1Profesor: Ing. Mauricio Salgado Torres M.Sc.Mdulo Gestin de PavimentosLa tarea del pasado era solo construir un sistema de carreteras y caminos; la tarea de hoy es ademsconservar este sistema y adaptarlo a las necesidades de los usuarios.2Infraestructura vialInfraestructuraVial estodoel conjuntodeelementosque permiteeldesplazamientode vehculos en forma confortable y segura desde un punto a otro.Definicin general de gestin de infraestructura vialUnGestindeInfraestructura esel conjuntodeoperacionesquetienen por objetivo conservar por un periodo detiempolascondicionesde seguridad,comodidad,capacidady nivelde servicio adecuadosparala circulacin,soportandolas condicionesclimticasydelentorno delazonadondeseencuentra localizadalainfraestructuraen cuestin,minimizandoloscostos monetarios, sociales y ambientales.3Sistema de Gestin de Infraestructura VialEstacomprendidoporunconjuntocoordinadodeactividades relacionadasconlaplaneacin,diseo,construccin, operacin,control,conservacin,evaluacineinvestigacinde todos los elementos que la constituyen. Objetivo Principal de un Sistema de Gestin de Infraestructura VialEstablecer una metodologa para la evaluacin y seguimientocontinuo del estado y condicin de la infraestructura que permita proporcionar seguridad, confort y economa, de modo que se pueda alcanzar la mayor rentabilidad posible sujeto a las restricciones tcnicas, sociopolticas, econmicas y ambientales existentes. 4Objetivos Especficos de un Sistema de Gestin de InfraestructuraMientrasexistademandayutilizacindeunaredvialesnecesario garantizar lo siguiente: Conservacin adecuada de las carreteras que conforman la red a un costo apropiado. Aplicacin de programas de conservacin a largo plazo. Optimizacin de los costos y beneficios generados alrededor del uso de la infraestructura. Verificacinpermanentedelosefectosgeneradosporla infraestructura sobre el medio ambiente. Implementacindesistemasdecontroldelaefectividaddelas medidas de conservacin.Los Sistemas de Gestin como HerramientaUn sistema de gestin de infraestructura es la combinacin de: Procedimientos de anlisis Formularios de adquisicin de informacin. Mediciones. Criterios de decisin, y Herramientas Y proveen mtodos sistemticos y ptimos que permiten lograr un proceso deconstante mejoramiento.La utilizacin de un sistema de gestin no conduce por su simpleutilizacin una solucin a los problemas, pero si conduce a una ptima seleccin de alternativas de acuerdo a los criterios especificados y a las condiciones preponderantes5Caractersticas de un Sistema de Gestin de Infraestructura VialEl Sistema debe : Ser actualizable y flexible. Permitircompararalternativasparalaidentificaciny seleccin de soluciones ptimas. Estarbasadosenatributos,criteriosyrestricciones cuantificables. Permitir retroalimentacin.Los pavimentos como elemento bsico de la infraestructura vial.Laimportanciadelospavimentosdentrodela infraestructuravialradicaenlossiguientes aspectos: Lospavimentossonelelementoqueentregala superficiededesplazamientoparalosdiferentes vehculosyporendeeslaqueabsorbelamayor atencin y crtica. Sonentrminosgeneraleselelementoquerequiere lamayorcantidadderecursoseconmicosy financieros tanto para su construccin como para su conservacin. Asmismodelestadoycondicindelpavimento dependeengranpartelamagnituddeloscostosde operacin de los usuarios.6Concepto de ServiciabilidadVI DA TI LSERVICIABILIDADtPERI ODO I DEAL DE I NTERVENCI NNecesidad de evaluar la condicin de un pavimentoAlevaluarlacondicindeun pavimentosebuscacalificary cuantificarlahabilidaddeun pavimentoparacontinuar proporcionando un buen servicio a los usuarios, con las tasas de trnsito presentes.Atravsdelaevaluacindel pavimentosepuedendeterminar deficienciaseinsuficiencias, proporcionarsolucionesyproyectar el comportamiento futuro. 7Relacin general entre serviciabilidady deterioroAosAos 1 2 3 4 5 6SERVICIABILIDADCURVA DE DETERIOROComportamiento del pavimento antelas acciones de mantenimientoSi n mant eni mi ent oBuenoRegul arPobr eMal oMant eni mi ent o peri di coRehabi l i t aci n8Comparacin alternativas de mantenimiento para un mismo pavimentoVI DA TI LSERVICIABILIDADtALTERNATI VA AALTERNATI VA BALTERNATI VA CComparacin alternativas de mantenimientoVI DA TI LSERVICIABILIDADtALTERNATI VA AALTERNATI VA B9Comparacin alternativas de mantenimiento sobre distintas condiciones iniciales del pavimentoVI DA TI LSERVICIABILIDADtCASOACASO BEstndar de la va vs costos totalesBajoAltoCostos TotalesMantenimiento y costos de usuarioConstruccinCostos TotalesEstndares de la vaPunto ptimo10Evaluacin Tcnico-EconmicaPSIDiseo y construccinRehabilitacin e impactosGESTIONValor residualPeriodo de AnlisisConservacinCostos de usuariosProcesos de GestinDetallado Sectores Personal operativoMuy corto plazo OperacinTramos Mandos MediosAodel presupuestoPreparacinRed analizadaMandos MediosMedianoplazo (tctica)ProgramacinMuy general Toda la red Alta direccin Largoplazo (estratgica)PlaneacinDetalle de los datosCobertura espacialPersonal responsableHorizonte temporalActividad11Tramificacin y sectorizacin Tramificacin: eslasubdivisindeunavaconbaseen aquellosparmetrosquepresentanunaciertaconstanciaen el tiempo. Estructura. Trnsito. Clima. Suelo de Fundacin. Sectorizacin: serefierealadiscriminacindesectores dentro de cada tramo en funcin del estado del pavimento.%7,248 %7,248 %7,248 %7,248Flexible Flexible Flexible Flexible Rgido Rgido Rgido RgidoClido Clido Clido Clido Fro Fro Fro FroBajo Bajo Bajo Bajo Alto Alto Alto AltoTipo de Pavimento Tipo de Pavimento Tipo de Pavimento Tipo de PavimentoSuelo deSuelo deSuelo deSuelo de Fundacin Fundacin Fundacin FundacinVolumen de Trnsito Volumen de Trnsito Volumen de Trnsito Volumen de TrnsitoClima Clima Clima ClimaCBR1 CBR1 CBR1 CBR1 CBR2 CBR2 CBR2 CBR2TramoTramoTramoTramo 1 11 1TramoTramoTramoTramo 2 22 2TramoTramoTramoTramo 3 33 3TramoTramoTramoTramo 4 44 4TramoTramoTramoTramo 5 55 512Tramos y Sectores Tramos y Sectores Tramos y Sectores Tramos y SectoresF|ex|b|e F|ex|b|e F|ex|b|e F|ex|b|e RIg|do RIg|do RIg|do RIg|doC||do C||do C||do C||do FrIo FrIo FrIo FrIoBajo Bajo Bajo Bajo A|to A|to A|to A|toTipo de Pavimento Tipo de Pavimento Tipo de Pavimento Tipo de PavimentoSuelo de Fundacin Suelo de Fundacin Suelo de Fundacin Suelo de FundacinVolumen de Trnsito Volumen de Trnsito Volumen de Trnsito Volumen de TrnsitoClima Clima Clima ClimaCBR1 CBR1 CBR1 CBR1 CBR2 CBR2 CBR2 CBR2Tramo 1 Tramo 1 Tramo 1 Tramo 1 Tramo 2 Tramo 2 Tramo 2 Tramo 2 Tramo 3 Tramo 3 Tramo 3 Tramo 3 Tramo 4 Tramo 4 Tramo 4 Tramo 4 Tramo 5 Tramo 5 Tramo 5 Tramo 5S1 S1 S1 S1 S2 S2 S2 S2 S3 S3 S3 S3Rugos|dad Rugos|dad Rugos|dad Rugos|dadGr|etas, etc. Gr|etas, etc. Gr|etas, etc. Gr|etas, etc.Niveles de AnlisisLasactividadesdela gestin de Infraestructura se definensegnelnivelen que se este trabajando. Nivel de Red. Nivel de Proyecto.13Anlisis a Nivel de RedIncluyelaobservacindeun conjuntodepavimentosque conformanunared, conlaintencin deplanificarestrategiasque permitanoptimizarlosrecursos disponibles para su conservacin.Anlisis a Nivel de ProyectoLa observacin se hace de un proyecto en particular, con elobjetodedeterminarelmomentoenquedebeser intervenido. Seutilizalainformacinespecificaconcernienteala carreteraencuestin,porlocualserequiereinformacin ms detallada de la seccin.14Principales Actividades a Desarrollar a Nivel de Red Sectorizacin, toma de datos representativos dela condicin delpavimento, para su posterior procesamiento. Aplicacin de criterios tcnicos para la definicin de umbrales de intervencin. Aplicacin de modelos de prediccin de deterioro. Evaluacindealternativasdisponiblesdeconservacin considerando las restricciones de presupuesto que se tengan. Desarrollodeprogramasdeconservacinyplanesdetrabajo futuro.Principales Actividades a Desarrollar a Nivel de Proyecto Toma de datos de la condicin y estado del pavimento mediante pruebas de campo y ensayos de laboratorio. Anlisistcnico-econmicodelasalternativasdeaccinparael proyecto. Seleccincuantitativadelamejoralternativaysu