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PASANTÍA AUXILIAR DE INGENIERIA EN EL PROYECTO DIAGNÓSTICO DEL

CORREDOR VIAL SULLANA – MACARÁ EN PERÚ

DAVYD FABIAN URREA HERNANDEZ

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLÓGICA TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES

BOGOTÁ D.C. 2017

PASANTÍA AUXILIAR DE INGENIERIA EN EL PROYECTO DIAGNÓSTICO DEL

CORREDOR VIAL SULLANA – MACARÁ EN PERÚ

DAVYD FABIAN URREA HERNANDEZ Código: 20131079056

Proyecto de grado en la modalidad de pasantía para optar por el título de Tecnólogo en construcciones civiles.

Tutor VICTOR HUGO DIAZ

Ingeniero

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA

TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES BOGOTÁ D.C.

2017

Nota de aceptación:

Firma del Jurado

Firma del Jurado

AGRADECIMIENTOS

Durante el desarrollo de las pasantías tuve el apoyo de muchos profesionales, pero quiero

agradecer.

A la ingeniera Andrea Cacique, quien fue mi coordinadora de proyecto cuando inicié en la

empresa, quien me dio la inducción y me brindo apoyo durante el desarrollo de mis

actividades como pasante.

A la ingeniera Deissy Cuervo, quien fue mi jefe inmediato de proyecto cuando fui

transferido al proyecto URCI Perú.

Al ingeniero Andrés Ortiz, quien fue mi tutor, el cual me apoyo durante el desarrollo de mis

actividades como pasante.

A la ingeniera Patricia Agudelo, quien resolvió todas las inquietudes que se me

presentaban respecto a todos los proyectos con los que tuve contacto en el transcurso de

la pasantía.

Al ingeniero Víctor Hugo Díaz, quien fue mi tutor, el cual me guío durante el desarrollo del

documento de mi proyecto de grado y siempre tuvo una gran disposición al momento de

resolver las inquietudes generadas por el desarrollo de este.

A mis padres, Nixon Urrea y Luz Bibiana Hernández quienes sin su gran apoyo moral y

económico, la posibilidad de estudiar hubiera sido más complicada.

A mi actual compañera Francy Valiente, quien sin su inmenso apoyo, hubiera sido

imposible llevar a cabo mi pasantía y desarrollo del documento.

A todos los docentes de la Universidad Distrital, quienes contribuyeron en la formación

profesional.

DEDICATORIA

Le doy gracias a Dios por darme la vida, salud y valor para salir adelante en los

momentos más difíciles de mi vida, a mi familia que con esfuerzo y dedicación lograron

que llegara este momento tan importante para mí, y me enseñaron que hay que seguir

adelante y seguir luchando por aquellos sueños que aún no se han cumplido, y que

seguirán siendo un reto que muy seguramente estarán llenos de dificultades, dificultades

que se deberán afrontar con esfuerzo y dedicación, a todos mis amigos que de una u otra

forma me apoyaron y confiaron en mí. Y por último a mi mamá y a mi papá que con su

apoyo incondicional, consejos, amor y paciencia me han acompañado en mi formación

personal y profesional.

TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................... 10

2. JUSTIFICACIÓN ..................................................................................................................... 11

3. DESARROLLO DE LA PASANTÍA ...................................................................................... 12

4. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................. 13

4.1 Experimento vial de la ASSHTO ....................................................................................... 13

4.1.1 fundamentos del procedimiento de diseño ......................................................... 14

5. MARCO CONCEPTUAL ........................................................................................................ 18

5.1 Metodología PCI .................................................................................................................. 18

5.1.1 definición ........................................................................................................................ 18

5.1.2 rangos ............................................................................................................................. 18

5.1.3 procedimiento de evaluación de la condición del pavimento asfáltico ................. 19

6. OBJETIVOS ............................................................................................................................ 22

6.1 Objetivo general ................................................................................................................... 22

6.2 Objetivos específicos .......................................................................................................... 22

7. DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA ...................................................................................... 23

8. CAPITULO 1: METODOLOGÍA PARA LA ELABORACIÓN DE DIAGNOSTICOS. .... 24

8.1 Tipos de daño en pavimentos flexibles ............................................................................ 24

8.1.1 fisuras ................................................................................................................................. 24

8.1.2 pérdida de las capas de estructura ............................................................................ 27

8.1.3 daños superficiales ....................................................................................................... 29

8.2 Toma de información ........................................................................................................... 31

8.3 Análisis y procesamiento de datos .................................................................................... 31

8.4 Obtención del PCI ................................................................................................................ 32

9 CAPITULO 2: PROCESO MASIFICADO PARA IDENTIFICACIÓN DE LAS FALLAS 33

9.1 Metodología del procesamiento ......................................................................................... 34

10 CAPITULO 3: CORRECCIÓN, CALCULO Y REPRESENTACIÓN DE

RESULTADOS ................................................................................................................................ 38

11. CAPITULO 4: RECONOCIMIENTO DE LAS CAUSAS DE LAS PATOLOGÍAS Y

POSIBLES SOLUCIONES ............................................................................................................ 45

11.1 causas de las respectivas fallas ...................................................................................... 45

11.1.1 piel de cocodrilo (1) .................................................................................................... 45

11.1.2 corrugación (5) ............................................................................................................ 47

11.1.3 grieta longitudinal y transversal (10) ....................................................................... 48

11.1.4 parcheo (11) ................................................................................................................ 49

11.1.5 desprendimiento de agregados (19) ....................................................................... 50

11.2 selección de sectores homogéneos a intervenir........................................................... 51

11.3 Alternativas de intervención ............................................................................................. 54

12. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................................... 58

13. BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................ 59

14. ANEXOS ................................................................................................................................... 60

INDICE DE IMÁGENES

Imagen 1 localización de la vía ................................................................................................... 12

Imagen 2 características de la sección de prueba de los circuitos ........................................ 14

Imagen 3 tipos de carga por “eje simple” y “eje doble” utilizados en los diferentes circuitos

del experimento vial de la AASHO .............................................................................................. 15

Imagen 4 Planilla de evaluación del PSR ................................................................................... 15

Imagen 5 formato de exploración de condición para carreteras con superficie asfáltica ... 19

Imagen 6 grieta longitudinal .......................................................................................................... 24

Imagen 7 piel de cocodrilo ............................................................................................................ 25

Imagen 8 hundimiento ................................................................................................................... 26

Imagen 9 descascaramiento ......................................................................................................... 27

Imagen 10 baches .......................................................................................................................... 27

Imagen 11 parches ......................................................................................................................... 28

Imagen 12 desgaste superficial.................................................................................................... 29

Imagen 13 pérdida de agregados ................................................................................................ 29

Imagen 14 pulimiento de agregados ........................................................................................... 30

Imagen 15 levantamiento de Fallas ............................................................................................. 33

Imagen 16 video de la condición superficial del pavimento ................................................... 33

Imagen 17 relevamiento de fallas ................................................................................................ 34

Imagen 18 formato de auscultación ............................................................................................ 35

Imagen 19 entrada de datos base ............................................................................................... 38

Imagen 20 falla perteneciente a dos unidades .......................................................................... 39

Imagen 21 falla separada en dos unidades ............................................................................... 39

Imagen 22 resumen de área fallas por unidad ......................................................................... 40

Imagen 23 interfas del programa ................................................................................................. 40

Imagen 24 sectorización homogénea del carril derecho desde la progresiva 1124+000 a

la progresiva 1132+000 ................................................................................................................. 41

Imagen 25 piel de cocodrilo severidad H .................................................................................... 46

Imagen 26 corrugación de severidad H ...................................................................................... 47

Imagen 27 grieta longitudinal de severidad H ............................................................................ 48

Imagen 28 parche de severidad L ............................................................................................... 49

Imagen 29 desprendimiento de agregados de severidad H .................................................... 50

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1 Rangos de clasificación PCI ........................................................................................ 18

TABLA 2 Longitudes de unidades de muestreo asfálticas ...................................................... 20

TABLA 3 Código y nombre de daño ............................................................................................ 35

TABLA 4 Resumen Carril izquierdo ............................................................................................. 37

TABLA 5 Resumen Carril Derecho .............................................................................................. 37

TABLA 6 PCI según sectorización homogénea ........................................................................ 41

TABLA 7 Sectores homogéneos con calificación PCI <70 ...................................................... 51

TABLA 8 Fallas encontradas por sector ..................................................................................... 52

TABLA 9 Porcentaje de área afectada por daño ....................................................................... 53

TABLA 10 Intervenciones ............................................................................................................. 54

TABLA 11Resumen de intervención recomendada para cada sección homogénea .......... 55

ÍNDICE DE ECUACIONES

Ecuación 1 ....................................................................................................................................... 16

Ecuación 2 ....................................................................................................................................... 16

Ecuación 3 ....................................................................................................................................... 16

Ecuación 4 ....................................................................................................................................... 17

Ecuación 5 ....................................................................................................................................... 17

Ecuación 6 ....................................................................................................................................... 17

Ecuación 7 ....................................................................................................................................... 20

Ecuación 8 ....................................................................................................................................... 32

10

1. INTRODUCCIÓN

Al llevar a cabo un proyecto de consultoría es muy importante la presencia de personal

capacitado para la toma de datos en campo y el procesamiento de los mismos, ayudando

así al ingeniero encargado del proyecto, proporcionándole información detallada y

concisa, para que él pueda realizar su análisis.

