrencia en patologías como deterioro del sellante, grietas lineales, losa fragmentada, punzonamiento y escalonamiento. Se identificaron losas que requieren de una rápida intervención, para garantizar así la seguridad y transitabilidad por la vía. Los materiales pétreos grava y arena, cumple con las especificaciones requeridas para el diseño de la mezcla, con su granulometría, desgaste y gravedad específica según normativa colombiana. Por lo que se concluye que los materiales utilizados fueron de buena calidad. El concreto con el 0% de CBCA obtuvo la mayor resistencia a la flexión en los 7,42 y 56 días, lo que se concluye que el concreto hidráulico tipo I sin adición, obtuvo mejores resultados a los esfuerzos a flexión, bajo el ensayo del módulo de rotura. El concreto con inclusión del 10 y 20% de CBCA, no cumplieron con la resistencia diseñada de 280 Kg/cm2 que equivale a una resistencia a flexión de 3.75MPa, esto según la clasificación del nivel transito NT2 de la avenida ferrocarril. (Ferrer Gisbert, y otros, 2016)

88

8. RECOMENDACIONES. Se recomienda realizar un plan de gestión en la conservación de pavimentos, donde se determine la periodicidad por las que se coordinen las inspecciones visuales del pavimento, con el fin de llevar un control adecuado de la condición real y establecer las respectivas actividades de mantenimiento. Se recomienda que para la rehabilitación de los pavimentos se efectué políticas rigurosas para el mantenimiento de carreteras, con el fin de preservar los pavimentos en buenas condiciones y recuperar aquellos que aún conservan algo de vida remanente, especialmente las vías que acumulan mayor volumen de tráfico. Durante la inspección realizada a la vía objeto de estudio, se contempló que esta carecía de un óptimo o nulo mantenimiento en las alcantarillas dispuestas en la vía, debido a que se encontraban totalmente colmatadas, por ende, se recomienda realizar mantenimientos periódicos que garantiza el drenaje de aguas pluviales y así poder evitar el hidroplaneo en la vía. Durante la manipulación de la ceniza del bagazo de caña, se recomienda utilizar medidas de prevención como tapabocas especiales que retenga partículas muy finas, guantes, bata manga larga y gafas. Eso debido a que estudios recientes sobre el tema demuestra que inhalar durante largos periodos de tiempo ceniza puede ocasionar problemas cardiovasculares y respiratorios.

89

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92

ANEXOS Anexo A. Aforos vehiculares del 12 y 14 de enero del 2020.


Fecha (D/M/A): 12/Enero/2020 Estación de Aforo: Avenida Ferrocarril - Calle 37 Georeferenciación y croquis de la zona

Condición Climática: Seco Movimientos Aforados: Oriente - Occidente

Aforador: Aristizabal Maria C. / Canizales Hadson L. / Leiva Juan S. Hoja 01 de 12

Coordinador: Julian Andres Pulecio Hora de inicio: 5:00 a.m. Hora Final: 11:00 p.m.

PERIODO

5:00 a.m.

5:15 a.m.

5:15 a.m.

5:30 a.m.

5:30 a.m.

5:45 a.m.

5:45 a.m.

6:00 a.m.

6:00 a.m.

6:15 a.m.

6:15 a.m.

6:30 a.m.


AFOROS VEHICULARES


20 5 0 1 0 0 0 0

27 7 0 3 1 0 0 0

29 8 2 4 1 0 0 0

31 11 1 6 0 0 0 1

35 8 0 4 1 0 0 0

38 10 2 5 1 0 0 1

93

Anexo A. Aforos vehiculares del 12 y 14 de enero de 2020 en la Calle 37 con Avenida Ferrocarril.






PERIODO

6:30 a.m.

6:45 a.m.

6:45 a.m.

7:00 a.m.

7:00 a.m.

7:15 a.m.

7:15 a.m.

7:30 a.m.

7:30 a.m.

7:45 a.m.

7:45 a.m.

8:00 a.m.


AFOROS VEHICULARES


35 8 1 5 0 0 0 0

44 13 0 4 2 0 0 0

45 14 0 7 1 0 0 1

31 16 2 8 0 0 0 0

48 15 3 6 2 0 0 0

38 13 1 5 2 0 0 0

94







PERIODO

8:00 a.m.

8:15 a.m.

8:15 a.m.

8:30 a.m.

8:30 a.m.

8:45 a.m.

8:45 a.m.

9:00 a.m.

9:00 a.m.

9:15 a.m.

9:15 a.m.

9:30 a.m.


AFOROS VEHICULARES


51 10 1 4 4 0 0 0

45 14 1 5 0 0 0 0

60 11 2 4 2 0 0 0

61 19 0 4 1 0 0 1

51 19 0 6 2 0 0 0

61 22 0 4 1 0 0 1

95







PERIODO

9:30 a.m.

9:45 a.m.

9:45 a.m.

10:00 a.m.

10:00 a.m.

10:15 a.m.

10:15 a.m.

10:30 a.m.

10:30 a.m.

10:45 a.m.

10:45 a.m.

11:00 a.m.


AFOROS VEHICULARES


65 19 0 6 0 0 0 1

74 14 0 6 0 0 0 0

60 19 2 6 0 0 0 0

73 27 0 6 1 0 0 0

76 23 1 5 3 0 0 0

83 20 0 6 1 0 0 0

96







PERIODO

11:00 a.m.

11:15 a.m.

11:15 a.m.

11:30 a.m.

11:30 a.m.

