UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

EVALUACION DEL ESTADO ACTUAL DEL PAVIMENTO FLEXIBLEDEL TRAMO PARQUE INSDUSTRIAL- QUEBRADA HONDA EN ELDISTRITO DEL TAMBO-HUANCAYO-JUNIN

Autor (es) : Alcibades Ciro Quispe Alvinagorta Gabriela Urrutia Salvador

RESUMEN

El diseo y el mantenimiento de las estructuras de pavimentos flexibles es un tema de estudio e investigacin, como consecuencia de los diversos resultados obtenidos en la construccin y, particularmente, en la recuperacin de la estructura de las vas vehiculares pavimentadas.Este trabajo de investigacin, realiza un diagnostico visual para el tramo de la va existente Parque Industrial y Quebrada Onda, haciendo uso del mtodo PCI, segn el criterio y parmetros de la Norma ASTM 5340-98 Mtodo de Evaluacin del PCI, el cual pretende saber las condiciones actuales de la estructura y la superficie de rodadura, con un trabajo de campo, en el cual se realiza el recorrido de la va anotando las fallas localizadas y determinando la severidad de las mismas, haciendo uso de instrumentos de medicin y el catlogo de fallas para pavimentos asfalticos, despus del levantamiento de fallas se realiza el trabajo en gabinete con el clculo final de PCI, siendo este el primer paso para lograr una va pavimentada de mejor calidad y que cumpla correctamente su tiempo de vida til.El trabajo se realiz con mucho entusiasmo y dedicacin, esperamos que sirva como material de consulta a estudiantes de pregrado o posgrado, esto con el fin de confrontar y comparar los conceptos tcnicos, acadmicos y parmetros empleados para los diferentes tipos de diseo, determinando las diferencias en que ellos se derivan y que al ser aplicados puedan o no desarrollar resultados objetables e inadecuados con respecto a los comportamientos de la situacin real de la estructura.

ABSTRACT

The design and maintenance of flexible pavement structures is a subject of study and research, because of the various results in the construction and particularly in the recovery of the vehicle structure paved roads.This research, carried out a visual diagnosis for the length of the existing road Industrial Park and Quebrada Onda, using the PCI method, according to the criteria and parameters of ASTM 5340-98 PCI Assessment Method, which claims to know the current condition of the structure and the tread, with a field in which the path of the scoring is done via localized failures and determining the severity there of, using measuring instruments and catalog failure to asphalt pavements, after removal of faults cabinet work is done with the final calculation of PCI, which is the first step toward a paved road better and properly fulfill his lifetime.The work was done with enthusiasm and dedication, we hope to serve as reference material to undergraduate or graduate students, this in order to confront and compare the technical concepts, academics and parameters used for different types of design, determining the differences in that they are derived and when applied may or may not develop objectionable results and inadequate with respect to the behavior of the real situation of the structure.

INTRODUCCIN

La necesidad de realizar el estudio del estado en que se encuentra el pavimento y las fallas que este presenta en el tramo parque industrial-quebrada onda se realiza debido a los distintos problemas que este ocasiona en la poblacin como es el trfico y trnsito vehicular daos ambientales que con el pasar de los aos van aumentando debido a la gran demanda vehicular y a la falta de mantenimiento de la carretera, si bien es cierto el pavimento tiene distinto componente que reaccionan con los distintos factores a los que est expuesto como son, los cambios climticos, intensidad del trnsito circulante, sus deformaciones, las condiciones de drenaje y sub-drenaje, que a consecuencia de ellos es su deterioro y es por ello que requiere de conservacin y mantenimiento eficiente, rpida y econmica para lograr su mayor durabilidad o al menos llegar a su periodo de vida ya establecido. Hoy en da es una preocupacin que afecta a todos los ciudadanos en general ya que se vive una realidad alarmante, pues es imposible tener un viaje seguro y placentero debido a las innumerables fallas presentes en el pavimento que da tras da va disminuyendo su serviciabilidad y sin reparo alguno va creciendo el problema de estabilidad y una mejora de calidad de vida hacia poblacin. La solucin ms evidente a este problema efectivamente seria en reparar el pavimento daado o remover toda la capa asfltica y renovarlo dejndolo en una condicin optima pero no sera la mejor solucin ya que el problema no terminara ah ya que pasara lo mismo con el nuevo pavimento porque no solo basta con reparar el dao, sino que es necesario evaluar el comportamiento de la va y saber cundo es necesario darle el mantenimiento correspondiente para evitar repararlo nuevamente e incurrir en lo mismo y por ende hacer gastos innecesarios El mtodo de evaluacin del comportamiento del pavimento que se realizara es el Procedimiento estndar para la inspeccin del ndice de condicin del pavimento en caminos (ASTM D6433-03) o mejor conocido como el METODO DEL PCI para determinar la intensidad de incidencia y determinar el valor (0-100), el mismo que indicara su estado. En este trabajo se analizara la causa del dao, se inspeccionar cada falla existente y siguiendo el procedimiento descrito en el mtodo, se estimar el estado real del pavimento.

