UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL -...
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE TITULACION PREVIA A LA OBTENCION DE TITULO DE INGENIERO CIVIL NUCLEO ESTRUCTURANTE: VIAS TEMA “ANALISIS DEL DETERIORO ESTRUCTURAL POR AHUELLAMIENTO EN LA CARPETA ASFALTICA MEDIANTE EL ESTUDIO DE TRÁFICO EN UN TRAMO DE LA VIA EN LA AVENIDA LEON FEBRES CORDERO RIVADENERIA” AUTOR EVELYN MARITZA PALADINES UNUZUNGO TUTOR ING. GUSTAVO RAMIREZ 2015-2016 GUAYAQUIL-ECUADOR
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
TRABAJO DE TITULACION
PREVIA A LA OBTENCION DE TITULO DE
INGENIERO CIVIL
NUCLEO ESTRUCTURANTE:
VIAS
TEMA
“ANALISIS DEL DETERIORO ESTRUCTURAL POR AHUELLAMIENTO EN LA
CARPETA ASFALTICA MEDIANTE EL ESTUDIO DE TRÁFICO EN UN TRAMO DE
LA VIA EN LA AVENIDA LEON FEBRES CORDERO RIVADENERIA”
AUTOR
EVELYN MARITZA PALADINES UNUZUNGO
TUTOR
ING. GUSTAVO RAMIREZ
2015-2016
GUAYAQUIL-ECUADOR
AGRADECIMIENTO
En primer lugar agradezco a Dios por haberme permitido llegar en este momento de mi vida
y poder cumplir una de las metas de mi vida, también agradezco a mi familia por el apoyo
incondicional, a mi mamita bella que ha estado empujándome para cumplir esta meta, a mi
esposo y a mi hijo bendiciones que dios me dio, para tener la fuerza y voluntad ya que por ellos
lo hago todo lo que hago día a día.
DEDICATORIA
Este trabajo va dedicado a mi mama, hermanos, esposo e hijo que son los que me han ayudado
en alcanzar unos de los propósitos de mi vida, que son la fuerza para muchas metas más que
están por venir. A todos los profesores y amigo que me han apoyado en cada momento.
TRIBUNAL DE GRADUACION
Ing. Eduardo Santos Baquerizo, M. Sc. Ing. Gustavo Ramírez
Decano de la Facultad de CC.MM.FF Tutor de Proyecto de Titulación
Ing. Carlos Mora MSc. Ing. Julio Vargas Jiménez MSc.
Miembro de Tribunal de Sustentación Miembro de Tribunal de Sustentación
DECLARACION EXPRESA
Art.- XI del reglamento de graduación de la Facultad de Ciencias Matemáticas y
Físicas de la Universidad de Guayaquil.
La responsabilidad por los hechos, ideas y doctrinas expuestos en este Trabajo de Titulación
corresponde exclusivamente al autor, y el patrimonio intelectual del Trabajo de Titulación
corresponderá a la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Evelyn Paladines Unuzungo
CI 0705454353
INDICE
CAPITULO I
1.- Introducción 1
1.1.- Ubicación 2
1.2.- Planteamiento de Problema 2
1.3.- Causas del Problema 3
1.4.- Delimitación del Tema 3
1.5.- Objetivos 4
1.5.1.- Objetivos Generales 4
1.5.2 Objetivos Específicos 4
CAPITULO II
2.1.- Pavimentos Flexibles 6
2.1.1.- Elementos estructurales que integran un pavimento 7
2.1.1.1.- Base 7
2.1.1.2.- Sub-base 7
2.1.1.3.-Subrasante 8
2.1.2.- Asfalto 8
2.1.3.- Ventajas y Desventajas del uso de Pavimentos Flexibles 9
2.1.4.- Tipos de Fallas 10
2.1.4.1.- Fisuras y Grietas 11
2.1.4.1.1.- Fisuras y Grietas por fatigamiento 11
2.1.4.1.2.- Fisuras y Grietas en Bloque 12
2.1.4.1.3.- Grietas de borde 14
2.1.4.1.4.- Fisuras y grietas longitudinales y transversales 15
2.1.4.1.5.- Fisuras y grietas reflejadas 17
2.1.4.2.- Deterioro Superficial 18
2.1.4.2.1.- Parches deteriorados 18
2.1.4.2.2.- Baches en Carpeta Asfáltica y Tratamiento Superficial 19
2.1.4.2.3.- Ahuelllamiento 20
2.1.4.2.4.- Deformación Transversal 23
2.1.4.2.5.- Exudaciones 24
2.1.4.2.6.- Desgaste 25
2.1.4.2.7.- Perdidas de áridos 26
2.1.4.2.8.- Ondulaciones 27
2.1.4.3.- Otros Deterioros 29
2.1.4.3.1.- Descenso de la Berma 29
2.1.4.3.2.- Surgencia de Finos y agua 29
2.1.4.3.3.- Separación entre berma y pavimento 30
2.2.- El trafico 31
2.3.- Guía del diseño de la estructura de pavimento AASHTO-93 33
2.3.1.- Componentes Estructurales de diseño 33
2.3.1.1.- Subrasante 33
2.3.1.2.- Sub-Base 34
2.3.1.3 Base 35
2.3.1.4 Capa de Rodadura 37
2.3.2 Método de diseño 37
2.3.2.1 Desviación Estándar 39
2.3.2.2.- Seviciabilidad 40
2.3.2.3.- Factores de distribución por carril 41
2.3.2.4.- Modulo de resiliente 42
2.3.2.5.- Numero Estructural 43
2.3.2.6- Coeficiente de drenaje 49
2.3.2.7.- Confiabilidad 51
2.3.2.8.- Subrasante 52
2.4.- Método de Refracción Microtremor (REMI) 52
2.5.- Método Marshall 56
CAPITULO III
3.-Analisis visual del deterioro del pavimento y estudio de trafico 57
3.1.- Análisis visual del deterioro del pavimento flexible de la vía de estudio 57
3.2.-Estudio de Tráfico 58
3.2.1.- Relación entre la demanda vehicular y la oferta vial 60
3.2.1.1.- Demanda Vehicular 60
3.2.1.2.- Oferta Vial 60
3.2.1.3.- Vialidad del sector 61
3.2.2.- Determinación de la demanda actual (Trafico promedio diario anual
TPDA) 61
3.2.2.1.- Conteo de Tráfico 61
3.2.2.2.- Variaciones de Tráfico 64
3.2.3.- Determinación de la demanda actual proyectada 67
3.2.3.1.- Trafico futuro 67
3.2.3.2.- Proyección de Tráfico a 20 años 70
3.2.4.- Calculo de Esal´s 75
CAPITULO IV
4.- Diseño de Pavimentos Flexibles 79
4.1.- Diseño de Pavimento procedimiento Normativa AASHTO-93 79
CAPITULO V
5.- Ensayo de Refracción Microtremor REMI 91
5.1.- Tipo de arreglo utilizado 91
5.2.- Equipos Utilizados 92
5.3.- Resultados del ensayo de campo 93
CAPITULO VI
6.- Ensayo de la Capa de Rodadura existente 99
6.1.- Extracción de núcleos 99
6.2.- Ensayo de Estabilidad y Flujo 101
6.3 .- Ensayo Granulométrico 105
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 111
ANEXOS 113
BIBLIOGRAFIA 123
LISTAS DE FIGURAS
Figura 2. Capas de pavimentos Flexibles
Figura 2.1 Etapas para la preparación de la Base
Figura 2.2 Etapas para la preparación de la Subrasante
Figura 2.3. Carta para estimar el coeficiente estructural a1 a partir del módulo elástico
(carpeta asfáltica) Fuente: Guía para pavimentos flexibles de la AASHTO
Figura 2.4. Nomograma para estimar coeficiente estructural a1 a partir de la Estabilidad
Marshall (carpeta asfáltica) Fuente: Guía para pavimentos flexibles de la AASHTO
Figura 2.5. Nomograma para estimar el coeficiente estructural a2 para una base granular.
Fuente: Guía para pavimentos flexibles de la AASHTO
Figura 2.6. Nomograma para estimar el coeficiente estructural a3. Para una sub-base
granular. Fuente: Guía para pavimentos flexibles de la AASHTO.
Figura 2.7 Perfil REMI Vs. Fuente: http://ingeosolum.blogspot.com/2011/12/refraccion-
sismica-integrada-con.html
Figura 2.8. Realización de perfiles REMI . Fuente de ruido: ayudantes corriendo
LISTA DE TABLAS
Tabla 2.1 Numero de ejes equivalentes (eje simple). Fuente AASHTO-93
Tabla 2.2. Especificaciones Generales para sub-bases. Fuente MOP-001-F-2002. TOMO 1
Tabla 2.3. Granulometría de las diferentes Sub-bases. Fuete MOP-001-F-2002-TOMO I
Tabla 2.4. Especificaciones Generales. Fuente MOP-001-F-2002. TOMO I
Tabla 2.5 Granulometrías para bases. Fuente-001-F-2002-TOMO I
Tabla 2.6 Granulometrías para capas de rodadura. Fuente MOP-001-F-2002.TOMO I
Tabla 2.7 Valores recomendados de índice de servicio. Fuente AASHTO- 93
Tabla 2.8 Porcentaje real durante la vida de diseño. Fuente AASHTO-93
Tabla 2.9 Módulo de Resiliente de acuerdo al CBR de la subrasante. Fuente AASHTO-93
Tabla 2.10 Espesores de carpeta asfáltica y base de acuerdo al número de Esal´s. Fuente
AASHTO-93
Tabla 2.11 Coeficiente estructural a1 . Fuente AAHSTO
Tabla 2.12 Especificaciones para el Coeficiente de Drenaje. Fuente procedimiento AASHTO
Tabla 2.13 Calidad de Drenaje. Fuente: procedimiento AASHTO
Tabla 2.14 Niveles de confiabilidad Recomendada. Fuente: Procedimiento AASHTO
Tabla 2.15 Clasificación Sísmica del Terreno. Fuente IBC (2006)
Tabla 3.1 Factor Mensual. Fuente MTOP 2011
Tabla 3.2 Tasas de Crecimiento. Fuente Departamento de Factibilidad del MTOP
Tabla 3.3 Tasas de crecimiento vehicular. Fuente departamento de factibilidad del MTOP
Tabla 3.4 Tabla Nacional de Pesos y Dimensiones: Fuente: MTOP
Tabla 6.1 Método Marshall (MTC E 504)
REFERENCIAS
(Ref. Pág 273 Ingeniería de Pavimentos para Carreteras /2002 Alfonso Montejo Fonseca).
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CAPITULO I
INTRODUCCION
El motivo por el cual se está realizando este trabajo es para determinar que está produciendo
este tipo de falla en la vía LEON FEBRES CORDERO RIVADENEIRA, ya que esta conecta
el Puerto Marítimo con el Puente Alterno Norte (PAN).
El ahuellamiento es el tipo de falla que encontramos aquí, la cual se produce por diversos
factores, como:
El drenaje
La estructura del pavimento: (material utilizado o mala compactación)
Mal Diseño de pavimento
Carpeta asfáltica
Para ello se van a realizar un ensayo de Refracción Microtremor (REMI), y extracciones de
núcleos de la carpeta asfáltica, también se procederá a realizar un estudio de tráfico y obtener
nuestro ESSALS y realizar un diseño de pavimento para la circulacion vehicular que está
pasando actualmente, también obtendremos el CBR de la subrasante, información que será
obtenida por la ASESORIA Y ESTUDIOS TECNICOS CLTDA. Quien realizo los estudios
corresponcientes al Municipio de Guayaquil, mediante estudios obtendremos la causa que
produce la falla de pavimento (AHUELLAMIENTO), en la Av. Leon Febres Cordero
Rivadeneira.
2
1.1 UBICACIÓN
Fuente google earth
La ubicación de nuestro objeto de estudio se encuentra en la Av. Leon Febres Cordero
Rivadeneira, al frente tenemos un centro comercial llamado Plaza Design, cerca encontraremos
el cementerio Parque de la Paz, las coordenadas son las siguiente (Norte: 9773385,985; Este:
621887,413).
1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
En este caso analizaremos el problema de ahuellamiento que se ha producido en la vía que se
va a realizar el estudio, de acuerdo a la visita en sitio se pudo observar que en esta, hay bastante
circulación de transporte liviano ya que existen gran cantidades de urbanizaciones y transporte
pesado por lo que es el único acceso al Puente Alterno Norte (PAN) que comunica con gran
parte de las ciudades en el Ecuador y también las maquinarias pesadas por la construcción de
3
las urbanizaciones. Es por ello que se procede a estudiar el tramo de vía especificado, ya que
existen problemas de ahuellamiento, que se deberían al paso de vehículos pesados.
1.3 CAUSAS DEL PROBLEMA
En la Av. León Febres Cordero, existen problemas de daño de pavimento flexible, ya que esta
vía conecta con varias ciudades del país, y por lo tanto existe gran cantidad de circulación
vehicular de tráfico liviano y pesado, lo que probablemente sea una de las causas del daño
existente en el pavimento, otras posibles causas puede ser por el diseño que no se consideró el
paso de vehículos que existe actualmente, como también que ya haya pasado el límite de años
de trafico futuro desde que se construyó, algunas son las teorías, por ese motivo este trabajo se
basara para ver el motivo por el cual se producen el daño de pavimento flexible, se buscó un
punto específico y se lo realizara cerca del parque de la paz al frente de Plaza Design donde se
encuentra un semáforo.
1.4 DELIMITACION DEL TEMA:
El lugar a investigar está situado en la Av. León Febres Cordero Rivadeneira, diagonal al
Parque de la Paz, frente a Plaza Design con coordenadas (Norte: 9773385,985; Este:
621887,413) en el sitio de estudio existen semáforos, por ello solamente analizaremos la falla
existente en el tramo de la vía, estructura de pavimento mediante ensayo REMI existentes en
la vía perimetral y prueba de núcleo de asfalto.