11:45 a.m.

11:45 a.m.

12:00 p.m.

12:00 p.m.

12:15 p.m.

12:15 p.m.

12:30 p.m.


AFOROS VEHICULARES


80 20 0 5 2 0 0 0

64 16 1 7 3 0 0 0

78 28 1 6 0 0 0 0

70 16 0 6 0 0 0 0

85 26 0 5 3 0 0 0

74 20 0 6 3 0 0 0

97







PERIODO

12:30 p.m.

12:45 p.m.

12:45 p.m.

1:00 p.m.

1:00 p.m.

1:15 p.m.

1:15 p.m.

1:30 p.m.

1:30 p.m.

1:45 p.m.

1:45 p.m.

2:00 p.m.


AFOROS VEHICULARES


76 22 0 4 3 0 0 0

56 20 0 5 2 0 0 0

71 31 0 7 2 0 0 0

80 24 1 7 3 0 0 0

72 20 0 4 0 0 0 0

65 28 0 6 0 0 0 0

98







PERIODO

2:00 p.m.

2:15 p.m.

2:15 p.m.

2:30 p.m.

2:30 p.m.

2:45 p.m.

2:45 p.m.

3:00 p.m.

3:00 p.m.

3:15 p.m.

3:15 p.m.

3:30 p.m.


AFOROS VEHICULARES


94 21 0 7 1 0 0 0

83 22 0 5 4 0 0 0

58 14 0 3 0 0 0 0

49 24 0 7 3 0 0 0

79 13 0 2 0 0 0 1

51 14 0 4 1 0 0 0

99







PERIODO

3:30 p.m.

3:45 p.m.

3:45 p.m.

4:00 p.m.

4:00 p.m.

4:15 p.m.

4:15 p.m.

4:30 p.m.

4:30 p.m.

4:45 p.m.

4:45 p.m.

5:00 p.m.


AFOROS VEHICULARES


62 13 0 7 2 0 0 0

62 24 0 10 0 0 0 0

54 12 0 4 3 0 0 0

50 13 0 4 2 0 0 0

82 7 1 5 1 0 0 0

85 9 0 8 0 0 0 0

100







PERIODO

5:00 p.m.

5:15 p.m.

5:15 p.m.

5:30 p.m.

5:30 p.m.

5:45 p.m.

5:45 p.m.

6:00 p.m.

6:00 p.m.

6:15 p.m.

6:15 p.m.

6:30 p.m.


AFOROS VEHICULARES


71 20 0 4 2 0 0 0

61 17 1 5 2 0 0 0

91 24 0 7 1 0 0 1

77 15 0 5 1 0 0 0

83 20 1 4 2 0 0 0

75 18 0 6 3 1 0 1

101







PERIODO

6:30 p.m.

6:45 p.m.

6:45 p.m.

7:00 p.m.

7:00 p.m.

7:15 p.m.

7:15 p.m.

7:30 p.m.

7:30 p.m.

7:45 p.m.

7:45 p.m.

8:00 p.m.


AFOROS VEHICULARES


69 15 2 5 2 0 0 0

72 14 0 4 1 0 0 0

63 12 0 4 3 0 0 1

60 14 0 3 2 0 0 0

56 11 1 5 1 0 0 0

59 15 0 4 0 0 0 1

102







PERIODO

8:00 p.m.

8:15 p.m.

8:15 p.m.

8:30 p.m.

8:30 p.m.

8:45 p.m.

8:45 p.m.

9:00 p.m.

9:00 p.m.

9:15 p.m.

9:15 p.m.

9:30 p.m.


AFOROS VEHICULARES


61 10 2 4 2 0 0 0

55 9 0 3 1 0 0 0

51 12 1 5 3 0 0 1

48 10 0 3 2 1 0 0

46 9 0 4 4 0 0 2

47 8 1 4 2 0 0 0

103







PERIODO

9:30 p.m.

9:45 p.m.

9:45 p.m.

10:00 p.m.

10:00 p.m.

10:15 p.m.

10:15 p.m.

10:30 p.m.

10:30 p.m.

10:45 p.m.

10:45 p.m.

11:00 p.m.


AFOROS VEHICULARES


44 10 0 3 2 0 0 0

39 8 1 3 1 0 0 1

35 7 0 2 2 1 0 0

32 9 0 1 1 0 0 1

29 8 2 0 1 0 0 0

24 6 0 1 0 0 0 1

104







PERIODO

5:00 a.m.

5:15 a.m.

5:15 a.m.

5:30 a.m.

5:30 a.m.

5:45 a.m.

5:45 a.m.

6:00 a.m.

6:00 a.m.

6:15 a.m.

6:15 a.m.

6:30 a.m.


AFOROS VEHICULARES


42 11 2 1 2 0 0 0

45 12 0 3 3 1 0 0

51 15 0 4 2 0 0 0

55 17 3 6 4 0 0 1

53 16 1 10 2 0 0 1

59 13 1 7 4 1 1 0

105







PERIODO

6:30 a.m.

6:45 a.m.

6:45 a.m.

7:00 a.m.

7:00 a.m.

7:15 a.m.

7:15 a.m.

7:30 a.m.

7:30 a.m.

7:45 a.m.

7:45 a.m.

8:00 a.m.


AFOROS VEHICULARES


62 16 0 9 1 0 0 1

84 26 0 10 3 0 0 1

92 19 0 10 5 0 0 1

71 14 1 7 7 0 0 1

73 28 1 7 7 0 0 0

104 34 0 3 5 0 0 1

106







PERIODO

8:00 a.m.

