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IMPLICACIONES TÉCNICAS Y ECONÓMICAS DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL RSV-2002 EN PROYECTOS DE PAVIMENTACIÓN EN BOGOTÁ TOMÁS WHITE CASTILLO UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL BOGOTÁ D.C. 2005
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IMPLICACIONES TÉCNICAS Y ECONÓMICAS DE LA
IMPLEMENTACIÓN DEL RSV-2002 EN PROYECTOS DE
PAVIMENTACIÓN EN BOGOTÁ
TOMÁS WHITE CASTILLO
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL
BOGOTÁ D.C.
2005
IMPLICACIONES TÉCNICAS Y ECONÓMICAS DE LA
IMPLEMENTACIÓN DEL RSV-2002 EN PROYECTOS DE
PAVIMENTACIÓN EN BOGOTÁ
TOMÁS WHITE CASTILLO
Proyecto de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
Asesor
SILVIA CARO SPINEL
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL
BOGOTÁ D.C.
2005
AGRADECIMIENTOS
Muchas gracias a todos aquellos que participaron en la realización de este trabajo,
especialmente a mi asesora Silvia Caro quien siempre estuvo dispuesta a guiarme
por el camino más apropiado.
A mis padres y hermano por su apoyo a lo largo de mi carrera.
CONTENIDO
AGRADECIMIENTOS
1. JUSTIFICACIÓN………………………………………………………………….1
2. OBJETIVO GENERAL…………………………………………………………….2
3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS……………………………………………………….2
4. ALCANCE………………………………………………………………………..4
5. METODOLOGÍA…………………………………………………………………..5
6. EVOLUCIÓN EN EL DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS…………………..6
7. EL RSV-2002…………………………………………………………………..8
7.1. ESTADO ACTUAL DEL RSV-2002………………………………………9
7.2. DIFERENCIAS ENTRE EL RSV-2002 E INVÍAS…………………………11
7.2.1. MATERIALES…………………………………………………...11
7.2.1.1. SUBBASE GRANULAR NO TRATADA…………...…12
7.2.1.2. BASE GRANULAR NO TRATADA…………………..13
7.2.1.3. BASE GRANULAR ESTABILIZADA CON CEMENTO...18
7.2.1.4. BASE GRANULAR ESTABILIZADA CON ASFALTO...22
7.2.1.5. CAPAS DE RODADURA Y LIGA…………………….26
7.2.2. DISEÑO………………………………………………………...31
7.2.2.1. INVÍAS……………………………………………...32
7.2.2.2. RSV-2002………………...………………………33
7.2.3. ANÁLISIS COMPARATIVO (RSV-2002 E INVÍAS)……………..36
8. CONCEPCIONES GENERALES CON RESPECTO AL CAMBIO………….…………38
8.1. OPINIONES SOBRE EL USO DEL RSV-2002……………………………38
8.1.1. CONSULTORÍA…………………………………………………40
8.1.2. LABORATORIOS……………………………………………….43
8.1.3. CONSTRUCTORES……………………………………………..44
8.2. ANÁLISIS DE LAS PERCEPCIONES…………………………………….45
8.2.1. CONCLUSIONES INICIALES SOBRE LA IMPLEMENTACIÓN DEL RSV-
2002…………………………………………………………...45
8.2.2. DIFICULTADES EN LOS PROCESOS DE IMPLEMENTACIÓN DEL RSV-
2002 Y MEDIDAS A TOMAR……………………………………47
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………………….…..51
ANEXO 1. FORMATO ENTREVISTAS………………………………………………54
ANEXO 2. COSTOS DE CONSTRUCCIÓN………………………………………….57
ÍNDICE DE TABLAS Y FIGURAS
Tabla 1. Criterios de selección de materiales según ensayos.
Tabla 2. Granulometría para bases granulares no tratadas según Invías.
Tabla 3. Intervalo de especif icación granulométrica para granulares provenientes
de rocas masivas. (RSV-2002)
Tabla 4. Intervalo de especif icación granulométrica para granulares de origen
aluvial. (RSV-2002).
Tabla 5. Criterios de selección de materiales según ensayos.
Tabla 6. Especif icaciones granulométricas. (Invías).
Tabla 7. Pérdidas máximas ensayo de humedecimiento-secado. (Invías).
Tabla 8. Especif icaciones para las calidades de mezcla y del producto. (Invías).
Tabla 9. Criterios de selección de materiales según los ensayos mostrados. (RSV e
Invías).
Tabla 10. Intervalo de especif icación granulométrica para granulares en bases
estabilizadas con cemento. (RSV-2002).
Tabla 11. Granulometría para bases granulares tratadas con asfalto según Invías.
Tabla 12. Granulometría para bases granulares tratadas con asfalto según RSV-2002.
Tabla 13. Ensayos a mezclas asfálticas en el RSV-2002.
Tabla 14. Tolerancias granulométricas para la fracción gruesa en el RSV-2002.
Tabla 15. Características de los gruesos y f inos para rodadura en el RSV-2002.
Tabla 16. Características de los gruesos y f inos para liga en el RSV-2002.
Tabla 17. Intervalos de Especif icación Granulométricos para Mezclas Asfálticas en
Caliente en el RSV-2002.
Tabla 18. Propiedades mínimas requeridas para mezclas asfálticas para capas de
rodadura o liga en el RSV-2002.
Tabla 19. Especif icaciones granulométricas para carpetas de rodadura (Invías).
Tabla 20. Empresas encuestadas. (Bogotá).
Tabla 21. Costos aproximados totales de una vía local. Fuente: IDU.
Tabla 22. Costos aproximados totales de una vía intermedia. Fuente: IDU.
Tabla 23. Costos aproximados totales de una vía arterial. Fuente: IDU.
Tabla 24. Costos por kilómetro de vía para pavimentos rígidos y f lexibles.
Tabla 25. Valor de ensayos adicionales. Fuente: Universidad Javeriana.
Figura 1. Especif icaciones granulométricas. (RSV-2002).
Figura 2. Comparación franjas granulométricas entre Invías y RSV-2002.
Figura 3. Franjas granulométricas para rodadura (RSV e Invías).
Figura 4. Costos aproximados totales en miles de pesos por m2.
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1. JUSTIFICACIÓN
La red vial urbana en Bogotá presenta actualmente numerosas deficiencias en la
parte estructural de las vías. Según el IDU, el 37% de la malla vial arterial y el 84%
de la malla vial intermedia (IDU, 2004) se encuentran en estado regular o malo.
Estos problemas afectan principalmente el nivel de servicio de la vía, lo cual hace
necesaria su reparación o reconstrucción en plazos menores al período de diseño.
El IDU tiene actualmente un déficit presupuestal de $6,250 MM y sólo $253 MM
disponibles para inversión, por esto debe hacerse una buena evaluación sobre el
destino de estos dineros.
Debido a las malas experiencias en el comportamiento de los pavimentos
en la ciudad de Bogotá (deterioro temprano de las estructuras), se ha resuelto
utilizar metodologías más nuevas, propuestas en el nuevo Reglamento IDU 2002.
El objetivo es lograr un completo análisis estructural de los pavimentos, donde se
involucren variables que tienen una incidencia importante en dicho
comportamiento, como el clima, el tráfico, la incertidumbre, el nivel de servicio de
las vías y el comportamiento de los materiales disponibles, con la ayuda de
ensayos de laboratorio.
Estas metodologías se basan en el diseño mecanicista de pavimentos, el
cual permite determinar los espesores de las capas de la estructura con base en
cálculos de los esfuerzos y deformaciones producidos por el tráfico al interior de la
estructura. Además, el método emplea repeticiones de carga medidas en ejes
equivalentes de 13 ton (lo cual es más realista que los ejes de 8.2 ton que se
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empleaban tradicionalmente) y requiere nuevos ensayos de laboratorio sobre los
materiales a utilizar.
2. OBJETIVO GENERAL
Determinar las implicaciones técnicas y económicas de la implementación
del Reglamento para el Sector Vial RSV-2002 en proyectos de pavimentación de
la ciudad de Bogotá, por medio de un análisis de las diferencias fundamentales de
tipo técnico en el diseño y selección de materiales para los pavimentos, entre el
actual Reglamento Técnico del Sector Vial Urbano de Bogotá D.C. (RSV-2002) y
las reglamentaciones existentes anteriores a éste.
3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Determinar las repercusiones de tipo técnicas como también en el proceso
de selección y pruebas de materiales que implican el paso de la utilización
de especificaciones anteriores hacia el RSV-2002 en el diseño de
estructuras de pavimentos. Por ejemplo, el cambio en los espesores de
capas y colocación de nuevas capas, ejecución de ensayos de laboratorio
adicionales, variación en las técnicas constructivas, etc.
• Especificar y analizar los cambios que hay en el uso de los materiales que
conforman la estructura del pavimento, destacando sus características, los
requerimientos mínimos y los ensayos necesarios para su aceptación en el
diseño.
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• Realizar un análisis de costos en el que se identifiquen los ítems en el RSV-
2002 que incrementan su valor para el diseño y selección de materiales,
diseño de estructuras de pavimentos y la construcción del pavimento, y una
aproximación a la variación en el costo de mantenimiento de las vías en su
etapa de operación.
• Identificar los beneficios obtenidos (p.e. durabilidad de la vía) utilizando el
método mecanicista de diseño expuesto en el RSV-2002 y las
recomendaciones antiguas, en términos de factores tales como la
serviciabilidad, la repetición de cargas, la inclusión de condiciones
ambientales y el nivel de riesgo, además de las condiciones físicas y
mecánicas de los materiales, para todos los tipos de estructuras posibles.
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4. ALCANCE
El estudio del manual de diseño y especificaciones de materiales (RSV-
2002) para la ciudad de Bogotá, permitirá principalmente presentar a los
contratistas de construcción de vías y en general a todos los agentes involucrados
en ésta (academia, entidades distritales, consultores, plantas asfálticas, etc) las
ventajas y las desventajas técnicas y económicas que involucran el uso del RSV-
2002.
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5. METODOLOGÍA
Con el objeto de realizar este estudio se hizo primeramente una recolección
bibliográfica que incluye las diferentes metodologías de diseño y especificaciones
de materiales. Entre éstas se destacan el Reglamento Técnico para el Sector Vial
Urbano RSV-2002 y las especificaciones de materiales y construcción del Instituto
Nacional de Vías que son las metodologías de uso más difundido en la actualidad.
El análisis de las implicaciones técnicas y económicas se hará comparando
los dos manuales. Además de éstos se requerirá información sobre la realización
de ensayos de laboratorio (normas INVIAS, ASTM), costos de construcción de
pavimentos, características de los materiales usados en la conformación de las
capas del pavimento, entre otros.
A partir del estudio de los manuales en cuestión se identificarán las
diferencias en los procesos de diseño del pavimento y selección de materiales que
conlleven a lograr los objetivos identificados anteriormente.
