07 cap lrv rehabilitacion de pavimentos flexibles

CURSO DE ACTUALIZACIÓN EN PAVIMENTOS Ingeniero Luis Ricardo Vásquez Varela

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7. DISEÑO DE REHABILITACIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES1 7.1. EVALUACIÓN DE LA CONDICIÓN SUPERFICIAL DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO Se ha establecido que las cargas del tránsito producen el daño de las estructuras de pavimento dentro del período de diseño si se verifican las hipótesis relativas al número de repeticiones de carga. No obstante, pueden presentarse otras causas de daño tales como: • Deficiencia durante el proceso constructivo en la calidad y los espesores de los materiales o

en las operaciones de construcción. • Diseño inadecuado. • Condiciones climáticas desfavorables no contempladas en el diseño o de difícil superación. • Deficiencia en las actividades de mantenimiento asociadas con un alcance insuficiente, una

baja periodicidad o por la carencia de recursos (equipos, presupuesto o personal capacitado). Las cuales pueden originar dos clases de daño: • Superficial: Esta condición de falla está relacionada con los defectos de la capa de rodadura

cuyo origen son las fallas de la capa asfáltica superficial. • Estructural: Esta condición de falla está relacionada con los defectos de la capa de rodadura

cuyo origen está en la falla de una o de varias capas del complejo estructura de pavimento - subrasante.

Las estructuras de pavimento sufren un deterioro en el tiempo a pesar de emplearse técnicas óptimas en su diseño, construcción y mantenimiento, y en consecuencia evolucionarán hasta una condición inadecuada o inaceptable para el usuario. Por lo tanto, el problema radica en responder a las preguntas: • ¿Qué es una estructura de pavimento aceptable?, y • ¿Cuándo y por qué debe rehabilitarse una estructura de pavimento?

Con relación a la serviciabilidad el mayor interrogante lo constituye la primera pregunta. La respuesta es cualitativa y subjetiva, pero en general la opinión del usuario de la vía está casi totalmente influenciada por la rugosidad de la misma. El término rehabilitación se emplea para precisar las operaciones necesarias para devolver o restituir la condición inicial de una estructura de pavimento. La evaluación de la condición superficial del pavimento sirve para determinar la necesidad de una evaluación estructural que permita establecer las posibles causas de las fallas de la superficie y las medidas de mantenimiento competentes.

1 Adaptado del capítulo 10 del libro “PAVIMENTOS. Guía para la orientación de una cátedra” del ingeniero Luis Carlos Vásquez Torres.


184

7.1.1. Inventario Visual de Daños: Comprende la descripción y enumeración de todas las fallas, fisuras, defectos o deformaciones observadas en la superficie de la estructura de pavimento. El método más común consiste en un inventario realizado por personal que recorre la vía a pie anotando la clase de falla, su frecuencia e intensidad. Dado que la evaluación del tipo de defecto es siempre producto de una apreciación subjetiva, se ha buscado homogeneizar estas observaciones mediante clasificaciones y definiciones de ciertos daños. Existen numerosos catálogos de daños como el “Catalogue de Degradación des Chaussées” y el PCI del U.S. Corps of Engineers. En Colombia se han utilizado entre otros los siguientes: “Fallas en los Pavimentos Flexibles” (MOP, 1970) y “Principales Daños Superficiales de los Pavimentos” (MOPT-Ingeroute, 1973). El Instituto Nacional de Vías ha utilizado el “Manual de Auscultación de Carreteras” (Ministerio del Transporte, 1996) y, a partir de diciembre del año 2001, se sugiere seguir el procedimiento indicado en la Sección 3 de la “Guía Metodológica para el Diseño de Rehabilitación de Pavimentos Asfálticos” (Ibid, 2001). Según el tipo de pavimento, flexible o rígido, se presentan diferentes clases de daños o fallas. Los daños pueden ser de tipo funcional, los cuales afectan la seguridad y comodidad del usuario; o de tipo estructural, los cuales afectan la integridad de la estructura de pavimento. La identificación de las fallas se hace según la apariencia de la superficie del área deteriorada del pavimento. Algunas veces el daño se debe al mal comportamiento de la capa superficial (daño de la capa de rodadura) y en otras oportunidades refleja el mal comportamiento de las capas subyacentes (cementadas, granulares y/o subrasante). Considerando lo anterior, se puede hacer una clasificación en función de la capa donde se localiza u origina la falla: • Fallas atribuibles a la carpeta asfáltica. • Fallas de la interfase carpeta – base granular (mala adherencia). • Fallas al nivel de la base, de la sub-base y/o de la subrasante. Puede formularse otra agrupación de acuerdo con las causas que generan los daños, aunque casi siempre actúan de forma simultánea: • Fallas por repetición de las cargas de tránsito o fatiga. • Fallas causadas por agentes climáticos. • Fallas por propiedades de los materiales de la estructura de pavimento y/o de la subrasante. Las fallas en las estructuras de pavimento flexible pueden agruparse en las siguientes clases: • Grietas o fisuras, las cuales se presentan aisladas o en malla (interconectadas). • Deformaciones longitudinales o transversales. • Huecos. • Abultamientos.


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• Deficiencias en la textura superficial. En el Cuadro 7.1 se presentan los principales daños de las estructuras de pavimento flexible, sus posibles causas y opciones de rehabilitación.

Cuadro 7.1. DAÑOS DE ESTRUCTURAS DE PAVIMENTO FLEXIBLE.

Causas Posibles y Opciones de Rehabilitación Daño Causas Posibles Opciones de Rehabilitación

Ahu

ella

mie

nto 1. Deficiencia estructural.

2. Diseño de la mezcla asfáltica. 3. Propiedades del cemento asfáltico. 4. Estabilidad de las capas asfálticas 5. Compactación de todas las capas

(densidad)

1. Fresado en frío incluyendo perfilado con o sin sobrecarpeta.

2. Fresado en caliente con tratamiento superficial o sobrecarpeta delgada.

3. Sustitución, particularmente aplicable a corrugaciones en áreas localizadas.

Des

pren

dim

ient

o

1. Bajo contenido de asfalto 2. Excesivos vacíos de aire en la mezcla. 3. Endurecimiento del asfalto. 4. Susceptibilidad al agua (stripping). 5. Características de los agregados. 6. Dureza y durabilidad de los agregados.

1. Emulsión diluida (pobre) o “sello negro” rejuvenecedor.

2. Riego de sello con agregados. 3. Lechada asfáltica (slurry seal). 4. Sobrecarpeta delgada.

Exu

daci

ón

1. Alto contenido de asfalto. 2. Densificación excesiva de la mezcla

durante la construcción o por el tránsito. 3. Bajo contenido de vacíos de aire. 4. Susceptibilidad térmica del asfalto

(asfalto blando a altas temperaturas). 5. Aplicación excesiva de “sello negro” o

materiales rejuvenecedores. 6. Susceptibilidad al agua de las capas

subyacentes estabilizadas con asfalto, unida a la migración de asfalto a la superficie.

1. Sobrecarpeta de gradación abierta. 2. Riego de sello bien diseñado y con buen

control de obra. 3. Fresado en frío con o sin riego de sello o

sobrecarpeta delgada. 4. Fresado en caliente con riego de sello o

sobrecarpeta delgada. 5. Calentamiento superficial y cilindrado con

colocación de agregado grueso.

Gri

etas

Pie

l de

Coc

odri

lo

1. Deficiencia estructural. 2. Excesivos vacíos de aire en la mezcla. 3. Propiedades del cemento asfáltico 4. Desprendimiento del asfalto en los

agregados. 5. Deficiencias de construcción.

1. Riego de sello. 2. Sustitución, excavación y reemplazo con

mezcla asfáltica, en toda la profundidad en las áreas falladas.

3. Sobrecarpetas de espesor variable con o sin tratamientos especiales para minimizar las grietas.

4. Reciclado en planta central o in situ. 5. Reconstrucción.


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Cuadro 7.1 (Cont.) DAÑOS DE ESTRUCTURAS DE PAVIMENTO FLEXIBLE.

Causas Posibles y Opciones de Rehabilitación Daño Causas Posibles Opciones de Rehabilitación

Gri

etas

Tra

nsve

rsal

es 1. Endurecimiento del cemento asfáltico

2. Rigidez (stiffness) de la mezcla. 3. Cambios volumétricos en base y en sub-

base. 4. Propiedades inusuales del suelo.

1. Sello de grietas. 2. Riego de sello. 3. Sobrecarpeta con tratamiento especial para

sellar grietas y minimizar la reflexión de las mismas.