4
Fuente. Google earth
1.5 OBJETIVOS
1.5.1 OBJETIVO GENERAL:
Analizar el diseño de pavimento existente y de la Carpeta de Rodadura para establecer la
problemática, del deterioro del pavimento por ahuellamiento.
1.5.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS:
1. Identificar el tipo de falla, que se encuentra en la vía y así poder realizar el respectivo
estudio.
2. Realizar un estudio de tráfico mediante conteo manual para obtener los Esal´s.
LUGAR DE ESTUDIO
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3. Realizar un ensayo de MICROTREMOR REMI para ver el tipo de material que se
encuentra.
4. Realizar el ensayo de Estabilidad Marshall y Granulometría de los agregados, para
calificar la calidad del asfalto existente
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CAPITULO II
2.1.-PAVIMENTOS FLEXIBLES
Las capas que forman un pavimento flexible son: Carpeta asfáltica, base y subbase, las cuales
se construyen sobre la capa subrasante.
Figura 2. Capas de Pavimentos Flexibles
En un pavimento flexible, la superficie de rodadura al tener menos rigidez, se deforma más y
se producen mayores tensiones en la subrasante.
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2.1.1.-ELEMENTOS ESTRUCTURALES QUE INTEGRAN UN PAVIMENTO.
2.1.1.1.- Base
La base es la capa situada debajo de la carpeta (pavimento flexible). Su función es
eminentemente ser resistente, absorbiendo la mayor parte de los esfuerzos verticales y su
rigidez o su resistencia a la deformación bajo las solicitaciones repetidas del tránsito suele
corresponder a la intensidad del tránsito pesado.
Figura 2.1 Etapas para la preparación de la base
2.1.1.2.-Sub- Base
En los pavimentos flexibles, la subbase es la capa situada debajo de la base y sobre la capa
subrasante, debe ser un elemento que brinde un apoyo uniforme y permanente al pavimento.
Esta capa no debe ser sujeta al fenómeno de bombeo y que sirva como plataforma de trabajo y
superficie de rodamiento para las máquinas pavimentadoras. En los casos que el tránsito es
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ligero, principalmente en vehículos pesados, puede prescindirse de esta capa y apoyar las losas
directamente sobre la capa subrasante. Se emplean normalmente subbases granulares
constituidas por materiales cribados o de trituración parcial, suelos estabilizados con cemento,
etc.
2.1.1.3.- Sub-rasante
Esta capa es la capaz de resistir los esfuerzos que son transmitidos al pavimento. Interviene en
el diseño del espesor de las capas del pavimento e influye en el comportamiento del pavimento.
Proporciona en nivel necesario para la subrasante y protege al pavimento conservando su
integridad en todo momento, aún en condiciones severas de humedad, proporcionando
condiciones de apoyo uniformes y permanentes.
Figura 2.2 Etapas para la preparación de la Subrasante
2.1.2.- Asfalto
Es un material aglomerante de color oscuro, que está constituido por mezclas complejas de
hidrocarburos no volátiles de alto peso molecular, originarios del petróleo crudo, en el cual
están disueltos, pueden obtenerse por evaporación natural de depósitos localizados en la
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superficie terrestre, denominados Asfaltos Naturales, o por medio de procesos de destilación
industrial cuyo componente predominante es el Bitumen.
Los asfaltos destilados del petróleo son producidos ya sea por destilación por vapor o soplados.
La destilación por vapor produce un excelente asfalto para pavimentos, mientras que el
producto de destilación por aire o soplado tiene una escasa aplicación en pavimentación.
2.1.3.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
Ventajas:
Su construcción inicial resulta más económica.
Tiene un periodo de vida de entre 10 y 15 años.
Desventajas:
Para cumplir con su vida útil requiere de un mantenimiento constante.
Las cargas pesadas producen roderas y dislocamientos en el asfalto y son un peligro potencial
para los usuarios. Esto constituye un problema serio en intersecciones, casetas de cobro de
peaje, donde el tráfico ese encuentra constantemente frenando y arrancando. Las roderas llenas
de agua de lluvia en estas zonas, pueden causar deslizamientos, pérdida de control del vehículo
y por lo tanto, dar lugar a accidentes y a lesiones personales.
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Las roderas, dislocamientos, agrietamientos por temperatura, agrietamientos tipo piel de
cocodrilo (fatiga) y el intemperismo, implican un tratamiento frecuente a base de selladores de
grietas y de recubrimientos superficiales.
Las distancias de frenado para superficies de hormigón son mucho mayor que para las
superficies de asfalto sobre todo cuando el asfalto esta húmedo y con huellas.
Una vez que se hayan formado las huellas en un pavimento de asfalto, la experiencia ha
demostrado, que la colocación de una sobrecarpeta de asfalto sobre ese pavimento no evitara
que se vuelva a presentar.
Las huellas vuelven a aparecer ante la incapacidad de lograr una compactación adecuada en
las huellas que dejan las ruedas y/o ante la imposibilidad del asfalto de resistir las presiones
actuales de los neumáticos y los volúmenes de tráfico de hoy en día.
2.1.4.- TIPOS DE FALLAS
Los tipos de fallas presentes en una estructura de pavimento flexible son:
Fisuras y Grietas.
Deterioro superficial.
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Otros deterioros.
A continuación se presenta la definición de cada uno de los deterioros y sus posibles causas,
todo aquello acompañado de un registro fotográfico que permite tener una idea más clara de
los daños que se pueden encontrar
2.1.4.1-FISURAS Y GRIETAS
2.1.4.1.1 Fisuras y grietas por fatigamiento.
Son una serie de fisuras interconectadas con patrones irregulares, que se encuentran ubicadas
en zonas donde hay repeticiones de carga. La fisuración se inicia en el fondo de las capas
asfálticas, donde los esfuerzos de tracción son mayores bajo la acción de cargas, tienen un
parecido con la piel de cocodrilo. Este tipo de daño no es común en carpetas asfálticas
colocadas sobre pavimentos de hormigón.
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Posibles Causas:
La causa más frecuente es la falla por fatiga de la estructura o de la carpeta asfáltica
principalmente debido a:
Espesor de estructura insuficiente.
Deformaciones de la subrasante.
Rigidización de la mezcla asfáltica en zonas de carga (por oxidación del asfalto o
envejecimiento).
Problemas de drenaje que afectan los materiales granulares.
Compactación deficiente de las capas granulares o asfálticas
Deficiencias en la elaboración de la mezcla asfáltica: exceso de mortero en la mezcla, uso
de asfalto de alta penetración, deficiencia de asfalto en la mezcla.
Reparaciones mal ejecutadas, juntas mal elaboradas e implementación de reparaciones que
no corrigen el daño.
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2.1.4.1.2 Fisuras y grietas en bloque.
En este tipo de falla la superficie del asfalto está dividida en bloques de forma más o menos
rectangular. Este deterioro difiere de la piel de cocodrilo en que este aparece en áreas sometidas
a carga, mientras que los bloques aparecen en áreas no cargadas.
Sin embargo, se pueden encontrar fisuras en bloque que han evolucionado en piel de cocodrilo
debido al tránsito.
Posibles Causas:
Es causada principalmente por la contracción del pavimento asfáltico debido a la variación
de la temperatura durante el día, lo que se produce en ciclos de esfuerzo – deformación sobre
la mezcla. Cuando encontramos este tipo de fisuras indica que el asfalto se ha endurecido, lo
cual sucede debido al envejecimiento de la mezcla o al uso de un tipo de asfalto que no se a
considerado de acuerdo al tipo de clima del lugar.
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Reflejo de grietas de contracción provenientes de materiales estabilizados utilizados como
base.
Combinación del cambio volumétrico del agregado fino de la mezcla asfáltica con el uso de
un asfalto de baja penetración.
Espesor del pavimento inadecuado para el nivel de solicitaciones
Baja capacidad de soporte de la subrasante
2.1.4.1.3 Grietas de borde.
Son grietas longitudinales a semicirculares que se encuentran ubicadas cerca del borde de la
calzada, se presentan generalmente por la ausencia de berma o por la diferencia de nivel de la
berma y la calzada. Generalmente se ubican dentro de una franja paralela al borde, con ancho
hasta 0,60 m2.
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Posibles Causas:
La causa principal es la falta de confinamiento lateral de la estructura debido a la carencia de
bordillos, anchos de berma insuficientes o sobrecarpetas que llegan hasta el borde del carril y
quedan en desnivel con la berma; para estos casos la fisura se genera cuando el tránsito circula
muy cerca del borde. Las fisuras producidas por esta causa por lo general se encuentran a
distancias entre 0.30 m a 0,60 m del borde de la calzada.
2.1.4.1.4 Fisuras y grietas longitudinales y transversales.
Corresponden a discontinuidades en la carpeta asfáltica, en la misma dirección del tránsito o
transversales a él. Son indicio de la existencia de esfuerzos de tensión en alguna de las capas
de la estructura, las cuales han superado la resistencia del material afectado. Donde se localizan
se puede deducir lo que ocasiono la fisura, ya que aquellas se encuentran en zonas sujetas a
carga pueden estar relacionadas con problemas de fatiga de toda la estructura.
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Posibles Causas:
Las causas más a ambos tipos de fisuras, son:
Rigidización de la mezcla asfáltica por pérdida de flexibilidad debido a un exceso de filler, o
al envejecimiento del asfalto, ocurre ante bajas temperaturas o gradientes térmicos altos
(generalmente superiores a 30°).
Reflexión de grietas de las capas inferiores, que se generan en materiales estabilizados o por
grietas o juntas existentes en placas de concreto hidráulico subyacentes. Otra causa para la
conformación de fisuras longitudinales es:
Fatiga de la estructura, usualmente se presentan en las huellas de tránsito. Otras causas para
la conformación de fisuras transversales son:
Pueden corresponder a zonas de contacto entre corte y terraplén por la diferencia de rigidez
de los materiales de la subrasante.
Riego de liga insuficiente o ausencia total.
Espesor insuficiente de la capa de rodadura
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2.1.4.1.5 Fisuras y grietas Reflejadas.
Se presenta cuando existe una capa de pavimento asfáltico sobre placas de pavimento rígido;
estas fisuras aparecen por la proyección en superficie de las juntas en dichas placas, en cuyo
caso presentan un patrón regular, o también cuando hay grietas en el pavimento rígido que se
han reflejado hasta aparecer en la superficie presentando un patrón irregular.
Posibles Causas:
Son generadas por los movimientos de las juntas entre placas de pavimento rígido o de los
bloques formados por las grietas existentes en éste, debido a los cambios de temperatura y de
humedad. Generalmente no se atribuyen a las cargas de tránsito, aunque éstas pueden provocar
fisuración en las zonas aledañas incrementando la severidad del daño.
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2.1.4.2 DETERIORO SUPERFICIAL.
2.1.4.2.1 Parches deteriorados.
Los parches corresponden a áreas donde el pavimento original fue removido y reemplazado
por un material similar o diferente, ya sea para reparar la estructura (a nivel del pavimento
asfáltico o hasta los granulares) o para permitir la instalación o reparación de alguna red de
servicios (agua, gas, etc.)
Posibles Causas:
Procesos constructivos deficientes.
Sólo se recubrió la zona deteriorada sin solucionar las causas que lo originaron.
Deficiencias en las juntas.
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Parche estructuralmente insuficiente para el nivel de solicitaciones y características de la
subrasante.
Mala construcción del parche (base insuficientemente compactada, mezcla asfáltica mal
diseñada).
2.1.4.2.2 Baches en carpetas asfálticas y tratamientos superficiales.
Cavidad, normalmente redondeada, que se forma al desprenderse mezcla asfáltica. Para
considerarla como bache al menos una de sus dimensiones un mínimo debe tener de 150 mm.
Posibles Causas:
Pavimento estructuralmente insuficiente para el nivel de solicitaciones y características de la
subrasante.
Drenaje inadecuado o insuficiente.
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Defecto de construcción.
Derrame de solventes (bencina, aceite, etc.) o quema de elementos sobre el pavimento.
2.1.4.2.3 Ahuellamiento.
Es la falla que se produce en los pavimentos asfalticos, lo cual se presenta como una huella
debido a la circulación de vehículos. Se producen en los pavimentos asfalticos, sometidos a los
altos niveles de transito, trafico pesado y a las altas temperaturas.
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TIPOS DE AHUELLAMIENTO
El ahuellamiento se puede clasificar de acuerdo al origen de las deformaciones producidas:
AHUELLAMIENTO EN LA CAPA ASFALTICA: La mezcla asfáltica bajo esta
profundidad se encuentra aislada térmicamente y además está sometida a esfuerzos
menores que las capas superiores. Este tipo de ahuellamiento es independiente del
diseño estructural del pavimento.
AHUELLAMIENTO PRODUCIDO EN CAPAS SUBYACENTES: Se produce por la
mala compactación de las capas de la subrasante. Es decir, las causas en este caso son
de tipo constructivo o de diseño estructural del pavimento.
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El ahuellamiento de la capa asfáltica ocurre por la acumulación de pequeñas deformaciones
plásticas de la mezcla que ocurren cada vez que se aplica una carga sobre el pavimento. El
asfalto (y por ende la mezcla) exhibe un comportamiento visco elástico a temperaturas de
servicio, esto es, las deformaciones que presenta ante cargas corresponden a una combinación
entre deformación plástica (o viscosa) y elástica. La componente elástica de la deformación se
recupera, mientras que la componente plástica se acumula
CAUSAS PRINCIPALES
Altas temperaturas: El ahuellamiento generalmente se produce en verano, ya que
las temperaturas altas aumentan la componente plástica de deformación del asfalto,
por lo tanto aumentan las deformaciones permanentes.
Baja velocidad de circulación: El tráfico lento disminuye la rigidez del asfalto, por
lo que aumenta la componente plástica de deformaciones, es decir, se produce un
efecto equivalente a un aumento de la temperatura de servicio.
Diseños inadecuados al nivel de tránsito.