8:15 a.m.

8:15 a.m.

8:30 a.m.

8:30 a.m.

8:45 a.m.

8:45 a.m.

9:00 a.m.

9:00 a.m.

9:15 a.m.

9:15 a.m.

9:30 a.m.


AFOROS VEHICULARES


100 40 0 10 10 0 0 0

80 25 1 6 9 0 0 1

135 22 0 10 10 0 0 0

87 35 1 6 2 0 0 1

103 50 1 6 4 1 0 0

91 53 0 8 9 0 0 1

107







PERIODO

9:30 a.m.

9:45 a.m.

9:45 a.m.

10:00 a.m.

10:00 a.m.

10:15 a.m.

10:15 a.m.

10:30 a.m.

10:30 a.m.

10:45 a.m.

10:45 a.m.

11:00 a.m.


AFOROS VEHICULARES


124 46 2 7 6 0 0 1

94 46 0 6 3 0 0 0

104 37 0 5 8 0 1 0

86 39 1 7 8 0 0 2

119 49 2 9 0 0 0 0

83 42 0 6 3 0 0 0

108







PERIODO

11:00 a.m.

11:15 a.m.

11:15 a.m.

11:30 a.m.

11:30 a.m.

11:45 a.m.

11:45 a.m.

12:00 p.m.

12:00 p.m.

12:15 p.m.

12:15 p.m.

12:30 p.m.


AFOROS VEHICULARES


115 39 0 7 8 0 0 2

96 43 0 6 7 0 1 0

89 24 0 7 5 0 0 0

61 29 0 8 8 0 0 1

83 27 0 6 3 0 0 0

80 25 2 10 5 0 0 0

109







PERIODO

12:30 p.m.

12:45 p.m.

12:45 p.m.

1:00 p.m.

1:00 p.m.

1:15 p.m.

1:15 p.m.

1:30 p.m.

1:30 p.m.

1:45 p.m.

1:45 p.m.

2:00 p.m.


AFOROS VEHICULARES


78 22 1 6 4 0 0 2

50 22 0 6 4 0 0 0

74 25 0 7 7 0 0 0

61 19 0 6 4 0 0 0

66 26 2 5 5 0 0 0

97 27 0 6 7 1 0 0

110







PERIODO

2:00 p.m.

2:15 p.m.

2:15 p.m.

2:30 p.m.

2:30 p.m.

2:45 p.m.

2:45 p.m.

3:00 p.m.

3:00 p.m.

3:15 p.m.

3:15 p.m.

3:30 p.m.


AFOROS VEHICULARES


127 35 1 6 2 0 0 0

101 31 0 5 4 0 0 0

125 41 2 7 3 0 0 2

95 28 1 6 11 0 0 1

111 46 1 3 6 1 0 0

140 43 1 4 6 0 0 1

111







PERIODO

3:30 p.m.

3:45 p.m.

3:45 p.m.

4:00 p.m.

4:00 p.m.

4:15 p.m.

4:15 p.m.

4:30 p.m.

4:30 p.m.

4:45 p.m.

4:45 p.m.

5:00 p.m.


AFOROS VEHICULARES


118 50 0 10 6 0 0 1

101 48 2 7 3 0 0 0

125 47 0 8 2 0 0 2

95 28 0 6 12 0 0 1

112 61 0 6 4 0 0 0

81 39 0 4 2 0 0 0

112







PERIODO

5:00 p.m.

5:15 p.m.

5:15 p.m.

5:30 p.m.

5:30 p.m.

5:45 p.m.

5:45 p.m.

6:00 p.m.

6:00 p.m.

6:15 p.m.

6:15 p.m.

6:30 p.m.


AFOROS VEHICULARES


84 41 0 9 4 0 0 0

93 33 0 9 4 0 0 0

91 25 0 5 3 0 0 1

82 23 1 5 2 0 0 0

83 21 0 9 6 0 0 0

81 20 2 7 2 0 0 0

113







PERIODO

6:30 p.m.

6:45 p.m.

6:45 p.m.

7:00 p.m.

7:00 p.m.

7:15 p.m.

7:15 p.m.

7:30 p.m.

7:30 p.m.

7:45 p.m.

7:45 p.m.

8:00 p.m.


AFOROS VEHICULARES


60 21 2 5 3 0 0 1

61 13 0 5 0 0 0 0

60 9 0 3 3 0 0 0

85 15 0 6 4 0 0 0

83 18 1 5 3 0 0 0

78 16 0 3 2 0 0 1

114







PERIODO

8:00 p.m.

8:15 p.m.

8:15 p.m.

8:30 p.m.

8:30 p.m.

8:45 p.m.

8:45 p.m.

9:00 p.m.

9:00 p.m.

9:15 p.m.

9:15 p.m.

9:30 p.m.


AFOROS VEHICULARES


79 17 0 4 2 1 0 0

74 19 0 4 3 0 0 0

73 17 0 5 4 0 0 0

78 20 1 3 3 0 0 1

71 19 0 4 3 0 0 0

67 16 0 4 2 1 0 0

115







PERIODO

9:30 p.m.

9:45 p.m.

9:45 p.m.

10:00 p.m.

10:00 p.m.

10:15 p.m.

10:15 p.m.

10:30 p.m.

10:30 p.m.

10:45 p.m.

10:45 p.m.

11:00 p.m.