4. Membrana de asfalto – caucho con sello de agregados o con sobrecarpeta delgada.

5. Fresado en caliente con sobrecarpeta delgada.

Gri

etas

Lon

gitu

dina

les

Asociadas a las cargas: 1. Deficiencia estructural. 2. Vacíos de aire excesivos en la mezcla. 3. Propiedades del cemento asfáltico. 4. Desprendimiento del asfalto de los

agregados. 5. Granulometría de los agregados. 6. Deficiencia de la construcción. No asociadas a las cargas: 1. Cambios volumétricos potenciales en

los suelos de la subrasante. 2. Estabilidad de taludes en los terrenos. 3. Asentamiento del terraplén o de los

materiales in situ como resultado de las cargas incrementadas.

4. Segregación debida al equipo de colocación.

5. Mala construcción de la junta. 6. Otras deficiencias constructivas.

1. Sello de grietas. 2. Riego de sello aplicado a las áreas con

grietas. 3. Sustitución, excavación y reemplazo de las

áreas dañadas. 4. Sobrecarpeta delgada con tratamiento

especial para sellar grietas y minimizar la reflexión de grietas.

5. Membrana de asfalto - caucho con sello de agregados o con sobrecarpeta delgada.

6. Fresado en caliente con una sobrecarpeta delgada.

Rug

osid

ad 1. Presencia de daños físicos

(agrietamiento, ahuellamiento, corrugaciones, baches, huecos, etc.)

2. Cambio volumétrico en el terraplén y en los materiales de subrasante.

3. Construcción no uniforme.

1. Sobrecarpeta. 2. Reciclado en frío con o sin sobrecarpeta. 3. Fresado en caliente con sobrecarpeta,

principalmente para áreas locales y áreas con corrugación.

4. Reciclado en planta central o in situ. 7.1.2. Evaluación Estructural del Pavimento. Esta cubre dos aspectos: la deformabilidad presente del pavimento con medidas de deflexión y el estado de la estructura en cuanto a espesores y calidad actuales de los materiales utilizados y su posible aporte a la nueva estructura. • Deflexión: Es la flecha máxima del desplazamiento hacia abajo de la superficie de la

estructura de pavimento producido por la aplicación de una carga. En este concepto debe


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establecerse la diferencia entre la deflexión recuperable o de rebote (elástica) y la deflexión permanente o residual.

Las fallas estructurales de los pavimentos dependen de la magnitud y frecuencia de las deformaciones recuperables y de la acumulación de las deformaciones permanentes. Por lo tanto, la deformabilidad de la estructura de pavimento bajo cargas normalizadas es un criterio fundamental para evaluar la capacidad estructural. Esto fue confirmado en los ensayos viales WASHO, AASHO y en un amplio estudio del Canadian Good Roads Association donde se estableció que, para un material dado, a un mayor nivel de deflexión la vida de una estructura es más corta. La deflexión se insinúa como un criterio válido de longevidad para las estructuras de pavimento.

El daño de la estructura de pavimento, en términos de la deflexión, puede representarse en la Figura 7.1, la cual ilustra las tres etapas en la evolución de los valores del daño en el tiempo: En la Etapa I, la estructura de pavimento presenta una deflexión inicial D0 de rápido crecimiento debido al proceso de “maduración estructural”, o acomodamiento, y la cual puede ser muy acentuada si los niveles iniciales de compactación fueron inadecuados. Esta etapa puede ser de seis meses. En la Etapa II, disminuye la tasa de crecimiento de la deflexión debido a la condición estable de la estructura de pavimento.

Figura 7.1. Daño del pavimento en términos de la deflexión.

2

NÚMERO DE EJES

CONDICIONES INACEPTABLES

CONDICIONES ACEPTABLES

Inminentes problemas importantes

NI NII NIII

DoDeflexión inicial

DE

FLE

XIÓ

N

Dt

Df

Límite tolerable

Límite de falla

I

II

III


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En la Etapa III, la estructura de pavimento ha empezado a deteriorarse por acción del medio ambiente y de las cargas del tránsito, y esto se refleja en una intensificación de la tasa de crecimiento de la deflexión. Es posible que existan estructuras de pavimento con deflexiones bajas y que presenten daños; pero prácticamente jamás se encontrarán estructuras de pavimento con deflexiones altas y que estén en buen estado. Gracias a la viabilidad de la medición, la atención se ha concentrado sobre las deflexiones recuperables, es decir, la deformabilidad de las estructuras por elasticidad instantánea y retardada. La magnitud de la deflexión es una función del espesor y clase de la carpeta, de la clase y condición del suelo de la subrasante, de las características esfuerzo - deformación de las capas de la estructura de pavimento, de la temperatura, del tránsito, de la edad de la estructura de pavimento y de otras variables menores. Cuando la estructura de pavimento no cumple con la condición corriente de rigidez (resistencia) decreciente y debajo de la carpeta asfáltica se presenta una capa granular la cual, por deficiencias constructivas o por calidad del material, ofrece una resistencia menor que las demás, la mayor parte de la deflexión medida corresponde a un nivel próximo a la superficie. Esto se traduce en pequeños radios de curvatura y deflexiones relativamente tolerables. Las estructuras de pavimento con grandes espesores de mezcla asfáltica pueden presentar deflexiones reducidas a pesar de exhibir fallas estructurales por deformación permanente, tales como ahuellamientos, depresiones y ondulaciones. Si estos defectos no se deben al flujo o desplazamiento plástico de las capas asfálticas por una estabilidad baja, entonces están asociados al apoyo insuficiente ofrecido por las capas subyacentes.

• Radio de Curvatura: El grado de curvatura de la elástica de la deflexión determina la

magnitud de la deformación unitaria por tracción en la fibra inferior de las capas asfálticas bajo la carga y, por lo tanto, la aparición de fisuras que originan el daño tipo “piel de cocodrilo”. El método de cálculo directo de la curvatura y la deformación unitaria por tracción, mediante las deflexiones medidas, ha sido discutido con profusión e incluso comparado con soluciones computarizadas como ELSYM5 o CHEVRON (Jung, 1990). La capa asfáltica (H1) se asimila a una placa elástica con simetría circular de las cargas superior e inferior. En el siguiente grupo de ecuaciones se describen la curvatura y la deformación unitaria:

21 )(2

A

YYC A−

−= Ecuación 7.1.


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21H

CS −= Ecuación 7.2.

De las Ecuaciones 7.1 y 7.2, se obtiene:

211 )(

A

YYHS A−

= Ecuación 7.3.

Donde: C: Curvatura debajo del eje de carga (negativa) en 1/mm. S: Deformación unitaria inferior (+) o superior (-) de la capa de concreto asfáltico. A: Radio del área cargada en mm. H1: Espesor de la capa de concreto asfáltico en mm. Y1: Deflexión medida debajo del eje de carga en mm. YA: Deflexión en el borde del área cargada en mm. La Figura 7.2 muestra la disposición geométrica del modelo de placa y la deformada.

Figura 7.2. Geometría de la deformada de las deflexiones. Existen varias propuestas para la caracterización de la curvatura o deformada, siendo la más rigurosa medir la línea de deflexión y el círculo que mejor se adapta a la zona de mayor curvatura bajo el eje de carga y se denomina Radio de Curvatura. Para propósitos prácticos se ha aceptado, durante casi una década, que la deformada se aproxima a una parábola hasta una distancia de 25.0 cm del eje de carga. Luego sufre una

a/ carga y deformación del pavimento

b/ deformaciones medidas,y1 a yn (yA no)

H1

A A

P

Y

Y1 YA

Y2

Y3Yi

Yn

xnxix3x2 X


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inflexión tendiendo asintóticamente hacia la horizontal. La curvatura de la parábola queda definida por su parámetro el cual, en la zona de máxima curvatura, se confunde con el radio del arco del círculo osculador en dicho punto, es decir, bajo el eje de carga a distancia nula. El parámetro de la parábola estará dado por la Ecuación 7.4:

)(2

250,6

250 DDR C

−×= Ecuación 7.4.