implementacin.15Objetividad y consistencia en la evaluacin de pavimentosParaunaadecuadaconsistenciayconfiabilidaddelosdatos recolectados es preciso tener en cuenta lo siguiente: Que recolectar? Que equipo usar? Quien recolectar los datos? Como garantizar consistencia y repetitividad de los datos? Que procedimientos y metodologas se emplearan? Como se codificar y procesar la informacin? Cuantos datos recolectar? Cuales son los criteriosobjetivos quesetendrnencuentadurantela recoleccin de datos? Cual es el costo de la recoleccin de datos?Esquema General de un Sistema de Gestin de PavimentosSistema de gestion de pavimentosBase de datosModelos de simulacinAcciones y estndares de conservacinModelos de evaluacin de polticas de conservacinModelos de costosInventario de la redCondicin del pavimentoHistoria del pavimentoDatos de transitoClimaInformacin de costos de usuarioModelos de comportamientoParmetros agregadosSistema de Gestin16InventariosUn inventario contiene las caractersticas permanentes del pavimento. El inventario dependedelnivel dedetallequeseestablezca enfuncindel costo y tiempo invertido en la recoleccin y anlisis de datos. Tipos de Datos: Referencia (ubicacin) Descripcin de la seccin Geometra Estructura del pavimento Caractersticas del suelo de fundacin Medioambientales y sistemas de drenaje Sealizacin, etc.Clasificacin de informacin tcnica requerida.Losdatosrequeridosparaunsistemadegestinse clasifican dentro de las siguientes categoras: Datos de Inventario (informacin permanente). Datos de Auscultacin (estado del pavimento). Datos Histricos (registros de construccin y conservacin). Informacin de polticas y umbrales de intervencin. Datos de trnsito. Informacin medio ambiental. Datos de costos (de construccin, conservacin y operacin).17Datos de auscultacinAplicacin a nivel de red Descripcin del estado actual. Prediccin del estado futuro. Base para anlisis y programacin de actividades. Identificar necesidades de conservacin. Determinar efectividad de tratamientos. Determinacin de restricciones de carga. Determinar variabilidad de las secciones. Definir caractersticas de los terrenos de fundacinDatos de auscultacinAplicacin a nivel de proyecto Rugosidad: Calidad Superficial Curvas de deterioro Estimacin de espesores de recubrimiento Grietas Superficiales: Seleccin de tratamientos de mantenimiento Identificacin de necesidades de mantenimiento o rehabilitacin Determinacin de efectividad de intervenciones Deflexin: Datos de entrada para el diseo de recarpeteos Determinacindelacapacidadestructuralylavidaremanente,ascomolas restricciones de carga Propiedades de los materiales registros de construccin Informacin Geotcnica Descripcin geotcnica y determinacin de la estabilidad de taludes y terraplenes18Datos histricos Historia de la construccin Historia de la conservacin Historia del trnsito Historia de los accidentesFuncin de los datos de trnsito TiposdeVehculo: Caractersticas fsicasyeconmicasdelosvehculos que circulan. FlotaVehicular: ConocerComposicin de la Flota circulante. Volumen: Determinarcostosde operacin y nivel de congestin. Estratigrafa: Determinacin del nmero de ejes que solicitan el pavimento. Ejes Equivalentes: Determinar el efecto de las cargas en el deterioro.19Datos de costos Costos de Construccin. Costos de Mantenimiento. Costos de Rehabilitacin. Costos de Usuario.Sistemas de Gestin de Pavimentos (SGP)Pavement Management System(PMS)20Algunos Sistemas de Gestin de PavimentosHighway Design andMaintenance Standards Model(HDM-III).Highway DevelopmentManagement Tool (HDM-4).MicroPAVERPavementManagement System. U.S. Army ConstructionEngineering ResearchLaboratories CERL Banco Mundial. TRRL (Transport and RoadResearch Laboratoy). LCPC (Labotorie Central des Ponts et Chausses)Micro PAVER Pavement ManagementSystem DesarrolladoporelLaboratoriodeinvestigacionesdelCuerpodeIngenierosdelosEE.UU.paraoptimizarlosrecursosparala reparacindepavimentos.Ensufundamentacin participaronentre otras entidades las siguientes: U.S. Army, Federal Aviation Administration (FAA), Federal Highway Administration (FHWA), American Public Works Association (APWA). Estesistemabasafundamentalemente susanlisisenunfactor conocidocomoelPCI(Pavement Condition Index),quetienepor objetorelacionarlacondicindelpavimentosobrelosdaos observados.ElprocedimientoparaladeterminacindelPCIesta establecido en la normaASTM D 5340-93.21Sistema HDM IIIElHighway Design andMaintenance Standards Model(HDM-III),desarrolladoporel BancoMundial,sehausado durantemsdedosdcadas paracombinarlaevaluacin tcnicayeconmicade proyectosdeinversinde caminos, normas y estrategias.Banco Mundial M.I.T. (HCM)Banco Mundial, TRRL y LCPCHighwayCost ModelEstudio India (77-83) Estudio Caribe (77-82) VOCISOHDM (93-96)HDM-4 1996HDM III /81TRRL RTIM /75 Estudio Brasil (75-84)VOC-RDMEEstudio Kenya TRRL (71-75)VOC-RDMERDMEVOCTRRL RTIM2 /82HDM III /87TRRL RTIM3 /93HDM-VOC1995HDM-QHDM-PCDesarrollo Histrico del HDM22Estudio ISOHDM y el sistema HDM4En1993,sedioinicioalInternational Study of HighwayDevelopment and Management (ISOHDM)quepretenda extender el alcance del modelo HDM-III para proporcionar unos sistemas armonizados que seacercarn ms a las agencias de direccindecarreteras,conherramientasdesoftware adaptables y amistosas para los usuarios. ElnuevosistemaHighway Highway Development Development and and Management ManagementSystem (HDM-4) es el resultado de este estudio. Retos y Expectativas del el HDM4 con respecto al HDM-III Proporcionar una interface ms amigable. Modernizar la flota vehicular utilizada en los anlisis. Ampliar el rango de tipos de pavimento y estructuras. Contemplar los efectos de congestin de trfico. Contemplar los efectos del clima fro. Evaluar aspectos relacionados con la seguridad de carreteras. Efectosmedioambientales(consumodeenerga,ruidodetrficoyemisiones del vehculo). 23Desarrollo del programa Fase I: 1993-1996 Mejoramientoderelacionestcnicaseincorporacinde algunas nuevas. Desarrollo del software. Documentacin. Fase II: 1996-2000 Ensayos piloto. Juego de datos de calibraciones regionales. Publicacin y software (versiones beta). entrenamiento y soporte a usuarios.Gestin de carreteras con HDM-4 Anlisis de estrategias para redes. Programacin y Presupuesto. Anlisis de Proyectos. Aplicacin en la Investigacin.24HDM 4 ????HDM-4 Si es una herramienta para ... (1) el anlisis y evaluacin tcnica y econmica de proyectos vialesa travs de la comparacin objetiva de alternativas. laplaneacinypresupuestoderecursosdeconstrucciny conservacin de proyectos viales. la programacin de trabajos de conservacin programados o por estndares. laoptimizacinderecursosdisponiblessujetosarestricciones presupustales.25HDM-4 Si es una herramienta para ... (2) Lapriorizacin deintervencionesendeterminadoscorredores vialesdeunared,conbaseenpolticasdefinidasporlaagencia correspondiente. elseguimientoycontroldelaeficienciadetrabajosde conservacin y mejoramiento, y en general evaluar el deterioro de un pavimento. laestimacindecostosybeneficiossocialesyprivados generados por el desarrollo de un proyecto vial.HDM-4 No es ... Una herramienta o software para diseo de pavimentos. Un software de modelacin de trfico. Una herramienta para optimizar flujos de trfico, nivelar redes o distribuir viajes. Una herramienta para la gestin a nivel operativo. (da a da) Un programa de presupuestos o control de obra.26Estructura Organizacional del ProyectoOtros cooperadores Otros cooperadoresSNRA SNRASweRoad SweRoadVTI VTIRevisores Tcnicos Revisores TcnicosODA ODAThe The University Universityof of Birmingham BirminghamADB ADBN D Lea Int. N D Lea Int.IKRAM IKRAMFICEM FICEMICH (Chile) ICH (Chile)Catholic Catholic Univ.. Univ..Patrocinadores PatrocinadoresOverseas Overseas Development Development Administration Administration (ODA) (ODA)Asian Asian Development Development Bank Bank (ADB) (ADB)Swedish Swedish National National Road Road Administration Administration (SNRA) (SNRA)The The WorldWorld Bank Bank (IBRD) (IBRD)Directorio(World Bank)SecretariadoThe