AFOROS VEHICULARES


65 18 1 3 2 0 0 1

62 16 0 3 3 0 0 0

58 15 0 2 3 0 0 0

53 17 2 1 2 1 0 0

50 12 0 0 1 0 0 1

42 10 0 1 1 0 0 0

116

Anexo B. Registro de levantamientos de patologías.

- Sección 01, desde K0+000 hasta K0+050





Tipo de

Deterioro

Grado de

Severidad

No. de

LosasDensidad %

Valor

Deducción

22 B 4 8.33 007.4

22 M 1 2.08 003.0

23 B 5 10.42 010.1

23 M 2 4.17 008.9

24 B 6 12.50 004.4

25 B 1 2.08 000.5

26 M 23 47.92 004.0

26 H 15 31.25 008.0

28 B 14 29.17 014.6

28 M 6 12.50 009.6

29 B 1 2.08 000.2

29 M 2 4.17 002.4

29 H 2 4.17 006.9

30 B 2 4.17 000.0

30 H 1 2.08 000.9

31 M 4 8.33 001.3

34 B 1 2.08 003.1

36 B 1 2.08 000.5

39 B 1 2.08 000.8

Tipos de Deterioros











Esquema



117

(Continuación Anexo B. Registro de levantamientos de patologías.) - Sección 01, desde K0+050 hasta K0+100




Coordinador: Julián Andrés Pulecio Sección: 01 Tamaño de la muestra: 44 losas

Tipo de

Deterioro

Grado de

Severidad

No. de

LosasDensidad %

Valor

Deducción

23 B 6 13.64 013.0

23 M 2 4.55 009.7

25 M 2 4.55 003.6

26 M 22 50.00 004.0

26 H 14 31.82 008.0

28 B 13 29.55 014.8

28 M 4 9.09 007.1

29 M 7 15.91 009.4

31 M 2 4.55 000.7

34 H 1 2.27 007.1

39 B 5 11.36 002.6

39 M 2 4.55 001.8














118



Fecha (D/M/A): 23/Febrero/2020 Ubicación: Calle 34-50 hasta la calle 32b-26 de la avenida ferrocarril.



Tipo de

Deterioro

Grado de

Severidad

No. de

Losas

Densidad

%

Valor

Deducción

23 B 4 9.09 008.9

24 B 2 4.55 001.9

25 B 2 4.55 001.4

25 M 2 4.55 003.6

26 M 21 47.73 004.0

26 H 14 31.82 008.0

28 B 15 34.09 016.0

28 M 4 9.09 007.1

31 M 4 9.09 001.4

34 B 2 4.55 006.7

34 M 1 2.27 005.3

39 B 3 6.82 001.8














119



Fecha (D/M/A): 23/Febrero/2020 Ubicación: Calle 34-50 hasta la calle 32b-26 de la avenida ferrocarril.



Tipo de

Deterioro

Grado de

Severidad

No. de

Losas

Densidad

%

Valor

Deducción

23 B 3 6.82 006.8

24 B 2 4.55 001.9

25 B 4 9.09 003.0

25 M 1 2.27 001.7

26 M 21 47.73 004.0

26 H 14 31.82 008.0

28 B 21 47.73 008.6

28 M 1 2.27 001.9

29 M 3 6.82 003.9

31 M 4 9.09 001.4

34 M 1 2.27 005.3

34 H 1 2.27 007.1

39 B 3 6.82 001.8














120

(Continuación Anexo B. Registro de levantamientos de patologías.) Sección 03, desde K0+200 hasta K0+250


Fecha (D/M/A): 23/Febrero/2020 Ubicación: Calle 32b-26 hasta la calle 31-40 de la avenida ferrocarril.



Tipo de

Deterioro

Grado de

Severidad

No. de

Losas

Densidad

%

Valor

Deducción

22 B 1 2.08 002.1

23 B 3 6.25 006.3

24 B 2 4.17 001.7

25 B 4 8.33 002.7

25 M 3 6.25 005.0

26 M 25 52.08 004.0

26 H 10 20.83 008.0

28 B 14 29.17 014.6

28 M 1 2.08 001.8

29 B 1 2.08 000.2

29 M 1 2.08 001.1

29 H 1 2.08 003.8

31 M 8 16.67 003.2

32 B 3 6.25 000.9

39 B 3 6.25 001.7

39 M 1 2.08 000.8














121





Coordinador: Julian Andres Pulecio Sección: 03 Tamaño de la muestra: 44 losas

Tipo de

Deterioro

Grado de

Severidad

No. de

Losas

Densidad

%

Valor

Deducción

25 B 1 2.27 000.6

26 M 25 56.82 004.0

26 H 9 20.45 008.0

28 B 12 27.27 013.8

29 B 1 2.27 000.3

29 M 2 4.55 002.6

31 M 2 4.55 000.7

39 B 5 11.36 002.6

39 M 1 2.27 000.9














122



Fecha (D/M/A): 23/Febrero/2020 Ubicación: Calle 31-40 hasta la calle 31A-29 de la avenida ferrocarril.