Donde: RC: Radio de Curvatura en metros. D0: Deflexión recuperable en el eje vertical de la carga en 1/100 mm. D25: Deflexión recuperable a 25 cm del eje de carga en 1/100 mm. Este criterio de Radio de Curvatura corresponde al ensayo de la viga Benkelman de brazo doble, desarrollado por la Universidad del Rosario en Argentina, y que se ha adoptado en Colombia. El concepto de Radio de Curvatura es relativo y depende del método adoptado para su determinación. La exactitud de este procedimiento es adecuada porque lo importante es el orden del radio de curvatura que puede estar entre valores inferiores a 40.0 metros hasta superiores a 400.0 metros. De forma errónea se ha presumido que el Radio de Curvatura calculado con la Ecuación 7.4 corresponde al parámetro del mismo nombre en le modelo multicapa elástico DEPAV – ALIZÉ III. En varios foros el autor de estas líneas ha tenido la oportunidad de demostrar de forma contundente esta divergencia, por lo cual se sugiere el uso de un programa de computadora con capacidad para calcular múltiples puntos de la deformada de los pavimentos en las labores de modelación como se expone más adelante (Vásquez Varela, 2000).

• Métodos para Medir la Deflexión: La deflexión puede ser medida bajo cargas estáticas o

cargas en movimiento. Para el primer caso se considera el ensayo de placa (AASHTO T222-60, T221-66 ó ASTM 1195-64-1196-64) que por su laboriosidad no es usado en la evaluación de estructuras de pavimento de carretera. Por otra parte, las medidas de deflexión bajo cargas en movimiento se pueden hacer con bajo o alto rendimiento. Dentro de los equipos utilizados en la aplicación de métodos de bajo rendimiento están la Viga Benkelman y el Deflectógrafo Lacroix. La viga Benkelman también se utiliza en una modalidad estática, que es el procedimiento empleado en el país, donde la carga es aplicada a través del eje trasero de un vehículo que parte del reposo y se registra la recuperación de la estructura de pavimento (INVIAS E-795). Para mediciones con alto rendimiento se utilizan equipos como el Falling Weight Deflectometer (FWD). Las deflexiones medidas con viga Benkelman en el método “estático” tienen una magnitud del orden del 200.0 % de las medidas con el método dinámico y con pequeñas variaciones según la estructura de pavimento sobre la cual se realizan las medidas. Debido al número de variables que afectan la magnitud de la deflexión y de la variabilidad de la estructura en sí misma, debe esperarse una variación de las deflexiones medidas de un punto a otro. Por lo


191

tanto, el manejo de sus valores debe hacerse estadísticamente y se ha encontrado que la distribución típica de las medidas de deflexión es normal.


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Cuadro 7.2.

SISTEMAS DE MEDICIÓN DE DEFLEXIONES Principales Características

NOMBRE INSTRUMENTO

PRINCIPIO OPERACIÓN

SISTEMA ACTUANTE DE

CARGA

CARGA MÍNIMA

(lb)

CARGA MÁXIMA

(lb)

PESO ESTÁTICO

EN LA PLACA

TIPO DE TRANSMISIÓN

CARGA

MÉTODO REGISTRO DE

CARGA Viga Benkelman

(AASHTO) Deflexión Viga

Eje de Carga Camión

N/A N/A N/A Llantas Camión Manual

Viga TRL Deflexión Viga Eje de Carga

Camión N/A N/A N/A Llantas Camión Manual

Deflectógrafo

LACROIX

Deflexión Viga Mecanizada

Camión en Movimiento Cargado con

Bloques o Agua

Peso Camión Vacío

Peso Rueda del Camión Cargado

N/A Llantas Camión Manual, Impresora

o Automático

DYNAFLECT

Vibración en Estado de Equilibrio

Masas Rotatorias 1,000 1,000 2,100 Dos Discos Metálicos

Revestidos de Uretano con φ = 16”

Manual, Impresora o Automático

ROAD RATER

Modelo 400B


Masas impulsadas Hidráulicamente

500 2,800 2,400 Dos Almohadillas de 4”x7” separadas 5.5”


ROAD RATER

Modelo 2000


Masas Impulsadas Hidráulicamente

1,000 5,500 3,800 Dos Almohadillas de 4”x7” separadas 5.5”


ROAD RATER

Modelo 2008


Masa Impulsadas Hidráulicamente

1,000 8,000 5,800 Placa Circular de

φ=18” Manual, Impresora

o Automático

Deflectómetro de

Impacto KUAB 50 Impulso

Dos Masas Que Caen

1,500 12,000 ? Placa Circular Seccionada de

φ=11.8”


Deflectómetro de

Impacto KUAB 150 Impulso

Dos Masas Que Caen

1,500 35,000 ? Placa Circular Seccionada de

φ=11.8”


DYNATEST Modelo

8000 (FWD) Impulso

Dos Masas Que Caen

1,500 24,000 ? Placa Circular de

φ=11.8” Manual, Impresora

o Automático


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Para interpretar el Coeficiente de Variación (σD/DPROMEDIO) encontrado en la vía se sugiere la interpretación formulada por Lay en 1978, como se resume en el Cuadro 7.3.

Cuadro 7.3. CRITERIO DEL COEFICIENTE DE VARIACIÓN DE LA DEFLEXIÓN

COEFICIENTE DE VARIACIÓN CRITERIO DE INTERPRETACIÓN

<15% Construcción muy uniforme. 20-30% Construcción normal.

40% Construcción no uniforme. 50% Necesidad de acción remedial.

• Frecuencia y Localización de las Medidas: Depende del equipo utilizado para realizarlas. Por

ejemplo, el Deflectógrafo Lacroix las realiza cada 4.0 metros por su forma automatizada, mientras que con la viga Benkelman conviene realizarlas cada 25.0 m sobre la huella exterior del carril más deteriorado por su aplicación manual. Dependiendo del ancho del carril, las medidas con la viga Benkelman se realizan a una distancia entre 0.45 m y 0.90 m del borde de la superficie de la estructura de pavimento. En Colombia se acostumbra a cubrir con medidas toda la longitud a evaluar, pero en otros países, dependiendo de la longitud del proyecto y la homogeneidad del daño, se cubren distancias y tramos variables representativos de la longitud total. Así, para proyectos de longitud menor de 3.0 kilómetros se realizan deflexiones cada 30.0 m en la huella exterior, o en la interior si se presenta mayor daño, evaluando un carril en la mitad de la longitud y el otro en el resto del proyecto.

Para longitudes mayores recomiendan realizar medidas cada 30.0 m sobre tramos de 300.0 m por cada 1,600 m de proyecto. El problema con este sistema radica en la representatividad del tramo elegido para las medidas. La localización aleatoria de las medidas tiene como seria limitación en el hecho que algunas longitudes relativamente grandes pueden quedar sin evaluar mientras que otras pueden tener exceso de medidas sin relación con la condición de la vía. Aunque el uso de medidas espaciadas regularmente puede introducir una parcialidad o tendencia en las mismas, la realidad es que esto no sucede porque la resistencia de una estructura de pavimento nominalmente uniforme varía aleatoriamente en la longitud. Esto significa que las medidas realizadas a intervalos constantes son, sin embargo, una “muestra aleatoria” de las características de la deflexión de un tramo particular de una carretera.

• Efecto de la Temperatura y la Humedad sobre las Deflexiones: Las deflexiones dependen de

la temperatura de la mezcla asfáltica de la carpeta en el momento de efectuar la medida; por lo tanto, para capas de mezcla asfáltica con espesor mayor que 3.0 cm debe registrarse la temperatura de la carpeta para hacer las correcciones y relacionar todas las medidas a una temperatura base que, en Colombia, se toma igual a 20oC. El ingeniero Fernando Sánchez Sabogal propone la siguiente expresión para tener en cuenta el efecto de la temperatura.


194

)20(1081

14

CThFt

°−×××−=

− Ecuación 7.5.

Donde: h: Espesor de las capas asfálticas en cm. T: Temperatura de la capa de rodadura de concreto asfáltico de la estructura de pavimento en grados centígrados.

FtDtD ×=20 Ecuación 7.6. Donde: D20: Deflexión reducida a la temperatura base de 20°C y en 1/100 mm. Dt: Deflexión obtenida en campo en 1/100 mm. Ft: Factor de corrección calculado en la Ecuación 7.5. No se deben medir deflexiones cuando la temperatura de la capa de rodadura de concreto asfáltico supere los 40oC (MOPT 97-78). Con relación a la humedad, es un hecho conocido que el contenido de agua de los suelos finos altera la capacidad de soporte aumentando o disminuyendo la resistencia de la subrasante ante la acción del tránsito. Por lo tanto, sería ideal medir la deflexión de la superficie de la estructura de pavimento en el período en el cual esta presenta la menor resistencia. En nuestro país, dicho período corresponde a la temporada invernal o de lluvias. Sin embargo, en caso de no poder medir las deflexiones en esta época, se recomienda afectar el valor de las mismas con un coeficiente que es función del tipo de suelo de la subrasante y de la época del ensayo. En el Cuadro 7.4 se resumen los criterios de corrección de deflexiones por tipo de subrasante y período de realización del ensayo.