Universityof BirminghamArquitectura del sistema HDM4Analysis ToolsProject Program StrategyFile Convertertransfer datato external systemsModel librariescan be used inother systemsCore DataVehicle FleetsRoad NetworksRoad WorksProjectsProgrammesStrategiesExternalSystemsDatabases, PMS, etc.RDWE :Road Deteriorationand WorksEffectsRUE : Road User EffectsSEE:Safety ,Energy and Environmental EffectsPMS : Pavement ManagementSystem, RUE SEE RDWEModelsRoadNetworkVehicle FleetHDMConfig .Data ManagersRoadWorks27Modelos HDM Road Deterioration : Prediceeldeteriorodelpavimentoyaseaasfltico, de hormign o sin capa pavimentada de rodadura. WorksEffects : SimulalosefectosdetrabajosdeConservacindel caminoenlacondicindelpavimentoydeterminaelcostos correspondientes. Road User Effects : Determinaloscostosdefuncionamientodel vehculo, accidentes del camino y tiempo de viaje. Socialand Environment Effects : Determinalosefectosde emisiones del vehculo y consumo de energa. Manejador de datos28Propsitos de la Modelacin en HDM-4 Clculo de volmenes de trfico y cargas vehiculares. Prediccin del deterioro vial y los efectos de los trabajos, as como los costosen que se incurren en respuesta al volumen de trnsito y al entorno medioambiental. Laprediccindeloscostosdeusuario incurridosproductodeloscambiosenel tiempo en la condicin de la va y el trfico. Laprediccindelastasasycostosdeaccidentalidadcomounafuncindela condicin de la va y el trfico. Evaluacin de las emisiones y el consumo de energa. Anlisiseconmicoporcomparacindelosimpactosoefectossobreelcamino para las diferentes alternativas de proyectos de inversin.Deterioro de un pavimento29Modelos de comportamiento de pavimentos asflticosRugosidadEdad o CESALIRILimite del IRIEdad o CESALAhuellamientoDesviacin EstndarAhuellamientoLimite del AhuellamientoEdad o CESALAgrietamientoBachesGrietas AnchasGrietas totalesLimite 100%Edad o CESALPrdida de ridosPrdida de ridosLimite 100%Modelos de comportamiento de pavimentos rgidosRugosidadEdad o CESALIRILimite del IRIEdad o CESALescalonamientoEscalonamientoLimite del escalonamientoEdad o CESALAgrietamientoGrietasLimite 100%30Inicio y progresin de los deteriorosPeriodoiniciacinPeriodoprogresinEdad de la pavimentacinrea afectada en porcentajeModelo de iniciacin del agrietamiento estructuralICA=Kcia{CDS2*a0exp[a1 SNP+ a2(YE4/SN2)] + CRT}ICA Inicio del agrietamiento, en aos.CDS Indicador de defectos para la superficieasfltica.SNP Nmero estructural del pavimento.YE4 Nmero de ESALs por ao en millones/carril.CRT Retardo en el agrietamiento debido almantenimiento.KciaFactor de calibracin para iniciacin del agrietamiento.31Iniciacin del agrietamiento estructuralIniciacin de los agrietamientos (ao)14Ejes equivalentes por ao (MEE/ao)0246810120.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0SNP = 5SNP = 2CDS= 1.25CDS= 1.00CDS= 0.75Modelo de inicio de Baches en HDM-4

Modelo de Inicio de BachesIPT = Kpi a0 [(1 + a1 HS) / (1 + a2 CDB) (1 + a3 YAX) (1 + a4 MMP)]IPTTiempo entre el inicio del agrietamiento estructural oprdida de ridos y el inicio de baches, en aos.32Componentes del Modelo de ahuellamiento en HDM-4La modelacin del ahuellamiento en HDM-4 contempla 4 aspectos: Densificacin inicial(Krid).RDO = Krid (51740*(YE4*106)(0.09+0.0384*DEF)SNP-0.502*COMP-2.3) Deterioro estructural (Krst).RDST = Krst(0.0000248*SNP-0.84YE4 0.14MMP 1.07ACXa1.11) Deformacin plstica (Krpd).RDPD = Krpd CDS 32.46 YE4 Sh-0.78HS 0.71 Desgaste superficial (Krsw).RDW = Krsw (0.0000248 PASS W -0.46S 1.22SALT 0.32Deformacin estructuralEdadProfundidad de la huellaDensificacin inicial, primer aoDeformacin esructural sin agrietamientoDeformacin estructural con agrietamiento33Modelacin de la rugosidad en HDM-4 RI = Kgp( RIs + DRIc + RIv + RIr + RIt )+ RIeDonde:KgpFactor de calibracin para la progresin de la rugosidad.RI Incremento total del IRI en m/km durante el ao.RIs Componente estructural del incremento del IRI.RIc Componente del agrietamiento del incremento del IRI.RIr Componente de ahuellamiento del incremento del IRI.RIt Componente de baches del incremento del IRI.RIe Componente medioambiental del incremento del IRI.Rugosidad IRI = f (deformacin estructural, condicin superficial, edad-ambiente) Deformacin estructural= f(SNPeff, YE4) Condicin superficial = f(ACRA, RDS, NPT) Edad-ambiente = f(m, IRI)34% DE GRIETAStCASOACASOBCASOC62Modelacin de la rugosidadModelo agrietamientotransversal JPCPGriet asGriet as Transversales Transversales= = Trnsit o ( Trnsit o ( ESALs ESALs) ) Espesor de losa Espesor de losa Espaciamient o ent re j unt as Espaciamient o ent re j unt as Mdulo Elast icidad del hormign Mdulo Elast icidad del hormign Mdulo rupt ura del hormign Mdulo rupt ura del hormign Mdulo t rmico del hormign Mdulo t rmico del hormign Mdulo de reaccin subrasant e Mdulo de reaccin subrasant e Tipode berma Tipode berma Erosin de la baseErosin de la base Drenaj e Drenaj ef f35Modelo del escalonamiento JPCPEscalonamient o Escalonamient o= = Trnsit o ( Trnsit o ( ESALs ESALs) ) Espesor de losa Espesor de losa Espaciamient o ent re j untas Espaciamient o ent re j untas Tipo de t ransferencia de carga Tipo de t ransferencia de carga Dimet ro de las barras deDimet ro de las barras deT.C T.C. . Mdulo elast icidaddel hormign Mdulo elast icidaddel hormign Mdulo elast icidad del acero Mdulo elast icidad del acero Mdulo de reaccin subrasant e Mdulo de reaccin subrasant e Tipo de subrasant e y base Tipo de subrasant e y base Tipo de bermas Tipo de bermas Rango de t emperat ura anualRango de t emperat ura anual Drenaj e Drenaj ef fIrregularidad superficial (IRI)IRI=99,59+2,6098 h+1,8407D+2,2802E-6*(la(%)* 5280/l/100)3I RI I RI I RI o Griet as Transversales Griet as Transversales Junt as Det erioradas Junt as Det erioradas Escalonamient o Acumulado Escalonamient o Acumulado= =f f36Clasificacin de trabajos vialesMantenimiento Rutinario Parcheo, Reparaciones de borde Drenaje, sellado de fisuras Peridico Tratamientos preventivos Rehabilitacin Reconstruccin del pavimento Especiales Emergencias Mantenimiento invernal.Desarrollo Mejoras Ampliacin Re-alineamiento Trabajos fuera de la va Construccin Pavimentacin Nuevas seccionesImplicaciones de la modelacin de los trabajos de conservacin en HDM-4 Definirlamaneralgicadealcanzarunaltoestndar enla condicin de la va y el pavimento. Analizarladuracindelostrabajosdeconservacin enfuncin del periodo de estudio. Calcularlascantidadesfsicasylamagnituddelostrabajosdeconservacin. Estimarelcostodelostrabajosdeconservacin analizandolos flujosdecajaqueseutilizaranenelanlisiseconmicoyenla preparacin del presupuesto. Redefinirocambiarunaomscaractersticasdelavaen funcindelostrabajoseintervencioneshechas ylosresultados obtenidos al implementar estos trabajos.37Costos de operacinLos costos se encuentran multiplicado las cantidades de recursos consumidos por sus costos unitarios y agregando los costos correspondientes por depreciacin, intereses, gastos generales, adems de el valor asignado a los tiempos de demora de pasajeros y retencin de cargas.Operacin de vehculosLaoperacindelosvehculosyloqueelloimplica dependen de: Los tipos de vehculos que utilizan la va. El volumen de trnsito que circula por la seccin o tramo de anlisis. Lascaractersticasgeomtricasdelavaenespecialla curvatura, la pendiente y el ancho de la va. Lacondicindelasuperficiedelpavimento(rugosidady textura superficial). Comportamiento de los conductores.38Impacto sobre los costos operacionalesIRICostos Oper. Acum.