Falta de calidad en la producción y construcción.
Sobrecargas y la falta de control en el uso de las vías de comunicación: Las cargas
pesadas aumentan la magnitud de las deformaciones y por lo tanto aumentan la tasa
de deformación de la mezcla.
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Severidades:
Baja: Profundidad menor de 10 mm.
Media: Profundidad entre 10 mm y 25 mm
Alta: Profundidad mayor que 25 mm
Evolución probable: Piel de cocodrilo, desprendimientos
2.1.4.2.4 Deformación transversal.
Las fisuras de desplazamiento se ocasionan por la falta de adherencia entre la carpeta de
superficie y la carpeta inferior. La falta de adherencia puede deberse por la presencia de polvo,
aceite, agua o cualquier otro material no adhesivo entre estas dos carpetas. Generalmente la
falta de adherencia se produce cuando no se ha colocado un riego de liga. Algunas veces la
mala compactación ocasiona la rotura de la adherencia entre las dos carpetas.
Posibles Causas:
Estructura insuficiente para el nivel de solicitaciones y características de la subrasante.
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Drenaje inadecuado o insuficiente.
Defecto de construcción.
Derrame de solventes (bencina, diesel, etc.) o quema de elementos sobre el pavimento
2.1.4.2.5 Exudaciones.
Esta tipo de daño se presenta con una película o afloramiento del ligante asfáltico sobre la
superficie del pavimento generalmente brillante, resbaladiza y usualmente pegajosa. Es un
proceso que puede llegar a afectar la resistencia al deslizamiento.
Posibles Causas: La exudación se genera cuando la mezcla tiene cantidades excesivas de
asfalto haciendo que el contenido de vacíos con aire de mezcla sea bajo, sucede especialmente
durante épocas o en zonas calurosas.
También puede darse por el uso de asfaltos muy blandos o por derrame de ciertos solventes
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2.1.4.2.6 Desgaste.
Corresponde al deterioro del pavimento ocasionado principalmente por la acción del tránsito,
agentes abrasivos o erosivos. Se presenta como pérdida del ligante y mortero. Suele encontrarse
en las zonas por donde transitan los vehículos. Este daño provoca aceleración del deterioro del
pavimento por acción del medio ambiente y del tránsito
Posibles Causas:
El desgaste superficial generalmente es un deterioro natural del pavimento, aunque si se
presenta con severidades medias o altas a edades tempranas puede estar asociado a un
endurecimiento significativo del asfalto.
Falta de adherencia del asfalto con los agregados.
Deficiente dosificación de asfalto en la mezcla.
Acción intensa del agua u otros agentes abrasivos además del tránsito.
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2.1.4.2.7 Pérdida de áridos.
Conocida también como desintegración, corresponde a la disgregación superficial de la capa
de rodadura debido a una pérdida gradual de agregados, haciendo la superficie más rugosa y
exponiendo de manera progresiva los materiales a la acción del tránsito y los agentes
climáticos. Este tipo de daño es común en tratamientos superficiales, caso en el que pueden
aparecer estrías en la dirección del riego y debe ser reportado como surcos.
Posibles Causas:
Aplicación irregular del ligante en tratamientos superficiales.
Problemas de adherencia entre agregado y asfalto.
Uso de agregados contaminados con finos o agregados muy absorbentes.
Lluvia durante la aplicación o el fraguado del ligante asfáltico.
27
Endurecimiento significativo del asfalto.
Deficiencia de compactación de la carpeta asfáltica.
Contaminación de la capa de rodadura con aceite, gasolina y otros.
2.1.4.2.8 Ondulaciones.
Es un daño caracterizado por la presencia de ondas en la superficie del pavimento,
generalmente perpendiculares a la dirección del tránsito, con longitudes entre crestas
usualmente menores a 1,0 m.
Posibles causas:
La ondulación es una deformación plástica de la capa asfáltica, debido a una pérdida de
estabilidad de la mezcla en climas cálidos por mala dosificación del asfalto, uso de ligantes
blandos o agregados redondeados. Muchos de los casos pueden presentarse en las zonas de
frenado o aceleración de los vehículos.
28
Otra causa puede estar asociada a un exceso de humedad en la subrasante, en cuyo caso afecta
toda la zona de la estructura del pavimento. Además también puede ocurrir debido a la
contaminación de la mezcla asfáltica con finos o materia orgánica. Bajo este contexto, las
causas más probables son:
Pérdida de estabilidad de la mezcla asfáltica.
Exceso de compactación de la carpeta asfáltica.
Exceso o mala calidad del asfalto.
Insuficiencia de triturados (caras fracturadas).
Falta de curado de las mezclas en la vía.
Acción del tránsito en zonas de frenado y estacionamiento.
Deslizamiento de la capa de rodadura sobre la capa inferior por exceso de riego de liga.
29
2.1.4.3 OTROS DETERIOROS.
2.1.4.3.1 Descenso de la berma.
A una diferencia de elevación entre la calzada y la berma, debido a un desplazamiento de la
berma. Permite la infiltración de agua hacia el interior de la estructura del pavimento,
provocando su deterioro.
Posibles Causas:
Generalmente sucede cuando existen diferencias entre los materiales de la berma y el
pavimento o por el bombeo del material de base en la berma. También puede estar asociado
con problemas de inestabilidad de los taludes aledaños.
2.1.4.3.2 Surgencia de finos y agua.
Este afloramiento corresponde a la salida de agua infiltrada, junto con materiales finos de la
capa de base por las grietas, cuando circulan sobre ellas las cargas de tránsito. La presencia de
30
manchas o de material acumulado en la superficie cercana al borde de las grietas indica la
existencia del fenómeno. Se encuentra principalmente en pavimentos semirígidos (con base
estabilizada).
Posibles Causas:
Ausencia o inadecuado sistema de subdrenaje, exceso de finos en la estructura, filtración de
aguas.
2.1.4.3.3 Separación entre berma y pavimento.
Este daño indica el incremento en la separación de la junta existente entre la calzada y la
berma. Este daño permite la infiltración de agua hacia el interior de la estructura del pavimento
provocando su deterioro.
31
Posibles Causas:
Generalmente está relacionada con el movimiento de la berma debido a problemas de
inestabilidad de los taludes aledaños o con la ausencia de liga entre la calzada y la berma
cuando se construyen por separado.
2.2.-EL TRÁFICO
La estructura del pavimento será diseñada en función del número y características de los
vehículos pesados (no livianos) que se estimen circularán por el carril de diseño durante el
período del proyecto. El diseñador utilizará 20 años como período total de diseño, salvo
indicación expresa del organismo de control; y cuando considere la ejecución por etapas, la
suma de sus períodos de proyecto será de 20 años.
El diseñador del pavimento tomará como punto de partida los estudios de tráfico, con aforos
de intensidades y cargas por eje estimados, y de otros datos que se dispongan para la previsión
de tráfico.
32
Cada eje tándem de peso P se considera como equivalente a 1.4 ejes simples de peso P/2 y los
ejes tridems de peso P, se consideran como equivalentes a 1.6 ejes simples de Peso P/3.
Tabla 2.1 Numero de ejes equivalentes (eje simple). Fuente AASHTO-93
Cuando no se disponga de datos de concretos de tránsito, o cuando no exista un Departamento
de Planificación de Transporte que ejecute modelos de demanda y asignación de viajes a través
de análisis de redes, el diseñador podría considerar el uso de las siguientes estimaciones:
(a) La tasa de crecimiento anual del tráfico pesado durante el período de proyecto será igual a
la tasa de crecimiento PIB nacional o regional, a juicio del diseñador. (b) El 50% del total de
vehículos pesados incide sobre el carril del proyecto en calzadas de dos carriles (uno por
sentido). (c) El 100% de los vehículos pesados que circulan en el sentido considerado incide
sobre el carril del proyecto en calzadas de dos carriles por sentido de circulación. (d) El 85%
de los vehículos pesados que circulan en el sentido considerado incide sobre el carril de
proyecto en calzadas de tres o más carriles por sentido de circulación.
33
La Tabla presenta 4 categorías de tráfico asumidas en función del número acumulado de ejes
equivalentes de 8.2T previstos para un carril de circulación en el período de proyecto para las
diferentes clasificaciones de carreteras
2.3.-GUIA DE DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO, AASHTO 93
2.3.1.-COMPONENTES ESTRUCTURALES DE DISEÑO
2.3.1.1.- SUBRASANTE
De la calidad de esta capa depende el espesor que debe tener el pavimento. Como parámetro
de evaluación de esta capa se emplea la capacidad de soporte o resistencia a la deformación
por esfuerzo cortante bajo las cargas de tránsito. Es necesario tener en cuenta la sensibilidad
del suelo a la humedad, tanto en la resistencia como a las eventuales variaciones de volumen
(hinchamiento–retracción). Los cambios de volumen de un suelo de subrasante de tipo
expansivo pueden ocasionar graves daños en las estructuras que se apoyen sobre éste, por esta
razón cuando se construya un pavimento sobre este tipo de suelos deberá tomarse la precaución
de impedir las variaciones de humedad del suelo para lo cual habrá que pensar en la
impermeabilización de la estructura. Otra forma de enfrentar el problema es mediante la
estabilización del suelo con algún aditivo o con cal.
34
Especificaciones:
CBR 0-3 MUY POBRE
CBR 3-7 REGULAR
2.3.1.2.-SUB-BASE
Es una capa constituida de agregados pétreos graduados y compactados, la cual se construye
sobre la sub-rasante, y sobre esta se puede construir la base cuando sea necesaria. La función
que cumple es:
Servir de drenaje de pavimento
Controlar o eliminar los cambios de volumen de elasticidad y plasticidad que perjudican
al material de la sub-rasante.
Controlar la ascensión capilar del agua que provienen de las capas freáticas que se
encuentren cerca, protegiendo el pavimento contra los hinchamientos en épocas de
helada
35
Especificaciones:
Tabla 2.2. Especificaciones Generales para sub-bases. Fuente MOP-001-F-2002. TOMO 1
Según el MOP-001-F-2002. TOMO I, las sub-bases son de 3 clases, el uso está sujeto a
obligación contractual. A continuación sus características:
Tabla 2.3 Granulometría de las diferentes Sub-bases. Fuete MOP-001-F-2002-TOMO I
2.3.1.3.-BASE
Esta capa es la encargada de absorber los esfuerzos emitidos por los vehículos y además de
repartir uniformente a la sub-base y por medo de esta al terreno de fundación. Por lo general
en la capa se utiliza la piedra triturada o chancada, grava o mezclas estabilizadas. Las bases
36
pueden ser granulares, o también pueden estar constituidas por mezclas bituminosas o mezclas
estabilizadas con cemento u otro ligante.
El material pétreo que se emplea en la base, debe de cumplir con los siguientes requisitos:
Tabla 2.4. Especificaciones Generales. Fuente MOP-001-F-2002. TOMO I
Según el MOP-001-F-2002.TOMO I las granulometrías para las distintas clases de Bases son:
Tabla 2.5. Granulometrías para bases. Fuente-001-F-2002-TOMO I
37
2.3.1.4.-CAPA DE RODADURA
La función de esta capa es la de proteger la base impermeabilizando la superficie, para evitar
posibles infiltraciones del agua en la época de lluvia que podría saturar total o parcialmente las
capas inferiores. Además evita que se desgaste o se desintegre la base a causa del tránsito de
los vehículos.
Tabla 2.6 Granulometrías para capas de rodadura. Fuente MOP-001-F-2002.TOMO I
2.3.2 METODO DE DISEÑO
Para el diseño de la estructura de pavimentos se toma en consideración la siguiente
información:
1.- Características de ejecución de pavimento.
2.- Estudio de tráfico (Número de aplicaciones de carga a un eje estándar de 8.2 ton).
3.- Subrasante (Capacidad de carga Mr).
38
4.- Materiales de construcción a utilizar en su ejecución.
5.- Medio Ambiente de la zona de proyecto.
6.- Drenaje.
7.- Confiabilidad.
8.- Costos del ciclo de vida útil.
Su procedimiento se basa en la aplicación básica de diseño de pavimentos flexibles, siendo la
siguiente:
Dónde:
W18 = Número de pasadas de ejes simples equivalentes de 18 kips (8,2 t) acumulados durante
el periodo de diseño por el carril estudiado.
Zr = Abscisa correspondiente a una área igual a la curva confiabilidad R en la curva de
distribución normalizada.
39
So = Desviación estándar de todas las variables.
ΔPSI = Diferencia entre el índice inicial de servicio (po) y el índice final (pt) del pavimento.
Mr = Módulo de resiliente de la subrasante (psi).
SN = Número Estructural indicativo del total del pavimento requerido.
Un resultado alto significa un pavimento con mayor costo e inversión pero con menores costos
de mantenimiento y reparación. Sin embargo, con un valor de confiabilidad baja, nos indica
pavimentos de menor costo, pero como mantenimiento y reparación de costos mayores, dando
la existencia de un nivel de confiabilidad óptimo en el cual se minimiza la suma de costos de
mantenimiento y reparación.
2.3.2.1.-DESVIACION ESTANDAR (So).
A partir del valor de confiabilidad asumido para cada una de las vías, se halla el valor de la
desviación estándar del nivel de confiabilidad. Asumimos un valor representativo del error
estándar combinado de la predicción del tráfico y el comportamiento previsto del pavimento.
AASHTO-93 recomienda adoptar para So valores comprendidos dentro de los siguientes
intervalos.
Pavimento Flexible: 0,30 - 0,50
40
- 0,45 Construcción Nueva
- 0,50 Sobrecapas
2.3.2.2.-SERVICIABILIDAD
AASHTO 93 caracteriza el servicio con dos parámetros: índice de servicio inicial (ρo) e índice
de servicio final (ρf). En la ecuación de diseño se ingresa la variación entre ambos índices
(∆ρSI) para el cálculo de espesores. Entre mayor sea (∆ρSI) mayor deterioro soportará el
pavimento antes de fallar.