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6. EVOLUCIÓN EN EL DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS
El diseño como tal de las estructuras de pavimentos comenzó a finales del
siglo XIX1 cuando el uso del automóvil adquirió una masificación dentro de las
sociedades tanto europeas como norteamericanas. Su posesión empezó a ser
indispensable para el modo de vida de la época, además de aportar a un
desarrollo económico más acelerado, al facilitar la expansión de las urbes del
momento con el incremento de la población, las industrias y la diversificación
económica.
Los Estados Unidos diseñaron sus pavimentos de forma empírica por
muchos años. A partir del año 1950 comenzó el cambio del diseño empírico hacia
el diseño mecanicista. Fueron necesarios muchos experimentos, entre los cuales
se destaca el realizado por la AASHO entre 1955 y 1961. Dichos experimentos
fueron fundamentales para descubrir cuáles eran los efectos reales producidos por
la acumulación del tráfico. Además, las teorías mecanicistas han servido para
conocer el desempeño real de nuevos materiales que comenzaron a utilizarse. Es
el caso de los ligantes hidráulicos y asfálticos que fueron introducidos para mejorar
la resistencia de las estructuras, siendo posible conocer los efectos que éstos
producían al ser combinados con materiales tradicionales para la época. La
metodología mecanicista de diseño evolucionó enormemente gracias al desarrollo
de los computadores. Fue posible crear programas que tuvieran en cuenta un
número ilimitado de capas como el desarrollado por el LCPC de Francia en 1964.
En las ciudades latinoamericanas la construcción de vías se vio
ampliamente influenciada básicamente por las ramas de la escuela europea y 1 http://www.ce.ksu.edu/facultystaff/stefan/ce777/docs/L02.pdf
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aquella proveniente de los Estados Unidos. Su influencia ha sido mayor por esta
última que a través de la expansión económica que ha tenido en los últimos años
y por consiguiente de una mayor profundización en la investigación de nuevas
técnicas y modelos, llegó con más fuerza a los países del sur.
La ciudad de Bogotá se ha basado principalmente en la metodología de la
American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) en
la producción de sus propias normas como la del Instituto Nacional de Vías
(Invías, 1998). Esta última ha sido utilizada a lo largo del territorio nacional
colombiano tanto en el diseño de los pavimentos (flexibles principalmente) como
en la selección y ensayos de materiales, y las especificaciones de construcción.
También las metodologías de la Portland Cement Association (PCA-84) han sido
de gran uso en lo que respecta al diseño de pavimentos de tipo rígido (concreto
hidráulico), material que forma parte de una porción importante de la red vial
distrital.
El avance en los últimos años se ha dado por una mejor comprensión del
comportamiento de los materiales del pavimento bajo cargas, y la realización de
ensayos de laboratorio pertinentes que buscan ampliar dicha comprensión y
confirmar el uso de la metodología mecanicista.
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7. EL RSV-2002
En el año 2002 se desarrolló en Bogotá un manual de diseño de
pavimentos en el que participó el Instituto de Desarrollo Urbano (IDU) junto con la
Universidad de Los Andes como ente investigador. Este manual fue adoptado en
el siguiente año por el distrito como una nueva norma de uso obligatorio para la
construcción de vías nuevas dentro de los predios urbanos. El manual,
denominado Reglamento IDU 2002 ó RSV-2002, consideró los siguientes ítems
dentro de un marco integral: requisitos generales, diseño de pavimentos por el
método mecanicista, especificaciones de materiales de construcción y exigencias
en procesos constructivos y calidad de los trabajos.
El nuevo manual ha sido revolucionario en cuanto que incorpora conceptos
más modernos en el aspecto del diseño de pavimentos e innovaciones en los
procesos constructivos y en la caracterización de materiales para construcción. La
innovación en cuanto al diseño está dada principalmente por el paso de
metodologías de diseño empíricas a metodologías mecanicistas. Los procesos
constructivos se han mejorado en cuanto a su control de calidad. La
caracterización de materiales exige una calidad alta de acuerdo a sus propiedades
y utilización.
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7.1. ESTADO ACTUAL DEL RSV-2002
El uso obligatorio del reglamento ha sido pospuesto hasta nuevo aviso
desde la aparición de la resolución que dicta su desuso, antes imperativo. Dicha
resolución, la número 10767 del 14 de Septiembre del 2004, expedida por el
director general del IDU, se expone a continuación:
“ARTICULO PRIM ERO.- Suspender la aplicación de la Resolución 2934 del 9 de
abril de 2003, mediante la cual se adoptó el “Reglamento IDU 2002”, modificada
por la Resolución 6976 del 11 de junio de 2004, hasta que se adopte la nueva
versión del Reglamento.
PARAGRAFO PRIM ERO: Mientras dure la suspensión de la Resolución 2934 del 9
de abril de 2003, se adoptarán las ESPECIFICACIONES GENERALES DE
CONSTRUCCIÓN DE CARRETERAS del Instituto Nacional de Vías - Resolución
INVIAS No. 2662 del 27 de junio de 2002, y las especificaciones particulares de
cada proyecto definidas por el consultor y aprobadas por el IDU.
PARAGRAFO SEGUNDO: Las actividades de consultoría y construcción que se
encuentren en ejecución conforme a las especificaciones previstas en el
“Reglamento IDU 2002”, podrán continuar su ejecución bajo dichos
requerimientos.”
La razón por la cual se ha motivado al desuso del reglamento a partir de su
surgimiento, según la entidad distrital encargada de los asuntos concernientes a la
infraestructura vial, IDU, tiene que ver principalmente con una consideración a la
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práctica común de la ingeniería en Bogotá que difiere en cierto grado con la
expuesta en el reglamento.
El IDU consideró necesario el ajuste y la actualización de ciertas
especificaciones relacionadas con los materiales, el diseño y los procesos
constructivos.
En el período que tenga lugar el ajuste de la norma, se hará uso de las
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras del Invías.
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7.2. DIFERENCIAS ENTRE EL RSV-2002 E INVIAS
Las diferencias fundamentales entre estos dos manuales tienen que ver con
las especificaciones de materiales en una mayor proporción y en una medida
similar en lo que se refiere a las metodologías de diseño. Es relevante por lo tanto
señalar las diferencias encontradas para estos dos puntos.
Los manuales presentan grandes diferencias en lo que concierne
principalmente a la metodología de diseño y a la selección de materiales.
Encontrar estas diferencias permitirá saber en qué grado cambiaron las exigencias
en la selección y utilización de materiales, y evaluar de cierto modo la
conveniencia en la utilización de uno u otro manual.
7.2.1. Materiales
El Invías, al igual que el RSV-2002, ha establecido en sus especificaciones
todos los criterios a utilizar en la escogencia de los materiales adecuados para
cada una de las partes que conforman una estructura de pavimento. Se
especifican tanto el tipo de material como el uso que se le dará.
En este punto el manual trata de acercarse a principios que se pueden
resumir en el uso de materiales de muy alta calidad y el tratamiento de dichos
materiales con el objeto de ser utilizados en las diferentes capas de la estructura.
De esta manera se consiguen pavimentos de tipo rígido o semi-rígido de buena
calidad, soportados por un alto control de la calidad de dichos materiales por
medio de ensayos reconocidos mundialmente.
A continuación se muestran las diferencias específicas que pueden
encontrarse para los elementos componentes de la estructura del pavimento.
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7.2.1.1. Subbase Granular No Tratada
La subbase granular es una capa que usualmente se conforma sobre la
subrasante o suelo natural. Ésta puede ser tratada con ligantes de algún tipo o no
tratada, las especificaciones dadas en el Invías y en el RSV-2002 para los
materiales que harán parte de esta capa son las siguientes:
INVIAS
L.A. max (%) 40 35 30 Estudio 50C.B.R. (%) 20I.P. Estudio ≤6Eq. Arena (%) - - - - ≥25C.P.A.min 0.45 0.45 0.50 - -It (%) <30 ≥30 ≥60 Estudio -Azul Metileno (%) Estudio -Aplanamiento (%) Estudio -Limpieza Estudio -
≤6
≤2≤20≤2
RSV-2002Subbase Granular
-
≥T4 VC/dia≥300
TránsitoEnsayos
<T2 VC/dia<50
T2 VC/dia50-150
T3 VC/dia150-300
Tabla 1. Criterios de selección de materiales según ensayos.
La subbase al ser una capa menos rígida que la base granular, permite
valores para el desgaste de los materiales más altos. El desgaste en la máquina
de los ángeles (L.A.) es uno de los ensayos característicos que mide la resistencia
del material, en el RSV-2002 estos valores máximos son menores conforme
aumenta el tránsito, en el Invías se tiene un valor máximo de 50%. Otros ensayos
que miden la resistencia del agregado grueso son el C.B.R. y el índice de
trituración (It). El Invías tiene en cuenta el valor de C.B.R. (20%) a diferencia del
RSV-2002 que no utiliza este parámetro. El índice de trituración es un parámetro
importante en el RSV-2002. Su valor varía de acuerdo al tráfico en la vía llegando
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Normal (mm) Alterno BG-1 BG-237.5 1½" 100 -25 1" 70-100 10019 ¾" 60-90 70-1009.5 ⅜" 45-75 50-804.75 #4 30-60 35-65
2 #10 20-45 20-450.425 #40 10-30 10-300.075 #200 5-15 5-15
Tamiz % que pasa
a un valor mínimo de 60 cuando se tienen cargas de 150 a 300 vehículos
comerciales por día. El RSV-2002 utiliza varios parámetros para aceptación de las
arenas como el azul de metileno, el aplanamiento y la limpieza. Para tráficos
mayores a 300 vehículos comerciales por día, el RSV pide que se hagan estudios
para el proyecto en particular.
7.2.1.2. Base Granular No Tratada
Para los materiales que van a ser utilizados en la conformación de la base
granular el Invías advierte que el material debe estar dentro de una franja
granulométrica dada de la siguiente manera:
Tabla 2. Granulometría para bases granulares no tratadas según Invías.
La tabla 2 muestra que existen dos configuraciones posibles según la
granulometría del suelo. La primera de ellas permite unos tamaños mayores de los
granos, aunque en la franja de tamaños menores (entre mallas #4 y #200), es muy
similar.
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Tamizmm Mínima Máxima Media40 100 - -
31.5 85 100 9220 62 90 7610 35 62 486.3 25 50 374 19 43 312 14 34 24
0.5 5 20 120.2 3 14 80.08 2 10 6
Granular 0/31.5 (Subbases)% que pasa
Tamizmm Mínima Máxima Media40 - - -
31.5 100 - -20 85 100 9210 52 82 676.3 40 69 544 32 60 462 25 50 37
0.5 13 30 210.2 7 20 130.08 2 10 6
Granular 0/20 (Bases)% que pasa Tamiz
mm Mínima Máxima Media40 100 - -
31.5 85 100 9220 62 90 7610 40 70 556.3 31 59 454 25 52 382 20 43 31
0.5 10 27 180.2 5 17 110.08 2 10 6
Granular 0/31.5 (Subbases)% que pasa
Tamizmm Mínima Máxima Media40 - - -
31.5 100 - -20 85 100 9210 47 77 626.3 35 60 474 26 49 372 18 38 28
0.5 6 22 140.2 3 15 9
0.08 2 10 6
Granular 0/20 (Bases)% que pasa
El RSV-2002 maneja unas franjas granulométricas tanto para bases como
subbases granulares que se puede resumir así:
Tabla 3. Intervalo de especificación granulométrica para granulares provenientes de rocas masivas. (RSV-2002).