Cuadro 7.4.

CRITERIOS PARA CORRECCIÓN DE DEFLEXIONES POR TIPO DE SUBRASANTE Y EL PERIODO DE REALIZACIÓN DEL ENSAYO

TIPO DE SUELO DE LA SUBRASANTE

PERÍODO Arenosos y Permeables Arcillosos e Impermeables

Verano 1.10 – 1.30 1.50 – 1.80 Intermedio 1.00 – 1.10 1.30 – 1.50

Invierno 1.00 1.00 Se admite el uso de valores intermedios para períodos de transición.

• Deflexión Característica: Para los valores de deflexión de un tramo de vía se pueden calcular

el promedio, la desviación estándar y el coeficiente de variación. Así, la Deflexión Característica se calcula:


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DPROMEDIOC ADD σ×+= Ecuación 7.7.

Donde: Dc: Deflexión característica en 1/100 mm. DPROMEDIO: Deflexión promedia en 1/100 mm. A: Variable normalizada (Z) del cubrimiento estadístico de la deflexión característica. σD: Desviación estándar de las deflexiones en 1/100 mm.

Debe notarse que el comportamiento de una sección de vía está asociado con las áreas más débiles en la misma. Por lo tanto, la deflexión que es excedida sólo en el 2% ó el 5% del pavimento está más asociada con el comportamiento estructural que la deflexión promedio. Dependiendo del riesgo asumido, el valor A en la Ecuación 7.7 puede ser 1.65 ó 2.00. La elección de uno u otro valor es un problema particular de acuerdo con los recursos disponibles y las características propias del tramo en estudio y su tránsito. Los lugares que presenten deflexiones mayores que Dc exigen atención especial y deben realizarse mediciones complementarias para delimitar el área débil y establecer medidas especiales como el cambio de materiales, la construcción de drenaje profundo o mayores espesores de refuerzo. La Deflexión Característica debe calcularse con información de deflexiones corregidas por humedad y temperatura.

7.1.3. Exploración Geotécnica: En la mayoría de los casos, la formulación de un programa de exploración geotécnica se caracteriza por una serie de exigencias mínimas uniformemente espaciadas y contenidas en una especificación con un obvio carácter general. Una práctica acertada es compaginar las exigencias contractuales con las verdaderas necesidades del proyecto, concentrando la investigación en los puntos que ameriten una evaluación detallada de acuerdo con el inventario de daños, la deflectometría y el juicio del diseñador. En el Cuadro 7.5 se presenta una propuesta general a este respecto. No obstante, las entidades deben adoptar un esquema particular para cada proyecto en función de las estructuras existentes y el presupuesto disponible.

Cuadro 7.5. ENSAYOS SUGERIDOS PARA LA EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA

Capa Ensayo

Subrasante

Perfil de humedad (3 @ 0.30 metros) Densidad Granulometría y Límites de Atterberg (Clasificación) CBR in situ ó CBR en muestra inalterada Penetrómetro Dinámico de Cono (para correlacionar con el CBR)


196

Cuadro 7.5. (Cont.) ENSAYOS SUGERIDOS PARA LA EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA

Capa Ensayo

Capas granulares

Humedad Densidad Granulometría y Límites de Atterberg (Clasificación) CBR Método I Equivalente de Arena

Capas asfálticas

Densidad en núcleos Granulometría Contenido de asfalto por extracción

Algunos proyectos demandarán estudios más profundos de los materiales como la obtención de módulos resilientes (suelos) o dinámicos (concreto asfáltico), o la extracción del asfalto existente con una metodología que permita el estudio de sus propiedades. Por otra parte, queda por definirse el espaciamiento y dimensión de las actividades de exploración. De forma global se considera la realización de sondeos para establecer zonas de subrasante uniforme, las cuales serán asociadas a la información de daños y deflectometría para formular la sectorización del proyecto y los sitios para la ejecución de apiques. Desafortunadamente, todos los procesos exploratorios suelen adelantarse al mismo tiempo y con presupuestos limitados. La capacidad financiera de la entidad pondrá los límites al alcance de estas exploraciones. En cualquier escenario debe considerarse prohibitiva la construcción de refuerzos si el estudio respectivo. 7.1.4. Medio Ambiente: Sobre este aspecto prima la información que pueda obtenerse sobre temperatura y precipitaciones. La temperatura tiene efectos conocidos en el comportamiento y resistencia de las mezclas asfálticas y por ende en el diseño de los espesores de refuerzo. La precipitación definirá las necesidades de mantenimiento o construcción de las estructuras de drenaje de la vía. Eventualmente, la existencia de obras de drenaje debe ser considerada para deducir algunas causas posibles de los daños observados y formular recomendaciones de rehabilitación vial que van más allá de la determinación de espesores. 7.2. SECTORIZACIÓN DEL PROYECTO Al terminar el proceso de exploración de un proyecto de rehabilitación se dispone de información variada, aunque pocas veces suficiente. Antes de comenzar la modelación de estructuras de pavimento y el diseño de sus refuerzos se hace necesario homogeneizar la información y definir sectores para formular alternativas de rehabilitación precisas. Obviamente, existe una limitación


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práctica en contra de los sectores muy cortos, pero de forma general puede seguirse el siguiente procedimiento: • Sectorice de acuerdo con el tránsito de diseño esperado en cada tramo, por ejemplo, si la vía

cruza varias cabeceras municipales o zonas industriales, existirán variaciones en el tránsito de diseño.

• Sectorice de acuerdo con el tipo de superficie de pavimento. • Sectorice de acuerdo con la información deflectométrica considerando que el coeficiente de

variación de todos los sectores debe ser menor que el calculado para la totalidad del tramo. • Sectorice de acuerdo con el nivel de daño establecido en el inventario. No sobra recordar que no tiene sentido verificar si los materiales constitutivos del pavimento cumplen una norma o especificación que ha sido formulada con posterioridad a la construcción de la estructura en estudio. Lo que se busca es establecer el posible rango de resistencia para incorporar el material dentro del modelo multicapa elástico. 7.3. DISEÑO DE SOBRECARPETAS DE REFUERZO 7.3.1. Diseño General de una Sobrecarpeta por Deflexiones: El diseño de una sobrecarpeta de refuerzo mediante este método, se fundamenta en el suministro de un espesor de concreto asfáltico que reduzca la deflexión presente a un valor admisible de acuerdo con el tránsito que va a soportar o con la clase de estructura. • Deflexión Admisible: En general, todos los métodos admiten que existe un valor límite de la

deflexión inicial del pavimento para que se presente un buen comportamiento del mismo. La relación deflexión – tránsito es diferente para distintos materiales, sin embargo, la experiencia existente permite establecer una relación para estructuras de pavimento con capas granulares y carpetas asfálticas. El ensayo WASHO y otras experiencias establecieron niveles de deflexión críticos como se aprecia en la Figura 7.3.

El análisis de la Figura 7.3 permitió deducir la existencia de un nivel de deflexión, para una situación dada de tránsito, por encima del cual es improbable que una estructura de pavimento preste un buen servicio. Comparando la deflexión característica con la deflexión admisible se procede a reforzar la estructura existente si es pertinente. Una herramienta muy útil para este análisis es la metodología presentada por Celestino Ruiz, quien reduce a cuatro casos las soluciones necesarias con base en la Deflexión Característica. En la Figura 7.4 se presenta un diagrama de ayuda para el análisis. Primer caso: La deflexión característica es mayor que la admisible (Dc > Da), pero no hay fallas estructurales generalizadas. Son estructuras de pavimento subdiseñadas que requieren una sobrecarpeta. Debe verificarse la inexistencia de una capa de base con material inadecuado (exceso de finos y/o humedad elevada). Esta condición corresponde a valores reducidos del radio de curvatura en el ensayo de viga Benkelman del orden de 80.0 metros.


198

Figura 7.3. Resumen de experiencias con las deflexiones de la viga Benkelman.