En el siguiente informe se presentaran los aportes hechos a ITINERIS GESTION DE

INFRAESTRUCTURA S.A.S, con el procesamiento de datos realizados por el pasante en

el proyecto No 72 URCI de Perú, realizando una evaluación funcional del tramo Sullana –

Macara (frontera con Ecuador).

El pasante tendrá como actividad principal servir de apoyo al proyecto No 72 URCI no

obstante realizara apoyo eventual a diferentes proyectos, realizando múltiples tareas si

así es requerido, con el fin de optimizar el tiempo que los ingenieros al mando de dichos

proyectos utilizan para el análisis de los datos obtenidos en campo.

11

2. JUSTIFICACIÓN

Con el fin de rehabilitar los tramos más críticos del corredor vial Sullana –Macara, se debe

realizar un análisis de la condición de la estructura del pavimento, tanto funcional como

estructural, se deberá determinar cuáles son las zonas más afectadas y que patologías

presentan cada una, así mismo identificar zonas que tengan un comportamiento

homogéneo para hacer más fácil el análisis de los datos y obtener una idea clara del

estado de la vía.

Se deberá realizar un análisis de los datos obtenidos, para presentar las alternativas de

intervención adecuadas (de ser el caso) de acuerdo a los parámetros encontrados, la

patología existente y la condición estructural.

12

3. DESARROLLO DE LA PASANTÍA

El tramo en estudio forma parte de la Ruta Nacional PE-1NL en la provincia de Sullana, se

encuentra ubicado en el departamento de Piura, al norte del Perú límite con Ecuador,

comprende el corredor Emp. PE-1N (Dv. Pte. Macará) – Dv. Tambo Grande – Pte. Las

Lomas – Las Lomas – Dv. Suyo – Pte. Suyo – Dv. Surpampa (PE-1N M) – Dv. La Tina

(PE-1N M) – Pte. Macará (frontera con Ecuador), con una longitud de 128 km, a

continuación se presenta un diagrama del corredor.

Total de horas realizadas: 511 horas

Fecha de inicio: 11 de agosto de 2016

Fecha de culminación: 30 de octubre de 2016

Tutor de la pasantía: ing. Andrés Felipe Ortiz

Tutor de la universidad: ing. Victor Hugo Díaz

Imagen 1 localización de la vía

Fuente: Elaboración propia (2016)

13

4. MARCO TEÓRICO

4.1 Experimento vial de la ASSHTO

Una de las características que conforman la ciencia del diseño de pavimentos se

relaciona con su "dinamismo", el cual puede ser definido como el continuo avance en el

grado de sus conocimientos. El desarrollo de los métodos de diseño de pavimentos

puede, de una manera muy simplificada y en función de su nivel de información, dividirse

en tres grandes etapas1:

Etapa 1: Antes de la segunda guerra mundial

Etapa 2: Después de la segunda guerra mundial hasta 1968

Etapa 3: a partir de 1963

Para el desarrollo del presente documento se tuvo en cuenta uno de los experimentos

realizados en la etapa 2 llamado “Experimento Vial de la AASHO (USA)”

El experimento vial ASSHO inició sus etapas de planificación desde 1951 hasta 1954,

para el año 1955 se iniciaron los trabajos de topografía, elaboración de planos y

especificaciones. En 1956 entre las ciudades de Utica y Ottawa estado de Illinois, se inicia

la construcción de los tramos y en 1958 se inicia la aplicación de cargas sobre los tramos

del pavimento construído; Dos años más tarde se concluyen las etapas de mediciones y

en 1962 se publican las primeras “guías provisionales para el diseño de pavimentos”

Se construyeron seis (6) circuitos, identificados del 1 al 6. El número 1 se destinó a medir

el efecto del clima y algunas cargas estáticas; el número 2 se sometió a cargas livianas, y

los Nº 3, 4, 5 y 6 se sometieron a diversas cargas pesadas. La imagen 2 muestra la planta

típica de una de estos circuitos: la pista norte fue construída con pavimento flexible y la

sur con pavimento rígido. Cada una de las tangentes del circuito, con una longitud

aproximada a los 2.070 ml, se dividió en sectores de 30 ml de largo. Cada uno de ellos

conformaba las “secciones de prueba”, y en cada canal de una sección, a su vez, se

aplicaban cargas diferentes.

En solución de pavimento flexible se construyeron 468 secciones principales, Secciones

con espesores iguales se construyeron en las diversas pistas; así, por ejemplo, secciones

con capa de rodamiento de 4 in, base de 3 in y sub-base de 8 in, se construyeron en los

circuitos 3, 4, 5 y 6.2

Para el material de fundación se mantuvo constante el tipo de material de sub rasante,

este tenía características definidas donde se destaca principalmente un valor de CBR

saturado entre el 2% y 4%. Para lograr que el material variase lo mínimo posible, se

1Gustavo Corredor M, Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. Universidad Nacional de

Ingeniería, p.6, tomado de: https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/aashto-931.pdf 2 Ibíd. pp. 8-9

14

estableció un estricto control de calidad durante la construcción: se ejecutaron

aproximadamente 8.000 densidades de campo en cada circuito de prueba3.

Imagen 2 características de la sección de prueba de los circuitos

Fuente: Corredor M, (2008), Experimento vial de la ASSHO y las guías de diseño

ASSHTO. Tomado de: https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/aashto-931.pdf

La imagen 3 presenta las diversas cargas que fueron aplicadas en los circuitos de prueba.

Tal como se observa, en cada circuito se aplicaron dos (2) cargas diferentes: una de ellas

circulaba en uno los canales y la otra en el segundo canal; en ningún momento circularon

sobre un mismo canal cargas diferentes

4.1.1 fundamentos del procedimiento de diseño

El método ASSHO (hoy ASSHTO) introdujo el concepto de falla funcional de un

pavimento, para cuantificar la descripción funcional se introdujeron nuevos conceptos

como la “servicapacidad” es decir a la habilidad que tiene un pavimento para servir al

tráfico para el cual fue diseñado y otro concepto fue el “comportamiento” definido como

su habilidad para servir al tráfico a lo largo del tiempo.

En el Experimento Vial de la AASHO la manera como inicialmente se obtenían las

mediciones de servicapacidad, era mediante la calificación que un “panel” de evaluadores

efectuaba sobre la calidad del pavimento, empleando la planilla de la imagen 4 se

determinaba el estado del pavimento en cuanto a su funcionabilidad, su calificación iba

3 Ibíd. p.11

15

entre los valores (0) siendo este el valor mínimo o peor nivel, y (5) valor máximo, o mejor

condición del pavimento4.

Imagen 3 tipos de carga por “eje simple” y “eje doble” utilizados en los diferentes circuitos del experimento vial de la AASHO



Imagen 4 Planilla de evaluación del PSR



4 Ibíd. p12

16

La servicapacidad, a través de evaluaciones subjetivas de un panel, se definió como el

PSR (Present Servidability Rating). Simultáneamente se ejecutaban análisis estadísticos

que permitieran correlacionar algunas propiedades físicas del estado del pavimento con el

valor del PSR. La predicción del valor del PSR a partir de tales medidas, se define como

PSI (Present Servidability lndex)5

Para pavimento flexible:

PSI = 5,03 – 1,91 log (1 + SV) – 1,38 RD^2 – 0,01 (C + P) ^ 0,5

Ecuación 1

En donde:

SV = varianza de la pendiente longitudinal, que mide la influencia de las deformaciones

longitudinales

RD = promedio aritmético de las deformaciones transversales (ahuellamiento transversal)

C= área de grietas por cada 1.000 pie cuadrado de pavimento

P = área reparada por cada 1.000 pie cuadrado de pavimento

Para pavimento rígido:

PSI = 5,41 – 1,80 log (1 + SV) – 0,09 (C + P) ^ 0,5

Ecuación 2

En donde:

SV = varianza de la pendiente longitudinal, que mide la influencia de las deformaciones

longitudinales

C = área de grietas por cada 1.000 pie cuadrado de pavimento

P = área reparada por cada 1.000 pie cuadrado de pavimento

ECUACIONES DE DISEÑO

Las ecuaciones fundamentales que fueron desarrolladas para los pavimentos flexibles

son:

𝑮𝒕 = 𝜷(𝐥𝐨𝐠𝑽

𝒕− 𝐥𝐨𝐠 𝐩)