Tabla 4. Intervalo de especificación granulométrica para granulares de origen aluvial. (RSV-2002)
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INVIAS
L.A. max (%) 35 30 Estudio 40C.B.R. (%) ≥80
I.P. Estudio ≤3Eq. Arena (%) ≥30
C.P.A. 0.45 0.5It (%) ≥30 ≥60 Estudio ≥50
Azul Metileno EstudioAplanamiento Estudio ≤35
Limpieza Estudio
Base GranularRSV-2002
TránsitoEnsayos
≤1.5≤20
<T2 VC/dia<50
T2 VC/dia50-150
-
≤2
≤3
≥T3 VC/dia≥150
Es posible observar que en el RSV-2002 los porcentajes que pasan de
fracciones más grandes son mayores que en el Invías, al contrario de los que
pasan los tamices más pequeños, que son mucho menores en el primero. Esto
concentra más el material en los tamaños intermedios de las franjas
granulométricas. El RSV-2002 recomienda que los materiales de dimensiones
0/31.5 sean usados en subbases granulares únicamente ya que con tamaños
máximos a 31.5mm puede ocurrir segregación por un mayor peso de la partícula,
fenómeno que se desea evitar en las bases granulares. Es por esto que las
especificaciones para bases granulares son aquellas comprendidas entre 0 y
20mm y las de subbases las comprendidas entre 0 y 31.5mm.
Además de la granulometría, se muestran en la siguiente tabla los demás
criterios que rigen la selección de materiales para una base granular sin ningún
tipo de tratamiento, el RSV-2002 hace una distinción clara de acuerdo al tráfico
circulante por la vía expresado en vehículos comerciales por día.
Tabla 5. Criterios de selección de materiales según ensayos.
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Es preciso analizar en detalle lo que significa cada uno de estos requisitos
en la selección de los materiales que serán usados para constituir las bases
granulares.
En el orden que se muestra en la tabla, el primero señala los valores para el
ensayo de desgaste del agregado grueso en la máquina de Los Ángeles. Dicho
valor es la relación dada por la diferencia de los pesos secos antes y después del
ensayo y el peso seco antes del ensayo. Como se observa, este valor es mayor
para las especificaciones del Invías que para el RSV-2002, lo que indica que este
último pide desgastes menores de los agregados (más resistentes) a medida que
incrementa el tráfico. Por ejemplo para un tráfico medio T2 la diferencia entre el
RSV e Invías es del 10%, siendo mucho más exigente el RSV ya que no permite
que este valor supere el 30%.
El ensayo del CBR sólo se tiene en cuenta en Invías. Este valor muestra la
capacidad de soporte del suelo a utilizar con respecto a un suelo patrón. El
Instituto exige un valor mínimo de 80% para bases, el cual es relativamente bueno
teniendo en cuenta valores del CBR de suelos encontrados en la sabana,
especialmente hacia el norte de la ciudad, donde se tienen arcillas con valores
cercanos al 5%.
El índice de plasticidad IP permite tener una idea de la moldeabilidad del
agregado fino: mientras menor sea éste se puede decir que el material será más
resistente a deformaciones por carga. Este ensayo en agregados finos debe ser
menor a 3% para tráficos menores o iguales a 150 vehículos comerciales al día y
requiere de un estudio particular para tráficos mayores a éste en el RSV. Para el
Invías el mismo valor de 3% es constante para todo tipo de tráfico.
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El equivalente de arena tampoco se requiere para la base granular en el
RSV, pero para su homólogo, este valor debe sobrepasar un valor mínimo de
30%, garantizando una relación determinada entre el contenido de arenas y el
contenido de arcillas presentes en el suelo.
El Coeficiente de Pulimiento Acelerado CPA exigido por el RSV da una idea de la
resistencia del material al pulimiento, el Invías no toma este criterio en cuenta.
Para el Índice de Trituración (It) en agregados gruesos es notable que sólo
para tráficos muy bajos, menores a 50 vehículos comerciales por día, su valor
mínimo es sólo del 30%. A partir de allí para tráficos de 50 VC/día y mayores, el
índice de trituración mínimo es 60%, y para tráficos mayores a 150 VC/día es
necesario un estudio particular del proyecto. El valor en la columna del Invías se
tomó como el porcentaje de caras fracturadas que es el ensayo más similar al
anterior, dando una muestra del porcentaje del número de caras fracturadas (más
del 25% del área superficial fracturada) contenido en el material analizado. El
índice de trituración da una mejor idea del grado de trituración del material ya que
el valor es global para la totalidad de la muestra y no únicamente para partículas
individuales.
El ensayo de azul de metileno para las arenas da una aproximación del
contenido de materiales arcillosos presentes en ella, el RSV pide un valor máximo
de 1.5%, restringiendo de este modo la presencia de arcillas en el material de
construcción.
Un criterio adicional es el del índice de aplanamiento, que indica la relación
porcentual en pesos de aquella fracción con partículas menores a 3/5 de la
dimensión media de la muestra, el valor del 20% pedido por el RSV no permite
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18
que más de una quinta parte de las partículas en la muestra estén por debajo de
dicho valor, a diferencia del Invías que permite hasta un 35%, por lo que
disminuye la calidad del material.
7.2.1.3. Base Granular Estabilizada con Cemento
Las especificaciones para materiales del Invías hacen las siguientes
recomendaciones para el material a usar en las capas granulares estabilizadas
con cemento.
La granulometría de las partículas debe cumplir los siguientes requisitos,
con tal de que el material se encuentre dentro de una franja granulométrica
definida. El Invías únicamente restringe los materiales en cuanto a que aquellos
retenidos en el tamiz de 4.75mm no pueden sobrepasar el 50% y los que pasen el
tamiz de 0.075mm no pueden ser más que el 50% en peso de la muestra en
estado seco.
Tamiz % Retenido
4.75 mm <50
75 µm >50
Tabla 6. Especificaciones granulométricas. (Invías).
Con relación a la fracción granular fina, que se encuentra por debajo de los
425 µm, su límite líquido debe ser menor a 35% y el índice plástico menor a 15%.
Su composición química depende del contenido de sulfatos (SO4=) y no puede
superar el 0.5%.
ICIV 200420 32
19
Para el diseño de la mezcla se siguen dos ensayos, el E-809 y el E-807,
que indican la resistencia a la compresión inconfinada y el ensayo de
humedecimiento-secado respectivamente. El esfuerzo mínimo que soporte el
material debe ser de 21 kg/cm2.
Para el humedecimiento-secado se siguen los parámetros de la tabla 7:
Suelo a Estabilizar Pérdida Máxima (%)
A-1; A-2-4; A-2-5; A-3 14
A-2-6; A-2-7; A-4; A-5 10
A-6; A-7 7
Tabla 7. Pérdidas máximas ensayo de humedecimiento-secado. (Invías).
Los trabajos que comprenden la conformación de esta capa se deben
realizar manteniendo una humedad del 95% del ensayo proctor modificado.
Con relación a la calidad de la mezcla y del producto se procede así:
Calidad Mezcla Rm ≥ 0.92 Rd Ri ≥ 0.9 Rm
Dm ≥ 0.98 De Di ≥ 0.97 Dm Calidad Producto
em ≥ ed ei ≥ 0.9 ed
Tabla 8. Especificaciones para las calidades de mezcla y del producto. (Invías).
Donde Rm: resistencia media, Rd: resistencia de diseño, Ri: resistencia individual, Dm: densidad media, De: densidad especificada en el diseño, Di: densidad individual de un tramo cualquiera, em: espesor medio de la capa, ed: espesor de la capa en el diseño, ei: espesor individual de una capa.
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20
INVIAS
L.A. max (%) 40 -C.B.R. (%) -
I.P. <15Eq. Arena (%) -
C.P.A. 0.45 -It (%) ≥60 ≥100 -
Azul Metileno (%) -Aplanamiento (%) -
Limpieza -
≤1.5
≤3
≥30
-
≤20≤2
TránsitoEnsayos
35
0.45
-
≥T5 VC/dia≥750
Base Granular con CementoRSV-2002
<T2 VC/dia<50
T2 VC/dia50-150
T3 VC/dia150-300
T4 VC/dia300-750
Tabla 9. Criterios de selección de materiales según los ensayos mostrados. (RSV e Invías).
Para los materiales que harán parte de bases estabilizadas con ligantes
hidráulicos, específicamente con cemento, el RSV-2002 hace las distinciones
respectivas que aparecen en la tabla 9 para cada nivel de tráfico de diseño de la
nueva vía.
Por su parte, el Invías no habla de valores específicos para los ensayos que
se muestran, pero exige que el material granular a estabilizar con cemento sea
totalmente nuevo, proveniente de la escarificación de la capa superficial del suelo
del sitio o una mezcla de estos dos. Además, exige que la proporción de sulfatos
contenidos en el suelo no puede superar el 0.5%. El agua de aporte a la mezcla
debe tener un pH entre 5.5 y 8.0 y el contenido de sulfatos ser menor a 1g/l.
Con respecto a la granulometría del material se tienen las siguientes franjas
granulométricas en el RSV-2002:
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21
Tamizmm Mínima Máxima Media31.5 - - -20 85 100 9510 55 80 686.3 42 66 544 32 56 442 23 43 33
0.5 11 26 190.2 7 17 120.08 4 10 7
% que pasaGranular 0/20
Tamizmm Mínima Máxima Media20 - - -14 85 100 9410 68 90 796.3 50 72 614 38 60 492 26 46 36
0.5 13 27 200.2 9 19 14
0.08 5 11 8
% que pasaGranular 0/31.5
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15 20 25 30 35
Tamiz (mm)
% q
ue p
asa
Granular 0/20 Granular 0/31.5
Tabla 10. Intervalo de especificación granulométrica para granulares en bases estabilizadas con cemento. (RSV-2002).
Los granulares 0/20 y 0/31.5 son las muestras de material en mezclas
tratadas, para partículas entre 0 y 20mm de diámetro y entre 0 y 31.5mm de
diámetro respectivamente.
Figura 1. Especificaciones granulométricas. (RSV-2002).