Segundo caso: Se presenta una generalización de fallas estructurales por causas diferentes a la presencia de una base granular inadecuada. Es la etapa siguiente en la evolución del primer caso. Tercer caso: Presencia de una capa granular débil por debajo de la carpeta asfáltica. Los radios de curvatura son bajos y presenta agrietamiento en forma de piel de cocodrilo aún con niveles de deflexión tolerable. Esto se debe a la calidad inadecuada del material de la capa de base para soportar los esfuerzos de tracción, aunque el espesor total de la estructura de pavimento protege de deflexiones elevadas a la subrasante. Los radios de curvatura en el ensayo de viga Benkelman menores que 80.0 metros son indicativos de este estado. Cuarto caso: Presenta deformaciones permanentes, en especial ahuellamiento no atribuible a flujo plástico de los materiales de las capas asfálticas. Puede tratarse de estructuras de pavimento con refuerzos de espesor suficiente para evitar fallas por fatiga, pero insuficientes para compensar la debilidad de la fundación. Pueden presentarse mallas de piel de cocodrilo asociadas en las depresiones permanentes. En este caso la importancia de las deflexiones es secundaria y debe analizarse el aporte estructural de la estructura de pavimento existente. De acuerdo con Ruiz, en los dos primeros casos es suficiente una sobrecarpeta que reduzca la deflexión a un nivel tolerable. Para el tercer caso pueden implementarse soluciones como la estabilización de la capa granular, su retiro o el bacheo extenso. Otra solución es colocar una capa granular de buena calidad sobre la estructura de pavimento (estructura nueva). El cuarto caso implica la construcción de una estructura nueva.

Brasil

Equivalencia a ejes simples de 18 kip por día, un carril

vece

s la

des

viac

ión

está

ndar

(pl

g)

Benkelman

Experimento vial de AASHO

G. Bretaña

Canada

California

DISEÑO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO

0.010

0.020

0.030

0.050

0.070

0.100

0.200

0.300

2 5 10 20 50 100 200 500 1000

Bue

nC

ompo

rtam

ient

o C

GR

AM

alC

ompo

rtam

ient

o C

GR

A


199

Figura 7.4. Determinación de casos típicos para el diseño de obras de mejoramiento de

pavimentos flexibles.

• Tránsito: Para establecer el valor de la deflexión admisible, es necesario el cálculo de los tránsitos actual y futuro. El procedimiento para el cálculo del tránsito es el usual para el diseño de estructuras de pavimento con el peso actual de los ejes de los vehículos para calcular el factor camión y convertir el tránsito futuro de vehículos comerciales o pesados (buses y camiones) en ejes estándar equivalentes. Puede usarse una información similar, por ejemplo factor de daño equivalente por clase de vehículo, que permita encontrar el factor camión. En rehabilitación el tránsito debe proyectarse para un período de diseño mínimo de cinco años y de no más de 10. Es inconveniente proyectar para períodos pequeños, menos de cinco años, por el proceso y el tiempo consumido entre el estudio, el diseño y la ejecución de la obra.

• Espesores de los Refuerzos: En general el material utilizado para construir los refuerzos es el

concreto asfáltico.

PRIMER CASOEstructura infradiseñadapara el tránsito previsto

NO

SEGUNDO CASO Las fallas se

deben aotras causas

NO

TERCER CASORadio decurvaturapequeño

SI

Existe una capa débilinmediatamente

debajo de las asfálticas?

SI

Dc > DaHay fallas de origen estructural?

Corregir las fallasde origen superficial

NO

TERCER CASO

- Fallas por fatiga- Radio de curvatura pequeño- Capa débil inmediatamente debajo de las asfálticas

CUARTO CASO

Deformaciones permanentestraducidas en ahuellamiento,ondulaciones, etc.

SI

Dc < DaHay fallas de origen estructural?

Comparar la deflexión característicacon la deflexión admisible


200

En 1964, simultánea e independientemente, Ruiz en Argentina y Lasalle & Langusmir en Francia propusieron expresiones para calcular la variación de la deflexión en la superficie de una estructura de pavimento en función del espesor de la capa de un material dado, es decir, el espesor necesario para reducir la deflexión existente al valor de la deflexión admisible. La expresión de Ruiz se presenta en la Ecuación 7.8:

Dn

DoRh ln×= Ecuación 7.8.

Donde: h: Espesor de la capa adicional o sobrecarpeta de refuerzo. Do: Deflexión de la superficie de la estructura de pavimento antes de colocar el refuerzo de

espesor h. Dn: Deflexión de la superficie de la estructura de pavimento luego de colocar el refuerzo de

espesor h. R: Constante propia del material que representa la capacidad del mismo para reducir las

deflexiones de la estructura de pavimento existente. La Ecuación 7.9 presenta la fórmula de los franceses:

D

DoKh log×= Ecuación 7.9.

Donde: h: Espesor del refuerzo. Do: Deflexión de la superficie de la estructura de pavimento antes de la colocación del

refuerzo de espesor h. D: Deflexión de la superficie de la estructura de pavimento después de colocar el refuerzo de

espesor h. Un principio similar se usó para establecer el método del Asphalt Institute. Un espesor adicional de concreto asfáltico, colocado sobre una estructura de pavimento, reduce la deflexión de la misma y si se coloca suficiente espesor, la deflexión será reducida a un nivel tolerable.

7.3.2. Diseño de la Sobrecarpeta por Análisis de Deflexión – Método del Asphalt Institute: Para encontrar el espesor necesario de la sobrecarpeta se sigue el siguiente procedimiento (Asphalt Institute, 2000). • Determine la Deflexión de Rebote Representativa o Característica (R.R.D.): Se analizan las

deflexiones en sectores homogéneos de la vía y se calculan el valor de Deflexión Promedio, la Desviación Estándar de las Deflexiones y la Deflexión Característica para el sector con un valor de A = 2, sugerido por el Asphalt Institute. El valor de la Deflexión Característica se


201

obtiene de medidas de deflexión ajustadas de acuerdo con la temperatura, el clima y el tipo de subrasante, si es pertinente.

• Estime el tránsito de diseño, es decir, el Número de Ejes Sencillos Equivalentes de Carga o

Ejes Sencillos Equivalentes a Ejes de 80 kN (ESAL) que soportará la vía, en el carril de diseño, durante el período de diseño.

• Una vez establecidas la Deflexión Característica y el Tránsito de Diseño, se procede a

verificar la necesidad de la sobrecarpeta de refuerzo de acuerdo con esta metodología. Para tal efecto se evalúa si la Deflexión Característica es mayor que la Deflexión Admisible; si se presenta tal situación es necesaria la construcción de la sobrecarpeta. La Ecuación 7.10 presenta el criterio para el cálculo de la Deflexión Admisible.

2383.064.25 −×= NESED ADMISIBLE Ecuación 7.10.

Donde: DADMISIBLE: Deflexión admisible en mm. NESE: Ejes equivalentes de 80 kN en el período de diseño.

Figura 7.5. Espesor de sobrecarpeta por análisis de deflexión.

• Mediante la Figura 7.5 del Asphalt Institute, se determina el espesor de la sobrecarpeta necesario con la Deflexión Característica y la curva correspondiente al ESAL, se interpola si fuera necesario.

RRD, mm

ESEn

PU

LGA

DA

S

ES

PE

SO

R S

OB

RE

CA

RP

ET

A D

E C

ON

CR

ET

O A

SF

ÁLT

ICO

(m

m)

PULGADAS

0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50

0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.1800.000

5,00010,000

20,000

50,000

100,000

200,000

500,000

1,000,000

2,000,000

5,000,000

10,000,00020,000,00050,000,000

400

375

350

325

300

275

250

225

200

175

150

125

100

75

50

25

16

14

12

10

8

6

4

2


202

7.3.3. Diseño de la Sobrecarpeta por el Método del Espesor Efectivo – Método del Asphalt Institute: Este método presume que la estructura de pavimento se deteriora con el tránsito y que, en el momento de la rehabilitación, tiene un remanente de “vida útil” el cual puede considerarse en la nueva estructura. El espesor efectivo de la estructura de pavimento disminuirá con la aplicación de cargas en el tiempo como consecuencia de la fatiga o degradación que se produce en los materiales de las diferentes capas. Para determinar el espesor efectivo de una estructura de pavimento es necesario conocer la composición, estado y espesor de cada una de las capas de la estructura de pavimento y las propiedades de la subrasante. Además, debe conocerse el tránsito que soportará la vía en el período y carril de diseño, una vez se coloque la sobrecarpeta. El espesor de la sobrecarpeta necesario es la diferencia entre el espesor requerido para una nueva estructura de pavimento que soporte el tránsito de diseño y el espesor efectivo de la estructura de pavimento existente. • Análisis de la subrasante: Se requiere conocer la resistencia de la subrasante, aún cuando se

disponga de los estudios de suelos para el diseño de la estructura de pavimento original. Es conveniente investigar si se ha producido un cambio en las propiedades del suelo. Como la situación más usual es no disponer de la información histórica, deben realizarse apiques para la toma de muestras de suelo y la determinación de propiedades índices, humedad, densidad y resistencia. Dependiendo del tipo de suelo pueden tomarse muestras “inalteradas” para ensayos de resistencia, en especial cuando es difícil reproducir las condiciones de humedad y estructura del suelo en su estado natural. Dependiendo del equipo disponible se ensayan para determinar la resistencia midiendo el MR (módulo resiliente) o el CBR. En Colombia, por disponibilidad de equipos, se acostumbra medir el CBR con período de inmersión de cuatro días. Como el método de diseño de espesores del Asphalt Institute se basa en el MR de la subrasante, se recuerdan algunas expresiones para obtenerlo con base en los valores CBR. El valor de diseño de la subrasante se determina mediante los percentiles definidos por el Asphalt Institute de acuerdo con el tránsito de diseño.