Ecuación 3

5 Ibíd. p.14

17

𝜷 = 𝟎. 𝟒𝟎 + 𝟎. 𝟎𝟖𝟏 (𝑳𝟏 + 𝑳𝟐)𝟑,𝟐𝟑

(𝑺𝑵 + 𝟏)𝟓,𝟏𝟗. 𝑳𝟐𝟑,𝟐𝟑

Ecuación 4

𝒍𝒐𝒈 𝒑 = 𝟓. 𝟗𝟑 + 𝟗. 𝟑𝟔 𝒍𝒐𝒈(𝑺𝑵 + 𝟏) − 𝟒. 𝟕𝟗 𝒍𝒐𝒈(𝑳𝟏 + 𝑳𝟐) + 𝟒. 𝟑𝟑 𝒍𝒐𝒈 𝑳𝟐

Ecuación 5

En donde:

Gt = la función logarítmica de la relación entre la pérdida de servivapacidad al momento

“t” y la pérdida potencial tomada en el momento que pt=1,5

B = una función de las variables de diseño y de cargas que influyen la forma de la curva

de servicapacidad (p) –vs – W

P= una función de las variables de diseño y de cargas que expresa el número esperado

de cargas axiales aplicadas acumuladas para el momento en la servicapacidad (p)

alcanza un valor final de 1,5

Wt= número de cargas aplicadas al final del tiempo “t”

𝑷𝒊= sercivapacidad al final del tiempo “t”

L1 = Carga sobre un (1) eje simple o un (1) eje doble

L2 = código para las cargas

(L1= 1 para ejes simples y L1= 2 para ejes dobles )

SN= número estructural del pavimento en función de los espesores y calidad de los

materiales con que cada capa será construidá

Luego de un riguroso análisis se añadieron diferentes variables a la ecuación, tales como

factores regionales y características de los suelos de fundación con sus respectivas

especificaciones, dando lugar a la ecuación final de diseño ASSHO aplicable para un

pavimento a ser diseñado sobre cualquier material de fundación y bajo cualesquiera

condiciones climáticas:

log 𝑊𝑡 18 = 9,36 log(𝑆𝑁 + 1) − 0,20 + 𝑙𝑜𝑔 [

4.2 − 𝑝𝑡4,2 − 1,5]

𝑜, 40 + [1094

(𝑆𝑁 + 1)5,19]

+ log (1

𝑅) + 𝑂, 372(𝑆𝑖 − 𝑆𝑜)

Ecuación 6

En donde:

Si = valor soporte del suelo para cualquier suelo en condición “i”

So = valor soporte del suelo empleado en el experimento vial AASHO

18

5. MARCO CONCEPTUAL

5.1 Metodología PCI

5.1.1 definición

El Índice de Condición del Pavimento (PCI, por su sigla en inglés) se constituye en la

metodología más completa para la evaluación y calificación objetiva de pavimentos,

flexibles y rígidos, dentro de los modelos de Gestión Vial disponibles en la actualidad. La

metodología es de fácil implementación y no requiere de herramientas especializadas

más allá de las que constituyen el sistema y las cuales se presentan a continuación.

5.1.2 rangos

El PCI es un índice numérico que varía desde cero (0), para un pavimento fallado o en

mal estado, hasta cien (100) para un pavimento en perfecto estado. En la tabla 1 se

presentan los rangos de PCI con la correspondiente descripción cualitativa de la condición

del pavimento.

TABLA 1 Rangos de clasificación PCI

Fuente: Vásquez L, PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) INGEPAV (Ingeniería de

Pavimentos). (2002)

El cálculo del PCI se fundamenta en los resultados de un inventario visual de la condición

del pavimento en el cual se establecen CLASE, SEVERIDAD y CANTIDAD de cada daño

que se presenta6

6 Vásquez Varela Luis Ricardo, PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI), INGEPAV (ingeniería de pavimentos)

Manizales, 2002, p.2. tomado: http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf

RANGO CLASIFICACIÓN

100 - 86 Excelente

85 – 70 Muy Bueno

70 – 55 Bueno

55 – 40 Regular

40 – 25 Pobre

25 – 10 Muy Pobre

10 – 0 Colapso

19

5.1.3 procedimiento de evaluación de la condición del pavimento asfáltico

En primera instancia se realiza la auscultación en campo en la cual se identifican los

daños considerando la clase, severidad y extensión de estos, la información recolectada

es registrada en los respectivos formatos.

Imagen 5 formato de exploración de condición para carreteras con superficie asfáltica

Fuente: Vásquez L, (2002) PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) INGEPAV (Ingeniería

de Pavimentos), Tomado de: http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf

Se divide la vía en secciones o “unidades de muestreo “y sus medidas varían

dependiendo de los tipos de vía y las capas de rodadura. Para carreteras con capa de

rodadura asfáltica y ancho menor que 7.30 m: El área de la unidad de muestreo debe

estar en el rango 230.0 ± 93.0 m². En la tabla 2 se presentan algunas relaciones longitud

– ancho de calzada pavimentada7

7 Ibíd. P. 3

20

TABLA 2 Longitudes de unidades de muestreo asfálticas


Pavimentos), (2002)

Para el cálculo del PCI de pavimento asfáltico se deben seguir los siguientes pasos:

Etapa 1. Cálculo de los Valores Deducidos:

a. Totalice cada tipo y nivel de severidad de daño y regístrelo en la columna TOTAL

del formato PCI-01. El daño puede medirse en área, longitud ó por número según

su tipo.

b. Divida la CANTIDAD de cada clase de daño, en cada nivel de severidad, entre el

ÁREA TOTAL de la unidad de muestreo y exprese el resultado como porcentaje.

Esta es la DENSIDAD del daño, con el nivel de severidad especificado, dentro de

la unidad en estudio.

c. Determine el VALOR DEDUCIDO para cada tipo de daño y su nivel de severidad

mediante las curvas denominadas “Valor Deducido del Daño” que se adjuntan al

final de este documento, de acuerdo con el tipo de pavimento inspeccionado.

Etapa 2. Cálculo del Número Máximo Admisible de Valores Deducidos (m)

a. Si ninguno ó tan sólo uno de los “Valores Deducidos” es mayor que 2, se usa el

“Valor Deducido Total” en lugar del mayor “Valor Deducido Corregido”, CDV,

obtenido en la Etapa 4. De lo contrario, deben seguirse los pasos 2.b. y 2.c.

b. Liste los valores deducidos individuales deducidos de mayor a menor.

c. Determine el “Número Máximo Admisible de Valores Deducidos” (m), utilizando la

Ecuación 7

𝑚𝑖 = 1.00 + 9

98 (100 − 𝐻𝐷𝑉𝐼)

Ecuación 7

21

En dónde:

mi: Número máximo admisible de “valores deducidos”, incluyendo fracción, para la unidad

de muestreo i.

HDVi: El mayor valor deducido individual para la unidad de muestreo i.

d. El número de valores individuales deducidos se reduce a m, inclusive la parte

fraccionaria. Si se dispone de menos valores deducidos que m se utilizan todos los

que se tengan

Etapa 3. Cálculo del “Máximo Valor Deducido Corregido”, CDV.

a. Determine el número de valores deducidos, q, mayores que 2.0.

b. Determine el “Valor Deducido Total” sumando TODOS los valores deducidos

individuales.

c. Determine el CDV con q y el “Valor Deducido Total” en la curva de corrección

pertinente al tipo de pavimento.

d. Reduzca a 2.0 el menor de los “Valores Deducidos” individuales que sea mayor

que 2.0 y repita las etapas 3.a. a 3.c. hasta que q sea igual a 1.

e. El máximo CDV es el mayor de los CDV obtenidos en este proceso.

Etapa 4. Calcule el PCI de la unidad restando de 100 el máximo CDV obtenido en la

Etapa 38.

8Ibíd. Pp. 6-7

22

6. OBJETIVOS

6.1 Objetivo general

Realizar la evaluación funcional del corredor vial Sullana – Macara (Perú) procesando la

información recopilada en campo de PCI para su posterior análisis

6.2 Objetivos específicos

Identificar, dimensionar y clasificar los diferentes tipos de fallas presentadas por el

pavimento

Procesar los datos obtenidos en campo para calificar y representar de manera

gráfica el PCI del corredor

Reconocer las posibles causas de las patologías observadas en la superficie del

pavimento

23

7. DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA

Nombre de la empresa: ITINERIS GESTION DE INFRAESTRUCTURA S.A.S

Dirección: carrera 49 No. 104-39 Bogotá D.C Colombia

NIT No. 900.137.261-1

Descripción general de la empresa

ITINERIS es una empresa de Consultoría en Ingeniería Vial, especializada en estudios y

diseños, asesorías, diagnósticos y gestión de infraestructura vial para calles, carreteras,

puertos y aeropuertos. Cuenta con una destacable experiencia en el servicio de estudios y

diseños de pavimentos, gestión de pavimentos, estudios de geotécnia vial, diseños

geométricos de vías, e ingeniería de tránsito.