La serviciabilidad se define como la capacidad del pavimento de servir al tránsito que circula
por la vía, y se caracteriza en una escala de 0 a 5; donde 0 significa una calificación de
intransitable y 5 una calificación de excelente. El valor de 0 es ideal, pues AASHTO 93 emplea
el valor de 1.5 como índice de serviciabilidad terminal del pavimento.
Tabla 2.7 Valores recomendados de índice de servicio. Fuente AASHTO- 93
ρo = 4.5 para el caso de pavimentos de concreto.
ρo = 4.2 para el caso de pavimentos de asfalto.
41
En cuanto al ρf, se sugiere emplear valores de:
ρf =2.5 para autopistas y vías importantes.
ρf =2.0 para vías urbanas y secundarias.
2.3.2.3.-FACTORES DE DISTRIBUCION POR CARRIL
Para la mayoría de las carreteras, el factor FT es 0.5 (50%), pero hay ocasiones en que en una
dirección se mueve más peso que en la otra. Entonces, el lado con mayor peso vehicular debe
ser diseñado para un número mayor de unidades ESAL. La experiencia ha demostrado que el
factor FT puede variar de 0.3 a 0.7, dependiendo del desbalance de carga, tomando como guía
los valores de la Tabla
Tabla 2.8 Porcentaje real durante la vida de diseño. Fuente AASHTO-93
La capacidad de carga de los suelos de la subrasante es uno de los factores más importantes
para el diseño de los pavimentos y su determinación se la realiza por diferentes procedimientos
que difieren según el método que se utilice (ie., CBR, E, K, MR, S, etc.)
42
2.3.2.4.-MODULO DE RESILIENTE
En el método de Diseño de la AASHTO, se introduce el concepto de módulo resiliente MR
para caracterizar la capacidad de carga de la subrasante, materiales de base subbase y su
determinación se lo realiza según el ensayo AASHTO T294, utilizándose valores medios de
los resultados de laboratorio dado que las incertidumbres son consideradas en el nivel de
confiabilidad.
Cuando la subrasante tenga contenidos de humedad variables a lo largo del año, es necesario
hacer un estudio de la variación MR con la humedad para determinar un MR medio de diseño
de la siguiente manera:
a) Se hacen ensayos de MR en laboratorio sobre muestras representativas de suelo bajo
condiciones de presión y humedad que simulan las condiciones in situ a lo largo del año para
establecer una relación entre el módulo y el contenido de humedad.
b) Se determina MR in situ en función de las deflexiones medias en pavimentos. Este módulo
se ajusta para estudiar la posible diferencia entre los resultados de laboratorio y los in situ.
c) Se pueden estimar valores de MR en función de otras propiedades del suelo utilizando
relaciones empíricas. No obstante, estas relaciones deberán ser verificadas por el diseñador.
d) Cuando no exista la posibilidad tecnológica de determinar el MR (psi), su valor se lo
establece por correlación con el CBR (%), tal como se indica en las siguientes expresiones:
43
Tabla 2.9. Módulo de Resiliente de acuerdo al CBR de la subrasante. Fuente AASHTO-93
2.3.2.5.-NUMERO ESTRUCTURAL (SN)
Estructura esquemática de un pavimento flexible
Como se indicó anteriormente, para determinar el número estructural (SN) se puede utilizar la
ecuación de diseño o los ábacos.
Actualmente, existen programas de computación que permiten estimar el número estructural
con buena precisión y rapidez.
En función de SN, se determinan los distintos espesores de los estratos que conforman la
estructura del pavimento.
SN = a1 D1 + a2 D2 m2 + a3 D3 m3+ .....................
44
a1, a2, a3 = Los coeficientes estructurales de cada uno de los estratos
m2, m3 = Los coeficientes de drenaje
D1, D2, D3 = Los espesores de espesores, en cm.
Esta ecuación no tiene una única solución, ya que existe una serie de combinaciones de
espesores que la pueden satisfacer; no obstante, se dan normativas tendientes a dar espesores
que puedan ser construidos y protegidos de deformaciones permanentes por estratos más
resistentes.
Una vez definido el factor SN, es necesario identificar los espesores de cada estrato que
adecuadamente combinados provean de la capacidad de carga deseada.
El diseñador deberá tener presente que no es práctico ni económico colocar estratos de un
espesor menor que el mínimo requerido; además de que, al especificar estratos con un cierto
espesor por encima del mínimo, éstos serán más estables. Muchas veces se especifica un
mínimo espesor con el fin de mitigar los efectos de los suelos expansivos, y otras, para evitar
las migraciones capilares del agua.
El espesor de una capa de tratamiento superficial contribuye en un porcentaje poco significativo
en lo que se refiere al número estructural (SN); aunque se reconoce su contribución al reducir
la entrada de agua hacia las capas inferiores.
Para combinaciones de carpetas asfálticas y bases granulares, la siguiente muestra valores de
espesores mínimos sugeridos en función del tránsito.
45
Tabla 2.10 Espesores de carpeta asfáltica y base de acuerdo al número de Esal´s. Fuente
AASHTO-93
Para verificar los valores obtenidos con este método se podrá utilizar cualquier método
analítico, desde que se conozcan con precisión los parámetros de diseño.
Coeficiente estructural de la carpeta asfáltica (a1)
Si se conoce el Módulo de Elasticidad de la mezcla asfáltica en psi o si se conoce la Estabilidad
Marshall en libras.
46
Figura 2.3. Carta para estimar el coeficiente estructural a1 a partir del módulo elástico (carpeta
asfáltica) Fuente: Guía para pavimentos flexibles de la AASHTO
47
Tabla 2.11. Coeficiente estructural a1 . Fuente AAHSTO
48
Figura 2.4. Nomograma para estimar coeficiente estructural a1 a partir de la Estabilidad
Marshall (carpeta asfáltica) Fuente: Guía para pavimentos flexibles de la AASHTO
Figura 2.5. Nomograma para estimar el coeficiente estructural A2 para una base granular.
Fuente: Guía para pavimentos flexibles de la AASHTO
49
Figura 2.6. Nomograma para estimar el coeficiente estructural a3. Para una sub-base granular.
Fuente: Guía para pavimentos flexibles de la AASHTO.
2.3.2.6.-COEFICIENTE DE DRENAJE
La metodología de diseño AASHTO 93 incorpora el coeficiente de drenaje (Cd) para
considerarlo en el diseño.
En general, el nivel de drenaje de las capas intermedias depende de los tipos de drenaje
diseñados, el tipo y permeabilidad de las capas de subbase, tipo de subrasante, condiciones
climáticas, y grado de precipitaciones, entre otras.
50
El coeficiente de drenaje Cd varía entre 0.70 y 1.25, según las condiciones antes mencionadas.
Un Cd alto implica un buen drenaje y esto favorece a la estructura, reduciendo el espesor de
concreto a calcular.
Pasos para el cálculo del Cd:
1.- Se determina la calidad del material como drenante en función de sus dimensiones,
granulometría, y características de permeabilidad.
Tabla 2.12. Especificaciones para el Coeficiente de Drenaje. Fuente procedimiento AASHTO
Si el material después de ser saturado con agua cumple los requisitos de la tabla anterior, se
puede considerar como: excelente, bueno, regular, pobre o muy pobre.
2.- Una vez caracterizado el material y su calidad como drenante, se calcula el Cd
correlacionándolo con el grado de exposición de la estructura a niveles de humedad próximos
a la saturación, utilizando para ello la tabla siguiente:
Tabla 2.13 Calidad de Drenaje. Fuente: procedimiento AASHTO
51
2.3.2.7.-CONFIABILIDAD
El concepto de confiabilidad R ha sido incorporado con el propósito de cuantificar la
variabilidad propia de los materiales, procesos constructivos y de supervisión que hacen que
pavimentos construidos de la “misma forma” presenten comportamientos de deterioro
diferentes.
La confiabilidad es en cierta manera un factor de seguridad, que equivale a incrementar en una
proporción el tránsito previsto a lo largo del periodo de diseño, siguiendo conceptos
estadísticos que consideran una distribución normal de las variables involucradas.
El rango típico sugerido por AASHTO para la desviación estándar (so) está comprendido entre
0.30 < so < 0.40
La guía AASHTO 93 sugiere valores de confiabilidad como los indicados en la siguiente tabla:
Tabla 2.14 Niveles de confiabilidad Recomendada. Fuente: Procedimiento AASHTO
52
2.3.2.8.-SUBRASANTE
Para el dimensionamiento del pavimento se considerarán 3 tipos de subrasantes de acuerdo a
su capacidad de soporte, y que están de acuerdo a los tipos de suelos determinados, los mismos
que deberán determinarse de acuerdo a los procedimientos normales de los Estudios
Geotécnicos.
2.4.- METODO DE REFRACCION MICROTREMOR (REMI)
El Método de Refracción Microtremor (ReMi) es un método, relativamente nuevo, para
mediciones in situ de perfiles de velocidad de ondas de corte Vs usando registros de ruido
ambiental. Pudiéndose generar un perfil del subsuelo 1-D basándose en la velocidad con la
profundidad.
Para la adquisición de datos se usa un sismógrafo convencional y geófonos verticales
equidistantes de onda P usados en estudios de refracción.
Esta técnica esta basada en dos planteamientos. El primero es que el equipo de adquisición de
refracción sísmica aporta una salida casi idéntica a la sísmica de refracción de la onda P,
además puede efectivamente grabar ondas superficiales a frecuencias tan bajas como de 2 Hz.
El segundo planteamiento es que se pueden separar las ondas Rayleigh de otras ondas
registradas por el equipo, por lo que es posible reconocer la verdadera fase de velocidad de
otras velocidades aparentes. Esto hace posible un análisis espectral de ondas de superficies
(SASW) y una efectiva técnica de análisis multicanales de ondas de superficies (MASW).
53
Figura 2.7 Perfil REMI Vs. Fuente: http://ingeosolum.blogspot.com/2011/12/refraccion-
sismica-integrada-con.html
Es un método para la medición in situ de perfiles de velocidad de ondas de corte Vs usando el
ruido ambiental. Al aplicar el método ReMi obtenemos una distribución de la velocidad de
ondas de corte Vs en profundidad. Para ello se emplea el análisis espectral de registros de
vibración natural del terreno. Es por tanto, un método especialmente apto para ambientes
urbanos, donde la presencia de vibraciones es elevada.
El método ReMi tiene su base en el principio físico de la dispersión de las ondas en el terreno.
Ocurriendo que, todos los medios son, en mayor o menor medida, dispersivos, y por lo tanto,
las distintas frecuencias que componen un determinado paquete de ondas se propagan a
diferentes velocidades. A medida que el paquete de ondas se desplaza en el terreno, las
frecuencias individuales se van separando las unas de las otras, ya que las velocidades de
propagación respectivas son diferentes. Analizando las velocidades a las que se propagan las
54
distintas frecuencias se puede obtener la curva de variación de la velocidad de propagación de
las ondas S con la profundidad.
Las ventajas de ReMi desde un punto de vista de adquisición sísmica son las siguientes:
Requiere solamente de equipos estándar de refracción, no requiere de una fuente de
energía de onda especifica o fuerte y,
Trabaja muy bien en ambientes con fuertes ruidos superficiales, cuestión que puede
hacer imposible la toma de datos mediante sísmica estándar.
Dependiendo de las propiedades del material del subsuelo, arreglo geométrico y tipos de
sensores (distancia y frecuencia geófonos), ReMi puede determinar velocidades de ondas a
profundidades mínimas de 10 m y hasta un máximo de 100 m.
Figura 2.8. Realización de perfiles Remi. Fuente de ruido: ayudantes corriendo
55
Las ondas P pueden ser estimadas matemáticamente en función de un mínimo conocimiento
del sitio a investigar o medidas de refracción hecha con el mismo arreglo. Es un método de
altísimo potencial en aplicaciones urbanas e industriales. Resulta también particularmente útil
en áreas donde no se puede usar explosivo o donde inversiones de velocidades limitan la
aplicación de métodos tradicionales como refracción y reflexión (los métodos de
microtremores pueden caracterizar inversiones de velocidad).
Es un método de altísimo potencial en aplicaciones urbanas e industriales y en áreas donde no
se puede usar explosivos o donde inversiones de velocidades limitan la aplicación de métodos
tradicionales como refracción y reflexión (los métodos de micro tremores pueden caracterizar
inversiones de velocidad).
En la Tabla se presenta la clasificación sísmica del terreno de acuerdo al IBC (2006), se basa
en los valores promedio de velocidad de onda de corte en los 30 m superficiales (VS 30).
Tipo VS30 (m/s) Descripción
A > 1,500 Roca dura
B 760 – 1,500 Roca
C 360 – 760 Roca blanda y suelo muy denso
D 180 – 360 Suelo rígido
E < 180 Suelo blando
F
Suelos especiales (licuables, colapsables, arcillas muy
plásticas, suelos orgánicos)
Tabla 2.15 Clasificación Sísmica del Terreno. Fuente IBC (2006)
56
2.5.-METODO MARSHALL
El concepto del método Marshall para diseño de mezclas de pavimentación fue formulado por
Bruce Marshall, ingeniero de asfaltos del Departamento de Autopistas del estado de
Mississippi. El cuerpo de ingenieros de Estados Unidos, a través de una extensiva investigación
y estudios de correlación, mejoró y adicionó ciertos aspectos al procedimiento de prueba
Marshall y desarrollo un criterio de diseño de mezclas. El método original de Marshall, sólo es
aplicable a mezclas asfálticas en caliente para pavimentación que contengan agregados con un
tamaño máximo de 25 mm (1”) o menor. El método modificado se desarrolló para tamaños
máximo arriba de 38 mm (1.5”). Está pensado para diseño en laboratorio y control de campo
de mezclas asfálticas en caliente con graduación densa. Debido a que la prueba de estabilidad
es de naturaleza empírica, la importancia de los resultados en términos de estimar el
comportamiento en campo se pierde cuando se realizan modificaciones a los procedimientos
estándar. El método Marshall utiliza especímenes de prueba estándar de una altura de 64 mm
(2 ½”) y 102 mm (4”) de diámetro. Se preparan mediante un procedimiento específico para
calentar, mezclar y compactar mezclas de asfalto-agregado. (ASTM D1559). Los dos aspectos
principales del método de diseño son, la densidad-análisis de vacíos y la prueba de estabilidad
y flujo de los especímenes compactados. La estabilidad del espécimen de prueba es la máxima
resistencia en N (lb) que un espécimen estándar desarrollará a 60ºC cuando es ensayado. El
valor de flujo es el movimiento total o deformación, en unidades de 0.25 mm (1/100”) que
ocurre en el espécimen entre estar sin carga y el punto máximo de carga durante la prueba de
estabilidad.