)(3.10 MPaCBRM R ×= Ecuación 7.11.

²)/(130 714.0cmKgCBRM R ×= Ecuación 7.12.

)(500,1 psiCBRM R ×= Ecuación 7.13.


203

• Espesor Efectivo de la Estructura de Pavimento Existente: Se toma como material de referencia el concreto asfáltico, al cual se le asigna un valor de 1.00 como factor de equivalencia. El factor de equivalencia para una capa de otro material es la cantidad por la cual debería multiplicarse su espesor para obtener una capa de concreto asfáltico que con ese nuevo espesor se comporte, en teoría, igual al espesor real de la capa de material a transformar.

El método del Asphalt Institute utiliza el factor de espesor equivalente para convertir los espesores de cada una de las capas existentes de diferentes materiales a espesores equivalentes de concreto asfáltico. Considera dos grupos de factores para aplicar en dos métodos según la constitución de la estructura de pavimento. Para mezclas asfálticas del tipo concreto asfáltico y/o bases asfálticas con emulsiones define el Método 1 y para materiales diferentes define el Método 2. En el Cuadro 7.6 se proporcionan factores de equivalencia o de conversión para el Método 2. No hay suficiente experiencia sobre el comportamiento de los valores de conversión para establecer factores individuales para ellos. Además, debe recordarse que la resistencia de un material en la estructura de pavimento no es absoluta sino que depende de los espesores y materiales sobre los cuales se encuentra apoyado. Aunque los rangos en los valores del cuadro se basan en un análisis subjetivo, la experiencia enseña que son razonables y útiles para el diseño de la sobrecarpeta.

Cuadro 7.6.

FACTORES PARA CONVERTIR ESPESOR DE LOS COMPONENTES DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO EXISTENTE A ESPESOR EFECTIVO (Te).

Tabla 8-1 del MS-17 del Asphalt Institute. CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL

FACTORES DE

CONVERSIÓN

I

a. Todas las clases de subrasantes en su estado natural. b. Subrasantes mejoradas de materiales predominantemente

granulares que pueden tener algo de limos y arcillas pero con IP<10.

c. Subrasantes modificadas con cal, construidas de suelos con IP > 10.

0.0

II

Bases o sub-bases granulares razonablemente bien gradadas, agregados duros con algunos finos plásticos y CBR>20. Tome el valor superior del rango si el IP<6 y el valor inferior si el IP>6.

0.1 – 0.2


204

Cuadro 7.6. (Cont.) FACTORES PARA CONVERTIR ESPESOR DE LOS COMPONENTES DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO EXISTENTE A ESPESOR EFECTIVO (Te).


FACTORES DE

CONVERSIÓN

III Bases y sub-bases estabilizadas con cemento, cal o fly-ash y construidas en suelos de baja plasticidad IP<10.

0.2 – 0.3

IV

a. Carpetas y bases estabilizadas con emulsiones o asfaltos líquidos que presenten agrietamiento extenso, considerable desprendimiento de agregados o degradación de agregados, deformación apreciable en las huellas de los vehículos y falta de estabilidad.

b. Estructuras de Pavimento de concreto de cemento Portland (incluyendo aquellos con carpetas de concreto asfáltico) que han sido rotos en fragmentos pequeños (0.60 m o menos en su dimensión mayor) antes de la construcción de la sobrecarpeta. Use el valor superior si existe sub-base y el inferior si la losa se apoya en la subrasante.

c. Bases estabilizadas con cemento, cal o fly-ash que han desarrollado un patrón de grietas, como se observa por las grietas de reflexión de la superficie. Use el valor superior si las grietas son angostas y cerradas, y el menor si las grietas son anchas, existe bombeo o se evidencia falta de estabilidad.

0.3 – 0.5

V

Técnicas para losas fracturadas. a. Fragmentación. b. Rotura y asentamiento. (Utilice el menor valor del rango en presencia de base no estabilizada; utilice el mayor valor del rango en presencia de base estabilizada).

0.4 – 0.7 0.5 – 0.7

VI

a. Carpetas de concreto asfáltico y bases que exhiben agrietamiento apreciable y patrones de fisuramiento.

b. Carpetas y bases estabilizadas con emulsiones o asfaltos líquidos que, a pesar de permanecer estables, exhiben algún agrietamiento fino, desprendimiento, degradación de agregados y una ligera deformación en las huellas de los vehículos.

c. Pavimento de concreto de cemento Portland apreciablemente agrietado y fallado (incluye aquellos con sobrecarpeta de concreto asfáltico) y en el cual no puede realizarse efectivamente inyección por debajo de las losas. Fragmentos de losa en un rango de tamaños de 1 a 4 metros cuadrados, que han sido bien apoyados sobre la

0.5 – 0.7


205

subrasante mediante cilindrado con llantas neumáticas. Cuadro 7.6. (Cont.)

FACTORES PARA CONVERTIR ESPESOR DE LOS COMPONENTES DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO EXISTENTE A ESPESOR EFECTIVO (Te).


FACTORES DE

CONVERSIÓN

VII

a. Carpetas de concreto asfáltico y bases asfálticas que exhiben algunas grietas finas, tienen pequeños patrones de grietas intermitentes y una ligera deformación en las huellas de los vehículos pero permanecen estables.

b. Carpetas y bases elaboradas con emulsiones y asfaltos líquidos que son estables, generalmente sin grietas, no hay exudación y exhiben poca deformación en las huellas de los vehículos.

c. Estructuras de pavimento de concreto de cemento Portland (incluye aquellos con carpetas de concreto asfáltico) que son estables, tiene algo de agrietamiento pero no tienen fragmentos menores de 1m2.

0.7 – 0.9

VIII

a. Concreto asfáltico, incluye bases de concreto asfáltico, generalmente sin grietas y con poca deformación en las huellas de los vehículos.

b. Estructura de pavimento de concreto de cemento Portland que es estable, sin bombeo y exhibe pocas grietas de reflexión en la superficie de la sobrecarpeta de concreto asfáltico, si existiese.

0.9 – 1.0

Estos factores de conversión sólo deben usarse para el cálculo de espesores equivalentes en la determinación del espesor de una sobrecarpeta y no para establecer espesores de estructuras de pavimentos nuevas.

• Cálculo de la Sobrecarpeta: El espesor de la sobrecarpeta por el método del Espesor Efectivo

se obtiene aplicando la Ecuación 7.14.

TeTnTo −= Ecuación 7.14. Donde: To: Espesor de la sobrecarpeta necesaria. Tn: Espesor de una estructura de pavimento nueva para un tránsito ESAL y unas condiciones

de subrasante, MR. Corresponde a la Figura 7.6, Espesor Pleno de Concreto Asfáltico, del Asphalt Institute.

Te: Espesor efectivo de la estructura de pavimento existente.


206

Figura 7.6. Carta de diseño para Espesor Pleno de Concreto Asfáltico (Métrico). 7.3.4. Diseño de la Sobrecarpeta por el Método del Número Estructural Efectivo – Método de la AASHTO: La Guía AASHTO de 1993 presenta tres metodologías para el cálculo de sobrecarpetas sin recomendar de forma específica el uso de una en especial, sino su aplicación simultánea y el análisis respectivo para la escogencia de la solución definitiva. La filosofía del método del número estructural efectivo consiste en determinar dicho valor, SNeff, en la estructura de pavimento existente y mediante la metodología de diseño para pavimentos nuevos, establecer el espesor de sobrecarpeta necesario para disponer un número estructural, SNf, acorde con las condiciones de tránsito futuras. La Ecuación 7.15 ilustra esta relación:

efffololol SNSNDaSN −=×= Ecuación 7.15.