Portafolio:

estudios y diseños

evaluación de pavimentos

Gestión de infraestructura

Ingeniería integrada

Visión

Ser una Empresa reconocida Nacional e Internacionalmente por su calidad y eficiencia

para la provisión de servicios relacionados con el área de Consultoría de Infraestructura

Vial.

Misión

Garantizar a nuestros clientes un servicio de consultoría en infraestructura vial, con altos

estándares de calidad, profesionales altamente calificados y con tecnología de punta,

logrando así la satisfacción del cliente.

24

8. CAPITULO 1: METODOLOGÍA PARA LA ELABORACIÓN DE

DIAGNOSTICOS.

El cálculo del PCI se basa en los resultados de un estudio visual de la condición del

pavimento en el que se identifican el tipo, la extensión y la severidad del daño.

El PCI se desarrolló para proveer un índice que representará la integridad estructural y la

condición superficial. La información de daños obtenida como parte del estudio de la

condición superficial, necesaria para el cálculo del PCI, provee una visión de las causas

de los deterioros y permite determinar si las fallas de un segmento son producidas por las

cargas o por el clima

La metodología para calcular el PCI introduce los “valores deducidos” como un factor de

ponderación, con el fin de indicar el grado de afectación de la combinación del análisis del

daño obtenida de la medición de la clase de daño, nivel de severidad y su extensión9.

8.1 Tipos de daño en pavimentos flexibles

Los daños que presenta un pavimento flexible se pueden clasificar en cuatro categorías:

- Fisuras - Deformaciones - Pérdida de capas estructurales - Daños superficiales

8.1.1 fisuras

8.1.1.1 grieta longitudinal y transversal

Imagen 6 grieta longitudinal

Fuente: Consorcio de diseños viales, (2014), metodología para la elaboración de

diagnósticos.

9 Consorcio de diseños viales, METODOLOGIA PARA LA ELABORACION DE DIAGNOSTICOS, Bogotá, 2014 pp.

5-6

25

Las grietas pueden ser longitudinales o transversales, hacen referencia a las

discontinuidades de la capa asfáltica. Son causadas por la presencia de esfuerzos de

tensión en alguna de las capas de la estructura los cuales han superado la resistencia del

material afectado.

Severidad

Baja: Abertura de la fisura menor que 1 mm

Media: Abertura de la fisura entre 1 y 3 mm

Alta: Abertura de la fisura mayor que 3 mm

Unidad de medición: se mide la fisura en metros (m) y para determinar el área afectada

en metros cuadrados (m2) se multiplica la longitud total por un ancho de referencia

establecido en 0.60m. Si existen varias fisuras muy cercanas se reporta el área total

afectada en metros cuadrados10.

8.1.1.2 piel de cocodrilo

Imagen 7 piel de cocodrilo


diagnósticos.

Serie de fisuras interconectadas con patrones irregulares, en un principio se evidencia en

la superficie como grietas longitudinales pero luego de sufrir un constante tráfico de

cargas por el transito se propagan formando piezas angulares similares a la piel de un

cocodrilo, dichas piezas tienen por lo general un diámetro de 30cm.

Severidad

Baja: Fisuras de 3mm, sin desportillamiento, con poca o ninguna conexión entre ellas y

sin evidencia de bombeo.

Media: Fisuras que forman un patrón de polígonos pequeños y angulosos que pueden

tener un ligero desgaste en los bordes y aberturas entre 1 y 3 mm y sin evidencia de

bombeo.

10

Ibíd. P.7

26

Alta: Las fisuras superan los 3 mm, desgaste y desportillamiento en los bordes y los

bloques se encuentran sueltos o se mueven ante el tránsito, incluso llegando a presentar

bombeos.

Unidad de medición: Se mide la ondulación en metros cuadrados (m2) de área

afectada11.

8.1.1.3 hundimientos

Imagen 8 hundimiento


diagnósticos.

Son depresiones localizadas en el pavimento con respecto al nivel de la rasante. Pueden

generar problemas de seguridad a los vehículos especialmente cuando tiene agua ya que

producen hidroplaneo.

Severidad

Baja: Profundidad máxima menor que 20 mm

Media: Profundidad máxima entre 20 mm y 40 mm

Alta: Profundidad máxima mayor que 40 mm

Unidad de medición: Se mide el área afectada en metros cuadrados (m2)12.

11

Ibíd. P.8 12

Ibíd. P.9

27

8.1.2 pérdida de las capas de estructura

8.1.2.1 descascaramiento

Imagen 9 descascaramiento


diagnósticos.

Es un desprendimiento de la parte superficial de la capa asfáltica sin llegar a afectar las

capas asfálticas subyacentes.

Severidad

Baja: Profundidad menor que 10 mm

Media: Profundidad entre 10 mm y 25 mm

Alta: Profundidad mayor que 25 mm


8.1.2.2 Baches

Imagen 10 baches


diagnósticos.

13

Ibíd. P.10

28

Es la desintegración total de la carpeta asfáltica que deja expuestos los materiales

granulares.

Severidad

Baja: Profundidad menor que 25 mm

Media: Profundidad entre 25 mm y 50 mm

Alta: Profundidad mayor que 50 mm

Unidad de medición: Se mide el área afectada en metros cuadrados (m2).

8.1.2.3Parches

Imagen 11 parches


diagnósticos.

Son áreas donde el pavimento original fue removido y reemplazado por un material similar

o diferente. Se hace necesario el reporte de los mismos porque indican la presencia de

un daño anterior.

Severidad

Baja: Parche en buena condición y se desempeña satisfactoriamente

Media: Parche presenta daños de severidad media o baja y diferencias en los bordes.

Alta: Parche gravemente deteriorado y requiere ser reparado pronto.


14

Ibíd. PP. 11-12

29

8.1.3 daños superficiales

8.1.3.1desgaste superficial

Imagen 12 desgaste superficial


diagnósticos.

Severidad

Baja: La superficie se muestra ligeramente áspera y con irregularidades hasta de 3 mm.

Media: Se observan partículas del agregado grueso y con irregularidades entre 3 y 10

mm.

Alta: Se observa desintegración superficial de la capa de rodadura y desprendimientos

evidentes y partículas sueltas sobre la calzada.


8.1.3.2 perdida de agregados

Imagen 13 pérdida de agregados


diagnósticos.

15

Ibíd. P.12

30

Es la desintegración superficial de la capa de rodadura haciendo la superficie más rugosa

y exponiendo de manera progresiva los materiales a la acción del tránsito y los agentes

climáticos.

Severidad

Baja: Los agregados gruesos han empezado a desprenderse y se observan pequeños

huecos cuya separación es mayor a 15 cm.

Media: Existe un mayor desprendimiento de agregados con separaciones entre 5 y 15 cm.

Alta: Existe un desprendimiento extensivo de agregados finos y gruesos con

separaciones menores a 5 cm haciendo la superficie muy rugosa y se observan

agregados sueltos.


8.1.3.3 pulimiento de agregados

Imagen 14 pulimiento de agregados


diagnósticos.

Se evidencia por la presencia de agregados con caras planas en la superficie o por la

ausencia de agregados angulares.

Severidad

Baja, media, alta: No se define ningún nivel de severidad. Sin embargo, el grado de

pulimento deberá ser significativo antes de ser incluido en una evaluación de la condición

y contabilizado como defecto


16

Ibíd. P.13 17

Ibíd. P.14

31

8.2 Toma de información18

Se debe recopilar la información en una ficha preliminar estableciendo el tipo de daño,

severidad, longitud y ocurrencia, esto con el fin de calcular el porcentaje de área afectada

por cada tramo, unidad de muestreo o CIV a analizar.

Se tomara la información general de la vía haciendo un inventario general de los drenajes

existentes, mobiliario, anchos, longitud y severidad de los daños encontrados.

8.3 Análisis y procesamiento de datos19

A partir de la información obtenida de cada CIV, se procede a analizarla agrupando los

daños por tipo de deterioro y severidad calculando los porcentajes de afectación por

tramo además del porcentaje de afectación general para toda la vía, estableciendo así los

daños más frecuentes, los tramos más afectados y las áreas totales de daño.

El área de cada tramo se calcula multiplicando el ancho total de la calzada por la longitud

del tramo. Con relación a esta área se calcula el porcentaje de afectación de cada tramo.

El porcentaje de afectación de la vía se calcula dividiendo el área total afectada entre el

área total inspeccionada.

Posteriormente se realiza la sumatoria de áreas afectadas por cada tipo de daño y por

severidad, se calcula el peso de cada daño por severidad dentro del área total

inspeccionada y se asigna el porcentaje de peso de cada daño. Este porcentaje se toma

de las metodologías PCI y AASHTO.