57
CAPITULO III
3.1.-EXAMEN VISUAL DEL DETERIORO DEL PAVIMENTO Y ESTUDIO DE
TRÁFICO
3.1.1- ANALISIS VISUAL DEL DETERIORO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE DE LA
VIA DE ESTUDIO
Como podemos observar en las fotografías podemos apreciar el ahuellamiento que existen en
la vía, por lo cual se va a realizar los siguientes estudios para determinar la causa por que se
produce:
Estudio de trafico
Ensayo de Microtremor REMI
Extracción de muestras de núcleos de la carpeta de rodadura
Ensayo de Estabilidad y Flujo
Ensayo Granulométrico
58
Aparentemente puede ser por la circulación de tráfico pesado que existe, pero realizando los
siguientes ensayos determinaremos la causa y porque se produce
3.2.-ESTUDIO DE TRÁFICO
59
60
El presente documento corresponde al ESTUDIO DE TRÁFICO de este proyecto que
determinará el tráfico promedio diario anual (TPDA)
3.2.1.-RELACIÓN ENTRE LA DEMANDA VEHICULAR Y LA OFERTA VIAL.
Con el propósito de entren der estos dos problemas hacemos una comparación entre ambas:
3.2.1.1 Demanda vehicular
Se establece como demanda vehicular (los vehículos) la cantidad de vehículos que requieren
desplazarse en un determinado sistema vial u oferta vial, es decir que dentro de la demanda
vehicular se encuentran aquellos vehículos que están circulando sobre el sistema vial y los que
deciden tomar rutas alternas (para evitar la congestión, si existe).
Para el presente análisis de tráfico, se determinará la Demanda Actual y Demanda Proyectada
a 20 años, de acuerdo a las Normas de Diseño Geométrico de Carreteras-2003 (Capítulo III.
Tráfico) establecidas por el Ministerio de Transporte y Obras Públicas (MTOP).
3.2.1.2 Oferta vial
La oferta vial (los caminos), que representa el espacio físico, se puede indicar en términos de
su sección transversal o capacidad. De esta manera, la oferta vial o capacidad representa la
cantidad máxima de vehículos que finalmente pueden desplazarse o circular en dicho espacio
físico.
61
La infraestructura vial existente en la vía de estudio se encuentra actualmente en malas
condiciones con problemas de ahuellamientos.
3.2.1.3.-VIALIDAD DEL SECTOR
En el gráfico siguiente, se puede observar la vialidad del camino en estudio
Fuente Google earth
3.2.2.-DETERMINACION DE LA DEMANDA ACTUAL (TRAFICO PROMEDIO
DIARIO ANUAL - TPDA)
3.2.2.1.- Conteo de tráfico
Con la finalidad de llegar a determinar el Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA) existente, se
determinó la ubicación de una estación de registro de vehículos, la cual consiste en conteos
manuales, durante 15 horas de 3 días consecutivos (21 al 23 de Agosto 2015).
62
Con los volúmenes de tráfico determinados, como se detalla más adelante, se obtuvo una
muestra mucho más representativa de la situación actual de la movilización vehicular en los
caminos del presente estudio.
Para el aforo se utilizó un formato con la clasificación general de los vehículos, el que se
presenta a continuación:
Este aforo nos permite conocer el número total de vehículos y por lo tanto un promedio diario,
lo que se detalla en anexo.
Entonces:
Estación 1 TPD =93681 veh. mixtos/día/ambos sentidos
ESTACION 1: DIA CONTEO: FECHA:
DIRECCION:
Automóvil Camioneta Buseta Bus C2P C2G C3 C3-S1 C2-S1 C2-S2 C3-S2 C3-S3
06h00 07h00
07h00 08h00
08h00 09h00
09h00 10h00
10h00 11h00
11h00 12h00
12h00 13h00
13h00 14h00
14h00 15h00
15h00 16h00
16h00 17h00
17h00 18h00
18h00 19h00
19h00 20h00
20h00 21h00
21h00 22h00
22h00 23h00
23h00 24h00
24h00 01h00
01h00 02h00
02h00 03h00
03h00 04h00
04h00 05h00
05h00 06h00
Suman
HORA TOTAL
LIVIANOS BUSES CAMIONES
63
Los tráficos promedios semanales en la estación se obtiene por medio de la siguiente ecuación:
Ecuación 1.
Donde:
T.P.D.S : Tráfico Promedio Diario Semanal
S :
Sumatoria
Dn : Días Normales(lunes, martes miércoles, jueves, viernes)
De : Días Feriados(sábado, Domingo)
m : Número de días que se realizó el conteo.
Aplicando la Ecuación No. 1 con ciertas modificaciones debido a que solo se realizaron
conteos de tráfico durante los 3 días de la semana de acuerdo en lo establecido en los Términos
de Referencia, se obtuvieron los siguientes T.P.D.S
T.P.D.S=5/7*(SUMA(Dn)/1)+2/7*(SUMA(De)/2)
Estación 1 TPD = 33605 veh. mixtos/día/ambos sentidos
En los anexos en los estudios de tráfico para ambas vías, se proporcionan los cálculos
respectivos.
m
D
m
DSDPT en *
7
2*
7
5...
64
3.2.2.2 Variaciones del tráfico
Como variaciones de tráfico se conoce a los factores que nos permiten establecer relaciones
entre observaciones actuales y puntuales de tráfico de los datos estadísticos de lo ocurrido con
anterioridad, llegando así a determinar el TPDA del año en el que se realiza el presente estudio.
Esta relación se puede establecer considerando el hecho de que la población se mueve por
hábitos y al no existir una variación en la estructura social de un país, prácticamente estas
variaciones permanecerán constantes en períodos más o menos largos, por lo que el TPDA se
puede llegar a calcular a base de muestreos.
En la determinación del Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA) se han seguido los criterios
del MTOP y del libro Ingeniería de Tránsito Fundamentos y Aplicaciones (por Rafael Cal y
Mayor R.), en donde para la obtención del TPDA, el tráfico TPDS deberá ser afectado por los
siguientes factores:
1.-Factor de ajuste mensual (Fm).- Estos factores fueron obtenidos de la Dirección de
Estudios del MTOP para el año 2011.
65
Factor de
estacionalidad mensual
MES FACTOR
Enero 1.07
Febrero 1.132
Marzo 1.085
Abril 1.093
Mayo 1.012
Junio 1.034
Julio 1.982
Agosto 0.974
Septiembre 0.923
Octubre 0.931
Noviembre 0.953
Diciembre 0.878
Tabla 3.1 Factor Mensual. Fuente MTOP 2011
Entonces el factor mensual correspondiente al mes de Agosto es 0.974
2.-Factor de ajuste diario (Fd).- Los factores diarios los obtenemos en base al conteo de la
semana. El factor de ajuste diario se define como:
66
Para la Estación, se obtuvo:
Ajuste por variación diaria de los volúmenes en
la semana
FECHA DIA
CONTEO DIARIO
DURANTE 15 H
(TD)
FACTOR
DIARIO
1/(TP/TPDS)
21/08/2015 Viernes 35389 0.950
22/08/2015 Sábado 32774 1.025
23/08/2015 Domingo 25518
1.317
TOTAL 93681 1.097
Por lo tanto, debido a que hubo interrupciones durante los días de conteos de la semana este
factor será 1,097
Por lo tanto los TPDA se obtienen mediante la siguiente relación:
TPDA = TPDS (Fm) (Fd)
Para la Estación:
TPDA = 33605 (0,974) (1,097)
67
TPDA existente = 35909 veh. mixtos/día/ambos sentidos
El tráfico promedio diario anual así obtenido corresponde para ambos sentidos del tránsito
vehicular.
Con este valor del TPDA existente que sumado con el tráfico generado se obtendrá el TPDA
asignado para su proyección futura hasta 20 años en la respectiva estación de conteo.
3.2.3.- DETERMINACION DE LA DEMANDA PROYECTADA
3.2.3.1.-Tráfico futuro
El pronóstico del volumen de tráfico futuro, deberá basarse no solamente en los volúmenes
normales actuales, sino también en los incrementos del tránsito que se espera utilicen la
carretera existente.
Para la proyección del tráfico futuro previamente se debe obtener el valor del tráfico asignado,
según la siguiente expresión:
Tráfico asignado = T.P.D.A. existente + TG
Para la Estación 1, el T.P.D.A. existente es el siguiente:
TPDA existente = 35906 veh. mixtos/día/ambos sentidos
68
El tránsito generado (TG), es el tránsito de viajes totalmente nuevos y viajes que antes se
hacían por otro medio de transporte, es el que se obtiene en forma adicional, como resultado
de aquel que se va estableciendo como consecuencia de la rehabilitación y política de
mantenimiento que se imponga. Este tráfico, en forma proyectada es el que conjuntamente con
el existente, queda establecido, como consecuencia de la aplicación de variables
socioeconómicas representadas por los factores y tasas empleadas en las proyecciones. Al
tránsito generado se le asignan tasas de incremento entre el 5% y el 25% del tránsito actual,
con un período de generación de uno o dos años después de que la carretera ha sido abierta al
servicio.
Para la Estación:
Tg =
25%
T.P.D.A. existente
Tg = 25% * 35906
Tg = 8977 veh. mixtos/día/ambos sentidos
Con los datos establecidos T.P.D.A. existente y tráfico generado, podemos calcular el Tráfico
Asignado con el cual se realizará la proyección a 20 años.
Para la Estación:
T asig. = T.P.D.A. existente + Tg
T asig. = 35906 + 8977
69
T asig. = 44883 veh. mixtos/día/ambos sentidos
Luego, realizamos la Composición del Tráfico.
Para la Estación:
T.P.D.A.
TIPO DE VEHICULO NUMERO %
LIVIANOS 89064 95.07
BUSES
1448 1.55
CAMIONES 3169 3.38
TOTAL 93681 100.00
T asig.
TIPO DE VEHICULO NUMERO %
LIVIANOS 42671 94.11
BUSES 694 1.58
CAMIONES 1518 4.31
TOTAL 44883 100.00
70
3.2.3.2.- Proyección del tráfico a 20 años (Tf)
Con el tráfico asignado para cada una de las vías, se realiza la proyección del tráfico y su
composición hasta los 20 años, mediante el modelo exponencial expresado mediante la
siguiente fórmula:
Tf = Tasig. (1 + t) n
Tf = Tráfico futuro o proyectado
Tasig. = Tráfico asignado
i = Tasa de crecimiento del tráfico
n = Período de proyección, expresado en años
Previo a la proyección de los tráficos asignados para cada vía, se proyecto el tráfico actual
(afectados por los factores (Fm) (Fd)) y su composición por tipos de vehículos a 20 años para
una de estas vías, en la Proyección del tráfico se realizó utilizando el modelo exponencial
expresado mediante la siguiente fórmula de interés:
Tráfico promedio diario anual futuro.
Tráfico promedio diario actual.
n
af txTPDATPDA )1(
:fTPDA
:aTPDA
71
Para las siguientes proyecciones del tráfico se utilizó la tasa de crecimiento según tipo de
vehículo, elaborada por el Departamento de Factibilidad del MTOP.
TASAS DE
CRECIMIENTO
LIVIANOS BUSES CAMIONES
2010 - 2015 4.21 2.24 2.52
2015 - 2020 3.75 1.99 2.24
2020 - 2025 3.37 1.80 2.02
2025 - 2030 3.06 1.63 1.84
Tabla 3.2 Tasas de Crecimiento. Fuente Departamento de Factibilidad del MTOP
Posteriormente, se procedió a proyectar el TPDA de cada una de la vía en estudio,
considerándose desde el año 2015 un período de 20 años, cuyos resultados se resumen a
continuación:
Para la Estación 1:
TABLA N 1 TASA DE CRECIMIENTO DE
TRAFICO
Años Livianos Buses C2P-C2G C3-S1
2015 3,75 1,99 2,24 2,52
2016 3,75 1,99 2,24 2,24
72
2017 3,75 1,99 2,24 2,24
2018 3,75 1,99 2,24 2,24
2019 3,75 1,99 2,24 2,24
2020 3,37 1,80 2,02 2,24
2021 3,37 1,80 2,02 2,02
2022 3,37 1,80 2,02 2,02
2023 3,37 1,80 2,02 2,02
2024 3,37 1,80 2,02 2,02
2025 3,06 1,63 1,84 2,02
2026 3,06 1,63 1,84 1,84
2027 3,06 1,63 1,84 1,84
2028 3,06 1,63 1,84 1,84
2029 3,06 1,63 1,84 1,84
2030 3,06 1,63 1,84 1,84
2031 3,06 1,63 1,84 1,84
2032 3,06 1,63 1,84 1,84
2033 3,06 1,63 1,84 1,84
2034 3,06 1,63 1,84 1,84
73
IMPORTANTE:
Para las proyecciones del tráfico se utilizó la tasa de crecimiento según el tipo de vehículo,
elaborada por el Departamento de Factibilidad del MTOP.
