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FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
ENSAYO
“La importancia del diseño de rehabilitación de pavimentos en la Carretera
Central”
AUTOR:
Peñaloza Ricapa, Henry
ASESORA:
Arimana Cotaquispe, Marylin Lina
LIMA – PERÚ
(2016 – I)
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ÍNDICE
I. INTRODUCCION 3
II. ARGUMENTACIÓN
DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES EN LA CARRETERA CENTRAL. 5
COMPORTAMINETO Y EVALUACION DEL PAVIMENTO FLEXIBLE. 7
PRINCIPALES CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE UNA SOBRECAPA DE REFUERZO. 9
METODO ASHHTO PARA LA REHABILITACION DEL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES.
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III. CONCLUCIONES 14
IV. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 15
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I. INTRODUCCIÓN
Durante los últimos años se ha desarrollado investigaciones de gran importancia
para el estudio de Diseño de pavimentos estructurales, Inicia paralelamente en la
construcción de carreteras Donde el primer trabajo que se tiene memoria tuvo lugar en
la ciudad de Schenectady “Estados Unidos” en el año de 1991, donde se construyó un
recubrimiento de concreto, con espesores variables sobre un pavimento de concreto
simple. Entre las que destacan la publicada por el Instituto de asfalto AASHTO. Y Así
mismo, mostrado ser compatibles con el trabajo actual, ampliando la información
experimental e incluyendo el caso de carreteras de altas especificaciones y la
información actualizada sobre comportamiento a fatiga de mezclas asfálticas típicas de
las carreteras del País.
Desde entonces Dicha rehabilitación asfáltica es de mucha importancia en la
pavimentación vial. Esto consiste en evaluar la rigidez y la flexibilidad superficial del
pavimento. Estas y otras razones nos llevan a presentar la investigación: La importancia
del diseño de rehabilitación de pavimentos en la Carretera Central. Constituyendo un
gran aporte al tema que merece ser ampliado. Ya que existen otros métodos, el cuál no
solamente trata el uso de sobre capas asfálticas como alternativa de rehabilitación sino
también el uso de sobre capas de refuerzo de concreto. Esta problemática se ha
convertido en un tema de alto interés, se dará más énfasis a los pavimentos flexibles,
además el diseño de un pavimento flexible requiere mayor conservación y
reconstrucción.
Luego de haber contextualizado de manera breve Sobre las capas asfálticas para la
rehabilitación, nos podemos preguntar: ¿Por qué es importante diseño de rehabilitación
de pavimentos en la Carretera Central? (MONTEJO. 2010, p. 21) menciona: “Un
pavimento de concreto consiste básicamente al tener un espesor mayor que el
establecido. El pavimento presentara buen comportamiento a la flexibilidad”. Por lo
tanto se debe entender que Todo pavimentos flexibles, que al tener menor rigidez,
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transmiten los esfuerzos hacia las capas inferiores lo cual trae como consecuencia mayor,
tensiones en la sub rasante y prácticamente ya que eventualmente se presenta fallas en
la carretera central.
La temática referente a la importancia de diseño de una sobre capa de refuerzo en
la carretera central no es simplemente un punto adicional, es aquello que nos va facilitar
la flexibilidad, resistencia y durabilidad de la carretera central. Por tal razón, el presente
ensayo tiene como objetivo diseñar una mezcla asfáltica flexible y resistente para ser
aplicada en dicha zona donde se presenta constantes fallas en las pistas, el uso de sobre
capas de refuerzo es una alternativa de solución para la rehabilitación de pavimento vial.
Ya que por tal razón, daremos a conocer los diferentes tipos de sobre capas de refuerzo
flexible y rígido, que se pueden aplicar sobre los pavimentos y el procedimiento de
diseño de cada uno de ellas, utilizando el método AASHTO. Ya que señalar esta
importancia nos permitirá mantener el comportamiento como material constitutivo de
un pavimento.
Para (HIGUERA, Carlos 2010). “El desarrollo del ensayo parte en dos partes. Uno que
es consideraciones básicas al momento de diseñar un refuerzo. Segundo trata del
procedimiento de diseño de una sobre capa de refuerzo flexible y rígido”. Se debe
entender, por lo tanto, La importancia del diseño de rehabilitación de pavimentos en la
Carretera Central, se consigue mayor participación en todo proyecto vial, debido a su
capacidad de carga y calidad para el tránsito. Sin embargo, éstos pueden quedar parcial o
totalmente fuera de servicio por consecuencia del desgaste producido por el uso y asi
mismo por otros factores como tiempo lluvioso etc.