Finalmente se calcula la sumatoria de la afectación y se asigna un porcentaje al tramo. El

procedimiento para asignar el PCI al tramo inspeccionado tomando como base el

porcentaje de afectación se tomara del documento norma ASTM D 6433-07, como se

explica a continuación:

Como ya se mencionó el índice PCI varia de cero (0) para pavimento en mal estado,

hasta cien (100) para pavimento en perfecto estado.

La metodología hace el registro del tramo evaluado dividiéndolo en unidades de muestreo

las cuales están definidas de acuerdo a un rango de área establecido de 230 +/- 93 m2.

La obtención del índice PCI se realiza a partir de la información tomada en campo, se

basa en los “Valores Deducidos” de cada daño de acuerdo con la cantidad y la severidad

encontradas.

18

Ibíd. P.24 19

Ibíd. P.25

32

Para realizar el cálculo del valor de PCI para pavimentos asfalticos se deben seguir los

pasos que se mencionaron anteriormente en el presente documento. Ver ítem 5.1.3

procedimiento de evaluación de la condición del pavimento asfaltico

8.4 Obtención del PCI

Una sección de pavimento abarca varias unidades de muestreo. Si se tienen en cuenta

todas las unidades de muestreo, el PCI de la sección será el promedio de los PCI

calculados en las unidades de muestreo.

Si se utilizaron unidades de muestreo adicionales se utiliza un promedio ponderado

calculado así20:

𝑃𝐶𝐼𝑆 =[(𝑁 − 𝐴). 𝑃𝐶𝐼𝑅] + 𝐴. 𝑃𝐶𝐼𝐴

𝑁

Ecuación 8

En dónde:

𝑃𝐶𝐼𝑆= PCI de la sección del pavimento.

𝑃𝐶𝐼𝑅= PCI promedio de las unidades de muestreo aleatorias o representativas.

𝑃𝐶𝐼𝐴= PCI promedio de las unidades de muestreo adicionales.

N= Número total de unidades de muestreo en la sección.

A= Número adicional de unidades de muestreo inspeccionadas.

20

Ibíd. P.28-29

33

9 CAPITULO 2: PROCESO MASIFICADO PARA IDENTIFICACIÓN DE LAS

FALLAS

Para evaluar las fallas del pavimento en los tramos de estudio, se realizó el relevamiento

de fallas utilizando el método directo y se realizó con una cámara instalada en un vehículo

(viajando a velocidad de tráfico); un registro de información de la superficie del pavimento,

tomando imágenes estáticas de alta calidad de 3m de largo (aproximadamente 33

imágenes en 100m) Ver imagen 16.

Imagen 15 levantamiento de Fallas


Imagen 16 video de la condición superficial del pavimento


34

9.1 Metodología del procesamiento

Se ejecutó una tarea de procesamiento, verificando las fallas existentes en el corredor y

definiendo el área de afectación, Se divide la vía en secciones o “unidades de muestreo”,

que estarán delimitadas por la progresiva inicial y por la progresiva final, según

metodología deben ser de 225 m2 +/- 90 m2, según la metodología Pavement Condition

Index (PCI) esta descrita en la norma ASTM D 5340, Standard Test Method for Surveys, y

aplicación a la norma ASTM D 6433 Standard Practice Roads and Parking Lots Pavement

Condition Index Surveys, la cual especifica los lineamientos para determinar el índice de

condición del pavimento.

Imagen 17 relevamiento de fallas


Se identifican las fallas teniendo en cuenta la clase, severidad alta (H), media (M) y baja

(L) y extensión establecidas por la metodología PCI. Esta información se registra en

formatos adecuados para tal fin, a continuación se presenta el formato, para el registro de

información en pavimento flexible.

35

Imagen 18 formato de auscultación


TABLA 3 Código y nombre de daño

N° Tipo de daño

1 Piel de cocodrilo

2 Exudación

3 Agrietamientos en bloque

4 Abultamientos y hundimientos

5 Corrugación

6 Depresión

7 Grieta de borde

8 Grieta de reflexión de junta

9 Desnivel carril/berma

10 Grietas longitudinal y transversal

11 Parcheo

12 Pulimento de agregados

13 Huecos

14 Cruce de vía férrea

15 Ahuellamiento

16 Desplazamiento

17 Grieta parabólica

18 Hinchamiento

36

19 Desprendimiento de agregados


Para identificar, ubicar y dimensionar correctamente las fallas se debe hacer la

auscultación teniendo en cuenta:

- la dirección en la que ha sido tomado el video: el video del carril derecho es

grabado en sentido contrario al carril izquierdo, las progresivas serán contrarias y

las longitudes que aparecen en la información del video son solo distancias

relativas, únicamente sirven para obtener las longitudes de las fallas mas no la

progresiva en la que estas se encuentran.

- La longitud de la falla respecto a la unidad de muestreo: debido a que se utiliza

como constante un ancho de carril de 3.9m y para este caso es una vía de dos

carriles, la longitud de la unidad debe ser entre 20m y 40m para cumplir con el

área establecida por la norma; Teniendo en cuenta esto se debe procurar no poner

fallas de más de 40m de longitud porque esto generara que una falla se encuentre

en dos unidades de muestreo distintas.

- Área de afectación no validas: debido a que la auscultación se hace en un formato

Excel y este está programado para calcular las longitudes de la falla restando la

progresiva mayor a la progresiva menor, el profesional debe digitar el ancho de la

misma para que el programa calcule el área de afectación, en este paso se debe

tener sumo cuidado al digitar los anchos puesto que si un área da cero, negativo o

un valor no valido porque se digito una letra o símbolo, el área será invalida y por

tanto el programa no la tomara en cuenta, haciendo que se pierda información

valiosa.

Se realizo la auscultacion por carril del corredor vial, se identificaron las fallas con sus

respectivas dimensiones y se realizo un conteo de fallas por carril, solicitado por el

ingeniero a cargo, para tener una idea general del estado del corredor vial, mostrando los

siguientes resultados :

37

TABLA 4 Resumen Carril izquierdo

fuente: elaboracion propia (2016)

TABLA 5 Resumen Carril Derecho


Donde se evidencia que las fallas que mas predominan son la falla 1 (piel de cocodrilo) la

falla 10 (grieta longitudinal y transversal), la falla 11 (parcheo) y la falla 19

(desprendimiento de agregados) esto en 128 km ida y vuelta que comprenden el tramo a

estudiar.

FALLA CANT

1 192

2 5

3 20

4 1

5 8

6 1

7 10

8 1

9 1

10 279

11 26

12 6

13 7

14 0

15 0

16 2

17 0

18 0

19 39

FALLA CANT

1 131

2 17

3 9

4 1

5 74

6 0

7 43

8 0

9 0

10 382

11 48

12 4

13 13

14 0

15 0

16 0

17 0

18 0

19 34

38

10 CAPITULO 3: CORRECCIÓN, CALCULO Y REPRESENTACIÓN DE

RESULTADOS

La corrección y preparación de los datos para su posterior analisis debe ser realizada por

el profesional a cargo, la hoja de auscultación necesita tener los datos bien definidos y

clasificados para poder brindar una calificación correcta y exacta de la unidad procesada

Inicialmente se debe insertar los datos generales del proyecto los cuales son: ancho de

carril (3.9m para este caso) numero de carriles (2), longitud del tramo a estudiar (128km)

y abscisa inicial del proyecto (1032+000) todo con el fin de realizar la particion de

unidades de muestreo

Imagen 19 entrada de datos base


39

A continuación se crea una matriz de datos con las areas de las unidades de muestreo

que se calculan automaticamente despues de que son insertados los datos iniciales y se

procede a revisar que ninguna falla este en dos unidades diferenetes, para esto el

programa muestra en que falla se presenta dicha situación y que tanto es la corrección

que se debe hacer (ver imagen 20 )

Imagen 20 falla perteneciente a dos unidades


Como se puede observar la casilla a la derecha de la progresiva tiene un color rojo y un

numero negativo, lo que nos esta diciendo esto es que la falla que comienza en la unidad

732 esta terminando 17m dentro de la unidad 733, por tanto lo que se debe hacer es

seccionar esta falla, dejando una parte de la falla en cada unidad de la siguiente manera:

Imagen 21 falla separada en dos unidades


Luego de corregir cada uno de los casos de este tipo que se presenten se procede a

realizar un resumen por unidades, en el cual se mostrará la sumatoria de las áreas de

cada tipo de falla encontrada con su respectiva severidad, en las columnas aparece el

codigo de la falla (1 al 19) junto con la severidad (L,M,H) y en las filas cada una de las

unidades por las que se ha dividido el tramo a estudiar (ver imagen 22)

40

Imagen 22 resumen de área fallas por unidad


Con las áreas de las fallas ya definidas y resumidas se procede a convertir este archivo

resumen en un documento .CSV delimitado por comas para utilizar el programa del

calculo de PCI de la nacional INGEPAV el cual nos arroja el valor del PCI, hay que tener

en cuenta que este programa no calcula PCI para una gran cantidad de unidades de

muestreo por lo tanto se deben crear varios archivos que contengan aproximadamente

100 unidades máximo cada uno.