Donde: SNol: Número estructural requerido de la sobrecarpeta. aol: Coeficiente estructural de la sobrecarpeta de concreto asfáltico. Dol: Espesor de sobrecarpeta requerido en pulgadas. SNf: Número estructural requerido para el tránsito futuro. SNeff: Número estructural efectivo del pavimento existente. Este procedimiento de diseño de sobrecarpetas de la AASHTO abarca, entre otras, labores de investigación geotécnica, deflectométrica y de daños. Es menester recalcar la importancia que la AASHTO asigna a la determinación del módulo resiliente, MR, de la subrasante para lo cual sugiere tres métodos: • Ensayos de laboratorio de módulo resiliente.

100 mm mínimo

125 mm

150 mm

175 mm

200 mm

225 mm

250 mm

275 m

m

300

mm

325

mm

350

mm

375

mm

400

mm

425

mm

450

mm

475

mm

500

mm

Mód

ulo

resi

lien t

e de

la s

ubra

sant

e, M

R, e

n M

Pa

Ejes sencillos equivalentes de 80 kN (ESAL)

10

100

1000

2

3

4

56789

2

3

4

56789

1000

1000

0

100 0

00

1000

000

1000

0000

1000

0000

0

2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9


207

• Retrocálculo derivado de información de deflexiones. Este método requiere que la

deflectometría esté ajustada a las condiciones definidas en el Ensayo Vial AASHO. La AASHTO hace énfasis en la aplicación del FWD.

• Uso de información disponible, derivada de estudios de módulos en la zona. Dentro del proceso de diseño de sobrecarpetas de concreto asfáltico, la AASHTO recomienda el uso de un valor de desviación estándar total de S0 = 0.49. En el Cuadro 7.7 se presentan coeficientes estructurales sugeridos para la determinación del número estructural efectivo, SNeff, del pavimento existente.

Cuadro 7.7.

COEFICIENTES ESTRUCTURALES SUGERIDOS PARA MATERIALES DE PAVIMENTOS EN SERVICIO CON RODADURA ASFÁLTICA

MATERIAL CONDICIÓN SUPERFICIAL COEFICIENTE

ESTRUCTURAL Pocas grietas de piel de cocodrilo o ninguna y/o grietas transversales de baja severidad únicamente

0.35 –0.40

<10% piel de cocodrilo baja severidad y/o <5% transversales media y alta severidad

0.25 – 0.35

>10% piel de cocodrilo baja severidad y/o <10% piel de cocodrilo media severidad y/o >5-10% transversales media – alta severidad.

0.20 – 0.30

>10% piel de cocodrilo severidad media y/o < 10% piel de cocodrilo alta severidad y/o > 10% transversales media- alta severidad

0.14 – 0.20

CONCRETO ASFÁLTICO

>10% piel de cocodrilo alta severidad y/o >10% transversales alta severidad.

0.08 – 0.14

Pocas grietas de piel de cocodrilo o ninguna y/o grietas transversales de baja severidad únicamente

0.20 – 0.35

<10% piel de cocodrilo baja severidad y/o <5% transversales media y alta severidad

0.15 – 0.25

>10% piel de cocodrilo baja severidad y/o <10% piel de cocodrilo media severidad y/o >5-10% transversales media – alta severidad.

0.15 – 0.20

>10% piel de cocodrilo severidad media y/o <10% piel de cocodrilo alta severidad y/o > 10% transversales media- alta severidad

0.10 – 0.20

BASE ESTABILIZADA

>10% piel de cocodrilo alta severidad y/o >10% transversales alta severidad.

0.08 – 0.15


208

Cuadro 7.7. (Cont.) COEFICIENTES ESTRUCTURALES SUGERIDOS PARA MATERIALES DE

PAVIMENTOS EN SERVICIO CON RODADURA ASFÁLTICA

MATERIAL CONDICIÓN SUPERFICIAL COEFICIENTE ESTRUCTURAL

Sin evidencia de bombeo, degradación o contaminación por finos.

0.10 – 0.14 BASE O SUBBASE

GRANULAR Algún indicio de bombeo, degradación o contaminación por finos

0.00 – 0.10

De acuerdo con la AASHTO, si bien el coeficiente estructural de un concreto asfáltico de alta calidad para un pavimento nuevo puede ser de 0.44, en el diseño de sobrecarpetas se utiliza un coeficiente reducido para el mismo material. Se sugiere un valor de 0.34 si el concreto asfáltico existente está en buenas condiciones, de 0.25 si el concreto asfáltico existente está en regular condición y de 0.15 si el concreto asfáltico está en pobres condiciones. La reducción del coeficiente estructural para el concreto asfáltico de la sobrecarpeta en función del estado del concreto asfáltico existente implica el incremento del espesor de la sobrecarpeta. Lo anterior sin perjuicio de las medidas de control de reflexión de grietas que pudieran incorporarse en el diseño. Además de la construcción de la sobrecarpeta directamente sobre la estructura existente, existen otras alternativas para la rehabilitación de pavimentos flexibles, especialmente cuando la condición de la capa asfáltica existente no es buena. Una de dichas técnicas es el reciclaje en frío y, bajo el presupuesto de un diseño y construcción apropiados, se presentan algunos valores recomendados de coeficientes estructurales en los Estados Unidos. La resistencia de las mezclas recicladas es función del curado de las mismas. Los materiales evaluados en la I-25 de Colorado y Kansas por la firma Koch corresponden a mezclas totalmente curadas.

Cuadro 7.8.

VALORES SUGERIDOS DE COEFICIENTE ESTRUCTURAL PARA MATERIAL RECICLADO EN FRÍO IN-SITU

Experiencias de la firma Koch XP® Emulsions.

ESTADO COEFICIENTE

ESTRUCTURAL New Mexico – histórico. 0.25 New Mexico – revisado. 0.30

Colorado 0.30 Interestatal I-25 de Colorado 0.29 – 0.35

Wichita, Kansas – mezcla en planta de RAP con emulsión 0.41


209

7.3.5. Verificación Empírico - Mecanicista: Mediante el procedimiento empírico – mecanicista de diseño de pavimentos flexibles se obtiene el espesor de sobrecarpeta para satisfacer unos requerimientos mecánicos de acuerdo con el tránsito previsto. El procedimiento de diseño es el indicado en el Capítulo 4, por lo que a continuación sólo se presentan aspectos relevantes a la caracterización de los materiales que pueden intervenir en una rehabilitación. En ausencia de ensayos para obtener los módulos de elasticidad de los materiales de subrasante y granulares no tratados, el uso de correlaciones permite estimar módulos “semilla” para la modelación en el sistema multicapa elástico. Se recuerda que la modelación a partir de datos de deflectometría busca establecer los valores reales de los módulos de elasticidad de la estructura del pavimento para, a partir de ellos, analizar las opciones de rehabilitación. En lo concerniente al valor del módulo del concreto asfáltico se deben tener en cuenta dos escenarios: • Modelación con deflexiones del ensayo de viga Benkelman: En este escenario SÓLO pueden

considerarse tres valores de módulo de elasticidad de acuerdo con las condiciones de carga cuasi – estáticas del ensayo de viga Benkelman (t = 3.5 segundos) como se especifica en el Cuadro 7.9.

Cuadro 7.9. MÓDULO DE ELASTICIDAD DINÁMICO DE LOS CONCRETOS ASFÁLTICOS

DENSOS EN EL ENSAYO DE VIGA BENKELMAN

CONDICIÓN FATIGA DE LA CAPA ASFÁLTICA EXISTENTE MÓDULO (Kg/cm²)

Buena Capa asfáltica no fisurada o con menos del 5% del área con fisuras apreciables desde una distancia de 4.5 m y una abertura menor que 6.4 mm.

13,000

Regular

Capas asfálticas en las cuales las fisuras se han conectado formando piel de cocodrilo y con menos del 5% del área con fisuras que atraviesan toda la capa asfáltica y un tienen un ancho superior a 6.4 mm.

5,000

Mala Pavimentos con más del 5% del área con fisuras que atraviesan toda la capa y su ancho es superior a 6.4 mm. Los bloques entre las fisuras adquieren movilidad y se aflojan bajo la carga.