Habiendo señalado la temática general el de la importancia del diseño de una sobre
capa de refuerzo en la carretera central, en este ensayo se mostrarán cuatro temas
considerables del investigador siendo: diseño de pavimentos flexibles en la carretera
central, comportamiento y evaluación del pavimento flexible, principales
consideraciones para el diseño de una sobre capa de refuerzo, y método AASHTO para la
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rehabilitación del diseño de pavimentos flexibles, principales consideraciones para el
diseño de una sobre capa de refuerzo. Dicho así, servirán para argumentar el ensayo que
aquí se presenta, a través de estos sub capítulos, se mostrará cómo se concluye sobre la
importancia del diseño de rehabilitación de pavimentos en la Carretera Central.
II. ARGUMENTACIÓN
II.1. DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES EN LA CARRETERA CENTRAL.
Cuando hablamos diseño de pavimentos flexibles en la carretera central nos
referimos como principales elementos que conforman el pavimento, como la base,
sub base y carpeta. Según Montejo (2010) “El pavimento flexible está compuesto
por una carpeta asfáltica que utiliza una mescla de agregado con material
bituminoso obtenido del asfalto o petróleo, y de los productos de las hulla, es lo
bastante plástica para absorber y soportar carga sobre ella” (p.23).
Por ello el tipo de pavimento para la rehabilitación de la carretera central se
determina por el comportamiento de una capa de material bituminoso o mezcla
asfáltica que se apoya sobre capas de material granular, donde paulatinamente van
disminuyendo su calidad conforme se acercan más a la sub rasante. Esto se debe a
que los esfuerzos que se producen por el tránsito van debilitando el estado de la vía.
Con respecto a los pavimentos flexibles Para (Higuera. 2010, P.145) nos indica:
“Los Pavimentos flexibles se determinan por estar conformados por tener una capa
bituminosa, que se apoya de otras capas inferiores llamadas base y sub base, cada
capa recibe cargas por encima de ello, ya que se extiende en dicha capa y luego pasa
estas cargas a la capa inferior”.
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Sin embargo, si se llegase a encontrar la causa de las fallas de pavimento en la
carretera central lo recomendable seria diseñar la buena rehabilitación de
pavimentos y puede estar conformada por una o varias capas. Las principales
funciones que debe cumplir un pavimento son proporcionar una superficie de
rodamiento uniforme.
Entonces, si se llegase a encontrar la causa de las fallas de pavimento, Wright y
Dixon (2011), afirman que. “La condición de la superficie de un pavimento con
relación a su apariencia general […] está nivelado y tiene una superficie continua sin
roturas, En contraste con un pavimento dañado que puede estar fracturado […] el
mantenimiento solo ayuda a que el pavimento se comporte eficazmente durante su
vida útil de diseño” (P. 120).
Por lo tanto diremos que el diseño de pavimentos de estas estructuras nos
permite establecer las características y los espesores de los materiales para las
capas del pavimento, de tal forma que el pavimento en la carretera central
mantenga un índice de servicio aceptable durante la vida de servicio estimada. A
través de lo que han diseñado.
Para Montejo (2010). “El cauce se puede obtener de los esfuerzos,
deformaciones y deflexiones producidas por las cargas sometidas a la estructura del
tránsito, El procedimiento seguido para el diseño de un pavimento se planteó por
medio de modelos bicapas que posteriormente fueron generalizados a tricapas y
multicapa” (p.36).
Por tanto, EL diseño de pavimentos es aceptado al dimensionamiento de estas
estructuras que permite que se establezcan las características de los materiales de
las distintas capas del pavimento, de tal forma que el pavimento mantenga un
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índice de servicio aceptable durante la vida de servicio estimada. A través de lo que
se ha mencionado por dichas causas de falla.
Así mismo también encontramos según Cárdenas (2013) manifiesta que “La
diferencia entre pavimentos asfalticos y rígidos, es la forma como reparten las
cargas. Los pavimentos flexibles están siendo sofisticado en la distribución de la
carga sobre la carpeta asfáltica para su mejor rendimiento” (p. 56).
De tal manera Aquí encontramos este método. Que permite la determinación
de la condición del pavimento a través de una evaluación en la carretera central,
usando el Índice de Condición y además debe ser resistente al desgaste debido a la
abrasión producida por las llantas y tener buenas condiciones de drenaje según
especifica la pendiente de inclinación.