En la figura 1 pueden apreciarse las exigencias de tipo granulométrico
encontradas para bases granulares tratadas con cemento en el RSV-2002. La
curva para granulares 0/20 tiene un tamaño máximo del material de 20mm pero
muestra más homogeneidad del material porque tiene tamaños intermedios aún
ICIV 200420 32
22
Normal (mm) Alterno BEE-1 BEE-237.5 1½" 100 -25 1" 70-100 100
12.5 ½" 50-80 60-909.5 ⅜" 45-75 50-804.75 #4 30-60 30-602.36 #8 20-45 20-450.425 #40 10-27 10-270.150 #100 5-18 5-180.075 #200 3-15 3-15
% que pasaTamiz
mayores que los que se encuentran en la curva 0/31.5. Por ejemplo para el tamiz
tamaño 10 la curva 0/20 permite que pase un 68% del material mientras que la
curva 0/31.5 permite que pase un 79% de la muestra.
7.2.1.4. Base Granular Estabilizada con Asfalto
La base granular estabilizada con asfalto es también conocida como base
negra debido a su color. La idea de este procedimiento es combinar las
propiedades mecánicas de materiales granulares (resistencia, desgaste, etc) con
un material bituminoso y de esta forma obtener una mezcla asfáltica. La mezcla
asfáltica de acuerdo a ensayos realizados a través de la historia proporciona
mayor resistencia al paso de los vehículos combinando las propiedades
viscoelásticas del asfalto con aquellas de los materiales granulares.
Tabla 11. Granulometría para bases granulares tratadas con asfalto según Invías.
La tabla 11 muestra las especificaciones requeridas por el Invías para
materiales a utilizar en bases granulares tratadas con asfalto. Cualquiera de las
dos curvas pueden ser seleccionadas de acuerdo al criterio del ingeniero.
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23
Tamizmm Mínima Máxima Media31.5 100 - -20 85 99 926 45 60 532 25 40 33
0.63 16 29 230.08 6 9 8
Granular 0/20% que pasa Tamiz
mm Mínima Máxima Media40 100 - -
31.5 85 99 926 45 60 532 20 35 28
0.63 14 25 200.08 3 7 5
Granular 0/31.5% que pasa
01020304050
60708090
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Tamaño (mm)
% q
ue p
asa
BEE-1 BEE-2 0/20 0/31.5
Tabla 12. Granulometría para bases granulares tratadas con asfalto según RSV-2002.
El agregado usado en la mezcla asfáltica debe ser afín con el asfalto. La
granulometría es uno de los parámetros iniciales que se tienen en cuenta para el
diseño de la mezcla asfáltica con el propósito de que su manejabilidad,
segregación y compatibilidad química, entre otros, se encuentren en las
condiciones óptimas para lograr una buena mezcla final.
En el RSV se recomienda que el tamaño máximo de las partículas que van
a ser empleadas en la base asfáltica sea de 20mm. Según la tabla 12 la mayoría
de las partículas en cuestión se ubican en un rango entre 0.63mm y 6mm.
Figura 2. Comparación franjas granulométricas entre Invías y RSV-2002.
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24
Ensayo Valores NormaCompactación giratoria Compacidad (%) 88-96 IDU-300
Compresión Simple 18°C y 1mm/s ± 0.1mm/s Resistencia a la Compresión a 18°C (MPa) Asfalto tipo II Asfalto tipo I
Relación rluego de inmers ión / Rseco
0/14 0/20Si Si
It≥85 It<85>4 >4>5 >4
>0.65
INV E-747
INV E-738Módulo (MPa) a 15°c y a 10Hz ≥8000 INV E-754Fatiga ε6 a 15°c y a 25Hz ≤80*10-06
NFP 98-261-1% de Vacíos 100 giros en compactador giratorio con ángulo=1° ≤11 IDU-300
Ahuellamiento Máxima vel. Deformación (µm/min) entre 105 y 120 min 20 INV E-756
En la figura 2 se comparan la especificaciones granulométricas tanto para el
Invías como para el RSV-2002. Las bases estabilizadas con asfalto BEE-1 (Invías)
y 0/31.5 (RSV) son muy similares. Ambas permiten porcentajes menores de
tamaños pequeños que las bases BEE-2 (Invías) y 0/20 (RSV). El tamaño del
material depende de la cantidad de ligante asfáltico que se utilice, sin embargo
ambas especificaciones no presentan diferencias importantes ya que sus
diferencias no superan el 3%.
Tabla 13. Ensayos a mezclas asfálticas en el RSV-2002.
La tabla 13 muestra una de las inclusiones más importantes para este
manual (RSV); en ella se especifican los ensayos requeridos sobre las mezclas
asfálticas que conformarán las capas más importantes en lo que a pavimentos
flexibles concierne. Estos ensayos, algunos de los cuales están definidos por la
normatividad del Invías para ensayos de materiales, no son exigidos por esta
institución dentro de las especificaciones de materiales para construcción.
ICIV 200420 32
25
El punto a favor de los nuevos ensayos es que son un primer paso para
determinar cómo afectan las cargas al pavimento en la realidad.
El ensayo de compacidad muestra la relación existente entre el volumen
real del granular más el ligante con respecto al volumen aparente de la mezcla, y
es posible calcularla así:
[ ]⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡+
−=
LGd G
LG
LC
1γ (1)
Donde: γd: peso unitario seco aparente de la mezcla.
GG: peso específico de las partículas de material granular.
GL: peso específico de las partículas del ligante.
L: dosificación del ligante (en peso) en la mezcla.
El valor para este ensayo no debe estar por debajo de 88% ni sobre 96%, lo
que quiere decir que el volumen aparente no debe ser mucho mayor que aquel
obtenido de sumar el volumen real del granular y el volumen real del ligante.
El ensayo de compresión simple se realiza a una temperatura constante de
18ºC y a una velocidad determinada de 1mm/s ± 0.1mm/s y da una idea de la
capacidad de resistencia axial sobre la muestra de material. La relación de la
resistencia del material luego de haber sido sumergido y la resistencia del material
seco no debe ser menor a 65%.
El módulo dinámico del material se realiza a diferentes temperaturas pero
para la selección del material se toma a una única temperatura de 15ºC y a una
ICIV 200420 32
26
frecuencia de 25Hz. Este ensayo permite encontrar la relación entre el esfuerzo
aplicado al material y su deformación asociada (pendiente de la curva esfuerzo-
deformación). La carga aplicada es cíclica y representa de manera aproximada las
cargas suministradas sobre el pavimento por los vehículos. El valor mínimo para el
módulo dinámico es de 8000 MPa.
La fatiga del material es otro ensayo importante el cual está dado por la
deformación unitaria ε6 al aplicar una carga a 15ºC y 25Hz, la deformación unitaria
máxima de tensión está dada por un valor de 80*10-6, que es la deformación
producida por 1*106 ciclos de carga. Este ensayo da una idea del desgaste que
sufre el material asfáltico debido a las cargas del tráfico.
El porcentaje de vacíos se obtiene de someter la muestra a un ensayo que
consiste en hacer girar la muestra 100 veces en el compactador giratorio con un
ángulo de 1º. Su valor no debe sobrepasar el 11%.
Finalmente, el último de los ensayos requeridos en el RSV para bases
asfálticas es el de ahuellamiento. Este determina la máxima velocidad de
deformación que admite el material en µm/min en un intervalo de 105 a 120 min.
El valor máximo permitido es de 20 µm/min equivalentes a 0.02 mm/min.
7.2.1.5. Capas de Rodadura y Liga
La capa de rodadura se conoce usualmente como concreto asfáltico (CA) y
su función es la de permitir el contacto de las ruedas de los vehículos con el
pavimento.
ICIV 200420 32
27
Las tolerancias granulométricas exigidas para las capas de rodadura y liga
pueden apreciarse en la siguiente tabla:
Clase Granular Diámetro Tamiz % que pasa
4-6.3 5 30-55
6.3-10 8 37-62
6.3-14 10 45-70
10-14 12.5 52-77
Tabla 14. Tolerancias granulométricas para la fracción gruesa en el RSV-2002.
Las clases granulares definen el intervalo de tamaño de los granos y para
cada una de ellas se tiene un diámetro de tamiz. Para estos diámetros se pide un
rango de porcentaje de material que logra pasarlos.
Otras características correspondientes a la fracción gruesa presentan
ciertos límites. Entre estas características se pueden contar la dureza y la
granulometría de la fracción gruesa, la granulometría y limpieza de arenas, y la
angularidad de la fracción gruesa y de las arenas.
Tráfico ≤T1 T2 T3 T4 ≥T5
LA máx. (%) 30 25
CPA min. 0.5 0.5
Aplanamiento ≤20
Limpieza ≤2
Azul Metileno ≤1
Índice Plástico No Plástico
It ó Rc It≥60 Rc≥2 Rc≥4
Tabla 15. Características de los gruesos y finos para rodadura en el RSV-2002.
ICIV 200420 32
28
A partir de la tabla 15 es notable que los desgastes del material no son muy
permisibles. Esto es debido principalmente a que la carpeta de rodadura es la que
tiene contacto directo con las cargas y debe ser más resistente al desgaste.
También es importante observar que no se permite ninguna plasticidad de las
arenas, la plasticidad puede ocasionar que se produzcan deformaciones plásticas
sobre la capa conformada por lo que se restringe totalmente.
Para el índice de trituración (It) como para la relación de trituración (Rc), las
exigencias son altas observando que ya para un tráfico bajo como el T1, el valor
del primero no puede ser menor del 60%.
Tráfico ≤T1 T2 T3 T4 ≥T5
LA máx. (%) 35 30
CPA min. .45 0.5
Aplanamiento ≤20
Limpieza ≤2
Azul Metileno ≤1
Índice Plástico No Plástico
It ó Rc It≥30 It=100 Rc≥2
Tabla 16. Características de los gruesos y finos para liga en el RSV-2002.
En el caso de la liga, las tolerancias son más flexibles que para la carpeta
de rodadura tanto en los desgastes como en el índice y la relación de trituración
(tabla 16).
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29
Tamaño de Partícula CA 0/10 CA 0/14mm % que pasa % que pasa14 - 94-10010 94-100 72-846.3 65-75 50-664 45-60 40-542 30-45 28-40
7-106-9
0.08 (rodadura)0.08 (l iga)
7-106-9
Ensayo 0/10 0/14 NormaCompactación giratoria Compacidad en 10 giros (%) Compacidad en 60 giros Compacidad en 80 giros
≤89%92-95% -
- 93-96%IDU-300
Compresión Simple 18°C y 1mm/s ± 0.1mm/s Resistencia a la Compresión a 18°C (MPa) Asfalto tipo II Asfalto tipo I
Relación rlu ego de inmersión / Rseco
>5 >5>6 >6
>0.75 >0.75
INV E-747
INV E-738Ensayo Marshall - Compacidad - capa de rodadura - capa de liga
≤97%≤95%
INV E-748
Ahuellamiento Máxima vel . Deformación (µm/min) entre 105 y 120 min 20 INV E-756
Tabla 17. Intervalos de Especificación Granulométricos para Mezclas Asfálticas en Caliente en el RSV-2002.
Los concretos asfálticos pueden tener tamaños máximos de partículas de
10mm o de 14mm. En cada uno de ellos se especifican los intervalos del
porcentaje de material que debe pasar para los tamaños de partículas mostrados.