$Sin intervencinCon intervencinSin intervencinCon intervencinUna mejor condicin del pavimento puede incidir en la tasa de crecimiento de los costos operacionalestiempotiempoEvaluacin de costos y beneficios de la conservacinIRICostos Totales $Sin intervencinCon intervencinSin intervencinCon intervencinBeneficios para el Usuario que mejoraran el Balance Econmico de una alternativa de intervencintiempotiempoCASO IDEALIZADO39Componentes del modelo de efecto en el usuario de la va RUE del HDM-4 Velocidad,costosdeoperacin y tiempos de viaje de vehculos motorizados (MT). Velocidad,costosdeoperacin y tiempos de viaje de vehculos no motorizados (NMT). Seguridad vial.Costos de usuarios totalesRUC (Road User Cost) Costos de operacin vehicular del trnsito motorizado (VOC). Costos y tiempos viaje de TM (TTC). Tiempoycostosdeoperacindeltrnsitonomotorizado (NMTOC). Costo de los accidentes (AC)RUC =VOC +TTC +NMTOC +AC40Costos de operacin vehicular Lafuncindelosmodelosdecostosdeoperacines simularlosefectos delascaractersticasfsicasyyla condicindelcaminosobrelavelocidaddeoperacin de losdiversostiposdevehculos,sobresusconsumosde insumos y requerimientos de mantenimiento. Lacantidadderecursosconsumidos(combustible, neumticos,horasdetrabajodemantenimiento,etc.)son determinadosjuntoconlavelocidaddeoperacincomo funcindeltipodevehculoylageometra,tipode superficie y condicin del camino. Tiempos de viaje La evaluacin de los ahorros de tiempo de viaje se realizaapartirdelasvelocidadesdelosdistintos tiposdevehculos.Lasvelocidadesestn relacionadasconlascaractersticasgeomtricasy la condicin del pavimento. Costos de pasajero Costos de demora y retencin de cargas.41Accidentalidad Tipos de accidentes Fatales, con heridos, solo daos materiales. El%deaccidenteseselnmerodeaccidentes divididoporlaexposicin,siendoestacalculadapara las intersecciones y para las secciones. Los datos primarios son: Losvolmenesdetrnsito,lalongituddelassecciones, latasadeaccidentalidad,loscostosunitariosde accidentalidad.Componentesprincipales del modelo de efectos sobre los usuarios de las vas (RUE) Velocidad del flujo e interacciones del trfico. Consumo de gasolina y lubricantes. Consumo de llantas. Utilizacin del vehculo. Partes y repuestos. Horas de mantenimiento y reparacin. Costo de capital. Costos de tripulacin. Tiempo de viaje. Seguridad/accidentes.42Aspectos contemplados en la versin HDM-4 relacionados con los efectos de los usuarios Efectodelvolumendetrficoenlavelocidad,enlos consumos y en los costos de mantenimiento. Modelacinpara el transporte no motorizado. Efecto de los trabajos viales en los usuarios. Impacto de la seguridad en el trfico. Impacto de las emisiones vehiculares.Funciones objetivo del anlisis de estrategia y de programa Maximizacindelosbeneficioseconmicos(valor presente neto). Maximizarelmejoramientodelacondicindela red vial. Minimizarloscostosparaalcanzarunacondicin designada de la red vial43Configuracin de HDM Modelos de Flujo de Trfico (Traffic Flow Patterns) Tipos de modelos de velocidad (Speed Flow Types) Zonas climticas (Climates zones) Moneda Parmetros AgregadosModelos de trfico44Configuracin inicial Tipos de velocidad de flujoModelo de flujo de velocidad QoQnomQultV1V2V3VnomVSultFlujo en PSCE/hVelocidad en km/hXQ1=Qo/QultXQ2=Qnom/Qult45Zonas ClimticasParmetros agregados Volumen de trfico (AADT) Clase de carretera y rodadura (rugosidad) Geometra Calidad de construccin Suficiencia estructural (fuerzas sobre el pavimento) Calidad de rodadura (rugosidad) Condicin superficial (daos superficiales) Textura superficial46Parmetros agregadosTrnsitoCondiciones que definen la geometra de las vas Definidas por: Descripcin:ejem,casisiempre rectoyligeramenteondulado, ondulado y con viento Promediodeascensosybajadas (m/km) Nmeropromediodesubidasy bajadas (no./km) Promediodecurvashorizontales (gra/km) Promedio de peraltes (%) Otra informacin relacionada con la velocidad (mxima etc).47Resistencia del pavimento de Pavimento Suficiencia estructural Definida segn la calidad de loscarriles (buena, regular, pobre). A cada carril se le asigna un SNP representativo Valores por defecto para las diferentes capasdel pavimentoDeflectmetro de Impacto4849Pavimentos de concreto La suficiencia estructural est basada enlas caractersticas del pavimento y en los niveles de trfico Paracadacarrilyniveldetrficolasuficienciaestructuralsedefineel espesor de la losa y: Mdulo de rotura (MPa) para Pavimento de concreto con juntas (Jointed plain concrete pavement-JPCP) Porcentaje de acero de refuerzo para Pavimentosreforzadosconjuntas(Jointed reinforced -JRCP)ycontinuamente reforzados (Continuously Reinforced-CRCP). Exigendatosprecisosdelosmaterialesdela superficie y de la subrasante: Gradacin- tamaomximo,yporcentajequepasalos tamices de2.0, 0.425 y 0.075 mm. ndice de plasticidad. Lasuficienciaestructuralylacondicinsuperficial estnrelacionadasconelniveldetrficoyestn dadasporelespesordelmaterialdelasuperficie (grava)Vas destapadas50Condicin de la vaInformacin dada en tres mediciones: Calidad de la rodadura como un indicativo de la rugosidad de la va. Condicinsuperficial modeladaporelnmerodemodosde deterioro enfuncin del tipo de pavimento. Texturasuperficial daunindicacindelaprofundidaddela textura y la resistencia al deslizamiento superficial.Condicin de la va51Calidad de la rodadura Es un parmetro importante para: Indicarlacondicindelavayla necesidad de mantenimientos. Predecirelcostodeoperacin vehicular. Paracadaclasedesuperficiedela vaycarrilsedefinelacalidad (bueno, regular pobre, malo). Paracadacarrilsedefinela rugosidad media, IRI (m/km)Condicin superficial Definidaporunconjuntode datosquerepresentanlas diferentes deterioros. Para cada clase de superficie y carril se define la calidad. Definelosvalorespromedios para los deterioros principales 52Mtodo SHRPPlanilla para croquisMtodo SHRPpavimentos flexibles53Mtodo SHRPPavimentos flexiblesMtodo SHRP Pavimentos rgidos54Mtodo SHRP Pavimentos rgidosEquipos para evaluacin del deterioro superficial. Sistema PASCO Roadrecon Sistema GERPHO Analizador Automatico de caminos (ARAN) Road Surface Tester (RST) ptico Laser55Sistema PASCO RoadreconLaser Road SurfaceTester (RST)56Textura superficialLongitud de ondaAmplitud de onda Megatextura50-500 mm0.1-50 mm Macrotextura0.5-50 mm0.01-20 mm Microtextura0-0.5 mm0.001-0.5 mm MicrotexturaInfluyeenlaresistenciaaldeslizamientoentrelasuperficieylosneumticosdevehculosquetransitanabajavelocidad sobresuperficiesmojadas. Sedistinguendostiposde microtextura: Aspera. Pulida.Ofrecenmayorresistenciaaldeslizamientolasarenasduras con alto contenido de slice y en forma inversa los agregados con alto contenido calizo.57MacrotexturaOfreceresistenciaaldeslizamientoalosvehculosquecirculan a altas velocidades sobre pavimentos mojados.Elroldelamacrotextura esfacilitarelrpidodrenajedelagua existenteenlasuperficiedelpavimentoqueseencuentraen contacto con el neumtico en movimiento. A mayor profundidad de latextura,existenmejorescaractersticasderesistenciaal deslizamiento, la macrotextura se divide en profunda, media y lisa.Pndulo TRL58SCRIMIndice de Friccin Internacional IFIFactor utilizado para caracterizar un pavimento desde el punto de vista de su adherencia y textura con total independencia del tipo de pavimento y el equipo de medicin empleado para la obtencin de sus parmetros.El primer parmetro representa la fricciny el segundo la macrotextura, el primeroesunvaloradimensional(F60)yelsegundoesunfactor positivo sin limites determinados y expresado en unidades de velocidad (Sp).El valor cero de friccin indica deslizamiento perfecto y el valor uno adherencia.Friccin (FR) y textura (Tx)FR(S) = FR60*e((60-S)/Sp)FR(S) = friccin para cualquier velocidad de deslizamiento59Pasos para determinacin del IFI Determinacin de la constante de velocidad SpS=a+b*Tx Determinacin de la friccin de referencia F60 medicin de la friccincon cualquier equipo determinacin de la constante FR60 determinacin de la friccinde referencia F60Calidad de la construccin Para cada carril definir en pavimentos asflticos Indicador de los defectos de construccinpara las superficies asflticas (CDS) Indicador de los defectos de construccin para las bases (CDB) Compactacin relativa (COMP) Para vas destapadas, mtodo constructivo mecnico o manual60Manejadores de Datos en HDM-4 Red de Carreteras. Flota Vehcular Trabajos.Definicin de una red de carreteras en HDM-4Sepuedetrabajarsobreunared nueva o sobre una ya existente.61Aspectos principales en la definicin de un tramo de carretera Caractersticas generales del