II.2. COMPORTAMIENTO Y EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO FLEXIBLE.
El comportamiento y evaluación del pavimento flexible incluyen el uso de
revestimientos, sellado de grietas, uso de capas de sello y reparación. Según Juárez
y rodríguez (2012) “un parámetro que indica la rigidez y la capacidad de distribuir
cargas que tiene una losa de pavimento es una estructura diseñada con la
capacidad de absorber las fuerzas causadas por acción del tránsito de vehículos, o
cualquier otra carga móvil, durante el periodo de tiempo para el cual ha sido
diseñado” ( P. 143).
Por lo tanto, podemos rescatar a lo mencionado sobre las características
mecánicas de las mezclas asfálticas y las variaciones climáticas en la carretera,
combinadas con la frecuencia e intensidad de las solicitaciones del tránsito ya que
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por ello nuestro objetivo es diseñar una mezcla asfáltica flexible y resistente para
ser aplicada en la carretera central donde se presenta constantes fallas en las pistas.
Con respecto al comportamiento y a la evaluación, Para (Juárez y Rodríguez.
2012, P.145). “el tiempo, la repetición de las tensiones y deformaciones verticales
de compresión que actúan en todas las capas del pavimento producirán la
formación de hundimientos en por causa de la carga ya que cuando el tráfico tiende
a ser canalizado, y la ondulación longitudinal de la superficie del pavimento fuera
significativa “
Por tal razón diríamos que debido a este problema existen variaciones muy
altas en los módulos de rigidez o módulos elásticos de las mezclas asfálticas durante
la vida de servicio, por lo necesario que se caracteriza por estar conformado en la
superficie por una capa de material bituminoso o mezcla asfáltica que se apoya
sobre capas de material granular ya que la carretera central se caracteriza por estar
conformado en la superficie por una capa de material de mezcla asfáltica que se
apoya sobre capas.
Así mismo Macro (2013). “está compuesto en una estructura que se encuentra
constituida por un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales […]
que se diseñan y se construyen técnicamente con materiales apropiados y
adecuadamente compactados” (p. 87).
Aquí podemos observar muy claramente que lo mencionado, nos quiere dar a
entender que los pavimentos flexibles están diseñados en capas y estas son capaces
de resistir cargas ya que es el tipo de terreno es adecuado para la carretera central.
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Por lo tanto Montejo (2010) también menciona: “existe dependencia en las
características mecánicas y las variaciones climáticas, combinadas con la frecuencia
e intensidad de las solicitaciones del tránsito, Debido a este problema existen
variaciones muy altas en los módulos de rigidez o módulos elásticos de las mezclas
asfálticas durante la vida de servicio” (P. 94).
Rescatando lo mencionado diremos que el pavimento en la carretera central
debe ser capaz de soportar las cargas debidas al tránsito, de tal manera que el
deterioro sea paulatino y que se cumpla el ciclo de vida definido y con aceptación en
los esfuerzos cortantes. Sin embargo, también se producen esfuerzos adicionales
por la aceleración y frenado bruscos de los vehículos.
Así mismo mencionaremos a Montejo (2010, P. 125). Donde menciona. “El
deterioro estructural es una deficiencia que ocasiona la reducción de la capacidad
de carga en su etapa avanzada […] la falla estructural se manifiesta en la obstrucción
generalizada del pavimento, a la que se asocia precisamente el índice de servicio, a
transitar por dicha carretera.”
Las patologías mencionadas hacen énfasis ya que El volumen de tránsito cada
vez es mayor en la carretera central y la creciente demanda de los pavimentos han
llevado a la búsqueda de nuevos materiales para pavimentos así como los
procedimientos de diseño y soluciones más rentables, y Como resultado de estas
investigaciones, Podemos decir que los defectos que presentan los pavimentos
flexibles que pueden llegar a tal grado de reducir proporcionalmente la vida útil de
dicho asfalto.
II.3. PRINCIPALES CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE UNA SOBRECAPA DE
REFUERZO.