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La provincia de Huancayo est situada 3,260msnmen plenoValle del Mantaro, en la margen izquierda delrodel mismo nombre, lo que confirma a Huancayo como una de lasciudades ms altas del Pery ladcima en el mundo tambin se encuentra ubicado en la regin sur central de los Andes, entre las coordenadas: Latitud Sur 1200'50" y Latitud Oeste 75 13'11" del meridiano de Greenwich a una altitud de 3271 m.s.n.m. La superficie total del Distrito es de 355,800 Has segn la carta nacional y el levantamiento catastral 2011, elaborada por el Instituto Nacional De Estadsticas e informtica (INEI) El acceso a la ciudad de Huancayo se realiza desde Lima mediante la utilizacin de la carretera principal asfaltada Carretera Central.

El rea de estudio ubicado a una Altitud a 3,260 m.s.n.m. goza de un clima templado y seco con una temperatura ambiental media anual del orden de 6 - 18 C, precipitacin promedio multianual de 800 mm, humedad relativa media anual de 80, acorde a la informacin meteorolgica registrada en la Estacin Climatolgica de HUAYAO ubicada en la provincia de Chupaca y que se puede considerar representativa para el rea de inters.

Usualmente no se suelen suceder heladas, sin embargo, las temperaturas extremas mnimas ocurren durante los meses de Mayo, Junio, Julio y agosto con valores hasta de alrededor de 2 C pero que no tienen mayores efectos dainos en los cultivos de tipo agrcola ni en la salud de los pobladores. El clima del rea de estudio es propicio para la vida humana y para una agricultura intensiva, pudindose cultivar papa, maz, frutales, hortalizas y otros. Como vemos la Provincia de Huancayo, es una ciudad en un proceso de desarrollo, con mucha afluencia de vehculos de transporte, el parque automotor va en crecimiento como podemos apreciar y por ende no es ajeno a la problemtica, del deterioro de pavimento flexible.

El ingreso a la Ciudad de Huancayo o Salida a la ciudad de Lima de pavimento asfaltico se encuentra en proceso de colapso estructural a causas asociadas a su uso, diseo y proceso constructivo llegando a afectar a la poblacin que se traslada entre las ciudades de Huancayo Lima, por motivos de comodidad seguridad y funcionalidad, siendo estas fallas presentes en toda la va y observadas a simple vista en la carpeta asfltica como son Piel de cocodrilo, Exudacin, Fisuras en bloque, Fisuras longitudinales, Desprendimientos y peladuras, Ahuellamiento, Fisuras Transversales. Los pavimentos asflticos o flexibles presentan una serie de fallas cuya prevencin y/o correccin es abordada por operaciones de mantenimiento, las que suelen agruparse en tres categoras: operaciones rutinarias; operaciones peridicas y operaciones de restauracin. Desconociendo el estado actual de la va por mtodos que nos ayuden a determinar el grado de colapso de la estructura vial.

2. HIPOSTESIS

La condicin actual de la va Carretera Central Huancayo - Lima, se encuentra deteriorada mostrando fallas en todo el tramo a causa de un mal diseo estructural, o culminado el tiempo de vida til.