Igual que en el caso de las bases estabilizadas con asfalto, las carpetas de
rodadura y las capas de liga requieren de nuevos ensayos aplicados a los
materiales asfálticos con tal de corroborar su calidad para su buen uso (tabla 18).
Tabla 18. Propiedades mínimas requeridas para mezclas asfálticas para capas de rodadura o liga en el RSV-2002.
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30
Tamiz (mm)Normal MDC-1 MDC-2 MDC-3
25.0 100 - -19.0 80-100 100 -12.5 67-85 80-100 -9.50 60-77 70-88 1004.75 43-59 49-65 65-872.00 29-45 29-45 43-61
0.425 14-25 14-25 16-290.180 8-17 8-17 9-190.075 4-8 4-8 5-10
% que pasa
0102030405060708090
100
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0
Tamaño (mm)
% q
ue p
asa
MDC-1 MDC-2 MDC-3 CA 0/10 CA 0/14
El manual del Invías propone el uso de la mezcla densa en caliente o
concreto asfáltico como material para las carpetas de rodadura con tráficos altos.
En el caso de tráficos bajos se recomienda el uso de tratamientos superficiales
(simple o doble).
Tabla 19. Especificaciones granulométricas para carpetas de rodadura (Invías). La tabla 19 muestra los tres tipos de mezcla densa en caliente en cualquiera de
los cuales puede entrar la muestra de material granular.
Figura 3. Franjas granulométricas para rodadura (RSV e Invías).
ICIV 200420 32
31
La franja granulométrica para el MDC-2 es la que presenta más similitud con las
franjas presentadas en el RSV-2002 (CA 0/10 y CA 0/14) aunque admite tamaños
máximos de partícula mayores (hasta de 19.0 mm). La MDC-1 es una curva de
mejor gradación que las demás y se diferencia en este aspecto con la MDC-3 que
se compone en su mayoría de tamaños más pequeños (Figura 3). La gradación de
las partículas en el RSV-2002 es muy similar, la diferencia fundamental son los
tamaños máximos admitidos (10 y 14 mm).
7.2.2. DISEÑO
El diseño estructural de pavimentos es la etapa inicial que permite obtener
una vía conformada por diversas capas que en el futuro van a soportar las cargas
del tránsito. Tanto en el método del Invías como en el del RSV-2002 se tienen
parámetros comunes que intervienen de forma importante en el diseño. Estos son,
entre otros, el número de ejes equivalentes proporcionado por el número de
vehículos que pasarán por la vía en su vida útil relacionados con su carga, los
factores climáticos, el nivel de confiabilidad y las características de los materiales
a utilizar.
A continuación se presenta de manera general las diferencias entre los dos
métodos.
ICIV 200420 32
32
7.2.2.1. INVIAS
Dentro del método del Invías se maneja el diseño estructural de pavimentos
basado principalmente en el método de la AASHTO de 1993. En la etapa de
desarrollo del método la verificación del diseño se hizo con el método mecanicista
utilizando el programa Depav y con las deformaciones admisibles dadas por la
metodología Shell. Para el diseño en sí son tenidos en cuenta los materiales
disponibles y la experiencia que se tiene en la materia. Con el fin de determinar los
espesores de las capas del pavimento se definieron los coeficientes estructurales
de acuerdo al método AASHTO para rangos de temperaturas multianuales
promedio (TMAP). El método hace uso de un coeficiente de drenaje para las
capas de material granular de acuerdo a factores como la precipitación de la zona,
la calidad del drenaje, y considerando que el pavimento va a estar casi saturado
en períodos de tiempo equivalentes al 15% del tiempo de exposición. El parámetro
más importante dentro de este método de diseño es el valor del CBR del suelo. A
partir de este es posible obtener una relación con el módulo resiliente
MR=100*CBR (2) y de esta forma clasificar la subrasante (S).
Finalmente el Invías produce unas cartas de diseño en la cuales se
muestran las estructuras más apropiadas para la región climática (R), la
resistencia de la subrasante (S) y el rango de tránsito (T). Estas cartas son
bastante pobres en cuanto a los tipos de materiales nuevos que es posible utilizar
como alternativa a los expuestos allí. Para poder hacer uso de nuevos materiales,
el diseñador debe hacer una comparación experimental de las estructuras básicas
del Invías con las propuestas por él. Es necesario hacer un análisis de los
ICIV 200420 32
33
esfuerzos y deformaciones de estas estructuras con el objeto de hacerlas
equivalentes. Este análisis se puede hacer por programas de computador que
utilicen métodos mecanicistas de diseño y lo que se busca finalmente es encontrar
espesores de capas para nuevos materiales equivalentes a los especificados por
el Invias.
7.2.2.2. RSV-2002
El diseño en el RSV-2002 permite hacer una selección de los principales
criterios de diseño. Entre estos están las cargas de diseño asociadas al tránsito, la
vida útil de la vía, condiciones climáticas y el nivel de riesgo.
Ahora bien, el RSV-2002 se basa en la metodología mecanicista de diseño
de pavimentos. Primero que todo el método hace una clasificación del tránsito de
la vía (T1 a T5) siendo esta última el mayor número de vehículos (N) que circulan
por la vía en un día con pesos mayores a 3.5 Ton. Es indispensable hacer una
buena proyección del crecimiento en la vida útil del pavimento, con esto se podrá
encontrar un N más real para dicho período. La vida útil se especifica dependiendo
del tipo de vía (importancia). Posteriormente se obtiene el número de ejes
equivalentes (NE), factor primordial para el diseño en la mayoría de metodologías.
Este valor se calcula como: CAMNNE *= (3) siendo CAM el coeficiente de
agresividad media calculado como un ponderado de los factores camión de los
ICIV 200420 32
34
diferentes vehículos con sus pesos respectivos. Sus unidades son
vehículosesequivalentejes
#.
Luego se determina una probabilidad de falla para la estructura. Este
parámetro es incluido dentro del diseño debido a la aleatoriedad del
comportamiento del pavimento. Para vías importantes usualmente se definen
probabilidades de falla más bajas.
Es necesario también realizar el cálculo de la desviación estándar que está
asociada a los parámetros de desviación estándar de la ley de fatiga (σN), la
desviación estándar de los espesores colocados in situ (σH), un coeficiente
adimensional que depende del material a usar (c) y la pendiente de la ley de fatiga
(b ). La relación entre estos parámetros está dada por la fórmula:
222 ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛+=bc
HN σσδ . (4)
El clima dentro del diseño considera varios fenómenos entre los que se
encuentran: historia de precipitaciones en la zona del proyecto, precipitación
máxima esperada en la zona de influencia de aguas, las temperaturas máxima,
media y mínima del ambiente y de las capas asfálticas, y el gradiente de
temperatura en las capas de concreto.
Acerca de las características propias de los materiales a utilizar en el
pavimento, es requerido que su determinación se haga por medio de ensayos de
ICIV 200420 32
35
laboratorio. Las características principales son el módulo elástico (E), la relación
de Poisson (ν) y la ley de fatiga. Estas características varían ya sea que el diseño
se haga para capas granulares no tratadas, tratadas con ligantes hidráulicos o
asfálticos, o capas de concreto hidráulico únicamente. Para las primeras se tienen
usualmente mejores especificaciones debido a que en las capas ligadas el ligante
realiza la mayor parte del trabajo de soporte de cargas. En los casos en que no se
tienen los parámetros reales del suelo, el manual recomienda utilizar un
MR=50*CBR (5). Este valor es mucho más exigente que el presentado por el Invias
reduciéndolo a la mitad. Es necesario entonces tener suelos con mejores
características para que el valor del módulo resiliente cumpla con los requisitos
exigidos en el RSV.
ICIV 200420 32
36
7.2.3. ANÁLISIS COMPARATIVO (RSV-2002 E INVÍAS).
Los materiales como elementos fundamentales en la construcción de las
estructuras de pavimento, son caracterizados con base en normas de ensayo
tanto nacionales como internacionales. Esto se hace con el propósito de que su
desempeño dentro de las capas granulares tratadas y no tratadas sea el mejor
para unas condiciones específicas dadas.
Los dos manuales de uso más difundido en Colombia son el RSV-2002 y el
del Invías, este último vigente por un largo período desde su implementación.
Ambos manuales presentan sus teorías sobre las propiedades recomendadas de
los materiales de construcción en vías. Los requisitos que deben cumplir estos
materiales fueron determinados a partir de una serie de experimentaciones sobre
ellos y sobre estructuras donde estos fueron utilizados, para así producir las tablas
con las que cuentan estos documentos. En éstas se dan valores específicos de
granulometría, dureza, contenido de agentes químicos, entre otros, que pueden
garantizar en gran parte una eficacia del material. Para la comparación entre
manuales se presentaron las partes constitutivas del pavimento más importantes
como lo son las subbases, bases granulares (tratadas y no tratadas), y capas de
rodadura y liga. De acuerdo a los subcapítulos anteriores, el RSV-2002 siempre
presentó unas recomendaciones de materiales que en la mayoría de las veces
sobrepasaban en calidad a las presentadas por el Invías. En ciertas ocasiones
especificaciones como las granulométricas para bases tratadas con asfalto por
ejemplo, mostraron diferencias muy pequeñas difíciles de determinar con exactitud.
Por el contrario, en requisitos que incluyen la resistencia del material (ensayos de
ICIV 200420 32
37
desgaste), su dureza, la caracterización de arenas (p.e. limpieza), el RSV muestra
una exigencia mayor, pidiendo valores que en su mayoría presentan diferencias
notables con aquellos estipulados por el Invías.
En cuanto a las metodologías de diseño, la principal diferencia es en la
manera cómo se aborda el análisis y los efectos producidos por las cargas del
tráfico sobre cada una de las capas que conforman el pavimento. Mientras la
metodología del Invías es una de tipo empírico con base a experimentos
realizados en “test roads”, el RSV-2002 aboga por el uso de una metodología
mecanicista que es más “realista” en cuanto analiza los esfuerzos y deformaciones
en la base de las capas de las estructuras reales. El método empírico gira en torno
a un análisis de prueba y error en el cual se prueban diferentes espesores de
capas granulares para unas cargas cíclicas específicas hasta encontrar el más
apropiado para las condiciones deseadas. Específicamente la metodología
mecanicista procura incluir otros conceptos importantes como la probabilidad de
falla con la que se logra tener un sentido de la magnitud del daño que puede
ocasionársele a la vía, proporcionando de esta manera grados de confiabilidad de
la estructura. Sin embargo este concepto es confuso ya que la definición de falla
no es clara. La falla en un pavimento podría interpretarse desde el momento en
que ocurren fisuras en éste hasta una deformación o deterioro tales que puedan
llegar a ser incómodos para el tránsito vehicular.