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Según las consideraciones de diseño de una sobre capa de refuerzo Higuera
(2010, p.145), desde su punto de vista indica: “involucra el análisis de diversos
factores, tráfico, drenaje, clima, características de los suelos, capacidad de
transferencia de carga, nivel de serviciabilidad deseado, y el grado de confiabilidad
para efectuar el diseño acorde con el grado de importancia de la carretera”
Según Juárez y Rodríguez (2012, p. 142), menciona “el período de vida útil del
pavimento que refiere al tiempo transcurrido entre la puesta en operación del
camino y análisis el momento en el que el pavimento requiera rehabilitarse cuando
éste alcanza un grado de serviciabilidad mínimo”
Con respecto Al tránsito y la vida útil Cárdenas (2013, p. 141) nos indica “el
Número de cargas durante su vida útil está compuesto por vehículos de número de
ejes que producen diferentes tensiones y deformaciones en el pavimento […] lo cual
origina distintas fallas en esta diferencia […] el tránsito se transforma a un número
de cargas por eje simple equivalente de tal manera que el efecto dañino de
cualquier eje pueda ser representado por un número de cargas por eje simple”.
Por lo tanto a lo mencionado, Las fallas en la carretera central son el resultado
de interacciones complejas de diseño, materiales, construcción, tránsito vehicular y
medio ambiente. Estos factores combinados, son la causa del deterioro progresivo
del pavimento, situación que se agrava, al no darle un mantenimiento adecuado a la
vía.
Así mismo (Macro. 2001, P.118) hace mención: “La confiabilidad es la
probabilidad de que el pavimento se comporte satisfactoriamente durante su vida
útil o período de diseño resistiendo las condiciones de tráfico y medio ambiente
dentro de dicho período”.
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Por tal caso diremos Se presentan la mala estabilización de la capa de la base y
sub base la estabilización, por lo que un suelo pueda soportar todos los esfuerzos
transmitidos por los vehículos en movimiento, tiene por objeto procurar por
diversos medios la estabilidad de ellos, para cualquier condición de tiempo y de
servicio, cabe resaltar que cuando hablamos del comportamiento del pavimento nos
referimos a la capacidad estructural y funcional de éste.
Por consiguiente Higuera (2010, p. 204) menciona: “Este método de diseño es
función de las características de carga deformaciones de la sub rasante para medir
esta característica se usa el ensayo de placa o plato de carga en el cual la sub
rasante es cargada a través de una serie de placas y se mide la deflexión de la placa
el espesor de diseño está basado en una correlación entre la deflexión de la placa y
el comportamiento del pavimento”
En lo mencionado quiere decir que la capacidad de soportar las cargas
impuestas por el tránsito nos brinda seguridad y confort al usuario durante el
período para el cual fue diseñado, Ya que la confiabilidad está asociada a la
aparición de fallas en el pavimento ya que La confiabilidad de un pavimento
podemos definir en términos de ESAL.
II.4. MÉTODO AASHTO PARA LA REHABILITACION DEL DISEÑO DE PAVIMENTOS
FLEXIBLES.
Mediante el método aashto para la rehabilitación del diseño de pavimentos
flexibles Montejo (2010, p. 207) menciona: “El diseño para el pavimento flexible por
AASHTO está basado en la determinación del Número Estructural SN que debe
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soportar el nivel de carga exigido por el proyecto, Según las variables que se
consideran”
Por ello deducimos que Con este fin se obtienen módulos resilientes para
diferentes contenidos de humedad según las condiciones que se presenta en el
transcurso del año, en base a los resultados se divide el año en periodos el cual el
módulo reciliente es constante para cada valor que se determina por el daño
relativo.
Así mismo Según Wright y Dixon (2011, p.184) menciona: “el diseño de
pavimentos flexibles deben utilizarse valores medios resultantes de los ensayos de
laboratorio, las diferencias que se puedan presentar están consideradas en el nivel
de confiabilidad durante el año se presentan variaciones en el contenido de
humedad de la sub rasante, las cuales producen alteraciones en la resistencia del
suelo”.
Entonces podemos decir también que los resultados de los daños relativos, se
obtienen el valor promedio anual, por lo necesariamente el módulo de resiliencia
que corresponda al promedio es el valor que se debe utilizar para el diseño, si no se
tiene la posibilidad de obtener esta información se puede estimar el valor del
módulo de recilencia en función del CBR.
Para Juárez y rodríguez (2012) sobre el diseño de pavimentos flexibles
mediante el método aashto lo define como: “tiempo elegido al iniciar el diseño y
determinan las características del pavimento, evaluando su comportamiento para
distintas alternativas utilizando el método aashto lo largo plazo, con el fin de
satisfacer las exigencias del servicio durante el periodo de diseño elegido a un costo
razonable” (p. 185)
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Por tal razón podemos rescatar que el periodo de diseño será mayor al de la
vida útil del pavimento, porque incluye en el análisis al menos una rehabilitación o
recrecimiento, por lo tanto éste será superior a 20 años los periodos de diseño
recomendados por la AASHTO ya que lo muestran en una tabla de diseño de
pavimentos.