3. MARCO TEORICO

El deterioro es un problema que se ve en todos los pavimentos, estos interrumpen la circulacin del trnsito haciendo que sea incomodo el viaje a travs de ellas, y no permiten el desarrollo de las ciudades. Por eso es que se busca determinar posibles factores que causan estos deterioros para poder corregirlos, y as disminuir este problema.

El pavimento es la superestructura de la obra vial, que hace posible el transito expedito de vehculos con la comodidad, seguridad y economa previstos por el proyecto.

(Rico Rodrguez, 1977, Pg. 99)

La historia ha demostrado cun importante son los medios de comunicacin, dentro de estos medios se encuentra el ms antiguo que es el medio terrestre. Al principio el transporte se haca en vas hechas de arena, conglomerados pero esto quedo atrs ya que se descubri el asfalto el cual es un material viscoso, pegajoso y de color negro, usado como aglomerante en mezclas asflticas para la construccin de carreteras o autopistas. Este material permiti una mejora considerable en las vas de comunicacin, logrando una mejor conexin entre ciudades, permitiendo la mejor circulacin de vehculos, y llegando ser los principales ejes de comunicacin en el mundo.

En el mundo donde los pavimentos son fuente principal del trnsito, se debe minimizar su deterioro esto se logra realizando nuevos diseos estructurales y realizando investigaciones, debido a que hay muchos factores que influyen de manera directa en el deterioro un caso es el clima, el cual varia en diferentes pases, otro factor es el tipo de transito que va a circular, los tipos de suelos y muchos ms. Los defectos que presenta un pavimento y que disminuyen la comodidad del usuario o la vida de servicio de esa estructura, frecuentemente corresponden a defectos constructivos y difcilmente pueden clasificarse como deterioros. Sin embargo, atendiendo al hecho de que habrn de ser corregidos mediante labores de mantenimiento o conservacin, como es el caso de juntas mal acabadas se han incluido como deterioros. Adicionalmente puede argirse que tales defectos pueden sufrir un deterioro gradual con el paso de los vehculos y convertirse as en verdaderos deterioros del pavimento.

ENSAYO MARSHALL (NORMAS: AASHTO T-245, ASTM D-1559)

Uno de los mtodos de diseo de mezclas ms usados en la actualidad es el mtodo Marshall. Esta tcnica de estudio fue desarrollada por bruce Marshall siendo US Army cops of engineers quien depuro y adiciono ciertos aspectos a las propuestas de Marshall al punto de que el ensayo fue normalizado como ASTMD1559. El mtodo de Marshall es un experimento de laboratorio dirigido al diseo de una adecuada mezcla asfltica por medio del anlisis de su estabilidad, fluencia, densidad y vacos.

Una de las virtudes del mtodo Marshall es la importancia que se asigna a las propiedades densidad / vacos del material asfaltico. Este anlisis garantiza que las importantes proporciones volumtricas de los componentes de la mezcla estn dentro de rangos adecuados para asegurar una mezcla durable. Desafortunadamente una de sus grandes desventajas es el mtodo de compactacin de laboratorio por impacto el cual no simula la densificacin de la mezcla que ocurre bajo trnsito en un pavimento real.

El propsito del mtodo Marshall es determinar el contenido ptimo de asfalto para una combinacin especfica de agregados. El mtodo tambin provee informacin sobre propiedades de la mezcla asfltica en caliente y establece densidades y contenidos ptimos de vaco que deben ser cumplidos durante la construccin del pavimento.Este mtodo solo se aplica a mezclas asflticas (en caliente) de pavimentacin que usan cemento asfaltico clasificado con viscosidad o penetracin y que contienen agregados con tamaos mximos de 25 .0mm o menos . El mtodo puede ser usado para el diseo en laboratorio, como para el control de mezcla asfltica de pavimentacin.