Imagen 23 interfas del programa

fuente: tomado de: https://sites.google.com/site/ingepav/software (2016)

Con el valor del PCI por carril se porcede a graficar, debido a que es una gran cantidad de

datos se debe graficar por tramos mas cortos y asi poder obtener una visión más clara del

estado del pavimento, en este caso se toman secciones homogeneas es decir secciones

que tienen un comportamiento igual o por lo menos muy similar, esto facilitará el análisis

https://sites.google.com/site/ingepav/software

41

de la condición del pavimento y posteriormente ayudara para tener claro que sectores

deberan recibir el mismo tratamiento de rehabilitación.

Imagen 24 sectorización homogénea del carril derecho desde la progresiva 1124+000 a la progresiva 1132+000


Teniendo en cuenta la sectorización descrita anteriormente, a continuación se presenta un

cuadro con la evaluación y determinación de los PCI para cada carril

TABLA 6 PCI según sectorización homogénea

SECTOR DESDE HASTA LONGITUD (m)

PCI CD PCI CI

1 K1032+000 K1032+650 650 100 99

2 K1032+650 K1034+000 1350 88 95

3 K1034+000 K1036+750 2750 99 99

4 K1036+750 K1038+350 1600 100 99

5 K1038+350 K1039+600 1250 100 95

6 K1039+600 K1041+950 2350 95 100

7 K1041+950 K1042+400 450 100 100

8 K1042+400 K1042+700 300 95 100

9 K1042+700 K1043+450 750 94 100

42


PCI CD PCI CI

10 K1043+450 K1045+950 2500 97 94

11 K1045+950 K1046+750 800 97 89

12 K1046+750 K1047+350 600 100 100

13 K1047+350 K1047+750 400 100 100

14 K1047+750 K1049+150 1400 100 100

15 K1049+150 K1049+600 450 98 91

16 K1049+600 K1051+350 1750 97 99

17 K1051+350 K1052+000 650 100 98

18 K1052+000 K1053+250 1250 95 99

19 K1053+250 K1053+750 500 100 100

20 K1053+750 K1055+050 1300 97 100

21 K1055+050 K1055+800 750 94 99

22 K1055+800 K1056+400 600 98 73

23 K1056+400 K1056+900 500 86 81

24 K1056+900 K1057+250 350 85 95

25 K1057+250 K1058+450 1200 64 80

26 K1058+450 K1058+950 500 89 68

27 K1058+950 K1059+350 400 73 64

28 K1059+350 K1059+600 650 78 100

29 K1059+600 K1063+000 3400 97 92

30 K1063+000 K1069+550 6550 99 99

31 K1069+550 K1070+450 900 99 99

32 K1070+450 K1071+200 750 100 100

33 K1071+200 K1072+450 1250 97 94

34 K1072+450 K1072+700 250 100 96

35 K1072+750 K1073+350 600 89 99

36 K1073+350 K1074+150 800 99 97

37 K1074+150 K1075+500 1350 94 96

38 K1075+500 K1076+600 1100 95 100

39 K1076+600 K1077+850 1250 99 99

40 K1077+850 K1078+500 650 99 96

41 K1078+500 K1080+150 1650 95 95

42 K1080+150 K1081+600 1450 95 98

43 K1081+600 K1082+650 1050 98 95

44 K1082+650 K1084+450 1800 80 66

45 K1084+450 K1085+000 550 52 31

43


PCI CD PCI CI

46 K1085+000 K1085+500 500 58 54

47 K1085+500 K1086+850 1350 61 63

48 K1086+850 K1088+000 1150 60 61

49 K1088+000 K1088+850 850 72 47

50 K1088+850 K1089+600 750 81 74

51 K1089+600 K1090+000 400 78 44

52 K1090+000 K1090+700 700 51 91

53 K1090+700 K1094+000 3300 84 85

54 K1094+000 K1095+000 1000 81 95

55 K1095+000 K1097+100 2100 82 96

56 K1097+100 K1097+750 650 100 100

57 K1097+750 K1098+500 750 99 68

58 K1098+500 K1099+150 650 71 62

59 K1099+150 K1099+850 700 97 83

60 K1099+850 K1100+500 650 81 72

61 K1100+500 K1101+000 500 87 80

62 K1101+000 K1102+150 1150 68 83

63 K1102+150 K1104+750 2600 90 76

64 K1104+750 K1105+900 1150 84 63

65 K1105+900 K1106+850 950 87 93

66 K1106+850 K1107+850 1000 100 97

67 K1107+850 K1108+500 650 100 99

68 K1108+500 K1110+850 2350 99 92

69 K1110+850 K1112+200 1350 94 90

70 K1112+200 K1112+950 750 95 71

71 K1112+950 K1115+050 2100 92 92

72 K1115+050 K1118+450 3400 95 90

73 K1118+450 K1119+250 800 97 87

74 K1119+250 K1119+950 700 98 85

75 K1119+950 K1121+050 1100 92 80

76 K1121+050 K1122+200 1150 98 95

77 K1122+200 K1123+050 850 100 88

78 K1123+000 K1123+700 700 97 96

79 K1123+700 K1124+950 1250 84 81

80 K1124+950 K1126+100 1150 89 92

81 K1126+100 K1127+100 1000 60 97

44


PCI CD PCI CI

82 K1127+100 K1127+950 850 80 94

83 K1127+950 K1129+050 1100 91 61

84 K1129+050 K1131+000 1950 94 94

85 K1131+000 K1131+800 800 96 100

86 K1131+800 K1133+000 1200 97 95

87 K1133+000 K1133+700 700 99 95

88 K1133+700 K1135+500 1800 96 97

89 K1135+500 K1137+450 1950 98 100

90 K1137+450 K1138+300 850 97 100

91 K1138+300 K1140+450 2150 98 100

92 K1140+450 K1142+050 1600 99 99

93 K1142+050 K1144+100 2050 98 98

94 K1144+100 K1145+900 1800 98 96

95 K1145+900 K1146+750 850 95 95

96 K1146+750 K1148+300 1550 95 97

97 K1148+300 K1149+700 1400 89 96

98 K1149+700 K1151+100 1400 26 82

99 K1151+100 K1155+500 4400 89 99

100 K1155+500 K1160+000 4500 96 99


al culminar con el calculo del PCI del tramo este se reune con la respectiva informacion

procesada de IRI y deflectometría (previamente resumida y sectorizada) para obtener una

idea más puntual de lo que esta ocurriendo con el pavimento desde el punto de vista

funcional como el estructural.

45

11. CAPITULO 4: RECONOCIMIENTO DE LAS CAUSAS DE LAS

PATOLOGÍAS Y POSIBLES SOLUCIONES

La mejor forma de identificar las fallas del pavimento y determinar porqué se han

producido, es mediante la conducción de un estudio de reconocimiento. En él se debe

identificar el tipo, severidad y magnitud de cada falla. También se debe tratar de

determinar si el diseño del pavimento, la carga soportada, el agua, la temperatura, los

materiales del pavimento o la construcción fueron la causa de la falla. A demás de la

inspección visual, pueden emplearse pruebas destructivas y no-destructivas para

determinar la condición estructural y las condiciones del material bajo la superficie del

pavimento21

Los tipos de fallas más comunes que presenta un pavimento flexible son:

Fisuras y grietas

Deterioro superficial

En el presente proyecto las fallas que se presentaron con mayor frecuencia son de ambos

tipos, como pudimos observar en el capítulo 2 del presente proyecto en la tabla 5

resumen del carril derecho y la tabla 4 resumen del carril izquierdo las fallas más

comunes son:

1 – piel de cocodrilo

5 – corrugación

10 – grieta longitudinal y transversal

11 - parcheo

19 - desprendimiento de agregados

11.1 causas de las respectivas fallas

11.1.1 piel de cocodrilo (1)

La piel de cocodrilo se considera como un daño estructural importante y usualmente se

presenta acompañado por ahuellamiento.

Las grietas de fatiga o piel de cocodrilo son una serie de grietas interconectadas cuyo

origen es la falla por fatiga de la capa de rodadura asfáltica bajo acción repetida de las

cargas de tránsito. El agrietamiento se inicia en el fondo de la capa asfáltica (o base

estabilizada) donde los esfuerzos y deformaciones unitarias de tensión son mayores bajo

21

Miranda Rebolledo Ricardo Javier, Deterioros en pavimentos flexibles y rígidos, Universidad Austral De Chile, VALDIVIA- CHILE, 2010, P. 16

46

la carga de una rueda. Inicialmente, las grietas se propagan a la superficie como una serie

de grietas longitudinales paralelas. Después de repetidas cargas de tránsito, las grietas se

conectan formando polígonos con ángulos agudos que desarrollan un patrón que se

asemeja a una malla de gallinero o a la piel de cocodrilo. Generalmente, el lado más

grande de las piezas no supera los 0.60 m.