Tipo de

Deterioro

Grado de

Severidad

No. de

Losas

Densidad

%

Valor

Deducción

23 B 2 4.55 004.7

23 M 2 4.55 009.7

23 H 1 2.27 007.2

24 B 3 6.82 003.3

25 B 4 9.09 003.1

26 M 21 47.73 004.0

26 H 11 25.00 008.0

28 B 6 13.64 007.6

28 M 6 13.64 010.5

28 H 2 4.55 008.7

29 M 14 31.82 022.5

39 B 3 6.82 001.8

39 M 1 2.27 000.9














123






Tipo de

Deterioro

Grado de

Severidad

No. de

Losas

Densidad

%

Valor

Deducción

22 M 1 2.3 003.3

23 M 2 4.5 009.7

23 H 1 2.3 007.2

24 B 2 4.5 001.9

24 M 1 2.3 001.0

25 B 1 2.3 000.6

25 H 1 2.3 003.5

26 M 22 50.0 004.0

26 H 11 25.0 008.0

28 B 8 18.2 009.8

28 M 7 15.9 012.2

28 H 2 4.5 008.7

29 B 5 11.4 003.1

29 M 1 2.3 001.2

36 B 1 2.3 000.6

39 B 3 6.8 001.8

39 M 1 2.3 000.9














124



Fecha (D/M/A): 23/Febrero/2020 Ubicación: Calle 31A-29 hasta la calle 31-16 de la avenida ferrocarril.



Tipo de

Deterioro

Grado de

Severidad

No. de

Losas

Densidad

%

Valor

Deducción

22 B 1 2.78 002.7

23 B 1 2.78 003.0

23 M 7 19.44 032.8

24 B 1 2.78 001.3

25 M 1 2.78 000.8

25 H 2 5.56 008.6

26 M 17 47.22 004.0

26 H 11 30.56 008.0

28 B 6 16.67 009.1

28 M 6 16.67 012.8

28 H 7 19.44 027.7

29 B 2 5.56 003.2

29 M 2 5.56 001.4

30 B 3 8.33 000.9

38 M 1 2.78 001.6

39 B 2 5.56 001.0

39 M 3 8.33 003.4

39 H 5 13.89 018.4














125






Tipo de

Deterioro

Grado de

Severidad

No. de

Losas

Densidad

%

Valor

Deducción

23 M 1 2.78 004.0

24 B 3 8.33 003.1

25 M 4 11.11 008.9

25 H 1 2.78 004.3

26 M 18 48.61 004.0

26 H 11 30.56 008.0

28 B 6 16.67 009.1

28 M 6 16.67 012.8

28 H 5 13.89 023.3

29 M 3 8.33 004.8

30 B 2 5.56 000.0

39 B 6 16.67 003.5

39 M 1 2.78 001.1














126

Anexo C. Densidad de las patologías en cada tramo. Porcentaje de densidad para cada patología en el Tramo 1.


- Porcentaje de densidad para cada patología en el Tramo 2.


127

(Continuación Anexo C. Densidad de las patologías en cada tramo.) Porcentaje de densidad para cada patología en el Tramo 3.


- Porcentaje de densidad para cada patología en el Tramo 4.


128

(Continuación Anexo C. Densidad de las patologías en cada tramo.) Porcentaje de densidad para cada patología en el Tramo 5.


129

Anexo D. Registro fotográfico de las lesiones por cada sección. Lesiones patológicas de la sección 01, desde K0+000 hasta K0+100.


Fecha (D/M/A): 23/Febrero/2020 Ubicación: Avenida Ferrocarril - Calle 37


Coordinador: Julian Andres Pulecio Sección: 01

1

2

3

4

5

6

DESCRIPCIÓN FOTOSESQUEMA

22. Grieta de esquina


REGISTRO FOTOGRÁFICO DE LAS LESIONES

23. Losa fragmentada

26. Sello de las juntas

28. Grieta lineal

29. Parcheo (grande)

34. Punzonamiento

130

(Continuación Anexo D. Registro fotográfico de las lesiones por cada sección.) Lesiones patológicas de la sección 02, desde K0+100 hasta K0+200.





1

2

3

4

5

6



ESQUEMA DESCRIPCIÓN FOTOS

34. Punzonamiento

39. Desportilladura (junta)


25. Escalonamiento

28. Grieta lineal


131






1

2

3

4

5

6




32. Saltaduras


24. Grieta "D"

28. Grieta lineal


31. Desgaste de la superficie

132






1

2

3

4

5

6





36. Descamado


24. Grieta "D"

25. Escalonamiento

28. Grieta lineal

133






1

2

3

4

5

6




38. Desportilladura (esquina)



25. Escalonamiento

28. Grieta lineal


134

Anexo E. Índice de Condición del Pavimento de cada tramo. PCI de la sección 01, desde K0+000 hasta K0+100.


135

(Continuación Anexo E. Índice de Condición del Pavimento de cada tramo.) PCI de la sección 02, desde K0+100 hasta K0+200.


136



137



138



139

Anexo F. Posibles técnicas de rehabilitación para patologías más recurrentes. Técnicas de rehabilitación de la sección 01, desde K0+000 hasta K0+050.





SELLO DE

LAS JUNTAS

Retirar todo vestigio de antiguo

sello, limpiar cuidadosamente

la caja, imprimar con el material

adecuado colocar cordón de

respaldo y vaciar la cantidad

exacta de sellante.

29PARCHE

GRANDE



material.



pasadores.

28GRIETA

LINEAL



- Severidad alta: reparación en

todo el espesor.



SEMINARIO PATOLOGÍA EN PAVIMENTOS DE CONCRETO

HIDRÁULICO













PATALOGIAS MÁS

FRECUENTES


REHABILITACION

23LOSA

FRAGMENTADA



transversalmente la zona

afectada.

26

140

(Continuación Anexo F. Posibles técnicas de rehabilitación para patologías más recurrentes.) Técnicas de rehabilitación de la sección 01, desde K0+050 hasta K0+100.