Los dos datos ms importantes del diseo de mezclas del Mtodo Marshall son:

Anlisis de la relacin de vacos-densidad. Prueba de estabilidad-flujo de las muestras compactadas.4. METODOLOGA DE LA INVESTIGACINLa investigacin realizada es de tipo DESCRIPTIVA EXPERIMENTAL, a razn de que se realiz distintos ensayos tanto en laboratorio como en forma de investigacin terico mediante la observacin a la muestra estudiada para determinar su comportamiento que se da debido a los factores a los que est expuesto en su contexto. Para luego analizarlos y sacar conclusiones sobre el tema de estudio mediante mtodos experimentales.5. RESULTADOS OBTENIDOS POR EL CLCULO DEL PCI Y ENSAYO MARSHAL:

ENSAYOS PREVIOS

LAVADO ASFALTICO

El ensayo desarrollado en la prctica de laboratorio de pavimentos tiene como objetivo principal determinar la cantidad de asfalto presente en dicho pavimento, asi como la granulometra de los agregados utilizados, siendo de gran importacia este ensayo cuando se quiera verificar la calidad de una carpeta asfltica, y asi determinar si cumple con las especificaciones de graduacion para pavimenteos flexibles, con lo cual se reduce la vida til del pavimento , asi como su resistencia.

ENSAYO DE ADHERENCIA DE AGREGADO- BITUMEN MTC E 520

EL concepto de adherencia en el diseo de mezcla asfltica est relacionado a la afinidad del agregado por el asfalto, es la tendencia del agregado a aceptar y retener una capa de asfalto. Este mtodo describe los procedimientos de revestimiento e inmersin esttica para determinar la capacidad de retencin de una pelcula bituminosa sobre una superficie de agregado en presencia del agua.Esto es aplicable para ambos bitmenes: RC y Cemento asfaltico. Donde se desee evitar el desprendimiento, se puede agregar algn aditivo.

El grado de penetracin del cemento asfltico se especifica en ASTM D-946, con cinco penetraciones estndares, 40-50, 60-70, 85-100,120-150. Un valor de penetracin representa un cemento asfltico blando. Por ejemplo, 40-50 es un grado alto y 200-300 es un grado blando.

ENSAYO DE ADHERENCIA AGREGADO - BITUMEN MTC E 520

N de Muestra123

Tipo de Asfalto (Grado de Penetracion)PEN 120 - 150PEN 120 - 150PEN 120 - 150

Recubrimiento (%)95.8297.4596.63

Porcentaje Especificado> 95> 95> 95

Porcentaje de Recubrimiento Estimado> 95> 95> 95

Finalmente en el cuadro siguiente se pueden obtener solo las fallas existentes en la va en estudio, como son:

En el siguiente grafico basado en el cuadro anterior se puede obtener que el 33% de fallas son los Huecos, el 18% es de Piel de Cocodrilo, el 17% es de parcheo y el 8% agrietamiento en bloque.

En base a los mtodos de clculo realizados se opt por tomar el resultado del promedio de clculo del programa UnalPci, y del clculo realizado por nosotros, el cual nos dice que el diagnstico del estado situacional de la va en estudio es Malo debido a un PCI de 40.

En la siguiente tabla se presenta la escala de calificacin de de la serviciabilidad segn la norma AASHO:

Con el PCI que tenemos se ubica en el estado de serviciabilidad mala segn esta tabla de ASSHO.

6. RESULTADOS Las fallas localizadas en el diagnstico de la va fueron: Piel de Cocodrilo, Agrietamiento en bloque, grieta de borde, grieta longitudinal y transversal, parcheo, pulimiento de agregado, huecos, y desprendimientos de agregados.

Las causas principales de las fallas localizadas en el diagnstico de la va son principalmente: la condicin climtica de la zona, las cargas de trnsito, materiales de baja calidad y falta de alcantarillas.

Se puede concluir que los das Sbado, domingo y feriados corresponde a los das donde se evidencia ms flujo vehicular y que estos se registran entre 5 y 3pm. Presentando vehculos de alto tonelaje en un 2% que exceden en la carga mxima permisible generando una de las fallas ms frecuentes que son los huecos.