tramo y el trnsito. Caractersticas geomtricas. Caractersticas del pavimento. Condicin del pavimento para un ao dado. Detalles y factores de ajuste y calibracin.Aspectos a definir en una seccin nueva Nombre y codificacin. Tipodevaycondicionesdeflujoy velocidad. Modelo de trfico. Zona Climtica. Clase de Carretera. Nivel de trfico. Tipodegeometraycaractersticas geomtricas de la va. Tipodesuperficieycaractersticas cualitativas del pavimento.62DefinicinAspectos relacionados con la definicin del tramo Caractersticas de la Va. Longitud. Ancho de calzada. Ancho de bermas. Nmero de carriles. Trnsito. Motorizado y no motorizado (TMDA). Ao del dato de TMDA. Direccin del Flujo63Parmetros geomtricos bsicos Ascensos y descensos. Curvatura horizontal. Limite de velocidad. Altitud. Tipo de drenaje.Estructura para pavimento flexible64Caractersticas del Pavimento Material superficial. Tipo. Espesordelacapams reciente. Espesor decapas antiguas o previas. Informacinhistricade construccine intervenciones. Parmetrosestructurales asignados o calculados.Definicin de la estructura de un pavimento flexible Nmeros estructurales SNP. Deflexionesmedidasconviga Benkelman. Deflexionesmedidascon Falling Weight Deflectometer(FWD). Especificandoespesoresde lascapasconsusrespectivos coeficientesestructuralesyla el CBR de la subrasante.65Calculo del Nmero EstructuralNmero Estructural AjustadoSNP = SNBASU + SNSBA + SNSUBGSNBASU = 0.0394 ai*hiSNBASU= Contribucin de las capas superficiales y la base.SNSBA = Contribucin de la subbase.SNSUBG = Contribucin de la subrassante.66Deflexiones Larelacinentreelvalordelnmeroestructuralylamedicin delasdeflexionesobedeceacorrelacionesempricasque dependen del tipo de basey el grado deagrietamiento que se tenga en el sitio.Bases granulares:SNP = 2.2 DEF-0.63+ dSNPKBases cementadas:SNP = 3.2 DEF-0.63+ dSNPKEstructura para pavimento rgido67Estructura para afirmadosCondicin del pavimento flexible68Condicin de pavimentos rgidosAspectos de calibracin Daos superficiales. Textura Superficial. Defectos Estructurales. Velocidad. Drenaje. Historial.69Daos SuperficialesDefectos estructurales70DrenajeHistorial71VelocidadAspectos especficos de pavimentos rgidos72Aspectos especficos de afirmadosFlota vehicular73Jerarqua vehicularTres niveles Categoras Trficomotorizadoono motorizado. Clases Ejem:automviles,camiones, buses. Tipos Carrospequeos,medianoso grandes,Toyota Corolla, Mercedes Benz, etc.Definicin de la flota74Caractersticas bsicas Fsicas Utilizacin CargasCostos econmicos75Items de Calibracin Velocidad. Fuerzas. Mantenimiento. Combustibles y lubricantes. Efectos de la aceleracin. Llantas. Consumo energtico. Depreciacin.Fuerzas76VelocidadCombustibles y lubricantes77MantenimientoDefinicin de estndares de conservacin y mejoramiento vial Estndares de Mantenimiento. Estndares de Mejoramiento.78Poltica de MantenimientoActividadesInfluencia del momento seleccionado para la intervencinPSIAos EE79Efecto de algunos trabajos de mantenimientoPSIAos EEClasificacin de trabajos vialesMantenimiento Rutinario Parcheo,Reparacionesde borde Drenaje, sellado de fisuras Peridico Tratamientos preventivos Rehabilitacin Reconstruccin del pavimento Especiales Emergencias Mantenimiento invernal.Desarrollo Mejoras Ampliacin Re-alineamiento Trabajos fuera de la va Construccin Pavimentacin Nuevas secciones80Conservacin o Mantenimiento VialConsiste en prever y solucionar los problemas que se presentan, a causa de su uso,y as brindar al usuario el nivel deservicio para el que la carretera fue diseada.MantenimientoRutinario: Reparacinlocalizadadepequeos defectosenlacalzadayelpavimento;nivelacindesuperficies; mantenimientodedrenajesytaludes;mantenimientodeelementos de control de trnsito; etc.MantenimientoPeridico: Actividadesquedebenserrepetidas cada cierto tiempo (tratamiento y renovacin de la superficie)Trabajos de mantenimiento y conservacinMantenimiento rutinario Pavimentacin rutinaria. Reparcheos. Reparacin de bordes. Sello de grietas. Reparacin de bermas, etc. Trabajos sobre los drenajes. Miscelneo de trabajos rutinarios. Control de vegetacin. Demarcacin. Sealizacin.81Trabajos de mantenimiento y conservacinMantenimiento peridico Tratamientos preventivos. Sellos y riegos. Reparacin de dovelas. Sello de juntas, etc. Recubrimiento superficial. Riegos con agregado. Tratamientos superficiales. Lechadas asflticas. Reemplazo de losas. Cepillado. Rehabilitacin. Recarpeteos. Repavimentacincon concretohidrulico adherido y no adherido. Reconstruccin. Parcial o completa.Tratamientos preventivos Actividadespreventivasqueseaplicanantesdequesedesarrollen deformaciones superficiales. Suobjetivoesretrasarlainiciacindelagrietamientoydelasdeformaciones. Incluye el rejuvenecimiento y los riegos de niebla.Cort esa FHWA82Beneficios de los tratamientos de mantenimiento preventivo Retardo futuro del deterioro. Mantenimientoomejoramientodelacondicin funcional del pavimento. Conservacin del sistema del pavimento y extensin de la vida til.Noesunmej or amient o est r uct ur alRenovaciones superficiales Es un tratamiento preventivo, o de mantenimiento de bajos niveles de deformacin. Incluye tratamientos superficiales, slurry seals o sobrecapas delgadas. Las renovaciones superficiales no incrementan de manera significativa la resistencia del pavimentoCort esa FHWA83Rehabilitaciones Esunaactividadde mantenimientoquesehace cuandohaynivelesaltosde rugosidadodedeformaciones superficiales. Puede incrementar la capacidad estructural del pavimento. Incluyesobrecapas deconcreto y labores de reciclaje.Cort esa FHWAReconstruccin Actividadderespuestaaaltosnivelesde deformacinsuperficialoestructuralode insuficiencia estructural. Involucratrabajosdereemplazodeunaoms capas del pavimento. Generalmente afectan las capas no adheridas84Tcnicas de mantenimiento para superficies asflticas Mantenimiento de drenajes. Llenado y sellado de grietas. Riego neblina (Fog seals). Sellos de agregados simples (Chip seals). Lechada asfltica (Slurry seals). Micropavimentos (Microsurfacing). Reciclado en fro (Cold in-place recycling). Reciclado en caliente (Hot in-place recycling). Carpeta delgada de refuerzo (Thin HMA overlays).Tcnicas de tratamiento parapavimentos rgidos Sellos de juntas (Joint resealing). Sello de grietas (Crack sealing). Cepillado yacanalado condiamantado (Diamond grinding/grooving). Undersealing. Reparacin (parcial oprofunda)dejuntasastilladas o resquebrajadas (Joint spall (partial-depth) repair). Reparcin profunda (Full-depth repair). Restauracin delatransferencia decarga (Loadtransfer restoration). Mantenimiento del drenaje.85Aspectos a considerar en cada trabajo de conservacin Criterio de intervencin. El diseo y caractersticas del trabajo a realizar. La duracin de los trabajos. Los costos unitarios. El efecto de los trabajos.Definicin de estndares de mantenimiento86Conservacin ProgramadosPSIAos EEttProgramados. Para intervalos de tiempo fijos. Fijados para un ao establecido previamente.Criterio de intervencin por estndares o por respuesta Seefectanlostrabajosenfuncindelossiguientes aspectos: La condicin del pavimento. La condicin estructural del pavimento. La condicin del drenaje. La velocidad de los vehculos. Los volmenes de trnsito, el flujo y las cargas. Porcentaje de accidentes.87Conservacin por Estndares o RespuestaPSIAos EEPor est ndar es o por r espuest a. Se llevan a cabo como respuest a a un nivel crit ico preest ablecido y especificado por el usuario Umbrales y limites de intervencinPor respuest aProgramadas88Limites establecidos por HDM-4 para aplicacin de los trabajos. Mnimoymximointervaloentredostrabajos sucesivosconelfindecumplirconlasrestricciones presupustales o de otro orden. Mxima rugosidad admisible por encima de la cual no se deben hacer ciertas actividades. Mnimo y mximo TMDApara los cuales es aplicable un estndar para una una seccin de va. ltimo ao en que se aplican los trabajos.Diseo de la intervencin89Costos Unitarios de las IntervencionesUnidades de costo de los trabajos Las principales