Coordinador: Julian Andres Pulecio Sección: 02 de 10 Tamaño de la muestra: 44 losas

34



material.



pasadores.

PARCHE

GRANDE 29

Si el bache está afectando la

movilidad se recomienda demoler el

concreto e insertar barras para

mejorar la transferencia de cargas,

teniendo cuidado con el diseño y

colocación de la mezcla del concreto

nuevo. Utilizar materiales epoxicos

para garantizar la adherencia entre

concreto nuevo y antiguo.











PATALOGIAS MÁS

FRECUENTES


REHABILITACION




26



- Severidad alta: reparación en todo el

espesor.



GRIETA

LINEAL 28

PUNZONAMIENTO

Retirar todo vestigio de antiguo sello,

limpiar cuidadosamente la caja,

imprimar con el material adecuado

colocar cordón de respaldo y vaciar la

cantidad exacta de sellante.

SELLO DE

LAS JUNTAS

141



Fecha (D/M/A): 23/Febrero/2020 Ubicación:Calle 34-50 hasta la calle 32b-26 de la avenida ferrocarril.





















PATALOGIAS MÁS

FRECUENTES


REHABILITACION

26



garantizando la adherencia con el

pavimento.

- Construir un micropavimento.

DESGASTE

DE LA

SUPERFICIE

31

GRIETA "D"

- Severidad baja y media: Reparación

de espesor parcial.

- Severidad alta: Reparación entodo el

espesor.

24

25 ESCALONAM IENTO

-Mejorar el sistema de drenaje.



-Severidad alta: estabilización de

losas y mejorar transferencia de

cargas.

SELLO DE

LAS JUNTAS

142



Fecha (D/M/A): 23/Febrero/2020 Ubicación:Calle 34-50 hasta la calle 32b-26 de la avenida ferrocarril.






pavimento.


DESGASTE DE

LA SUPERFICIE31

39DESPORTILLADURA

DE JUNTA


juntas y grietas.


reparación de espesor parcial.

23




LOSA

FRAGMENTADA



transversalmente la zona afectada.

25 ESCALONAM IENTO

-Mejorar el sistema de drenaje.



-Severidad alta: estabilización de

losas y mejorar transferencia de

cargas.











PATALOGIAS MÁS

FRECUENTES


REHABILITACION

143






Hacer las ranuras a lo largo de la

fisura, remover el concreto que queda

en la ranura, limpiar la ranura con

chorros de arena y aire, colocar la

barra en la ranura y rellenar la ranura.














PATALOGIAS MÁS

FRECUENTES


REHABILITACION

22GRIETA DE

ESQUINA




espesor

26SELLO DE

LAS JUNTAS






31

DESGASTE

DE LA

SUPERFICIE




pavimento.


28GRIETAS

LINEALES

144






39

PARCHE

GRANDE


remover y reemplazar este material.



pasadores.

DESPORTILLADURA

(JUNTA)


juntas y grietas con materiales

exposicos.













PATALOGIAS MÁS

FRECUENTES


REHABILITACION




26SELLO DE LAS

JUNTAS






28GRIETAS

LINEALES






29

145










pasadores.














PATALOGIAS MÁS

FRECUENTES


REHABILITACION

26

23LOSA

FRAGMENTADA

- Reparación en todo el espesor,


transversalmente toda la zona afectada.

SELLO DE LAS

JUNTAS






28GRIETAS

LINEALES






29PARCHE

GRANDE

146






28GRIETAS

LINEALES
















PATALOGIAS MÁS

FRECUENTES


REHABILITACION

24




Para cualquier nivel de deterioro,

mediante el procedimiento

denominado reparación de espesor

parcial. Colocar un parche asfaltico,

siempre que se acepte el incremento

de las irregularidades superficiales

(IRI, Índice de rugosidad

internacional).

DESCAMADO36

GRIETA "D"

- Severidad baja y media:

Reparación de espesor parcial.


espesor.

26SELLO DE LAS

JUNTAS






147






28GRIETAS

LINEALES








DESPORTILLADURA

(JUNTA)


juntas y grietas.



39

29PARCHEO

(GRANDE)





pasadores.




espesor

DESPORTILLADURA

(ESQUINA)38

LOSA

FRAGMENTADA











PATALOGIAS MÁS

FRECUENTES


REHABILITACION

23



espesor, reemplazando

longitudinal y transversalmente toda la

zona afectada.

148

(Continuación Anexo F. Posibles técnicas de rehabilitación para patologías más recurrentes. Técnicas de rehabilitación de la sección 05, desde K0+440 hasta K0+480.





PARCHEO

(GRANDE)





pasadores.

28GRIETAS

LINEALES














PATALOGIAS MÁS

FRECUENTES


REHABILITACION

24 GRIETA "D"

- Severidad baja y media: Reparación

de espesor parcial.


espesor.

26SELLADO DE

JUNTAS











39DESPORTILLADURA

(JUNTA)


juntas y grietas.



29

149

Anexo G. Ensayos de caracterización de los materiales. Ensayo granulométrico del agregado grueso.


Realizó: Aristizabal Maria C. / Canizales Hadson L. / Leiva Juan S.