ICIV 200420 32
38
8. CONCEPCIONES GENERALES RESPECTO AL CAMBIO
A partir del segundo semestre del 2004 se comenzó un estudio que
comprendió la recolección de información sobre el paso a la exigencia en la
utilización del RSV-2002 como manual de diseño y de especificaciones de
materiales para las obras viales. El objeto principal de esto fue que permitiera
conocer la opinión de los diversos sectores que intervienen en todo lo relacionado
con la construcción de vías en la ciudad de Bogotá D.C. Estos sectores
comprenden el de la construcción, consultoría, laboratorios de materiales, plantas
asfálticas y entidades distritales (IDU).
8.1. Opiniones sobre el uso del RSV-2002
A continuación se presentan las opiniones generales obtenidas a partir de
las entrevistas realizadas tanto a consultores, laboratorios, plantas asfálticas y
constructoras involucrados en el diseño, ensayos a materiales, producción de
mezclas asfálticas y construcción final de un pavimento (ver anexo 1). Estas
entrevistas se hicieron con el propósito de identificar la percepción de los
diferentes actores que se involucran directa e indirectamente con la ejecución de
los trabajos que conllevan a la materialización de las vías. Estas vías componen
la malla vial de la ciudad de Bogotá, y las personas entrevistadas han hecho uso,
o tienen conocimiento, de la normativa por parte del IDU para el diseño, selección
de materiales y construcción consignada en el RSV-2002.
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39
Consultoría Colombiana EstruvíasLascano y Esguerra Conconcreto
Ingeniería y Diseños Ltda. Concay S.A.Pavimentos Patria S.A. Gomeval Ltda.
Conalvías Inpasuelc S.A.Echeverry Ingeniería y Ensayos Jaime Díaz TaleroEspinosa y Restrepo Cia Ltda. Alinco Ltda.
Din Ltda. Ceic Ltda.Gómez Cajiao Gutierrez y Sánchez Ing. Civiles
Empresas
Las preguntas fueron pensadas inicialmente de igual manera para cada uno
de los grupos objetivo, pero de acuerdo al trabajo específico de cada uno de ellos,
dichas preguntas variaron a lo largo de las entrevistas.
Es importante recalcar que la muestra, aunque no entrega todas las
opiniones de aquellos sectores consultados, refleja algunas de interés tanto
positivas como negativas.
Las opiniones de los profesionales y empresas entrevistados presentan
críticas sobre la utilización del manual RSV-2002 en Bogotá. Es aconsejable que
estas críticas se tengan en cuenta dentro de un plan conjunto para una posible
actualización de la norma y para una mejor adaptación a las condiciones locales
que brinda la ciudad.
Las empresas encuestadas en el tema se muestran a continuación. La
mayoría de ellas tienen conocimiento de la existencia de la normativa RSV-2002.
Sin embargo algunas no han contratado en obras en las cuales se les exija el uso
de dicha norma.
Tabla 20. Empresas encuestadas en Bogotá.
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40
8.1.1. Consultoría
La consultoría, como sector que participa en los proyectos de
pavimentación de manera más temprana, en el paso posterior a la evaluación de
factibilidad de los proyectos, ha manifestado las siguientes reacciones frente al
uso del manual:
Anterior a la implementación de la norma, el IDU, como ente principal de la
ciudad en la determinación de las obras a ejecutar, era el que indicaba los
términos de referencia que podían ser tanto en la modalidad de diseño como en la
de diseño y construcción conjuntamente. El sector de la consultoría hacía el
diseño de los pavimentos siguiendo normativas internacionales como la de la
AASHTO y Shell para pavimentos flexibles (asfálticos), o como la del PCA para
pavimentos rígidos (concreto hidráulico).
Otras metodologías también eran empleadas, como lo son la del Instituto
del Asfalto y la del Invías. El método mecanicista, recomendado actualmente en el
RSV, era usado en ciertas firmas, por lo cual su implementación en el 2003 no
produjo muchas sorpresas. Su utilización se había dado por varios años, pero su
principal desventaja yacía en que los datos de entrada eran imposible de conocer
realmente. La carencia principal que no permitía el conocimiento de los datos de
entrada era que no se tenían los equipos para ensayos de materiales requeridos,
por lo que fue necesario obtenerlos de proyectos diferentes de otras partes del
mundo que se asemejaban, pero no eran en su totalidad idénticos.
El tema de la construcción en pavimentos rígidos, sin embargo, no era
tenido en cuenta. Únicamente en proyectos muy locales se construían losas de
concreto, y esto se debió a que se pedían horizontes de diseño muy pequeños por
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41
parte del distrito (entre 5 y 10 años) lo cual no hacía factible la consideración de
pavimentos de este tipo por su alta inversión inicial requerida. Las inversiones
iniciales asociadas a los pavimentos rígidos eran tan altas que no compensaba
diseñarlos para una vida útil tan baja.
La principal ventaja del método mecanicista de diseño es general para el
sector, en cuanto a que esta metodología se fundamenta en una representación
más real del comportamiento de la estructura del pavimento. En el método
mecanicista se tienen en cuenta los esfuerzos y deformaciones que sufren las
capas, debido a la acción repetitiva de las cargas del tráfico.
Un punto importante tiene que ver con las dimensiones que produce como
resultado final cada método (espesores de capas). Para algunos diseñadores, a
partir del uso de la metodología mecanicista se obtienen espesores de mayor
valor, lo que generaría finalmente una estructura de pavimento más grande. Para
otros estas diferencias no son tan relevantes al hacer chequeos del diseño por
métodos diferentes.
A partir de varios diseños es posible, dada la experiencia del diseñador,
escoger el más conveniente tomando en consideración factores como la
probabilidad de falla en el método mecanicista para un horizonte de diseño dado y
parámetros de confiabilidad para métodos como el AASHTO. De esa manera es
posible obtener la estructura de la vía deseada.
Es bastante complicado en diversos casos determinar la diferencia que hay
en los espesores entregados por un método y otro. Los parámetros de cada
método pueden ser manipulados de maneras definidas por el diseñador. Por
ejemplo, los niveles de confiabilidad o los coeficientes de drenaje pueden ser
ICIV 200420 32
42
definidos por él no sólo de una única forma sino de acuerdo con su criterio. Esto
producirá variaciones dentro de un mismo método. Debido a ello, la comparación
entre los resultados reportados por cada uno de los métodos aplicados se vuelve
más difícil.
Para la mayoría, el método mecanicista incluye parámetros como la
probabilidad de falla que se relacionan directamente con la confiabilidad
estructural de la vía. Según ellos este parámetro es de gran importancia. La
definición del valor de probabilidad de falla dentro del marco del diseño
mecanicista posibilita tener una idea de cuánto se está dispuesto a arriesgar a que
se produzca una falla de la estructura. Posiblemente se puede tener una idea de la
magnitud de la falla, así como de las consecuencias que la escogencia de dicho
valor traiga, en términos de durabilidad de la vía, costos de mantenimiento y
posteriormente de rehabilitación. El conocimiento de la gravedad de las fallas
estructurales que puedan ocurrir, brinda una certidumbre con respecto al
comportamiento del pavimento determinada con la que se pueda planear mejor la
ejecución de obras en el tiempo. También es posible garantizar que los recursos
necesarios proyectados estén acordes a aquellos que son gastados en la realidad.
La posibilidad de hacer una buena estrategia de mantenimiento está íntimamente
relacionada con la probabilidad de falla, y puede ser fundamental para un gasto
medido del presupuesto del distrito en las obras públicas.
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43
8.1.2. LABORATORIOS
En los laboratorios encuestados se indagó sobre los ensayos que han sido
practicados a lo largo de la historia de la construcción de vías en Colombia.
También se preguntó sobre cuáles son los más practicados y qué nuevos ensayos
se han incluido a partir de la reglamentación que recomendaba el uso del RSV-
2002 para el diseño de pavimentos. La norma Invías es de uso general como
reglamentación en los procedimientos de ejecución de la mayoría de los ensayos.
Las empresas que manejan laboratorios de materiales tienen conocimiento de la
nueva reglamentación en cuanto a materiales se refiere, aunque la
implementación de los nuevos ensayos no ha sido llevada del todo a la práctica.
La realización de los nuevos ensayos requiere, además de los equipos más
tradicionales usados en la caracterización de materiales, nuevas inversiones en
equipos con tecnología de punta. Estos nuevos equipos son considerados
costosos, ya que se requiere una alta inversión para su adquisición.
Pero además del valor físico como tal, el uso de los equipos trae consigo la
necesidad de tener operarios especializados en su manejo que hayan sido
capacitados específicamente para operarlos. Ya no sólo es necesario el manejo
de instrumentos sino también conocimientos en software específico para controlar
su operación. El mayor problema en la parte económica es que para compensar
los flujos negativos que aparecen de las inversiones expuestas anteriormente, se
requiere tener un volumen de trabajo medianamente alto, por el cual se obtengan
ingresos que justifiquen el capital invertido.
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44
8.1.3. CONSTRUCTORES
El sector de la construcción, de acuerdo a la muestra seleccionada, no
posee mucha experiencia en lo que a la utilización del RSV-2002 se refiere.
Aunque el manual es reconocido, su uso no ha sido difundido en el medio.
El problema principal que encontró el sector en la medida en que se fue
dando su uso tiene que ver con el tema de los materiales. Las nuevas
especificaciones de materiales incluidas en el manual exigen calidades muy
superiores a las que pedían manuales de especificaciones de materiales como el
del Invías. El sector notó este cambio principalmente en el aspecto económico de
la obra. Los materiales se volvieron más costosos y más difíciles de conseguir,
incrementando el costo de construcción significativamente. El problema con la
consecución de materiales radicaba en la poca disponibilidad de estos en las
canteras y plantas asfálticas situadas en la ciudad y sus alrededores.
Con respecto a los procesos constructivos los cambios que tuvieron las
firmas constructoras no fueron notables. La opinión general fue que las técnicas
constructivas que han utilizado a lo largo de su actividad constructora no han
cambiado en mayor grado y se continúa con las prácticas acostumbradas.
Ciertas empresas alabaron la iniciativa del distrito por preocuparse en la
mejora de las normativas actuales pero consideraron que el proceso estaba en
una etapa muy temprana y que era necesario realizar modificaciones a la
estructura y a la pertinencia de su aplicación localmente.
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45
8.2. ANÁLISIS DE LAS PERCEPCIONES
El RSV-2002 ha sido considerado como un buen punto de partida hacia la
producción de una norma de uso general en el sector vial. La idea se ha visto
opacada por la dificultad de su aplicación integral. Actualmente la norma ofrece
recursos importantes en el diseño y aceptación de materiales pero de una forma
más teórica que práctica.