El agrietamiento de piel de cocodrilo ocurre únicamente en áreas sujetas a cargas

repetidas de tránsito tales como las huellas de las llantas. Por lo tanto, no podría

producirse sobre la totalidad de un área a menos que esté sujeta a cargas de tránsito en

toda su extensión22.

Imagen 25 piel de cocodrilo severidad H

Fuente: Vásquez L, (2002), PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) INGEPAV (Ingeniería


Posibles causas :

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 (hace deformable la mezcla),

deficiencia de asfalto en la mezcla (reduce el módulo).

Reparaciones mal ejecutadas, juntas mal elaboradas e implementación de

reparaciones que no corrigen el daño

22

Vásquez Varela Luis Ricardo, PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI), INGEPAV (ingeniería de pavimentos) Manizales, 2002, p.10. tomado: http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf

47

11.1.2 corrugación (5)

La corrugación (también llamada “lavadero”) es una serie de cimas y depresiones muy

próximas que ocurren a intervalos bastante regulares, usualmente a menos de 3.0 m. Las

cimas son perpendiculares a la dirección del tránsito. Este tipo de daño es usualmente

causado por la acción del tránsito combinada con una carpeta o una base inestables. Si

los abultamientos ocurren en una serie con menos de 3.0 m de separación entre ellos,

cualquiera sea la causa, el daño se denomina corrugación.23

Imagen 26 corrugación de severidad H



Posibles causas :

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.

exceso de humedad en la subrasante

contaminación de la mezcla asfáltica con finos o materia orgánica.

23

Ibíd. p.18

48

11.1.3 grieta longitudinal y transversal (10)

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. La localización de las fisuras dentro del carril puede ser un buen indicativo de la

causa que las generó, ya que aquellas que se encuentran en zonas sujetas a carga

pueden estar relacionadas con problemas de fatiga de toda la estructura o de alguna de

sus partes.24

Imagen 27 grieta longitudinal de severidad H



Posibles causas:

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, generadas en materiales estabilizados

o por grietas o juntas existentes en placas de concreto hidráulico subyacentes.

Fatiga de la estructura, usualmente se presentan en las huellas de tránsito.

24

Miranda Rebolledo Ricardo Javier, Deterioros en pavimentos flexibles y rígidos, Universidad Austral De Chile, VALDIVIA- CHILE, 2010, P. 19

49

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.

11.1.4 parcheo (11)

Un parche es un área de pavimento la cual ha sido remplazada con material nuevo para

reparar el pavimento existente. Un parche se considera un defecto no importa que tan

bien se comporte (usualmente, un área parchada o el área adyacente no se comportan

tan bien como la sección original de pavimento). Por lo general se encuentra alguna

rugosidad está asociada con este daño.25

Imagen 28 parche de severidad L



Posibles causas:

Procesos constructivos deficientes.

Sólo se recubrió la zona deteriorada sin solucionar las causas que lo originaron.

Deficiencias en las juntas.

Parche estructuralmente insuficiente para el nivel de solicitaciones y

características de la subrasante.

Mala construcción del parche (base insuficientemente compactada, mezcla

asfáltica mal diseñada).

25

Vásquez Varela. Ap. Cit. P.30

50

11.1.5 desprendimiento de agregados (19)

La meteorización y el desprendimiento son la pérdida de la superficie del pavimento

debida a la pérdida del ligante asfáltico y de las partículas sueltas de agregado. Este daño

indica que, o bien el ligante asfáltico se ha endurecido de forma apreciable, o que la

mezcla presente es de pobre calidad. Además, el desprendimiento puede ser causado por

ciertos tipos de tránsito, por ejemplo, vehículos de orugas. El ablandamiento de la

superficie y la pérdida de los agregados debidos al derramamiento de aceites también se

consideran como desprendimiento26

Imagen 29 desprendimiento de agregados de severidad H



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.

Endurecimiento significativo del asfalto.

Deficiencia de compactación de la carpeta asfáltica.

Contaminación de la capa de rodadura con aceite, gasolina y otros.

26

Ibid. P.44

51

11.2 selección de sectores homogéneos a intervenir

Para seleccionar los sectores homogéneos que serán intervenidos, se tendrá en cuenta la

tabla de calificación del PCI, en donde se elegirán los sectores que pertenezcan a los

rangos bueno, regular, pobre, muy pobre y colapso.

TABLA 1 Rangos de clasificación PCI

RANGO CLASIFICACIÓN

100 - 86 Excelente

85 – 70 Muy Bueno

70 – 55 Bueno

55 – 40 Regular

40 – 25 Pobre

25 – 10 Muy Pobre

10 – 0 Colapso


Pavimentos), (2002)

A continuación se muestra los sectores encontrados con un PCI menor a 70, valor que se

tendrá en cuenta para obtener la intervención a recomendar, según la condición

superficial del pavimento. Información que será cruzada con la evaluación estructural

realizada, en cuanto al estudio de deflectometría.

TABLA 7 Sectores homogéneos con calificación PCI <70


PCI CD PCI CI

25 K1057+250 K1058+450 1200 64 80

26 K1058+450 K1058+950 500 89 68

27 K1058+950 K1059+350 400 73 64

44 K1082+650 K1084+450 1800 80 66

45 K1084+450 K1085+000 550 52 31

46 K1085+000 K1085+500 500 58 54

47 K1085+500 K1086+850 1350 61 63

48 K1086+850 K1088+000 1150 60 61

49 K1088+000 K1088+850 850 72 47

51 K1089+600 K1090+000 400 78 44

52 K1090+000 K1090+700 700 51 91

52

57 K1097+750 K1098+500 750 99 68

58 K1098+500 K1099+150 650 71 62

62 K1101+000 K1102+150 1150 68 83

64 K1104+750 K1105+900 1150 84 63

81 K1126+100 K1127+100 1000 60 97

83 K1127+950 K1129+050 1100 91 61

98 K1149+700 K1151+100 1400 26 82

Fuente: elaboración propia (2016)

A continuación se presenta las patologías más frecuentes en cada uno de los sectores en

donde el PCI está por debajo de 70. Adicional se determina el porcentaje de área

afectada con el fin de realizar el respectivo análisis de intervención.

TABLA 8 Fallas encontradas por sector

SECTOR PCI<70

DESDE HASTA Fallas

25 K1057+250 K1058+450 Corrugación, Grietas Longitudinales y Transversales,

Grietas de Borde

26 K1058+450 K1058+950 Piel de Cocodrilo

27 K1058+950 K1059+350 Piel de Cocodrilo, Grietas Longitudinales y Transversales

44 K1082+650 K1084+450 Piel de cocodrilo, Grietas Longitudinales y Transversales









58 K1098+500 K1099+150 Piel de cocodrilo, Parcheo, Corrugación

62 K1101+000 K1102+150 Corrugación, Grietas Longitudinales y Transversales,

Parcheo, Corrugación, Desprendimiento de Agregados

64 K1104+750 K1105+900 Piel de cocodrilo, +Grietas Longitudinales y Transversales,

Grieta de Borde

81 K1126+100 K1127+100 Piel de Cocodrilo, Grietas Longitudinales y Transversales,

Pulimento de Agregados

83 K1127+950 K1129+050 Piel de Cocodrilo, Grietas Longitudinales y Transversales,

Parcheo

98 K1149+700 K1151+100 Corrugación, Piel de Cocodrilo, Parcheo, Corrugación.

+Hueco


53

TABLA 9 Porcentaje de área afectada por daño

SECTOR

PCI<70

Piel de cocod

rilo

Desprendimiento de

agregados (%)

Pulimiento de Agregados (%)

Parcheo (%)

Corrugación (%)

Grietas Longitudina

les y Transversal

es (ml)

Grietas de Bord

e (ml)

Huecos

(Unidad)

25

9.10% 180.00 86.00

26

47.00%

27

38.05%

3.20

44

23.70%

487.80

45

72.14%

46

43.07%

52.00

47

32.40%

201.50

48

36.41%

36.20

49

83.73%

15.00

51

85.71%

52

53.15%

57

43.01%

0.50

58

52.23%

0.86% 0.05%

62

18.80% 0.36%

0.27% 19.64% 40.00

64

43.24%

14.00 38.90

81

26.57%

0.58%

7.00

83

37.76%

0.51%

46.00

98 4.62%

1.94% 76.97%

1


54

11.3 Alternativas de intervención

Teniendo en cuenta el análisis realizado en el desarrollo de este proyecto y además

entendiendo que simultáneamente se estaban realizando diferentes análisis del tramo, se

plantean los siguientes criterios para definir la intervención por sector homogéneo.

Índice de Condición del pavimento menor a 70.