TIPO DE
VEHICULOS
AÑO DE PROYECCION
2010-2015 2015-2020 2020-2025 2025-2030 2030-2035
LIVIANOS 4,21% 3,75% 3,37% 3,06% 3,06%
BUSES 2,24% 1,99% 1,80% 1,63% 1,63%
CAMIONES
LIVIANOS 2,52% 2,24% 2,02% 1,84% 1,84%
CAMIONES
PESADOS 2,52% 2,24% 2,02% 1,84% 1,84%
Tabla 3.3 Tasas de crecimiento vehicular. Fuente departamento de factibilidad del MTOP
Los tipos de Vehículos son tomados del Conteo Clasificatorio del Transito
74
TPDA
f
Auto
móv
ilCa
mio
neta
Buse
taBu
sC2
PC2
GC3
C3-S
1C2
-S1
C2-S
2C3
-S2
C3-S
3TP
DAa
=TPD
Sx(F
m)x
(Fd)
xFre
lac
2015
0.00
6417
124
893
1448
839
690
579
287
493
281
4494
153
918
2016
1.00
6657
725
826
1477
858
705
592
293
504
287
4659
155
568
2017
2.00
6907
426
795
1506
877
721
605
300
515
294
4830
257
279
2018
3.00
7166
427
800
1536
897
737
619
307
527
300
5081
859
795
2019
4.00
7435
228
842
1567
917
754
633
314
539
307
5268
561
662
2020
5.00
7685
729
814
1595
935
769
647
320
551
314
5442
863
405
2021
6.00
7944
830
819
1624
954
785
660
326
562
320
5622
765
204
2022
7.00
8212
531
858
1653
973
801
673
333
573
327
5808
567
062
2023
8.00
8489
232
931
1683
993
817
687
340
585
333
6000
668
983
2024
9.00
8775
334
041
1713
1013
833
701
347
597
340
6199
170
968
2025
10.0
090
439
3508
317
4110
3284
971
535
360
934
763
854
7283
1
2026
11.0
093
206
3615
617
6910
5186
472
835
962
035
365
773
7475
0
2027
12.0
096
058
3726
317
9810
7088
074
136
663
136
067
750
7672
7
2028
13.0
098
998
3840
318
2710
9089
675
537
364
336
669
786
7876
3
2029
14.0
010
2027
3957
818
5711
1091
376
938
065
537
371
884
8086
1
2030
15.0
010
5149
4078
918
8711
3093
078
338
766
738
074
046
8302
3
2031
16.0
010
8366
4203
719
1811
5194
779
739
467
938
776
273
8525
0
2032
17.0
011
1682
4332
319
4911
7296
481
240
169
239
478
568
8754
5
2033
18.0
011
5100
4464
919
8111
9498
282
740
870
440
180
933
8991
0
2034
19.0
011
8622
4601
520
1412
1610
0084
241
671
740
983
368
9234
5
Tota
l17
9656
169
6916
3454
320
472
1683
614
165
7003
1206
168
75
PORC
ENTA
JE68
.50%
26.5
7%1.
55%
0.90
%0.
74%
0.62
%0.
31%
0.53
%0.
30%
100.
00%
HORA
PIC
O13
a 1
4 H
TPDA
f 201
952
685
LIVI
ANO
S
TPDA
f 202
461
991
BUSE
S
TPDA
f 202
971
884
CAM
ION
ES
TPDA
f 203
483
368
TOTA
L
TPDA
f83
368
veh.
Mix
tos/
dia/
ambo
s sen
tidos
pro
yect
ado
a 20
año
s
TPDA
asig
9234
5 ve
h. M
ixto
s/di
a/am
bos s
entid
os p
roye
ctad
o a
20 a
ños
en d
os d
irecc
ione
s
en d
os d
irecc
ione
s
en d
os d
irecc
ione
s
en d
os d
irecc
ione
s
95.0
7%
1.55
%
3.38
%
100.
00%
en d
os d
irecc
ione
s CO
MPO
SICI
ON
% D
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RAN
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TPDA
asig
=TPD
Af+T
gLI
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BUSE
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TRÁF
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EN
UN
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IA E
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FEB
RES
CORD
ERO
RIB
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”
PRO
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FICO
A 2
0 AÑ
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2034
): EC
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EXP
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15(b
x)
ESTA
CIO
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°1 E
N D
OS
DIRE
CCIO
NES
75
3.2.4.-CALCULO DE ESALS
Para el cálculo de Esals se trabajó con el trafico asignado de la tabla anterior que es de 92345
de acuerdo al porcentaje indicado en la misma y de ahí salió la cantidad de vehículos, para la
carga por eje se entró a la tabla del MOP se tomó el peso máximo permitido de acuerdo al tipo
de vehículo presentado en el conteo de trafico como se muestra en la siguiente tabla:
76
77
Tabla 3.4 Tabla Nacional de Pesos y Dimensiones: Fuente: MTOP
Como resultado se obtuvo un Esal´s de 35424374.03 como se muestra en la siguiente tabla
78
DELANTERA INTERMEDIA TRASERA DELANTERA INTERMEDIA TRASERA
LIVIANOS 32044222.90 3 4 0.01792 0.05662 2388494.44
0.00000
2DB 522441.84 7 11 0.53105 3.23829 1969260.18
2DA 303353.33 7 3 0.53105 0.01792 166531.01
V3A 249423.85 7 20 0.53105 35.38870 8959241.83
V2S 208976.74 7 20 0.53105 35.38870 7506391.80
2S2 104488.37 7 11 20 0.53105 3.23829 35.38870 4091559.22
3S2 171900.22 7 11 29 0.53105 3.23829 156.43596 27539325.08
3S3 101117.78 7 11 30 0.53105 3.23829 179.15528 18496930.31
35424374.03
CANTIDAD DE
VEHICULOSTIPOS
CARGA POR EJE FACTORES DE CONVERSION O EQUIVALENCIA
SUMA ESAL´S
79
CAPITULO IV
4.-DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
De acuerdo a los datos obtenidos por LA ASESORIA Y ESTUDIOS TECNICOS, que hizo los
estudios del diseño de la vía perimetral para el Municipio de Guayaquil en el AÑO 2003,
(ANEXO 1) .Obtenemos los siguientes datos:
Tomando como referencia el tramo de la Florida que se acerca más a nuestro lugar de estudio
tenemos un CBR: 5%. Obteniendo este daño haremos un diseño de pavimento, de acuerdo al
tráfico que se encuentra actualmente en esta vía, para que al momento de encontrar lo que está
causando el daño se tome en consideración este diseño, en tal caso de que sea la estructura de
pavimento.
4.1 DISEÑO DE PAVIMETO PROCEDIMIENTO NORMATIVA AASHTO-93
Datos:
W18= 35424374.03
80
R= 90%
So= 0.45
PSI inicial= 4.2
PSI final= 2.5
Subrasante CBR % = 5.0%
a.- Se determinó SN o volumen estructural del pavimento a partir del Módulo Resiliente
de la subrasante y datos recomendables de diseño.
Determinación del Módulo Resilente de la subrasante, mediante la expresión.
Mr=1500xCBR lb/pulg2 ó PSI Para: CBR menor 7,2%
Mr= 7500.00 psi.
Numero estructural de la subrasante
81
b.- Determinamos el espesor necesario del concreto asfáltico a partir del Módulo Resilente
de la base.
TABLA 2.11. COEFICIENTES ESTRUCTURALES
MATERIAL TIPO
COEFICIENTE
ESTRUCTURAL
a1 a2 a3
CAPA DE RODAMIENTO
Mezcla en caliente
Mezcla en frío InSitu
Mortero asfáltico
0.44
0.20
0.40
CAPA DE BASE
Grava arenosa
Piedra Triturada
BASE CEMENTO PORTLAND
Resistencia
a compresión
a los y días
BASE CEMENTO ASFÁLTICO
Agregado grueso
Mortero asfáltico
BASE CON CAL
≥ 45 kg/cm2
28 a 45 kg/cm2
< 28 kg/cm2
0.07
0.14
0.23
0.20
0.15
0.30
0.25
0.20
82
CAPA DE SUBBASE
Grava arenisca
Arena o arcilla arenosa
0.11
0.05-0.10
Figura 1.Grafica para hallar a1 en función del módulo de resiliente del concreto asfaltico
El valor a1 igual 0,44 (para mezcla en caliente) se obtiene de la figura 2.3 entrado en las
abscisas con el valor del módulo de elasticidad del concreto asfáltico de 435000 lb/pulg2 a 20
ºC y leyendo el valor de a1 en las ordenadas.
83
Módulo Resiliente a 20º C = 3000 MPa.
En donde 1Mpa = 1 lb/pulg2
Por lo tanto el módulo de elasticidad del concreto es: 3000 MPa = 435000 lb/pulg2
Sabemos: SN1 = a1 x D1
La determinación de los Módulos Resilentes de la capa base granular la obtenemos de la Fig.
2.6 (Variación del coefientes a2 con diferentes parámetros de resistencia de la base granular).
Ref. Pág 269 Ingeniería de Pavimentos para Carreteras 2002 Por: Alfonso Montejo Fonseca
84
Figura 2.5 variación de coeficiente a2 con diferentes parámetros de resistencia de la base
granular
En donde obtenemos con un CBR=80%
EB(Módulo de Elasticidad de la Base) = 35805,0 Psi
a2Coeficiente Estructural de Capa) = 0,16 Psi
85
El espesor del concreto asfáltico es:
D1 = SN1/ a1 = 3.45/0.44 = 7.84 pulg ó 8 pulg
Luego SN1 corregido es: SN1* = a1 x D1*=0.44x8 = 3.52
c.- Determinamos el espesor que debe tener la base granular, a partir del Módulo
Resilente de la capa de Sub-Base.
De la figura 2.6 se obtienen la variación del coeficientes a3 con diferentes parámetros de
resistencia de la sub-base (Ref. Pág 273 Ingeniería de Pavimentos para Carreteras /2002
Alfonso Montejo Fonseca).
86
En donde obtenemos con un CBR= 30%.
ESB (Módulo de Eslaticidad de la Sub-Base) = 20734 psi
a3 (Coeficiente Estructural de Capa) = 0,14 psi
87
SN(Base Granular) = SN2 - SN1* = 4.22 – 3.52 = 0.70
SN(Base Granular) = a2 x m2 x D2
D2 = (SN2 - SN1* ) / ( a2 x m2 )= (4.22-3.52)/0.16*1
D2 = 4.38 pulg ó 4 pulg
La AASHTO recomienda redondear D2 al número ascendente más próximo pero en nuestro
caso elegimo 6’’ pero incrementamos la sub-base, lueg el SN2* corregido es:
SN2* = a2 x m2 x D2* = 0.16*1.0*4
SN2* = 0.64
88
d.- Determinamos el espesor del material de sub-base a partir del número estructural
total del pavimento, del concreto.
SN3 = 5.98 ; a3 = 0.14
SN(Subbase) = SN-(SN1* + SN2*) = 5.98-(3.52+0.64)= 1.82
SN3* = a3 x m3 x D3*
D3 = 5.98 – (3.52 + 0.64)/0.14*1.0= 13 pulg
SN3* = 0.14*1.0*13
SN3* = 1.82
5.98 = 5.98 ok
Obteniendo según los cálculos los siguientes datos:
CAPAS H (pulg)
CAPA DE RODADURA 8
BASE 3
SUB-BASE 13
Expresadas en centimentros tenemos: Capa de Rodadura: 20 cm Base: 8 cm Sub-base: 33cm
Teniendo un espesor total de: 61
Sin embargo, claramente se puede notar que las dimensiones de la carpeta asfáltica son altas
en comparación con la de la base granular y la de la Sub-Base granular, lo que hace un diseño
altamente costoso. Se propone reducir el espesor de la carpeta asfáltica a su dimensión mínima
89
de 4” y aumentar el espesor de la Base Granular a 16” De acuerdo en la Tabla 1.9 según las
especificaciones de la AASHTO-93 para los Esal´s de diseño, considerando que se trata de un
tráfico pesado.
El dimensionamiento sería el siguiente:
Calculo de SN1*:
SN1* = D1*.a1 = 4” x 0.44 = 1.76
Calculo de SN2*:
SN2* = D2*.a2.m2= 16” x 0.16 X 1= 2.56
Calculo de SN3*:
SN3 = SN = 5.98
D3 = SN3 –( SN2* + SN1*) / (a3.m3) = 5.98 – (2.56+1.76) / (0.14 x
1.0) = 1.66 / 0.14 = 11.86 o 12” = D3*
SN3* = D3*.a3.m3= 12x1x0.14=1.68
90
Así, el nuevo número estructural será:
SN* = SN1*+ SN2* + SN3* = 1.76 + 2.56 + 1.68 = 6.00 > 5.98 O.K. √
Carpeta Asfáltica (4") Base Granular (16") Sub-base Granular (12")
Expresadas en cm:
Carpeta Asfáltica (10 cm) Base Granular (40 cm) Sub- base Granular (30 cm).Teniendo una
altura de pavimento 0.80 m
91
CAPITULO V
5- ENSAYO DE REFRACCION MICROTREMOR (REMI)
El trabajo de campo fue desarrollado el día 27 de Septiembre del 2015 a las 8:30 am
aproximadamente, la duración del ensayo fue aproximadamente de 1 hora y 30 min, ya que fue
solo en un punto en donde existe el daño, la separación de los geófonos fue de 5 m.
5.1 TIPO DE ARREGLO UTILIZADO
Arreglo geométrico tipo (L) con el empleo de 11 geófonos espaciados 5 m cada uno, haciendo
un ángulo de 90 grados en el geófono No- 6
92
5.2.- EQUIPOS UTILIZADOS
En la obtención de los sismogramas se ha empleado un sismógrafo de última generación
modelo ES-3000 , fabricado por la Empresa GEOMETRICS, el cual cuenta con 24 canales de
registro de ondas de llegada, y de 16 bits de resolución, el cual es mostrado en la Foto,
complementan el sistema, 25 geófonos de 14.0 Hertz, Cable conductor: Con una longitud de
115 mts. con 24 conectores para 24 geófonos
93
5.3.- RESULTADOS DEL ENSAYO DE CAMPO
En la Tabla 2.15 se presenta la clasificación sísmica del terreno de acuerdo al IBC (2006), se
basa en los valores promedio de velocidad de onda de corte en los 30 m superficiales (VS 30).