8.2.1. CONCLUSIONES INICIALES SOBRE LA IMPLEMENTACIÓN DEL RSV-2002.
Es importante resaltar los factores más relevantes respecto a la utilización
del RSV-2002 en Bogotá. Además de las entrevistas a los diferentes sectores, una
fuente alterna de información fueron las conclusiones encontradas en un foro
efectuado en la Universidad Javeriana de Bogotá (Julio 15/2004), donde se
reunieron personas que representaron importantes sectores tanto de la profesión
como de la academia. La importancia de este foro radicó en que se presentaron
de forma clara las ventajas y desventajas que se han tenido en la aplicación del
RSV-2002 como norma para el diseño y construcción de pavimentos así como
sobre la estructuración como tal del reglamento. La idea primordial que se planteó
en este foro fue la de debatir las concepciones que se tienen frente al uso del
manual y obtener ciertas conclusiones de importancia. Se presentan por lo tanto
varias conclusiones con base en las opiniones del sector conjuntamente con la
revisión del manual en sí.
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46
• La determinación de los parámetros de entrada al método mecanicista de
diseño de pavimentos contenido en el RSV-2002 no es en su totalidad sencilla
y principalmente no es rentable.
• Las tablas de recomendación acerca de valores típicos (p.e. módulo resiliente
de la subrasante) no puede mostrar la condición local de los suelos de un área
tan grande y con variaciones tan amplias como las encontradas en Bogotá.
• El costo de conocer las propiedades de los materiales en su realidad es alto.
Los ensayos requeridos en laboratorios especializados para tener las
especificaciones requeridas son asimismo costosos. Por una parte, dichos
ensayos no es posible hacerlos sino es el caso de un proyecto grande (p.e.
vías para transmilenio); por otra parte tampoco se hace un cumplimiento de
las especificaciones al pie de la letra de los materiales (p.e. agregados para
base granular) más que todo por su dificultad de consecución en los centros
de producción (canteras, plantas asfálticas) que estén ubicados a distancias
relativamente cercanas a las obras.
La construcción se relaciona de manera directa con el sector financiero. La
financiación de proyectos viales, al tratarse de obras de magnitudes grandes en
todos los sentidos (constructivos y de recursos)2, requieren la mayoría de las
veces el soporte de la banca que otorgue préstamos con fines a su realización. El
sector financiero tiene en cuenta la posibilidad de éxito o fracaso de los proyectos
en los que participa. Por esto, indiscutiblemente se decide a apoyar aquellos
donde la relación existente entre beneficio y costo sea la más alta posible, estando 2 Ver anexo 2 (Costos de construcción).
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47
el beneficio dado por la rentabilidad obtenida de los intereses cobrados. El costo
se asocia en mayor forma, además de los montos del préstamo, al posible fracaso
del proyecto.
Tener una aproximación muy cercana al beneficio dado por la rentabilidad
es posible, si se tiene conocimiento de la confiabilidad del proyecto. En otras
palabras, depende de la probabilidad de éxito de este, por lo tanto es demostrado
que la facilidad en la consecución de los recursos recae en el parámetro de
probabilidad de falla y por ende en la confiabilidad estructural definida para el
pavimento.
8.2.2. DIFICULTADES EN LOS PROCESOS DE IMPLEMENTACIÓN DEL RSV-2002 Y
MEDIDAS
La implementación y el uso del RSV-2002 en Bogotá de forma generalizada
no se han logrado en el presente. Se han encontrado numerosos inconvenientes
que no fueron seriamente considerados al momento de desarrollo del documento,
que como se dijo anteriormente es un gran aporte en cuanto al método de diseño
que presenta y toda una nueva tecnología que incorpora. Sin embargo han sido
causa de obstáculos serios en lo que respecta a la idea de ser un manual de
amplio uso en todos los proyectos de pavimentación en la ciudad.
Para todos los agentes involucrados en el tema de los pavimentos, la falta
de unidad de estilo y estructura del texto generó confusión y ciertas dificultades
que impiden una rápida consulta. Esto interfirió con la idea de manual que aboga
por ser un documento de consulta rápida.
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48
El lenguaje que maneja el texto no es muy cercano a aquel que se ha
utilizado a lo largo de la historia local en el tema. Aunque propende por ser una
terminología aceptada en países con gran desarrollo tecnológico como lo son los
Estados Unidos y Francia, no ha sido aceptada aún en Colombia. Aún más
importante no ha sido comprendida por un sector que a lo largo de su experiencia
laboral y su forma de aplicar las normas, no ha encontrado que el entendimiento y
la aplicación de una normatividad con un léxico diferente al tradicional sea sencilla.
También se ha complicado la comprensión de lo que realmente se está haciendo,
junto con sus consecuencias que puedan ser asumidas con un control total.
El criterio ingenieril, que básicamente trata de la capacidad de decisión
dada cierta experiencia laboral, se ve golpeado por la forma en que se presenta el
manual. El manual tiene ciertas exigencias normativas en cuanto a la metodología
que no da espacio al criterio propio del ingeniero, el cual se ve restringido en
varias ocasiones en seguir una serie de pasos de diseño que muchas veces no se
comprenden totalmente. Los consultores sienten que el ingenio y creatividad
propios de un ingeniero pueden verse relegadas a un segundo plano.
El RSV-2002 incluye nuevos ensayos a materiales como aquellos para
bases asfálticas, y en general para otros materiales como las emulsiones
asfálticas y materiales granulares. La mayoría de las normas de ensayos están
incluidas en la normativa del Invías. Sin embargo otros ensayos provienen de
normas francesas y norteamericanas directamente. Dichas normas presentan
problemas ya que no es fácil su adquisición tanto en precio como en disponibilidad
en el medio. Algunas de ellas adicionalmente no se consiguen en el idioma propio
lo cual dificulta su comprensión.
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49
En Colombia se han practicado ensayos de materiales considerados como
tradicionales con los cuales se ha tenido un grado alto de confianza. Ciertos
ensayos tradicionales no hacen parte del diseño propuesto por el nuevo
reglamento y es ciertamente complicado que el sector comprenda este punto.
Estos ensayos han dado resultados positivos en su uso y se cuestiona su desuso
por parte de los agentes involucrados, adicionando que en su reemplazo se tienen
ensayos con costos mucho más elevados que en la mayoría de los casos no es
posible costear.
Un punto importante trata sobre la calidad de los materiales exigida por la
normativa. El RSV-2002 ha intentado mostrar un interés por que los materiales
utilizados en la construcción de vías en la ciudad sean cada vez de mayor calidad
lo que va a resultar en vías de mejor desempeño con mayor probabilidad de un
buen comportamiento en la vida útil del pavimento lo que a fin de cuentas reduciría
el costo de mantenimiento y posterior rehabilitación de una vía.
El mayor problema con los materiales exigidos es que su disponibilidad en
las canteras propias de la zona no es alta, podría decirse casi nula. Las empresas
que suministran este tipo de materiales han trabajado con las especificaciones de
las normas tradicionales. La exigencia de nuevos materiales los toma por sorpresa
ya que su preparación para suministrar estos materiales es poca.
Los costos asociados de transporte del material son altos y cubre la mayor
parte del costo del material. Si se quiere tener un manual de uso más difundido es
necesario que los materiales de la zona (sabana) se analicen y se busque cómo
su utilización afectará el desempeño de las vías. En consecuencia se tendrá un
manual que apoye el uso de los materiales disponibles y que además posea un
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50
balance calidad-costo de los materiales a utilizar. Para lograr el balance es posible
reparar en tipos de estabilización química y el uso de los asfaltos reciclados como
medidas de solución del problema.
El RSV-2002 no hace una distinción precisa sobre el tipo de proyecto que
se va a realizar. Las vías tienen un orden de importancia que debe ser
comprendido en el manual. Esta importancia se relaciona de forma directa con los
materiales que deben utilizarse. Así, para una vía de mayor importancia se
requieren materiales de excelente calidad, como no es el caso de vías de órdenes
de importancia menores. Para este caso la utilización de materiales de menores
calidades puede ser viable siempre y cuando también se cumplan unas normas
mínimas que aseguren la calidad de la obra y su buen comportamiento en su vida
útil.
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9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En el desarrollo del trabajo se presentaron las diferencias fundamentales
que existen entre el manual de mayor uso en Colombia para el diseño de
pavimentos y especificaciones y ensayos de materiales perteneciente al Invías, y
un manual mucho más reciente, que empezó su aplicación en el año 2003
conocido como RSV-2002. Se resaltaron las diferencias específicas que existen
para la selección de materiales, haciendo hincapié en los valores e importancia
para los ensayos más comunes y para aquellos considerados como nuevos dentro
del desarrollo de los pavimentos en la ciudad.
Los diversos sectores de la ciudad involucrados en la planeación y el
desarrollo de la infraestructura vial tienen opiniones sobre el uso del RSV-2002
marcadas más que todo de manera negativa. Esto se debe principalmente a las
dificultades que ha presentado la implementación del manual, razón por la cual su
suspensión tuvo lugar en la segunda mitad del año 2004.
Este documento pretende servir como una ayuda para entender de forma
básica las dificultades principales en la implementación del RSV-2002. Es por
ende necesario que en el futuro se realice un análisis que profundice en temas
específicos. Esto con el objetivo de encontrar posibles soluciones para la
conformación de un manual que pueda estar acorde a las condiciones propias de
tecnología y recursos que pueden ser encontrados en el medio local.
La ciudad de Bogotá y el país en general necesitan continuar con el
proceso de investigación. El primer paso está dado pero la continuidad en el área
de los pavimentos no puede parar. La unión de los diversos sectores en este
objetivo es fundamental en la creación de conocimientos específicos valiosos.
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52
Lo expuesto en este trabajo ayuda a entender qué hay disponible en cuanto
a normativas de diseño y selección de materiales en el medio, y qué ventajas
proporciona su aplicación. La modificación del RSV-2002 se está dando en la
actualidad buscando facilitar una adecuada implementación en las obras públicas
de la capital. La continuación de este trabajo podría encaminarse hacia esta nueva
etapa que se presenta en la actualidad, una etapa en la que se harán las
correcciones necesarias al manual y su posible implementación en un período
posterior. El seguimiento en el nuevo proceso de análisis de las falencias
encontradas es importante porque será posible crear un registro de los cambios
más significativos a realizar. Esto permitirá un análisis de los problemas y
soluciones propuestas, que pueden ser una base de importancia en la
remediación de dificultades similares que se puedan presentar.
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BIBLIOGRAFÍA
“Reglamento Técnico para la Ejecución de Obras en el Sector Vial de Bogotá,
D.C.”. Instituto de Desarrollo Urbano, IDU. Editorial Legis. Bogotá D.C., 2003.
“Especificaciones Generales para Construcción de Carreteras”. Instituto Nacional
de Vías. Bogotá D.C., 1996.
“Manual de Diseño de Pavimentos Asfálticos en Vías para Medios y Altos
Volúmenes de Transito”. Instituto Nacional de Vías. Bogotá D.C., 1998.
Historia de los Pavimentos en la página de la universidad estatal de Kansas.
http://www.ce.ksu.edu/facultystaff/stefan/ce777/docs/L02.pdf
Decreto 10767 del 14 de septiembre del 2004 en la página del Instituto de
Desarrollo Urbano IDU. http://www.idu.gov.co/otros_serv/reglamento_tecnico.htm
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ANEXO 1. FORMATO ENTREVISTAS.