Coordinador: Pedro Julian Gallego Quintana

4

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA


DESCRIPCIÓN I.N.V. E-213 Análisis granulométrico de los agregados grueso y fino

DETERMINACIÓN DE LA GRANULOMÉTRIA - AGREGADO GRUESO

pulg. mm

Tamiz Peso retenido

(g)

%

Retenido

% Retenido

Acumulado

%

Pasa

0 0 0 100

2 1/2" 63 0 0 0 100

3" 76.2

0 0 0 100

1 1/2" 37.5 0 0 0 100

2" 50.8

0 0 0 100

3/4" 19.1 0 0 0 100

1" 24.4

1193 24.29 24.29 75.71

3/8" 9.52 1420 28.91 53.21 46.79

1/2" 12.7

4.76 2099 42.74 95.95 4.05

Fondo

Total

0.92

16 1.19 4.6 0.09 99.18 0.82

8 2.38 154 3.14 99.08

40.5 0.82 100 0

4911.1 100 - -

0

20

40

60

80

100

120

0.1110100

% Q

UE

PA

SA

ABERTURA TAMIZ (mm)

GRANULOMETRIA - AGREGADO GRUESO

GRANULOMETRIA AGREGADO GRUESO LIM. SUPERIOR LIM. INFERIOR

150

(Continuación Anexo G. Ensayos de caracterización de los materiales.) Ensayo granulométrico del agregado fino.




DETERMINACIÓN DE LA GRANULOMÉTRIA - AGREGADO FINO



DESCRIPCIÓN I.N.V. E-213 Análisis granulométrico de los agregados grueso y fino

Tamiz Peso retenido

(g)

%

Retenido

% Retenido

Acumulado

%

Pasapulg. mm

100

16 1.19 564 29.90 44.06 55.94

3/4" 19.1 0 0 0

94.38

3/8" 9.52 13 0.69 0.69 99.31

4 4.76 93 4.93 5.62

91.99 8.01

8 2.38 161 8.54 14.16 85.84

30.59

84.46 15.54

69.41

100 0

Total 1886 100 - -

30 0.59 478 25.34

Fondo 151 8.01

100 0.149 142 7.53

50 0.297 284 15.06

0

20

40

60

80

100

120

0.1110100

% Q

UE

PA

SA

ABERTURA TAMIZ (mm)

GRANULOMETRIA - AGREGADO FINO

GRANULOMETRIA AGREGADO FINO LIM. SUPERIOR LIM. INFERIOR

151

(Continuación Anexo G. Ensayos de caracterización de los materiales.) Ensayo a la degradación del agregado grueso.




37.5 (1 1/2") 25.0 (1")

19.0 (3/4")



DESCRIPCIÓNI.N.V. E-218 Resistencia a la degradación de los agregados de tamaños menores de

37.5 mm (1 1/2") por medio de la máquina de los ángeles

1252 ± 10 2500 ± 10

1251 ± 25

2500 ± 10

2500 ± 10

5000 ± 10 5000 ± 10 5000 ± 10 5000 ± 10

5000 ± 10

12.5 (1/2") 9.5 (3/8")

MASAS DE LAS DIFERENTES FRACCIONES (g)

GRANULOMETRIAS

DCBA

1250 ± 25

1253 ± 10 2500 ± 10

TOTAL

TIPO NÚMERO DE ESFERAS MASA DE LAS ESFERAS

TAMAÑOS DE TAMIZ

PASA

TAMIZ

RETENIDO

EN TAMIZ

9.5 (3/8") 6.3 (1/4")

6.3 (1/4") 4.75 (No. 4)

4.75 (No. 4) 2.36 (No. 8)

25.0 (1")

19.0 (3/4") 12.5 (1/2")

A 12 5000 ± 25

B 11 4584 ± 25

C 8 3330 ± 25

D 6 2500 ± 25

1PRUEBA No.

Granulometria utilizada C

Carga abrasiva 8

% de Desgaste = 33.52

Revoluciones 500

P1 (Masa de la muestra seca antes del ensayo) 5000

P2 (Masa de la muestra seca despues del ensayo, previo lavado sobre tamiz No. 12) 3324

𝑃 − 𝑃

𝑃 ∗ 00

152

(Continuación Anexo G. Ensayos de caracterización de los materiales.) Ensayo gravedad específica del agregado fino.




30 0.99568 0.9974

28 0.99626 0.9980

29 0.99597 0.9977

26 0.99681 0.9986

27 0.99654 0.9983

24 0.99733 0.9991

25 0.99707 0.9988

22 0.9978 0.9996

23 0.99757 0.9993

Gs 20°C: Gravedad específica a 20°C = -

PROMEDIO

-

k: Factor de corrección -

Gs: Gravedad específica =

Peso del picnometro g

Wa: Peso del picnómetro lleno con agua g

Wb: Peso del picnómetro con agua y muestra g

3

153.6 153.5 153

650.9 651.1

Wo: Peso seco de la muestra g



DESCRIPCIÓNI.N.V. E-222 Densidad, densidad relativa (gravedad específica) y adsorción del

agregado fino

MUESTRANOMBRE UNI.

650.7

945.9 951.1 946.3

1 2

2.65 2.64 2.63

2.64

473.6 482.7 476.2

2.6517 2.6420 2.6368

0.9991 0.9991 0.9991

18

16

17

TEMPERATURA

15

0.99880 1.0006

0.99862 1.0004

0.99843 1.0002

DENSIDAD

RELATIVA DEL AGUA

FACTOR DE

CORRECCIÓN

0.99913 1.0008

0.99897 1.0007

1.0000

0.99802 0.9998

19

20

21

0.99823

𝑊

𝑊 +𝑊 −𝑊

∗

153

(Continuación Anexo G. Ensayos de caracterización de los materiales.)