unidades de costo o la forma como se expresan los precios unitarios de los trabajos de conservacin son: Costo por metro cuadrado. Costo por metro cbico. Costo por kilmetro por ao. Costo por cantidad aplicada por ao.90Efecto posterior a la ejecucin de los trabajosEstndares de mejoramiento91Aspectos a considerar en los trabajos de mejoramiento Estructura del pavimento. Tipo de pavimento. Tipo de refuerzo. Espesor. Propiedades del material. Modificaciones a la Geometra. Modificaciones al tipo de va y de superficie.Estructura de Pavimento92Condicin geomtricaTcnicas para pavimentosasflticos93Tratamiento de grietas Llenado de grietas (Crack Filling) Bajo nivel de operacin. Aplicable en zonas que no son de trabajo. Sellado de grietas (Crack Sealing) Alto nivel de operacin. Aplicable a zonas de trabajo.Cort esa FHWATratamientos Superficiales Fog Seals Slurry Seals Microsurfacing Chip Seals94Lechadas asflticas (Slurry Seals) Mezcla de materiales Agregado fino bien gradado. Llenante Mineral (filler) Emulsinasflticade rompimiento lento. Espesor entre 3 y 12 mm. Propsito Detener la prdida de ridos. Reducir el potencial depotencial separacindematerialesy ligante mejorar la friccin.Micropavimentos (Microsurfacing) Mezcla de materiales. Emulsiones modificadas con polmetros. Agregados de alta calidad. Espesores de 10 a 20 mm. propsito Mejoramiento de la friccin superficial. Llenardeformacionesmenores irregularidades de la superficie Sellar la superficie del pavimento Apertura al trfico en 1 hora.Cort esa FHWA95Tipos de Chip Seals Convencional (chip seals). Conasfaltomodificado(Rubberized asphalt chip seals). Sellos de arena (Sand seals). Sellos tipo Sandwich. Cape sealsPuede poner se en dos o l as capas ms consecut i vasMolido en fro (Cold Milling) Removerlasuperficiedelpavimentoconaltas deformaciones. Propsito Restaurarelperfilyla pendiente. Reestablecerlafriccin superficial. Removercapaspara reciclado. Preparar para un refuerzo.Cort esa FHWA96Triple Warp Milling HeadCort esa FHWAThin HMA Overlays Capadelgada(19a38mm)mezcladaenplanta conformada por cemento asfltico y agregado. Dense Graded Open Graded (OGFC) Stone Matrix Asphalt propsito Restaurar la condicin de rugosidad y circulacin. Mejorar la condicin superficial. Reducir el hidroplaneo y la proyeccin de agua (OGFC)97Tcnicas para pavimentosrgidosIntervencionesw Resellado de j unt as y griet as.w Est abilizacin de losas.w Reparaciones parciales y profundas.w Fresado del paviment o.w Colocacin de dovelas.98Sellado de juntas y grietas Aplicacin de sellante en las juntas y grietas de concreto. propsito Minimizar la infiltracin Prevenirlaintrusinde materiales incompresibles. Sellantes Asflticos SiliconaTextura superficial Diamond Grinding Remueveunacapadelgada del pavimento rgido. Remueve escalonamientos. Restaura la suavidad. Incrementa la friccin. Diamond Grooving Crea ranuras discretas en la superficie del pavimento. Reduce el hidroplaneo y los accidentes por presencia de aguaCort esa FHWA99Cepillado del pavimentow Propsit os Suavizar la superficie Rest ablecerlaresist enciaal deslizamient o Corregir pendient e t ransversalw Usado para Junt as det erioradas Mej orar pendient es Paviment os lisosCort esa FHWALand area - 2.0 mm for hard aggregate- 2.8 mm for soft aggregateWidth of diamond blades(2.5 to 3.3 mm)DiamondGr inding10019 mm3.2 - 6.4 mmSaw blade thickness(2.5 mm)DiamondGr oovingReparacin de descascaramiento de juntas (Joint Spall Repair) Lasreparaciones parciales selimitan alterciosuperior de la losa. Normalmente se hace la reparacin transversal o en las juntas longitudinales. Restaura la calidad de la rodadura.101Reparacin parcial Propsito Repararlosdeteriorosde la superficie Restablecer las juntas Usado para Descascaramientosuperficialalamitaddela losa Descascaramiento dela junta Descascarado severoReparacin profunda(Full-Depth Repair) Removeryreemplazar elconcreto deuna seccindeterminada en toda su profundidad. Normalmente cerca a juntas y grietas. Propsito Restaurar la circulacin Prevenir futuros deterioros102Restauracin de la transferencia de carga Secolocandispositivosde transferenciadecargaatravs de juntas y grietas existentes. Proyectos candidatos Pobretransferenciadecarga (< 70 %) Bombeo (Pumping) Escalonamiento (Faulting) Grietas de esquinaProceso de seleccin del tratamientox Establecimientodelacondicinexistentedel pavimento. x Obtener informacin del proyecto.x Determinar las causas de dao (distress).x Desarrollo de alternativas.x Anlisis de costos del ciclo de vida del proyecto.x Seleccin de la mejor alternativa.x Construccin y monitoreo del desempeo.103Efecto de las intervencionesNo toda intervencin corrige la totalidad de los deterioros que se presentan. En algunos casos actuara como correctivo, en otros como paliativo y en otros simplemente no provocara alteracin alguna sobre el pavimento respecto a determinados daos.Aspectos que determinan los efectos de los trabajos e intervenciones Los efectos que sepuedenpresentarsobrelavaproductode los trabajos e intervenciones se especifican en trminos de: El comportamiento estructural del pavimento. La condicin superficial del pavimento. La historia del pavimento. Los factores de calibracin de los modelos de deterioro. Los modelos que se utilicen.104Implicaciones de la modelacin de los trabajos de conservacin en HDM-4 Definirlamaneralgicadealcanzarunaltoestndar enla condicin de la va y el pavimento. Analizarladuracindelostrabajosdeconservacin enfuncin del periodo de estudio. Calcularlascantidadesfsicasylamagnituddelostrabajosdeconservacin. Estimarelcostodelostrabajosdeconservacin analizandolos flujosdecajaqueseutilizaranenelanlisiseconmicoyenla preparacin del presupuesto. Redefinir o cambiar una o ms caractersticas de la va en funcin de los trabajos e intervenciones hechas y los resultados obtenidos al implementar estos trabajos.Consideraciones relacionadas con los trabajos conservacin dentro del HDM-4 Aunquelosanlisiseconmicospermitenincluirtodoslos trabajosdeconservacinqueseefecten,elHDM-4solamente esta en capacidad de modelar la ejecucin y el efecto de algunosde ellos. Lasactividadesdeconservacinsemodelandemodoque tengan un efecto sobre alguno de los siguientes elementos: La calzada. Las bermas. Los carriles de circulacin para vehculos no motorizados. Miscelneos Especiales105Efectos de las intervenciones sobre pavimentos flexiblesIntervenciones que producen efectos sobre los pavimentos flexibles Sellos de fisuras y grietas. Parcheo superficial de reas daadas. Reparacin de grietas anchas. Bacheos o parcheos. Reparacin de fallas de borde.106Efecto del sellado de fisuras en el comportamientoMantenimiento de drenajeSellado de juntasSin mantenimiento del drenajeSellado de juntas 1024685 10 1520IRIMantenimiento drenajesin sello de juntasAosEfectos de la reparacin de fisuras anchas Reduccin inmediata del rea de fisuras anchas. Modifica la rugosidad debida a las fisuras. No se desarrollan huecos a partir de fisuras reparadas. Se restaura la prdida de capacidad estructural generada por las fisuras. Se reduce el ingreso de agua.107Efectos en la fisuracin y desintegracin de las intervenciones Lostratamientospreventivos noreparanlasfisurasnilas desintegraciones del pavimento, pero si retardan el inicio de lafisuracin y desintegracin. Despus de las reparaciones o sobrecapas, el agrietamiento toma el valor con el que quede la superficie. Despusdelareconstruccin,elagrietamientoquedaen cero.Efectos en el ahuellamiento Lostratamientospreventivosysellossinnoestn acompaados de una correccin de forma no tienen efecto. Los sellos con correccin de forma y las sobrecapas reducen el ahuellamiento al 15% del valor previo. Lareconstruccin,elcepilladoyelreemplazoponenel ahuellamiento en cero.108Efectos en la rugosidad Los tratamientos preventivos no tienen un efecto directo en la rugosidad. Lossellossincorreccin deformapuedengeneraruna reduccin ligera en la rugosidad. Lossellosconcorreccin deformatienenunareduccin grande en la rugosidadEfecto de las sobrecapas