ENTREVISTA CONSTRUCTOR
• Sabía usted que existe una nueva normativa para el diseño de pavimentos en
Bogotá?
• Qué conoce del RSV-2002?
• Qué cambios conoce en procesos constructivos?
• Por qué recomendaciones se rigen actualmente?
• Ud cree que la utilización de este manual contribuye a la calidad final de las
obras de pavimentos?
• Cuáles son las deficiencias más comunes en las construcciones?
• Por lo que ud. sabe del RSV-2002, cree que su utilización contribuye en algo a
mejorar esas deficiencias?
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ENTREVISTA CONSULTOR
• Anterior a la implementación del RSV-2002, qué métodos eran los más comunes para el diseño de pavimentos y en qué criterios se basaba para el uso de uno u otro? (ventajas de cada uno)
• Es la variación de los espesores sustancial pasando de un método a otro? Dicha variación se debe principalmente a qué razones?
• La clasificación y el cálculo del tráfico es diferente para ciertos métodos; cómo influye esto en el diseño final?
• La inclusión de la probabilidad de falla permite tener en cuenta las variaciones en el comportamiento de la estructura, específicamente en el riesgo de que ocurra una falla (daños) en el pavimento, y esta se selecciona de acuerdo a la clasificación de tránsito. Es posible determinar las
consecuencias directas en la escogencia del valor de este parámetro y es este comprensible para el que diseña?
• Qué cambios han ocurrido o pueden ocurrir si se hace uso de las tablas en vez del uso de los valores reales que proporcionan los ensayos?
• Cómo influye en el costo del diseño la exigencia de realizar ensayos como el
del módulo elástico para materiales tratados con ligantes hidráulicos?
• El efecto del clima sobre el pavimento puede ser grave para su buen comportamiento. Qué tan estricto se es con las consideraciones climáticas?
Se hacen estudios para la zona en la que se ubica la vía o se hace uso de valores que ya se tienen para regiones de mayor área?
• Desde su punto de vista, cuáles son las deficiencias principales del diseño mecanicista de pavimentos?
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ENTREVISTA PLANTAS Y LABORATORIOS
• Sabía ud, qué existe una nueva normativa distrital para el diseño de
pavimentos?
• Qué ensayos se realizaban típicamente a los materiales?
• Conoce en qué han cambiado las restricciones sobre materiales en el RSV-
2002?
• Qué nuevos ensayos se piden? Considera que estos ensayos si son
importantes y necesarios y que pueden contribuir a obtener estructuras de
diseño más confiable?
• Qué ha hecho su empresa para adaptarse a las nuevas exigencias?
• Cuenta con los equipos que se necesitan para hacer los nuevos ensayos?
(si/no) En caso negativo, ha pensado en adquirirlos? Cuáles son estos
equipos?
• Cuál es su opinión general sobre el RSV-2002?
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ACTIVIDAD UNPRECIO
UNITARIO PAVIMENTO RIGIDO PAVIMENTO FLEXIBLE
Rendimiento $/M2 Rendimiento $/M2TOTAL COSTO DIRECTO 153,228 141,690A.I.U. % 28 42,904 39,673TOTAL COSTO PROYECTO 196,132 181,363
INTERVENTORIA CONSTRUCCION 10% 19,613 10% 18,136ESTUDIOS Y DISEÑOS 4.0% 7,845 4.3% 7,845INTERVENTORIA DE ESTUDIOS Y DISEÑOS 10% 785 10% 785
TOTAL ESTUDIOS, DISEÑOS CONSTRUCCIÓN E INTERVENTORIA 224,375 208,129COSTO TOTAL APROXIMADO 225,000 209,000
ANEXO 2. COSTOS DE CONSTRUCCIÓN
Los costos de construcción de pavimentos están dados por unos costos
directos como por unos costos indirectos, obteniendo así el costo total de un
proyecto vial. Los costos directos del proyecto agrupan los egresos que tratan
directamente con la construcción de la vía. Entre estos se pueden mencionar la
maquinaria, las cuadrillas de obreros, los materiales y los ensayos pertinentes a
ellos, entre otros. Los costos indirectos, conocidos como A.I.U. (Administración,
Imprevistos, Utilidades) incluyen únicamente estos tres ítems y se calculan como
un porcentaje de los costos directos, y pueden variar sustancialmente
dependiendo del grado de incertidumbre (imprevistos) principalmente.
El IDU, como entidad contratante para las obras públicas de infraestructura
en la ciudad de Bogotá, tiene unos cuadros de costos para la construcción de vías
nuevas tanto para pavimentos flexibles como para pavimentos rígidos. Estos
valores dan una idea general de lo que cuesta construir una vía en la ciudad. Las
vías de acuerdo a su importancia se clasifican, de menor a mayor importancia,
como vías locales, intermedias y arteriales.
Tabla 21. Costos aproximados totales de una vía local. Fuente: IDU.
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En la tabla 21 se muestran los costos en unidades de $/m2, con este valor
es posible determinar el costo total de la vía si se conoce el área que esta abarca.
Estos costos son totales e incluyen todos los procesos en la construcción de la vía.
Se hace la comparación entre pavimento rígido y flexible. El primero tiene un costo
total de construcción mayor en 16,000$/m2, pero su ventaja radica en una mayor
durabilidad. Los períodos de diseño para pavimentos rígidos son usualmente
mayores que los de los pavimentos flexibles. La gran desventaja es que si la
ciudad cuenta con un déficit presupuestal, la elección de cuál pavimento construir
se inclina más hacia el de tipo flexible.
El factor A.I.U. es de 28% de los costos directos. Este valor es el mayor
entre los tres tipos de malla vial y se debe a que el monto de contratación es
menor y por lo tanto el valor real será menor. Por esto es necesario un porcentaje
mayor de dicho monto que cubra los diversos gastos de nómina y utilidades para
el contratista, así como los cambios inesperados ya sea en tiempo y/o cantidades
de obra.
Dentro del total de costos se incluyen todas las obras adicionales como lo
son andenes, sardineles, demarcación, señalización, entre otros. De esta manera
para una vía supuesta de 1km de largo y aproximadamente 8m de ancho
(incluyendo calzada y andenes) se tendrá un área de 8,000m2. Para esta vía
supuesta el valor de 1 kilómetro de pavimento rígido es de $1.8 MM y de
pavimento flexible de $1.672 MM. La diferencia es de más de $120 millones.
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ACTIVIDAD UNPRECIO
UNITARIO PAVIMENTO RIGIDO PAVIMENTO FLEXIBLERendimiento $/M2 Rendimiento $/M2
TOTAL COSTO DIRECTO 170,030 146,326A.I.U . % 26 44,208 38,045TOTAL COSTO PROYECTO 214,237 184,371
INTERVENTORIA CONSTRUCCION 10% 21,424 10% 18,437ESTUDIOS Y DISEÑOS 4.0% 8,569 4.6% 8,569INTERVENTORIA DE ESTUDIOS Y DISEÑOS 10% 857 10% 857
TOTAL ESTUDIOS, DISEÑOS CONSTRUCCIÓN E INTERVENTORIA 245,087 212,234COSTO TOTAL APROXIMADO 246,000 213,000
ACTIVIDAD UN PRECIO UNITARIO PAVIMENTO RIGIDO PAVIMENTO FLEXIBLE
Rendimiento $/M2 Rendimiento $/M2TOTAL COSTO DIRECTO 215,557 181,621A.I.U . % 24 51,734 43,589TOTAL COSTO PROYECTO 267,290 225,210
INTERVENTORIA CONSTRUCCION 10% 26,729 10% 22,521ESTUDIOS Y DISEÑOS 4.0% 10,692 4.7% 10,692INTERVENTORIA DE ESTUDIOS Y DISEÑOS 10% 1,069 10% 1,069
TOTAL ESTUDIOS, DISEÑOS CONSTRUCCIÓN E INTERVENTORIA 305,780 259,492COSTO TOTAL APROXIMADO 306,000 260,000
Tabla 22. Costos aproximados totales de una vía intermedia. Fuente: IDU.
La tabla 22 muestra que el paso de la vía de categoría local a intermedia
incrementa los costos en un 8.54% para pavimentos rígidos y en un 1.88% para
pavimentos flexibles. En este tipo de vías el A.I.U. toma un valor del 26%
aproximadamente.
Tabla 23. Costos aproximados totales de una vía arterial. Fuente: IDU.
Asimismo en la tabla 23 se muestran los costos totales de una vía arterial.
Para pavimentos rígidos se tiene un costo total aproximado de 306,000$/m2 y para
los pavimentos flexibles el costo es de 260,000$/m2. El incremento en costos del
pavimento rígido es del 17.7%.
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60
$ 0$ 50
$ 100$ 150$ 200$ 250$ 300$ 350
1
Rígido Local Flexible Local Rígido IntermediaFlexible Intermedia Rígido Arterial Flexible Arterial
Local Intermedia ArterialRígido 1.8 1.968 2.45
Flexible 1.672 1.704 2.08
Costos Malla Vial (MM$/km)
Para un kilómetro de vía de 8 metros de ancho en cada uno de los tipos de
vía mencionados, los costos serían:
Tabla 24. Costos por kilómetro de vía para pavimentos rígidos y flexibles.
De acuerdo a la tabla 24, para una vía arterial el ahorro en su construcción
si es construida en pavimento flexible y no en pavimento rígido es de
aproximadamente $370 millones.
Figura 4. Costos aproximados totales en miles de pesos por m2.
La variación en los costos entre vías de tipo rígidas y flexibles es notable
(figura 4). La diferencia entre vías arteriales rígidas y flexibles es de
aproximadamente 50,000$/m2.
ICIV 200420 32
61
ENSAYO VALOR (miles $) # de ProbetasCompactación Giratoria 85 1Compresión Simple 25 1Módulo Resiliente 700 4Fatiga 1500 9% Vacíos 70 1Ahuellamiento NAT Pista
1500500*
33
* más fabricación de probetas.
Uno de los costos incluidos en la construcción de la vía son los ensayos de
materiales. Los ensayos son realizados fundamentalmente para conocer las
propiedades reales de los materiales que se usarán en la conformación de las
diferentes capas del pavimento y asegurarse que su comportamiento durante la
vida útil de la vía cumpla con parámetros de calidad específicos.
Los ensayos de la tabla 25, que son ensayos que no se requerían
anteriormente, tienen costos asociados que es de importancia anotar.
Tabla 25. Valor de ensayos adicionales. Fuente: Universidad Javeriana.
El valor total de esta serie de ensayos es de $1.38 millones si el
ahuellamiento se realiza en la pista para tal fin o de $2.38 millones si el último
ensayo se realiza por el procedimiento NAT. El número de probetas para cada
ensayo está definido en la tabla 25.
El incremento en costos es notable si es necesaria la realización de los
ensayos. Varios ensayos se necesitan para confirmar la calidad de los agregados
pétreos y no son propiamente económicos.