Tipo VS30 (m/s) Descripción
A > 1,500 Roca dura
B 760 – 1,500 Roca
C 360 – 760 Roca blanda y suelo muy denso
D 180 – 360 Suelo rígido
E < 180 Suelo blando
F
Suelos especiales (licuables, colapsables, arcillas muy plásticas, suelos
orgánicos)
94
CURVA DE DISPERSION
95
INFORMACION OBTENIDA A PARTIR DEL ENSAYO DE CAMPO
Datos directos del ensayo Datos calculados
H(m)
Vs
(m/s)
Vp
(m/s)
ϒ
(kg/m3)
Vp/vs v
Gmax
(Mpa)
Eel
(Mpa)
0.00 340 1667 1.99 4.91 0.48 22.99 67.97
0.52 339 1666 1.99 4.92 0.48 22.88 67.66
1.07 337 1664 1.99 4.94 0.48 22.65 66.98
1.66 334 1661 1.99 4.97 0.48 22.24 65.78
2.29 330 1656 1.99 5.02 0.48 21.69 64.19
2.96 324 1650 1.99 5.09 0.48 20.92 61.93
3.66 317 1642 1.99 5.18 0.48 20.07 59.43
4.40 310 1634 1.99 5.27 0.48 19.17 56.81
5.17 303 1626 1.99 5.37 0.48 18.26 54.12
5.99 296 1618 1.99 5.47 0.48 17.42 51.66
6.83 290 1612 1.99 5.56 0.48 16.75 49.70
7.72 287 1608 1.99 5.61 0.48 16.39 48.64
8.65 286 1607 1.99 5.63 0.48 16.25 48.23
10.60 294 1616 1.99 5.50 0.48 17.21 51.05
11.64 304 1627 1.99 5.36 0.48 18.39 54.50
12.71 318 1643 1.99 5.17 0.48 20.14 59.64
13.82 256 1574 1.99 6.15 0.49 13.07 38.85
14.96 358 1687 1.99 4.72 0.48 25.51 75.32
96
16.15 381 1713 1.99 4.50 0.47 28.89 85.18
17.36 406 1740 1.99 4.29 0.47 32.80 96.51
18.62 432 1769 1.99 4.10 0.47 37.14 109.08
19.91 458 1798 1.99 3.93 0.47 41.78 122.44
21.24 482 1825 1.99 3.78 0.46 46.36 135.60
24.01 519 1866 1.99 3.60 0.46 53.63 156.39
25.46 526 1874 1.99 3.56 0.46 55.11 160.61
26.93 523 1870 1.81 3.58 0.46 49.36 143.89
28.45 506 1851 1.91 3.66 0.46 48.93 142.85
30.00 526 1874 2.00 3.56 0.46 55.23 160.97
Parámetros calculados Formula
Poisson Ѵ= (Vp/Vs) 2-2/2(Vp/Vs) 2-2
Módulo de Rigidez G= ɣ Vp2
Módulo Elástico E= 2 G ( Ѵ+1)
Donde:
Vs- Velocidad de la Onda Cortante
Vp- Velocidad de la Onda Longitudinal
Gmax – Modulo de Rigidez Máximo
Eel – Modulo Elástico
97
ϒ – Densidad
V – Poisson
CURVAS COMPARATIVAS
El Módulo de Poisson no es una propiedad de relevancia en el análisis geotécnico. Oscila entre
0,05 a 0,20 para materiales muy resistentes, alcanzado un valor de 0,50 en fluidos sin
resistencia al corte. Para la mayoría de los suelos varía entre 0,25 y 0,49. Compárese, por
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
22.00
24.00
26.00
28.00
30.00
0 100 200 300 400 500 600 700
Vs vs H
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
22.00
24.00
26.00
28.00
30.00
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00
Gmax vs H
98
ejemplo, con las velocidades sísmicas que varían más de un orden de magnitud o incluso
conductividades eléctricas o hidráulicas que envuelven muchos órdenes de magnitud.
99
CAPITULO VI
6.-ENSAYOS DE LA CAPA DE RODADURA EXISTENTE
6.1 EXTRACCION DE NUCLEOS DE ASFALTO
Se extrajeron 3 muestras de núcleo de pavimento asfaltico, de las cuales se tomaron 2 muestras
donde existe el daño de ahuellamiento, y 1 donde aparentemente no existe daño.
100
Luego cortamos las muestras del sitio, a medida para empezar a hacer lo ensayos, tomamos
la altura y el diámetro en centímetros
101
Después se dejaron sumergidas 48 h, teniendo los siguientes pesos:
6.2.- ENSAYO DE ESTABILIDAD Y FLUJO
A continuación hacemos una breve reseña en el cual explicamos el procedimiento del ensayo
Marshall, siendo los siguientes pasos:
Calentamos el horno a 140°F por 15 min manteniendo esa temperatura por el lapso de
tiempo determinado
MUESTRAS ALTURA(CM) DIAMETRO(CM) PESO (grs)
1 6.90 9.30 1103.00
2 5.90 9.30 948.30
3 7.10 9.30 1224.80
MUESTRAS PESO HUMEDO (GRS) PESO SUMERGIDO(GRS)
1 1198.4 657.2
2 951.3 565.9
3 1227.6 725.6
102
Las muestras o probetas son colocadas en el horno a 60°C o a 140° F por 15 minutos
mas. Esta temperatura representa normalmente lo que un pavimento en servicio va a
experimentar.
Cada muestra es sacada del horno sin dejar enfriar y se coloca rápidamente en el aparato
Marshall. El aparato consiste en un dispositivo que aplica una carga sobre la muestra y
de unos medidores de carga y deformación
La carga del ensayo es aplicada a la muestra a una velocidad constante de 51mm por
minuto hasta que la muestra falle. La falla esta definida como la carga máxima que
pueda resistir
103
La carga de falla se registra como el valor de la estabilidad Marshall y la lectura del
medidor se registra como el flujo.
Transformando la estabilidad en Lb y el flujo
Para llevar la estabilidad a Libras se utiliza la siguiente tabla:
MUESTRA 1 ESTABILIDAD (mm) FLUJO (0.001¨)
1 380 7.25
2 267 7.25
3 449 7.25
MUESTRA 1 ESTABILIDAD (lb) FLUJO (0.001¨)
1 5400 28
2 3800 28
3 6000 28
104
Tabla 6.1 Método Marshall (MTC E 504)
Una vez realizado esto lo ponemos en bandejas y comenzamos a desmenuzar, y dejar
remojando en gasolina cada muestra para que salga todo lo que es el asfalto, lo dejamos
remojando por 1 dia mas, luego procedemos a poner en la máquina para que salga absolutaente
todo y lo ponemos en el horno por 24 horas más
105
6.3.- ENSAYO GRANULOMETRICO
Ya obtenido los agregados de las muestras hacemos la granulometría haciéndolas pasar por los
tamices: ½” , 3/8” , 4” , 8” , 50” , 200”. Según las normas de acuerdo al tipo de tráfico que
existe actualmente.
106
Una vez pasados por lo tamices, pesamos las muestras de los agregados, pasante por cada
bandeja.
Luego de los procedimientos presentados, obtenemos los siguientes resultados:
107
MUESTRA #1
PROYECTO:
MUESTRA : 1
DESCRIPCION DEL MATERIAL: Granulometria mezclado en planta
99.02%
83.70%
61.39%
48.15%
22.530%
14.28%
:“ANALISIS DEL DETERIORO ESTRUCTURAL POR AHUELLAMIENTO EN LA CARPETA ASFALTICA MEDIANTE EL ESTUDIO DE TRÁFICO EN UN
TRAMO DE LA VIA EN LA AVENIDA LEON FEBRES CORDERO RIBADENERIA”
ENSAYO GRANULOMETRICO
200"
FONDO
50"
% que pasaTAMIZ Peso Parcial grs. % Retenido % Acumulado Especificacion A.S.T.M
1/2 "
3/8"
4"
8"
9.7
82
0.98%
16.30%
38.61%
51.85%
77.47%
85.72%
152.3
221.7
131.6
254.6
8.25%
14.28%
100
7-23
2-10
90-100
55-85
32-67
0.98%
15.33%
22.31%
13.24%
25.62%
100.00%
TOTAL 993.8 100.00%
141.9
2"
11
/2"
1"
3/4
"
1/2
"
3/8
"
#0
4
#1
0
#3
0
#4
0
#1
00
#2
00
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010.101.0010.00100.00
PO
RC
EN
TA
JE
QU
E P
AS
A (%
)
DIAMETRO (mm)
Título del gráfico
Curva (Inferior)
Curva (Superior)
TAMICES
3"
108
MUESTRA #2
PROYECTO:
MUESTRA : 2
DESCRIPCION DEL MATERIAL: Granulometria mezclado en planta
100.00%
80.84%
59.57%
43.24%
12.849%
7.89%
ENSAYO GRANULOMETRICO
:“ANALISIS DEL DETERIORO ESTRUCTURAL POR AHUELLAMIENTO EN LA CARPETA ASFALTICA MEDIANTE EL ESTUDIO DE TRÁFICO EN UN
TRAMO DE LA VIA EN LA AVENIDA LEON FEBRES CORDERO RIBADENERIA”
TAMIZ Peso Parcial grs. % Retenido % Acumulado % que pasa Especificacion A.S.T.M
3/8" 167.6 19.16% 19.16% 90-100
1/2 " 0 0.00% 0.00% 100
8" 142.8 16.32% 56.76% 32-67
4" 186.1 21.27% 40.43% 55-85
200" 43.4 4.96% 92.11% 2-10
50" 265.9 30.40% 87.15% 7-23
TOTAL 874.8 100.00%
FONDO 69 7.89% 100.00%
2"
11
/2"
1"
3/4
"
1/2
"
3/8
"
#0
4
#1
0
#3
0
#4
0
#1
00
#2
00
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010.101.0010.00100.00
PO
RC
EN
TA
JE
QU
E P
AS
A (%
)
DIAMETRO (mm)
Título del gráfico
Curva (Inferior)
Curva (Superior)
TAMICES
3"
109
MUESTRA #3
PROYECTO:
MUESTRA : 3
DESCRIPCION DEL MATERIAL: Granulometria mezclado en planta
100.00%
86.32%
65.19%
50.44%
19.532%
15.92%
ENSAYO GRANULOMETRICO
:“ANALISIS DEL DETERIORO ESTRUCTURAL POR AHUELLAMIENTO EN LA CARPETA ASFALTICA MEDIANTE EL ESTUDIO DE TRÁFICO EN UN
TRAMO DE LA VIA EN LA AVENIDA LEON FEBRES CORDERO RIBADENERIA”
TAMIZ Peso Parcial grs. % Retenido % Acumulado % que pasa Especificacion A.S.T.M
3/8" 151.4 13.68% 13.68% 90-100
1/2 " 0 0.00% 0.00% 100
8" 163.2 14.75% 49.56% 32-67
4" 233.7 21.12% 34.81% 55-85
200" 40 3.62% 84.08% 2-10
50" 342 30.91% 80.47% 7-23
TOTAL 1106.4 100.00%
FONDO 176.1 15.92% 100.00%
2"
11
/2"
1"
3/4
"
1/2
"
3/8
"
#0
4
#1
0
#3
0
#4
0
#1
00
#2
00
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010.101.0010.00100.00
PO
RC
EN
TA
JE
QU
E P
AS
A (%
)
DIAMETRO (mm)
Título del gráfico
Curva (Inferior)
Curva (Superior)
TAMICES
3"
110
CALIDAD DE DISEÑO:
Si las propiedades de las muestras asfálticas no son adecuadas en la pruebas, la granulometría,
el contenido de asfalto y todas las demás propiedades coinciden con las presentadas en el
diseño, esto quiere decir que durante el diseño no se tomó en cuenta con el problema de
deformación permanente y la susceptibilidad a la humedad de la mezcla y será necesario
cambiar los materiales o proponer algún aditivo de adherencia.
Aquí podemos observar que ninguna de las tres muestras pasa la granulometría, no se encuentra
dentro del rango, para establecer que son de buena calidad lo cual presenta un daño en lo que
es el asfalto.
111
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El ahuellamiento es un fenómeno que tiene su origen en una combinación de factores
que se conjugan en el diseño, construcción y servicio. Los análisis realizados, se
concluye que las principales causas tienen que ver con los parámetros volumétricos y
la granulometría de la mezcla.
De acuerdo a los datos obtenidos por la ASESORIA Y ESTUDIOS TECNICOS
CLTDA quien realizo los estudios para el Municipio de Guayaquil tenemos un (CBR=
5%), en la subrasante estos nos indica que se encuentra dentro de las normas que nos
dice que el CBR para la subrasante debe de estar entre los rangos del 3% al 7%, sin
embargo para observación y que se tome en consideración se realizo un diseño de
Pavimento para el tráfico que está pasando actualmente. En este parámetro se concluye
que el material del terreno natural se encuentra entre los limites establecios. Sin
embargo con esto no podemos determinar si la causa que produce el daño existente, sea
por eso y por lo tanto se realizo un ensayo de microtremor (REMI) para ver el material
que se encuentra en la estructura de pavimento, y se obtuvo como resultado que dentro
de los primeros 15 m, encontramos un suelo rígido, de tal manera que se puede concluir
que esta no sería la causa que produce la falla.