en la rugosidadLareduccinenlarugosidaddespusdela sobrecapa est determinada por: El espesor de la sobrecapa La rugosidad despus de la sobrecapa La calidad de los trabajos109Efecto de la reconstruccin en la rugosidad La rugosidad despus de la construccin es la que se especifique Son valores tpicos de IRI los siguientes: 1.0 - 2.0 m/km para superficies de asfalto 2.5 m/km para tratamientos superficiales 6 - 8 m/km para superficies terminadas a mano Efectos en la clasificacin de pavimentos Lostratamientospreventivos nocambianeltipode pavimento. Lasrenovacionessuperficiales ylassobrecapas pueden cambiar el tipo de pavimento. La reconstruccin puedecambiar tanto laclasedesuperficie como la de la base.110Clasificacin del pavimento1998 (STAP)New Surfacing1994 (AMAP) 50mm AC Overlay100 mmPrevious Surfacing1988 (AMGB)50mm AC Surfacing200mm Granular Roadbase150mm Granular Sub-baseSubgrade (CBR 8%)25 mm Surface DressingEfecto de las intervenciones en la estructura del pavimento Los tratamientos preventivos no tienen efecto sobre el tipo de estructura. Lasrenovacionesestructurales ylassobrecapasincrementan la resistencia del pavimento en la estacin seca dependiendo del espesor y de las propiedades del material. La reconstruccin genera un nmero estructural, especfico, nuevo.111Edades del pavimento Edad 1 es el aodesdequeseaplicelltimotratamiento preventivo. Edad 2 es el aos desde la ltima renovacin estructural. Edad 3 es el ao desde la ltima rehabilitacin. Edad4 eselaodesdequeseconstruy,oreconstruy, el pavimento incluyendo las capas de base.Tipo de pavimentos obtenidos despus dehacer los trabajos de mantenimientoExisting pavement type Works activityAMGB AMSB AMAB AMAP STGB STSB STAB STAPRoutine works AMGB AMSB AMAB AMAP STGB STSB STAB STAPPreventivetreatmentAMGB AMSB AMAB AMAP STGB STSB STAB STAPReseal STAP STAP /STSB1STAP STAP STGB STSB STAB STAPOverlay AMAP AMAP /AMSB1AMAP AMAP AMGB AMSB AMAB AMAPInlay AMGB AMSB AMAB AMAP STGB STSB STAB STAPMill & replace tointermediatesurface layer**AP **AP **AP **AP N/A **SB **AB **APMill & replace tobase**GB **SB **AB **AP **GB **SB **AB **APSource: NDLI (1995112Efectos de las intervenciones sobre pavimentos rgidosIntervencionesw Est abilizacin de losasw Reparaciones profundasw Reparaciones parcialesw Colocacin de dovelasw Fresado del paviment ow Resellado de j unt as y griet as113Efectode la instalacin de dovelas en el escalonamientoOriginalColocando dovelasEEEscalonamientoEfectodel cepillado en el escalonamiento en JPCP y JRCP con dovelasOriginalCepilladoEEEscalonamiento114Efectodel sello de juntas en el astilladoOriginal80% de sellado dejuntas EEAstillado de juntasEfectodel reemplazo de losas en las grietas transversalesOriginal40 % de reemplazde losasEEGrietas transversales115Efectodel reemplazo de losas en el escalonamientooriginalReemplazo de losasEEEscalonamientoEfectode la reparacin profunda en el agrietamiento transversalOriginalreparacin profundaEEAgrietamiento transversal116% GRIETASt10%IRItEfect o de ciert as int ervenciones sobre el agriet amient o y la rugosidadApl i caci n Sel l o de Gri et asApl i caci n de sel l o de agregados TSS. Apl i caci n de ref uer zo de 5 cm.AHUELLAMIENTOtIRIApl i caci n Sel l o de Gr i et asApl i caci n de sel l o de agregados TSS. Apl i caci n de ref uer zo de 5 cm.Efect o de ciert as int ervenciones sobre el ahuellamient o y la rugosidadt117Conservacin por estndares (por respuesta)Elvalorqueadoptenlosprincipales indicadores de dao se compara anualmente con el estndar especificado para determinar siesprecisointerveniryqueaccindebe llevarse a cabo para impedir que el estndar especificado sea superado.% GRIETAStCondi ci n base ( caso de ni nguna i nt er venci n)Condi ci n de i nt er venci n pr ogr amada: Sel l o de gr iet as ao 4. Ref uer zo 5 cm ao 8.Condi ci n de i nt er venci n porr espuest a: Sel l o de gr iet as cuando % gr i et as > 10% . Ref uer zo de 5 cm cuando I RI> = 5.10%IRItCondi ci n base ( caso de ni nguna i nt er venci n)Condi ci n de i nt er venci n pr ogr amada: Sel l o de gr iet as ao 4. Ref uer zo 5 cm ao 8.Condi ci n de i nt er venci n porr espuest a: Sel l o de gr iet as cuando % gr i et as > 10% . Ref uer zo de 5 cm cuando I RI> = 5.52 4 6 8 102 4 6 8 10Programados vs est ndares118AHUELLAMIENTOtCondi ci n base ( caso de ni nguna i nt er venci n)Condi ci n de i nt er venci n pr ogr amada: Sel l o de gr iet as ao 4. Ref uer zo 5 cm ao 8.Condi ci n de i nt er venci n porr espuest a: Sel l o de gr iet as cuando % gr i et as > 10% . Ref uer zo de 5 cm cuando I RI> = 5.2 4 6 8 10IRItCondi ci n base ( caso de ni nguna i nt er venci n)Condi ci n de i nt er venci n pr ogr amada: Sel l o de gr iet as ao 4. Ref uer zo 5 cm ao 8.Condi ci n de i nt er venci n porr espuest a: Sel l o de gr iet as cuando % gr i et as > 10% . Ref uer zo de 5 cm cuando I RI> = 5.52 4 6 8 10Programados vs est ndaresndice de Condicin del Pavimento (ICP) Parmetroquepermitecalificarlacondicin superficialdelaestructuradelpavimentoy quedependedelndicedeRugosidad Internacional(IRI)quedeterminala regularidadsuperficialdelpavimento,ydel ndice de fallas (IF) que determina el nivel de fallassuperficialesquesepresentanenel pavimento.119 Las intervenciones requeridas en las vas diagnosticadas estn asociadasalestadodecondicindecadauna,medidoconel ndice de condicin de pavimento as:ICP < 30Construccin30 < ICP < 70 RehabilitacinICP > 70 Mantenimiento Las intervenciones requeridas en las vas diagnosticadas estn asociadasalestadodecondicindecadauna,medidoconel ndice de condicin de pavimento. LasactividadesnecesariasparamantenerunNivel de Servicio ptimo son las siguientes: Mantenimiento Rutinario (ICP>70) Mantenimiento Peridico (ICP>70) Rehabilitacin (70>ICP>30) Construccin (ICP70):Actividadtendienteamantenerlavidatildela estructuradepavimento.Constituyeunaprcticapreventivaycomprendelassiguientes obras: Sello de fisuras. Limpieza de drenajes (Cunetas, Alcantarillas, Pozos de Inspeccin, Sumideros). Limpieza de Obras Adyacentes (Bermas). Demarcacin Horizontal. Limpieza de Seales Verticales. Mantenimiento Peridico (ICP>70):Actividad tendientea aumentaren un perodo de tiempoadicionallavidatildelaestructuradepavimento,entrminosdecomodidady seguridad.Puedeconstituirunaprcticapreventivay/ocorrectivaycomprendelas siguientes obras: Parcheo y Reparcheo. Bacheo. Sobrecarpeta. Tcnicas Alternativas (Fresado, Termoperfilado, Termogeneracin y Reciclado In Situ de la carpeta asfltica). Rehabilitacin (70>ICP>30): Actividad necesaria para devolver a la estructuradepavimentolas condicionesde soportedecarga conlas queinicialmenteseconstruyascomosuservicibilidadentrminos deseguridadycomodidad.Constituyeunaprcticacorrectivay comprende las siguientes actividades: Intervencionesprofundas(Retiroyreconformacindelascapasdela estructura de pavimento con idnticas caractersticas). Reciclado In Situ de la totalidad de la estructura de pavimento. Construccin(ICP0. Se selecciona la alternativa de ms alto VPN. Cuando se trabaja con restricciones presupuestarias. SeseleccionanlasalternativasconmsaltaVAN/relacinde costos. Seseleccionalaalternativamutuamenteexcluyentequereporte mejor relacin entre los beneficios y los costos.129Mtodos de Optimizacin Ranking de incrementos de Beneficio/CostoSe utiliza cuando elnmero deopciones quepuedeevaluares msgrande. Latcnicadebsquedadelincremento seusapara seleccionarlasopcionesconsecutivamenteconmsbajarelacin VPN/Costo. Estemtodocomnmentellamadofronteradelaeficiencia.Consiste en definir una lnea que une las inversiones con el ms alto VPN en una grafica de VPN contra el costo de la inversin. El mtodo busca las opciones que estn cerca del lmite de frontera de la eficiencia. Frontera de eficienciaCOSTOS DE LOSPROYECTOSBENEFICIOSB1B2B4A1A2A3A4 A5Puesto porpendiente:1. B12. A23. A34. B35. A46. A5A, B- Proyectos independientes1,2,3,.. Mutuamente excluyentesB3130Anlisis del impacto por ciclo Define las variables de entrada Ciclo A para cada alternativa Ciclo B para cada seccin Ciclo Cpara cada ao de