En cuanto a las fallas longitudinales y transversales son producidas por proceso constructivo incorrecto y alto transito; las grietas longitudinales han sido originadas contraccin de la mezcla asfltica por endurecimiento del bitumen y por accin de transito seccionada, las grietas transversales han sido originadas por insuficiente espesor de pavimento, falta de sobre ancho de las capas inferiores de los bordes, perdida de flexibilidad debido al exceso de filler y envejecimiento del asfalto.

En la inspeccin visual y diagnostico vial realizado al tramo en estudio, mediante el procedimiento PCI (ndice de condicin del Pavimento), se concluy que el estado actual del pavimento del Parque Industria a Quebrada Onda, se encuentra en un estado MALO debido a un valor de PCI de 40, segn los rangos de clasificacin anteriormente enunciados y confirmados al realizar un recorrido por la va.

Debido al resultado de PCI de la va y con su Diagnostico Malo, podemos indicar que el pavimento se encuentra en condiciones de circulacin normal, pero que perjudican el trnsito de los vehculos, y no brinda un adecuado confort a los mismos y a los conductores y pasajeros.

Segn la categora de mantenimiento sugerido segn condicin actual de las vas, para un INDICE DE CONDICION DE PAVIMENTOS MALO, se debe de realizar un MANTENIMIENTO INTENSIVO Y DE INMEDIATO.

El mtodo PCI, se realiza para poder determinar las vas que requieren mantenimiento, rehabilitacin, o cambio total de la va, y as poder plantear los estudios siguientes con un buen anlisis de costos y tiempo.

Segn los resultados expuestos anteriormente, en el diseo de mezcla asfltica analizada cumple con las especificaciones sealadas en la norma segn la (granulometra). Comprobando as que las proporciones tanto de agregado grueso, fino y cemento asfltico fueron las adecuadas que se utilizaron para la elaboracin de la carpeta asfltica.El ensayo granulomtrico que se realiz en el lavado asfltico cumple a 100% con los parmetros de graduacin para pavimentos flexibles, con la cual cumple con la vida til del asfalto que se le determino as como su resistencia.

Al realizar el ensayo de adherencia se pudo determinar su ndice de adhesividad con un valor de 4 la cual segn las especificaciones de calidad de cemento asfaltico, no produce desprendimiento.

A partir de la evaluacin de los datos experimentales correspondientes a probetas extradas del tramo de la avenida estudiada se determina que el pavimento presenta una carpeta asfltica de calidad aceptable.7. BIBLIOGRAFA 1. ING. ALFONSO MONTEJO FONSECA, ingeniera de Pavimentos para Carreteras. Tercera Edici6n. Colombia: Universidad Catlica de Colombia; 2006.

2. ING. EDUARDO MBA LOZANO, ING. RICARDO TABARES GONZALES. Diagn6stico de va existente y diseo de pavimento flexible mediante parmetros obtenidos del estudio en Fase de la Va acceso al Barrio Ciudadela del Cate-Va La Badea. [Monografa]. Colombia: Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales Facultad de Ingeniera y Arquitectura especializaci6n en Vas y Transportes; 2005.

3. ING. ESP. LUIS RICARDO VASQUEZ VARELA. Pavement Condition lndex (PCl) Para Pavimentos Asflticos y de Concreto en Carreteras. Colombia: Universidad nacional de Colombia; Febrero 2002.

4. TRADUCCION ESPANOL. Norma ASTM 5340-98 Mtodo de Evaluaci6n del PCl. setiembre 2004.

5. BETANZO QUEZADA, E. Y ZAVALA PELAYO, R. El Mantenimiento de Pavimentos en Vialidades Urbanas: El caso de la Zona Metropolitana de Quertaro (Mxico). Ingeniera, revista Acadmica de la FI-UADY (Mxico) 2008; 65-75, ISSN: 1665-529X.

6. J.A. RODRGUEZ DERAS, Incidencia de los Agregados en el Comportamiento de las Carpetas Asflticas, Ministerio de Obras Pblica, Transporte, Vivienda y Desarrollo Urbano, Repblica de El Salvador,1998

7. SILENE MINAYA GONZALEZ-ABEL ORDOEZ HUAMAN, Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos volumen I. Universidad Nacional De ingeniera PERU, 2001

2