Ensayo gravedad específica del agregado grueso.




PROMEDIO 8.14

PROMEDIO 2.33

% Absorción = % 9.4324 6.8526 -

Wa: Peso de la muestra sumergida g 810 827 849

Gs: Gravedad específica = - 2.3912 2.4416 2.1469

Ws: Peso seco de la muestra g 1198 1255 1140

Wsss: Peso de la muestra saturada superficialmente seca g 1311 1341 1380

3



DESCRIPCIÓNI.N.V. E-223 Densidad, densidad relativa (gravedad específica) y adsorción del

agregado grueso

NOMBRE UNI.MUESTRA

1 2

𝑊

𝑊 −𝑊

𝑊 − 𝑊

𝑊 ∗ 00

154

Anexo H. Registro fotográfico de los ensayos a flexión. Ensayo a flexión de la viga patrón a los 7 días.





REGISTRO FOTOGRÁFICO DE LOS ENSAYOS A FLEXIÓN

Mezcla

Mezcla PatrónRegistro Fotográfico

Edad (días) 7 No. 2

150

3.318

29.03

24885

450

Registro FotográficoPatrón

Edad (días) No.

Fecha de Falla

Peso (Kg)

Carga (N)

L (mm)

b (mm)

d (mm)

MR (Mpa)

7 1

09/12/2019

150

09/12/2019

Peso (Kg) 28.54

Carga (N) 21260

L (mm) 450

b (mm) 150

d (mm) 150

MR (Mpa) 2.353

Fecha de Falla



Fecha de Falla 09/12/2019

Peso (Kg) 25.98

Carga (N) 21907

L (mm) 450

b (mm) 150

d (mm) 140

MR (Mpa) 3.353

155

(Continuación Anexo H. Registro fotográfico de los ensayos a flexión.)

Ensayo a flexión de la viga con 10% de CBCA a los 7 días.




d (mm) 150

MR (Mpa) 2.560

Carga (N) 19201

L (mm) 450

b (mm) 150

Registro FotográficoEdad (días) 7 No. 3


Peso (Kg) 27.49

d (mm) 150

MR (Mpa) 2.273

Mezcla P. + 10% de CBCA

Carga (N) 17050

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 27.52

150

d (mm) 150

MR (Mpa) 2.316



Peso (Kg) 27.58

Carga (N) 17373

L (mm) 450

b (mm)



Mezcla P. + 10% de CBCARegistro Fotográfico


156

(Continuación Anexo H. Registro fotográfico de los ensayos a flexión.) Ensayo a flexión de la viga con 20% de CBCA a los 7 días.




d (mm) 150

MR (Mpa) 2.215

Carga (N) 16616

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 27.29

d (mm) 150

MR (Mpa) 1.821


Carga (N) 13660

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 27.18

150

d (mm) 150

MR (Mpa) 2.086



Peso (Kg) 28.08

Carga (N) 15643

L (mm) 450

b (mm)





157

(Continuación Anexo H. Registro fotográfico de los ensayos a flexión.) Ensayo a flexión de la viga patrón a los 35 días.




d (mm) 150

MR (Mpa) 3.673

Carga (N) 27551

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 28.36

d (mm) 150

MR (Mpa) 3.302

Mezcla Patrón

Carga (N) 24763

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 28.44

150

d (mm) 150

MR (Mpa) 3.139

Mezcla Patrón


Peso (Kg) 24.14

Carga (N) 23542

L (mm) 450

b (mm)





158





d (mm) 150

MR (Mpa) 3.354

Carga (N) 25156

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 27.85

d (mm) 150

MR (Mpa) 3.148


Carga (N) 23613

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 27.91

150

d (mm) 150

MR (Mpa) 2.995



Peso (Kg) 26.44

Carga (N) 22462

L (mm) 450

b (mm)





159





d (mm) 150

MR (Mpa) 3.095

Carga (N) 23210

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 28.41

d (mm) 150

MR (Mpa) 3.009


Carga (N) 22566

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 28.12

150

d (mm) 150

MR (Mpa) 2.632



Peso (Kg) 27.73

Carga (N) 19741

L (mm) 450

b (mm)





160

(Continuación Anexo H. Registro fotográfico de los ensayos a flexión.)

Ensayo a flexión de la viga patrón a los 56 días.




d (mm) 150

MR (Mpa) 3.259

Carga (N) 24439

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 27.26

d (mm) 150

MR (Mpa) 3.749

Mezcla Patrón

Carga (N) 28119

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 28.73

150

d (mm) 150

MR (Mpa) 3.531

Mezcla Patrón


Peso (Kg) 25.64

Carga (N) 26484

L (mm) 450

b (mm)





161





d (mm) 150

MR (Mpa) 3.357

Carga (N) 25181

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 27.95

d (mm) 150

MR (Mpa) 3.171


Carga (N) 23786

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 27.70

150

d (mm) 150

MR (Mpa) 3.150



Peso (Kg) 27.23

Carga (N) 23625

L (mm) 450

b (mm)





162





d (mm) 150

MR (Mpa) 2.379

Carga (N) 17843

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 27.52

d (mm) 150

MR (Mpa) 3.623


Carga (N) 27176

L (mm) 450

b (mm) 150



Peso (Kg) 27.50

150

d (mm) 150

MR (Mpa) 3.104



Peso (Kg) 27.48

Carga (N) 23279

L (mm) 450

b (mm)





EVALUACIÓN DEL ESTADO DEL PAVIMENTO RÍGIDO EN EL …

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