Deflexión Característica mayor a la deflexión admisible.

Deficiencia estructural obtenida de la metodología AASHTO.

A continuación se presentan las alternativas propuestas, de acuerdo a los criterios de

intervención analizados. Cabe anotar que dichas intervenciones, son determinadas a

partir del índice de condición superficial obtenido, la evaluación deflectometría y el

cálculo de la vida residual mediante la metodología AASHTO.

TABLA 10 Intervenciones

Condición Evaluada Criterio de Intervención Intervención Final

Índice de Condición Superficial menor a 70

Porcentaje de Área Deteriorada

Fresado Reposición/Reparación Parcheos y Sello de Fisuras

Índice de Condición Superficial menor a 70, Índice Estructural menor a 1

Porcentaje de Área Deteriorada, Deficiencia Estructural

Fresado Reposición y Refuerzo

Índice Estructural menor a 1

Deficiencia Estructural Parcheos y Sello de Fisuras y Refuerzo

Deflexión Característica mayor a Deflexión Admisible, Índice Estructural menor a 1

Deflexión Característica mayor a Deflexión Admisible, Deficiencia Estructural

Parcheos y Sello de Fisuras y Refuerzo


A continuación se presenta un resumen del análisis realizado, así como la intervención

final recomendada.

55

TABLA 11Resumen de intervención recomendada para cada sección homogénea

Tramo Desde Hasta

Espesor de Refuerzo

de CA Recomend

ado constructiv

o (cm)

PCI <70 Criterio de

Intervención Intervención Final

25 K1057+250 K1058+450 0 64 Porcentaje de

Área Deteriorada Parcheo y Sello de

Fisuras

26 K1058+450 K1058+950 0 68 Porcentaje de

Área Deteriorada Fresado y Reposición 7

cm

27 K1058+950 K1059+350 5 64

Porcentaje de Área Deteriorada,

Deficiencia Estructural

Fresado y Reposición 7 cm +Refuerzo 5 cm

44 K1082+650 K1084+450 0 66 Porcentaje de


cm

45 K1084+450 K1085+000 5 31




46 K1085+000 K1085+500 0 54 Porcentaje de


cm

47 K1085+500 K1086+850 0 61 Porcentaje de


cm

48 K1086+850 K1088+000 5 60




49 K1088+000 K1088+850 6 47




50 K1088+850 K1089+600 6 74

Deflexión Característica

mayor a Deflexión Admisible, Deficiencia Estructural

Parcheo Sello de fisuras, Refuerzo 6 cm

51 K1089+600 K1090+000 0 44 Porcentaje de


cm

52 K1090+000 K1090+700 0 51 Porcentaje de


cm

56

57 K1097+750 K1098+500 9 68



Fresado y Reposición 7 cm+ Refuerzo 9 cm

58 K1098+500 K1099+150 11 62




59 K1099+150 K1099+850 6 83




60 K1099+850 K1100+500 11 72 Deficiencia Estructural


61 K1100+500 K1101+000 8 80




62 K1101+000 K1102+150 6 68






64 K1104+750 K1105+900 7 63












81 K1126+100 K1127+100 0 60 Porcentaje de


cm

83 K1127+950 K1129+050 0 61 Porcentaje de


cm



57



98 K1149+700 K1151+100 0 26 Porcentaje de


cm


58

12. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Es imprescindible tener claro los parámetros mostrados en el manual de PCI para

la correcta clasificación e identificación de severidad de cada una de las fallas

encontradas.

Se recomienda que el profesional encargado de realizar la identificación de las

fallas, sea quien realice todo el procedimiento hasta la calificación final del tramo,

debido a que es una práctica muy subjetiva y se pueden llegar a presentar

problemas de interpretación de datos.

Los equipos con los que se realiza la medición de PCI para grandes tramos, deben

estar en óptimas condiciones y ser calibrados antes de cada medición, debido a

que si los datos suministrados por estos no son correctos, la información será

inexacta y por consiguiente el valor PCI calculado no será preciso.

Es importante tener un orden para la realización de cada etapa de medición,

debido a que el tramo será sometido a diferentes pruebas y los resultados de cada

una deben ser juzgados paralelamente, para obtener un diagnóstico completo del

comportamiento funcional y estructural del pavimento.

Es indispensable comprender el funcionamiento del programa establecido para la

determinación de unidades de muestreo, puesto que el programa no se

autocorrige, solo identifica los errores y es necesario que el profesional a cargo

realice las modificaciones correspondientes según su criterio.

Es de vital importancia realizar una excelente planeación antes de llevar a cabo un

proyecto, ya que de no ser así surgirán inconvenientes en el transcurso del

proyecto que podrían desembocar en el no cumplimiento del mismo

En cuanto al PCI, los valores se encuentran entre 26 y 100. El valor promedio del

corredor se encuentra en 85.5, dando clasificaciones en general entre “Bueno” y

“Muy Bueno”, a excepción de unos sectores que deben ser intervenidos por las

patologías encontrada. El porcentaje de área afectada encontrado en estos

sectores, por fallas tipo piel de cocodrilo y corrugaciones se encuentran entre

40%y 80%, corresponden a sectores cuyo PCI es menor a 70.

Se establecieron 29 sectores homogéneos con PCI menor a 70 para intervenir, de

los cuales 19 necesitan una capa de refuerzo y los 10 restantes solo necesitan

intervenciones superficiales tales como fresado y reposición o parcheo y sello de

fisuras.

El sector homogéneo 25 es el único cuya intervención consta exclusivamente de

un parcheo y sello de fisuras.

Para los espesores de la estructura de pavimento existente empleados, se cuenta

con una carpeta asfáltica entre 5 cm y 14 cm. En el caso del material granular los

espesores varían entre 22 cm y 55 cm. El sector con menores valores de

espesores, está comprendido entre el 1137+450 y 1145+900 con 8 cm de carpeta

asfáltica y 22 cm de material granular.

59

13. BIBLIOGRAFÍA

Vázquez, L. (2002) Pavement condition index (PCI). INGEPAV (Ingeniería de

Pavimentos), Manizales. Tomado de: http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf

Escobar, F. (2013) Diseño de pavimentos método AASTHO. Venezuela. Tomado

de: http://es.slideshare.net/haztemodelo/diseo-de-pavimentos-metodo-aastho

Miranda R. (2010) Deterioros en pavimentos flexibles y rígidos. Universidad austral

de Chile. Valdivia – Chile. Tomado de:

http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2010/bmfcim672d/doc/bmfcim672d.pdf

Corredor, M. (2008) Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño

AASHTO. Universidad Nacional de Ingeniería. Perú. Tomado de:

https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/aashto-931.pdf

Instituto nacional de vías (INVIAS) (2008) Guía metodológica para el diseño de

obras de rehabilitación de pavimentos asfalticos de carreteras– Segunda Edición.

Colombia. Tomado de: http://documents.tips/documents/guia-rehabilitacion-invias-

2008.html

Consorcio Diseños Viales (2014). Metodología para la elaboración de diagnósticos.

Bogotá. Tomado de: Archivo Word.

Itineris Gestión De Infraestructura S.A.S. (2016). Evaluación de la condición

funcional y estructural del pavimento. Tomado de: Archivo Word

Normas consultadas

Índice de condición de pavimentos en aeropuertos (PCI) ASTM D 5340. Revisión

septiembre 2004. tomado de: http://alacpa.org/index_archivos/ASTMD5340-

MetCalc-PCI-espRev0.pdf

Practica estándar para el estudio de PCI en pavimentos ASTM D 6433. Tomado de:

https://es.scribd.com/document/226662736/Astm-d6433

http://www.camineros.com/docs/cam036.pdf

http://es.slideshare.net/haztemodelo/diseo-de-pavimentos-metodo-aastho

http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2010/bmfcim672d/doc/bmfcim672d.pdf

https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/aashto-931.pdf

http://documents.tips/documents/guia-rehabilitacion-invias-2008.html

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http://alacpa.org/index_archivos/ASTMD5340-MetCalc-PCI-espRev0.pdf

http://alacpa.org/index_archivos/ASTMD5340-MetCalc-PCI-espRev0.pdf

60

14. ANEXOS

Anexo 1 Certificación de horas dado por la empresa ............................................................... 61

Anexo 2 Formato de horas trabajadas agosto ........................................................................... 62

Anexo 3 Formato de horas trabajadas septiembre ................................................................... 63

Anexo 4 Formato de horas trabajadas octubre ......................................................................... 64

61

Anexo 1 Certificación de horas dado por la empresa

62

Anexo 2 Formato de horas trabajadas agosto

63

Anexo 3 Formato de horas trabajadas septiembre

64

Anexo 4 Formato de horas trabajadas octubre

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PASANTÍA AUXILIAR DE INGENIERIA EN EL …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/5283/1/PASANTIA... · este tenía características definidas donde se destaca principalmente