anlisis Calcula el trfico para cada seccin vial Modelalos costos y efectos anuales Almacenalosresultadosparalafasedeevaluacinyde reporte Fin ciclo C Fin ciclo B Fin ciclo AComparacin de alternativas Ciclo A para cada par de alternativas de inversin Ciclo B para cada ao de anlisis Ciclo C para cada seccin vial Clculo de los beneficios monetarios netos Clculodelasemisionesnetasydelaenerga consumida Fin ciclo C Calculalos beneficios en todas las secciones viales Fin ciclo B Calcula los indicadores econmicos (VPN, TIR, etc.) Fin ciclo A Optimizacin (Programa y estrategia)131PROYECTO Anlisis por Seccin Elanlisissehaceindividualmente decadaunadelas secciones del camino que constituyen el proyecto. Pueden definirse varias alternativas para cada seccin, con unaalternativadesignadacomosituacinbase,se comparan contra ella todas las otras alternativas. Losindicadoreseconmicos secalculanparacada alternativa de la seccin. El anlisis por Seccin no soporta ni nuevas seccionesni el trfico desviado.PROYECTO Anlisis por Proyecto Elanlisisdevariasseccionesdecaminosehaceen conjunto, considerandounpaquetedealternativasde proyectocomolaunidadbsicaporrealizaranlisis econmico. Primero, se suman los costos y beneficios anuales de todas lasalternativasdelaseccindentrodecadaalternativadel proyecto y luego se obtienen totales anuales. Secalculanindicadoreseconmicos paracadaalternativa del proyecto que secomparan contra una alternativa base. Enesteanlisissepuedeninvolucrarnuevasseccionesy el trfico desviado.132PROYECTORUGOSIDAD0,002,004,006,008,0010,0012,0014,002000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020TIEMPO (AOS)IRI (m/Km)1.Base Opt ion 2:Rout ine+50mm overlay 3:Rout ine+SDress+50mm overlay4:Rout +Mill75+Replace75 5:Rout +Mill75+Rep100 6:Rout +Inlay133FISURACIN TOTAL0,0010,0020,0030,0040,0050,0060,0070,0080,0090,00100,002000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020TI EM PO( AOS)1.Base Opt ion 2:Rout ine+50mm overlay 3:Rout ine+SDress+50mm overlay4:Rout +Mill75+Replace75 5:Rout +Mill75+Rep100 6:Rout +InlayAHUELLAM IENTO0,005,0010,0015,0020,0025,0030,0035,0040,0045,0050,002000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020TI EMPO ( AOS )1.Base Opt ion 2:Rout ine+50mm overlay 3:Rout ine+SDress+50mm overlay4:Rout +Mill75+Replace75 5:Rout +Mill75+Rep100 6:Rout +Inlay134RUGOSIDAD0,001,002,003,004,005,006,007,008,009,0010,0011,002000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020TI EMPO ( AOS)1.Base Option 3:Routine+SDress+50mm overlayAHUELLAMIENTO0,005,0010,0015,0020,0025,0030,0035,002000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020TIEMPO (AOS) AHULLAMIENTO (mm)1.Base Option 3:Routine+SDress+50mm overlay135COSTO DE USUARIO POR VEH-KM(Heavy Truck)ALTERNATIVAS 1 Y 30,600,700,800,902000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020TIEMPO (AOS)COSTO (US$)1.Base Option 3:Routine+SDress+50mm overlayCOSTO DE USUARIO POR VEH-KM(Heavy Truck)0,600,700,800,901,001,102000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020TIEMPO (AOS)COSTO (US$)1.Base Option 2:Routine+50mm overlay 3:Routine+SDress+50mm overlay4:Rout+Mill75+Replace75 5:Rout+Mill75+Rep100 6:Rout+Inlay136Informacin y aplicacin de las categoras de trnsito Trnsito normal. Trnsito medio diario anual (TMDA). Composicin inicial. Transito futuro. Trnsito desviado. (se aplica solamente en anlisis por proyecto) Ao de inicio. Trnsito medio diario anual (TMDA). Composicin inicial. Transito futuro. Trnsitogenerado.(seaplicasolamenteenelcasodeincluir trabajos de mejoramiento) Ao de inicio relativo. Trnsito futuro.Volumen, composicin y ratas de crecimiento Volumen - AADT para MT yNMT Composicin vehculo representativo (%) Crecimiento para perodos especficos Porcentaje de incremento anual % Incremento anual del AADT Actual AADT137IRITIEMPOPerodo presupuestalBeneficios estimadosAnlisis presupuestalCalibracin Eselajustedelosparmetrosdeunmodeloquepermiten lograrlamayorexactituddelarepresentacin delas condiciones simuladas durante su aplicacin. La calibracin depende principalmente del tipo de aplicacin y los recursos disponibles para efectuarla. Considerando que hay una relacin directa entre el tiempoyel esfuerzo, conla confiabilidady la exactitud, se debebuscar el equilibrioquegaranticerendimiento,economay confiabilidad. La calibracin es ms confiable en funcin dela calidad delos datos.1383Consideraciones importantes Objeto de la calibracin Ajustarlosparmetrosdelmodeloparaaumentarla precisin de la representacin de las condiciones locales. Datos de entrada Deben ser correctamente interpretados. Deben tener una precisin acorde con la confiabilidad que se desea para los resultados.5Aspectos que justifican la calibracin del HDM-4 Deterioro vial y efecto de los trabajos Losmodelossedebenajustarparaquereflejen fielmenteelincrementodelosdeterioroslocalesyel efecto de las prcticas de mantenimiento. Efecto en los usuarios Losmodelosseajustanparapredecircorrectamentela magnituddeloscostosylarelacinentrelos componentes.139La confiabilidad de los modelos de prediccin Depende de la combinacin de tres aspectos: La validez de las relaciones de los modelos La exactitud y calidad de los datos de entrada El anlisis de los factores de la calibracin empleados. Puestoquelasrelacionesdelosmodeloshan demostradoserconsistentesyaplicablesenvarios pases,laconfiabilidaddelamayoradelosanlisis dependedelosdatosdeentradaylosfactoresdela calibracin [Bennett et al 2000].8Niveles de Calibracin Nivel 1: Aplicacin bsica Definir los parmetros ms crticos. Nivel 2: Calibracin Medicin de los parmetros claves. Orientar las investigaciones de campo. Nivel 3: Adaptacin Emprendermayoresinvestigacionesdecampoparaafinar las relaciones fundamentales.140Factor de iniciacin del agrietamientoICA=Kcia{CDS2*a0exp[a1 SNP+ a2(YE4/SN2)] + CRT}ICA Inicio del agrietamiento, en aos.CDS Indicador de defectos para la superficieasfltica.SNP Nmero estructural del pavimento.YE4 Nmero de ESALs por ao en millones/carril.CRT Retardo en el agrietamiento debido al mantenimiento.KciaFactor de calibracin para iniciacin del agrietamiento.Iniciacin del agrietamientoKci = 1.00 Kci = 1.80 Kci = 0.55Inicio del agrietamiento01020304050607080901000 5 10 15 20AosPorcentaje del rea agrietada141Modelos de Progresin del AgrietamientoModelodeProgresindeTodaslasGrietas EstructuralesdACA = Kcpa (CRP/CDS) ZA [(ZA a0 a1 tA + SCA a1) 1/a1- SCA]dACA Incrementoenelreadetodas lasgrietasestructurales duranteelaodeanlisis,enporcentajedelreade calzadaProgresin del agrietamientoProgresin del agrietamiento01020304050607080901000 5 10 15 20AosPorcentaje del rea agrietadaKcp = 1.0 Kcp = 2.0 Kcp = 0.4142Modelo calibradoCalibracin01020304050607080901000 5 10 15 20AosPorcentaje de rea agreitadaHDM-4 ObservadadoPasos Generales para la Implementacin de un Sistema de Gestin Vial (SGV) Tomarladecisindeimplementarel Sistema. Formar un equipo de trabajo. Revisin de organizaciones existentes. Definicin detallada del plan de trabajo. Implementacin deun sistema piloto. Implementacin a gran escala. Revisin peridica del sistema.143Beneficios de la Implementacin de un SGV Laredmantienepermanentementeunniveldeservicioalto en el tiempo. Lasobrasdemantenimientoobedecenunaprogramacina largo plazo logrando optimizar los recursos disponibles. Lainfraestructuranuncaalcanzanivelesdedeterioro inadmimisibles. Elsistemaconlainformacinqueelmismoproducese corrige y mejora continuamente.Potenciales problemas en la implementacin Institucionales: Falta de coordinacin, comunicacin y respaldo institucional. Personal inexperto. Expectativas y perspectivas diferentes entre los actores. Tcnicos: Equipos y procedimientos inadecuados. Falta de personal idneo. Deficiencia en la administracin y obtencin de los datos. Inconsistencia de los resultados. Financieros: Dficit de fondos. Incertidumbre de financiamiento. Polticos: Percepcin poco realista sobre los objetivos del sistema.144Muchas Gracias por su Atencin!!!Hasta una nueva Oportunidad!!mauricio.salgado@javeriana.edu.cowww.javeriana.edu.co