(Macro. 2013, p. 207) también hace mención: “Las cargas de los vehículos son
transmitidas mediante el apoyo de multiruedas es uno de los parámetros más
importantes para el diseño […] para obtener este dato es necesario determinar el
número de repeticiones de cada tipo de eje durante el periodo de diseño […] a partir
de un tráfico inicial medido en el campo a través de aforos”.
Por lo mencionado podemos decir que El factor camión da una manera de
expresar los niveles equivalentes de daño entre ejes, pero para el cálculo de ESAL es
conveniente expresar el daño en términos del deterioro producido por un vehículo
en particular, es decir los daños producidos por cada eje de un vehículo son
sumados para dar el daño producido por ese vehículo.
Cárdenas (2013) menciona: “En una carretera de dos carriles el carril de diseño
es el factor de distribución por carril al 100%. Para autopistas multicarriles el carril
de diseño es el carril exterior y el factor de distribución depende del número de
carriles en cada dirección que tenga la autopista según la tabla que muestra el
AASHTO” (p. 194).
Es decir los daños producidos por cada eje de un vehículo son sumados para
dar el daño producido por ese vehículo puesto que así el factor camión es definido
como el número de ESAL por vehículo, que por lo general puede ser computado
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para cada clasificación general de camiones o para todos los vehículos comerciales
como un promedio para una configuración dada de tránsito.
III. CONCLUCIONES
1. Se logró señalar La importancia del diseño de rehabilitación de pavimentos en la
Carretera Central, bajo los argumentos esbozados, pues el propósito es diseñar una
mezcla asfáltica flexible y resistente para ser aplicada en dicha zona donde se
presenta constantes fallas en las pistas, el uso de sobre capas de refuerzo como una
alternativa de solución en la rehabilitación de los pavimentos de concreto. Para
mejorar el procedimiento de diseño y poder determinar el tipo de cimentación a
utilizar, se hace necesario conocer la capacidad de carga del suelo donde se necesita
apoyar la cimentación.
2. Pretendemos atraer potencialmente una buena estrategia requeridas para una
buena durabilidad del pavimento en la carretera central, para todo esto ello necesita
afrontar los efectos de los suelos con los problemas mencionado como el AASHTO.
Ya que las cimentaciones convencionales, no siempre han podido afrontar las
distintas situaciones adversas que los suelos contaminados, empobrecidos,
expansivos y otros afectan la funcionalidad y durabilidad de los pavimentos.
3. Es necesario conocer las propiedades y características de los suelos. Así como su
granulometría, plasticidad, cohesión, peso específico y otros Para las cuales se hace
necesario conocer la capacidad de carga del suelo donde se necesita rehabilitar el
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pavimento, que se puede determinar mediante los métodos de AASHTO En la
zonificación establecida de la carretera central, se realizaran estudios de laboratorio
de penetración estándar en cada zona para verificar las características y propiedades
del material existente. Para afrontar los efectos de los suelos con los problemas
mencionado. Por lo que el terreno es sujeto a estudios de suelos o geotécnicos
dependiendo de la magnitud de la obra, si se asentaran estructuras livianas o
pesadas. Para mejorar el procedimiento de diseño de pavimentos.
IV. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
CÁRDENAS James. Diseño geométrico de carreteras. 2 ed. Ecoe. Ediciones. Bogotá. 2013.
ISBN: 9789586488594
HIGUERA Carlos. Nociones sobre métodos de diseño de estructuras de pavimentos para
carreteras, 1 ed. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia – Uptc. Tunja. 2010.
JUÁREZ, Eulalio y RODRÍGUEZ Alfonso. Mecánica de suelos: Teoría y aplicaciones de la
mecánica de suelos. 2 ed. Limusa. México D.F. 2012.
ISBN: 9789681801281
MACRO. Manual de carreteras. Especificaciones técnicas generales para construcción EG-
2013. 1 ed. Macro. Lima. 2013.
ISBN: 9786123041168
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MONTEJO Alfonso. Ingeniería de pavimentos: Fundamentos, estudios básicos y diseño. 3
ed. Universidad Católica de Colombia. Bogotá. 2010
ISBN: 9589761798
WRIGHT Paul y DIXON Karen. Ingeniería de carreteras. 2 ed. Limusa Wiley. México D.F.
2011.
ISBN: 9786070502538
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