Según los resultados obtenidos de las muestras del núcleo de la carpeta asfáltica
existente obtuvimos una estabilidad de 5400 lb, 3800 lb, y 6000 lb. De acuerdo al
criterio de diseño de mezclas Marshall la Estabilidad mínima para un Tráfico pesado
debe ser mínimo 1800 lb, entonces tenemos una estabilidad que se encuentra dentro de
los parámetros, sin embargo el flujo obtenido de las 3 muestras es de 28, cuando en las
112
normas establece que, el Flujo para Tráfico Pesado debe encontrarse entre el 8-14, esto
quiere decir que el resultado no se encuentra dentro de lo establecido, y al tener un
flujo alto podemos deducir que cuando se presenta la fricción de los carros y el aumento
de temperatura este flujo se vuelve liquido provocando perdida de estabilidad y
dispersión de los agregados. Por lo tanto se recomienda un nuevo diseño de Carpeta
Asfáltica.
Con la granulometría obtenida en el ensayo, los agregados no pasan los límites
establecidos por las curvas granulométricas ya que se encuentran fuera, por lo tanto los
agregados no son de buena calidad o no se realizó la granulometría de diseño, por ello
se recomienda tomar en cuenta las especificaciones de los agregados en el diseño de un
asfalto que vaya a recibir las cargas que actualmente se encuentran en movimiento.
113
ANEXO
114
7.- DISEÑO DEFINITIVO DEL PAVIMENTO PARA LAS CALZADAS DE SERVICIO
EN LOS TRAMOS DE AMPLIACIÓN DE LA VÍA PERIMETRAL DE LA CIUDAD
DE GUAYAQUIL
7.1.- ANTECEDENTES.
La Municipalidad de Guayaquil proyecta construir calzadas de servicio en algunos tramos de
la vía Perimetral de la ciudad, las mismas que para prestar un adecuado servicio a los usuarios,
deben estar convenientemente pavimentadas.
Una vez que se han aprobado los diseños preliminares de los pavimentos de estos proyectos, a
seguir se presenta su diseño definitivo en los siguientes tramos:
- Puente sobre el río Daule – Intercambiador de la Av. Francisco Orellana
- Calle Eduardo Sola (Sector de la Florida).
- Sector de la Isla Trinitaria.
Cuya ubicación se indica en el gráfico 7.1.
115
7.2.- DISEÑO.
7.2.1.- Objetivos
Este trabajo tiene como objetivo, el de diseñar estructuralmente en forma definitiva el
pavimento de la alternativa seleccionada de las calzadas de servicio de la vía perimetral en los
tramos: Indicados en 7.1
7.2.2.- Parámetros de Diseño Considerados.
Para el diseño definitivo se han considerado los siguientes parámetros:
7.2.2.1.- Cargas.
Las cargas de diseño están en función del número de repeticiones del eje estándar de 8.2 T, que
se producirán durante el período de diseño considerado.
Estas repeticiones han sido determinadas por los Especialistas de Ingeniería de Tráfico en el
estudio realizado, cuyo resumen se indica en los cuadros 7.1 y 7.2 en los cuales se establecen
los tráficos de diseño para los diferentes carriles de los tramos de las calzadas de servicio.
116
TABLA 7.1 TPDA EN LOS ENLACES MODELADOS DE LA VÍA PERIMETRAL
(AÑO 2003)
Enlace
Sentid
o
Liv bus
Cam
liv
Cam
pes
TPD
A
Puente Río Daule-Acceso a Pascuales
N - S 638 146 568 552 1904
S – N 457 21 361 630 1469
Acceso a Pascuales – Intercambiador F.
Orellana
N – S 1633 367 805 671 3476
S – N 1822 244 692 706 3464
Intercambiador F. Orellana –
Intercambiador Vía a Daule
E – O 3172 1232 1076 752 6232
O – E 2793 830 874 781 5278
Intercambiador Vía a Daule – Calle 24
NO (Flor de Bastión)
N – S 3356 1232 1536 1296 7420
S – N 3426 872 1463 1305 7066
Calle 24 NO (Flor de Bastión) –
Honorato Vásquez (Av. Casuarina)
N – S 4533 1844 1961 1396 9734
S – N 4466 1554 1707 1401 9128
Honorato Vásquez (Av. Casuarina) –
Eduardo Solá Franco (Av. Juan Pablo II)
N – S 5198 2723 2201 1481 1160
3
S – N 5045 1554 1851 1481 9931
Eduardo Solá Franco (Av. Juan Pablo II)
– Calle 18I NO
N – S 5198 2723 2201 1481
1160
3
S – N 6869 1815 2319 1547
1255
0
117
Calle 18I NO – Viaducto Flavio Alfaro
N – S 5129 2958 2170 1473
1173
0
S – N 6869 1815 2319 1547
1255
0
Viaducto Flavio Alfaro –
Intercambiador Av. del Bombero
N – S 4452 2519 2001 1479
1045
1
S – N 5036 1353 2074 1525 9988
Av. del Bombero – Suburbio
N – S 5168 1970 1600 1184 9922
S – N 5423 1994 1849 1327 1059
3
Suburbio – Isla Trinitaria
E – O 5953 2091 1874 1413
1133
1
O – E 6085 1981 1610 1142 1081
8
TABLA 7.2 TPDA EN LOS CARRILES DE SERVICIO DE LOS ENLACES
MODELADOS DE LA VÍA PERIMETRAL (AÑO 2033)
Enlace
Sentid
o
Liv bus
Cam
liv
Cam
pes
TPD
A
Puente Río Daule-Acceso a Pascuales N – S 288 255 268 0 811
118
S – N 934 35 859 197 2025
Acceso a Pascuales – Intercambiador F.
Orellana
N – S 2015 531 1926 1892 6365
S – N 908 311 753 196 2167
Intercambiador F. Orellana –
Intercambiador Vía a Daule
E – O 1756 2653 200 75 4685
O – E 0 1771 0 0 1771
Intercambiador Vía a Daule – Calle 24
NO (Flor de Bastión)
N – S 0 2680 0 0 2680
S – N 0 1883 0 0 1883
Calle 24 NO (Flor de Bastión) –
Honorato Vásquez (Av. Casuarina)
N – S 1383 4131 428 0 5943
S – N 608 3492 193 90 4383
Honorato Vásquez (Av. Casuarina) –
Eduardo Solá Franco (Av. Juan Pablo II)
N – S 310 6211 0 0 6521
S – N 636 3492 210 91 4429
Eduardo Solá Franco (Av. Juan Pablo II)
– Calle 18I NO
N – S 310 6211 0 0 6521
S – N 3298 4103 0 160 7561
Calle 18I NO – Viaducto Flavio Alfaro
N – S 1768 6768 46 319 8901
S – N 3298 4103 0 160 7561
Viaducto Flavio Alfaro –
Intercambiador Av. del Bombero
N – S 753 5757 802 520 7832
S – N 951 3040 413 0 4404
Av. del Bombero – Suburbio
N – S 599 4669 354 195 5817
S – N 3128 4763 464 0 8355
Suburbio – Isla Trinitaria
E – O 5403 5003 1356 876
1263
8
O – E 5685 4708 1147 509
1205
0
119
De los datos de los cuadros 7.1 y 7.2, para determinar el número N de aplicaciones de carga
durante la vida útil se seleccionó los valores que con mayor frecuencia se presentaban para
cada calzada y dirección y se le multiplico por un factor de asignación igual a 0.4 que es el
tráfico que circulará por cada carril de servicio.
7.2.2.2.- Capacidad de Carga de la Subrasante. (Anexo No. 1)
De acuerdo al análisis de los datos obtenidos en el laboratorio se obtuvieron los valores de CBR
de diseño que se indican en el cuadro 7.3.
Cuadro 7.3.- Capacidad de Carga de la Subrasante
Tramo Lado CBR
Capacidad de Carga
Es Kg./cm2 Mr. psi
Florida
Derecho
Izquierdo
5
16
250
1600
7500
18189
Trinitaria
Derecho
Izquierdo
16
5
1600
250
18189
7500
Los valores de los Módulos de resiliencia fueron obtenidos de acuerdo a lo establecido en las
Normas Interinas de CORPECUADOR 1999 que dicen que:
120
Si el CBR < 1 MR = 1500 CBR
Si 1 < CBR < 2O MR = 3000 CBR0.65
7.2.2.3.- Materiales de Construcción. (Anexo No. 2)
Para la construcción del pavimento se pueden utilizar diversos materiales de construcción, con
los coeficientes estructurales que se indican en los gráficos del Anexo No. 2, obtenidos en los
diferentes ensayos AASHTO.
Ya desde el punto de vista práctico, se deben utilizar los materiales provenientes de la cantera
ubicada en la intersección de la Avenida Francisco Orellana y Avenida Pascuales – Terminal
Terrestre y de Calcareos HUAYCO, de acuerdo a los programas de utilización de fuentes de
materiales del gráfico 7.2 y 7.3.
7.2.2.4.- Condiciones Ambientales de la Zona.
A pesar que el diseño de Ingeniería considera un excelente drenaje, no es menos cierto que por
las intensas lluvias que se producen en las etapas invernales, se considera por seguridad un
coeficiente de drenaje mi = 0.8 para el diseño.
121
ANEXO No. 1
CAPACIDAD DE CARGA DE LOS
DEPOSITOS DE SUELOS ESTUDIADOS
122
123
BIBLIOGRAFIA
Higuera Sandoval Carlos, Nociones sobre evaluación y rehabilitación de estructuras de
pavimentos.
American Association of State Highway and Transportation OfficialsAASHTO-93
Alfonso Montejo Fonseca, Año 2002, Ingeniería de Pavimentos para Carreteras 2002
http://www.obraspublicas.gob.ec/wp-content/uploads/downloads/2013/07/01-07-
2013_ConcursoPublico_StoDomingo-Esmeraldas_Anexo-07-pavimentos.pdf
http://es.slideshare.net/angelicalizvetticsevara/3ra-pavimentos
http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2010/bmfcim672d/doc/bmfcim672d.pdf
http://ingeosolum.blogspot.com/2011/12/refraccion-sismica-integrada-con.html
124
Presidencia
de la República
del Ecuador
AUTOR/ES: REVISORES:
Paladines Unuzungo Evelyn Maritza Ing. Gustavo Ramirez Aguirre
Ing. Carlos Mora Cabrera
Ing. Julio Vargas Jimenez
INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: De Ciencias Matematicas y Fisicas
CARRERA: Ingenieria Civil
FECHA DE PUBLICACIÓN: 2015-2016 Nº DE PÁGS: 124
ÁREAS TEMÁTICAS:
VIAS DE COMUNICACIÓN
AHUELLAMIENTO DE LA CARPETA ASFALTICA DE LA VIA
PALABRAS CLAVE:
RESUMEN:
N. DE REGISTRO (en base de datos): Nº. DE CLASIFICACIÓN:
DIRECCIÓN URL (tesis en la web):
ADJUNTOS PDF: SI NO
CONTACTOS CON AUTOR/ES: Teléfono: 2-476590
CONTACTO EN LA Nombre: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
INSTITUCIÒN: Telèfono: 2-283348
Quito: Av. Whymper E7-37 y Alpallana, edificio Delfos, teléfonos (593-2) 2505660/ 1: y en la
Av. 9 de octubre 624 y Carrión, edificio Prometeo, teléfonos: 2569898/9, Fax: (593 2) 250-9054
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGIA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS
<ANALISIS ESTRUCTURAL-DETERIORO><AHUELLAMIENTO-CARPETA
ASFALTICA><VIA LEON FEBRES CORDERO RIVADENEIRA>
Innovacion y saberes
º
1
SE TOMO COMO TEMA EL ESTUDIO EN LA VIA LEON FEBRES CORDERO RIVADENEIRA YA QUE EN ELLA EXISTE UNA FALLA EN EL PAVIMENTO LLAMADA AHUELLAMIENTO, PARA EL DESARROLLO DEL TEMA SE APLICO UN MARCO TEORICO DE ACUERDO A TODO LO QUE SE VA A TRATAR DENTRO DEL TEMA, LOS TIPOS DE FALLAS. ENSAYO REMI, DISEÑO DE PAVIMENTO, ENSAYO DE ESTABILIDAD Y FLUJO, GRANULOMETRIA, PARA SABER PORQUE MOTIVO SE PRODUCE ESTA FALLA,YA QUE EXISTEN DIFERENTES MOTIVOS, TALE COMO POR DRENAJE, ESTRUCTURA DE PAVIMENTO, MALA COMPACTACION, CALIDAD DE ASFALTO, DISEÑO DE PAVIMENTO PARA LA CIRCULACION VEHICULR QUE PASA POR ESTA VIA.PRIMERO SE REALIZO UN ESTUDIO DE TRAFICO PARA OBTENER EL NUMERO DE ESSALS Y ASI REALIZAR UN DISEÑO DE PAVIMENTO PARA LOS VEHICULOS QUE CIRCULAN ACTUALMENTE, OBTENIENDO EL CBR DE LA SUBRASANTE DE L ASESORIA Y ESTUDIOS TECNICOS QUE REALIZO LOS ESTUDIOS PARA EL MUNICIPIO DE GUAYAQUIL, TAMBIEN SE REALIZO UN ENSAYO DE MICROTREMOR REMI PARA VER LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO, YA QUE EN ESTA VIA NO SE PUEDEN HACER CALICATAS, TAMBIEN SE SACARON 3 MUESTRAS DE NUCLEO DE ASFALTO PARA VER LA CALIDAD, OBTENIENDO COMO RESULTADOS: EN EL ENSAYO REMI OBTUVIMOS UN SUELO RIGIDO , EN EL ENSAYO DE GRANULOMETRIA OBTUVIMOS MATERIALES DE MALA CALIDAD TENIENDO UN FLUJO ELEVADO, SIENDO ESTE EL MOTIVO POR EL CUAL SE PRODUCE LA FALLA, RECOMEDANDO UNA MEJOR CALIDAD DE ASFALTO CONSIDERANDO EL TRAFICO VEHICULAR ACTUALMENTE.
X
ANALISIS DEL DETERIORO ESTRUCTURAL POR AHUELLAMIENTO EN LA CARPETA ASFALTICA MEDIANTE EL ESTUDIO DE TRAFICO EN UN TRAMO DE LA VIA LEON FEBRES CORDERO RIVADENEIRA
TÍTULO Y SUBTÍTULO
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