1,400

• Análisis para el diseño de la rehabilitación: El módulo de elasticidad del concreto asfáltico de la sobrecarpeta puede obtenerse de la metodología SHELL o directamente de estudios sobre el módulo de elasticidad para diferentes condiciones de temperatura de la mezcla y frecuencia de aplicación de la carga.

Es menester anotar que cuando la modelación y el estado de la superficie del pavimento permiten asignar a la capa asfáltica un módulo de 13,000 Kg/cm² (condición “Buena”), el espesor de la sobrecarpeta que se construya debe analizarse en conjunto con el concreto asfáltico existente y el


210

módulo de elasticidad de este “paquete asfáltico” se determina para las condiciones de diseño mediante las herramientas mencionadas en el párrafo anterior. Para los casos restantes (condiciones Regular y Mala), el estado del concreto asfáltico redundará en el fisuramiento posterior de la sobrecarpeta, incluso con la reparación de todos los puntos de marcada debilidad, y deben considerarse otras posibilidades como el fresado o el reciclaje siempre y cuando la estructura no sea heterogénea o presente espesores insuficientes. Lo anterior sin perjuicio de las recomendaciones generales de la literatura sobre los tipos de vías y tránsito apropiados para implementar estas técnicas. Si se puede implementar el reciclaje apropiado de parte de la estructura existente, dichos materiales deben caracterizarse para el análisis multicapa elástico. En los Cuadros 7.10 y 7.11 se resumen algunas características generales y de elasticidad de diferentes tipos de capas recicladas. Esta información no substituye la derivada de la investigación en laboratorio y debe considerarse sólo como aproximaciones para el diseño.

Cuadro 7.10. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS MEZCLAS RECICLADAS

Bardesi, 1998. TIPO DE

RECICLADO DESCRIPCIÓN GENERAL

RFE-1 Reciclaje de materiales no tratados. Se obtienen capas de base tipo grava emulsión. Contenido de emulsión entre 4 y 7%.

RFE-2 Reciclaje de materiales tratados y no tratados con ligantes bituminosos. Se obtiene un material similar a la grava emulsión.

RFE-3

Reciclaje únicamente de materiales tratados con ligante bituminoso. Contenido de emulsión entre 2 y 3% con fines regenerantes. Se obtiene un material mejor que la grava emulsión cercano a una mezcla gruesa para capa de base.

RFC Reciclado en frío con conglomerantes hidráulicos. Diseño similar a grava cemento o suelo cemento. Contenido de cemento entre 3 y 4%.

RCB Reciclado en caliente con ligantes hidrocarbonados. Puede hacerse in-situ pero se recomienda hacerlo en planta.

RFM

Reciclado mixto en frío. Comportamientos intermedios entre un material tratado con ligante bituminoso en frío y un material tratado con conglomerante hidráulico. Combinación: 2 – 2.5% cemento + 3 – 4.5 % emulsión.

Cuadro 7.11.


211

VALORES ILUSTRATIVOS DE MÓDULOS PARA CAPAS RECICLADAS Bardesi, 1998.

TIPO DE RECICLADO

MÓDULO DINÁMICO

(MPa) µµµµ OBSERVACIONES

RFE-1 1,200 – 1,800 0.35 RFE-2 2,000 – 2,500 0.35 RFE-3 3,000 – 4,000 0.35

Valores dependiendo de la calidad del material a reciclar (granulometría y porcentaje de mezcla) y de la compactación alcanzada

RFC 5,000 (1)

15,000 (2) 0.30 (1) 0.25 (2)

(1) Módulo de seguridad, tipo suelo cemento. (2) En condiciones idóneas de construcción y materiales.

RCB 6,000

12,000 (*) 0.33

0.25 (*) (*) Si se ha diseñado el RCB para obtener una mezcla de alto módulo.

RFM 3,000 – 4,500 0.35 Dependiendo del contenido total de aglomerante.

7.4. CORRECCIÓN DE DAÑOS SUPERFICIALES, PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE Y CONSTRUCCIÓN DE LAS SOBRECARPETAS Algunos de los daños que se presentan en la rodadura asfáltica son superficiales y se deben a características de gradación, contenido de asfalto, etc. de la carpeta de concreto asfáltico. Cuando el daño cae en esta categoría la sobrecarpeta debe tener un espesor mínimo en función de su durabilidad y no responde a un criterio de control de deformabilidad. Son aptas para este propósito las carpetas de sello que disminuyen la permeabilidad, las rugosidades o la condición resbaladiza de la superficie. Se emplean con éxito las lechadas asfálticas (slurry seal), los tratamientos superficiales, la arena asfalto, etc. En el caso de presentarse exudación, esta debe corregirse con aplicación de arena caliente que absorba el exceso de asfalto que ha aflorado en la superficie. Si la exudación está acompañada de ondulaciones importantes es conveniente retirar esa carpeta. Las áreas agrietadas correspondientes a sectores débiles deben removerse para construir una estructura de pavimento adecuada. Esto es apropiado cuando el área no es muy grande, en caso contrario, las operaciones pueden generar molestias para los usuarios y en algunos casos, si se está en una temporada de lluvias, crear un deterioro adicional a la estructura de pavimento próxima al área en reparación y una disminución de las condiciones de soporte en el sitio. Las áreas débiles pueden determinarse por medidas adicionales de deflexiones en el sector. Cuando el área agrietada es extensa se puede pensar en otras soluciones como son: Capa disipadora de grietas, geotextiles, capas granulares, reciclado y capas intermedias de mezcla asfáltica con caucho. Cuando no se ejecuta un tratamiento como los mencionados antes de colocar la sobrecarpeta, se presentan en la misma grietas de reflexión, que son “fisuras que

reflejan el patrón de grietas existente en la estructura de pavimento subyacente”. Las grietas de reflexión ocurren comúnmente en las sobrecarpetas colocadas sobre losas de pavimento rígido,


212

bases de suelo-cemento y estructuras de pavimento viejas sin reparación previa. Estas grietas son causadas por los movimientos verticales y horizontales debidos al tránsito o a los cambios volumétricos por temperatura o humedad. Aunque una sobrecarpeta correctamente diseñada disminuye las deflexiones, es decir, corrige las deficiencias estructurales, no inhibe los movimientos diferenciales de la carpeta vieja agrietada y, a un plazo más o menos corto, aparecen fisuras en la sobrecarpeta afectando la integridad estructural y la comodidad del pavimento. 7.4.1. Capa Disipadora de Grietas: Son mezclas asfálticas de gradación abierta con un alto contenido de vacíos (25 – 35%) que se colocan en espesores de 9.0 cm. Se elaboran con material 100% triturado. Debido a la gran cantidad de vacíos interconectados se constituye un medio a través del cual los movimientos diferenciales de las capas subyacentes no se transmiten rápidamente. Esta capa no puede soportar tránsito, por lo tanto debe colocarse una carpeta de concreto asfáltico de forma inmediata. En el caso de estructuras de pavimento rígido dicha capa debe ser de 9.0 cm en dos capas. En el caso de estructuras de pavimentos flexibles el espesor total será dictado por la capacidad estructural del sistema de pavimento existente. 7.4.2. Geotextil: Se utiliza como una capa entre la estructura de pavimento viejo y la sobrecarpeta. Son del tipo tejido sin trama y pueden ser de poliéster o polipropileno. Por sus características incrementa la resistencia a la fatiga de la sobrecarpeta. Es conveniente que el material que constituye el geotextil sea resistente a las elevadas temperaturas de colocación de las mezclas asfálticas. El geotextil puede prevenir la migración de grietas de la estructura de pavimento viejo y, si está suficientemente impregnado de asfalto, actuar como barrera impermeable. Para su colocación deben repararse los huecos existentes y nivelar la superficie; se realiza un riego de liga que debe ser uniforme para garantizar la unión del geotextil a la superficie de la estructura de pavimento existente y enseguida se procede a colocar la sobrecarpeta sobre el geotextil. Existen productos sintéticos (polímeros) en forma de rejilla que actúan de manera similar al geotextil incrementando la resistencia a la fatiga de las capas asfálticas donde quedan incluidos. Según algunos fabricantes aumentan 10 veces la resistencia de la capa asfáltica. 7.4.3. Capas granulares denominadas “sándwich” por la configuración de la estructura constituida por la carpeta asfáltica vieja, la capa granular y la sobrecarpeta. El material utilizado debe cumplir estrictamente con las calidades de una buena base granular, en especial, lo relativo a la plasticidad, cantidad de finos y trituración. 7.4.4. Fresado de la carpeta existente. 7.4.5. Incremento del espesor teórico o calculado de la sobrecarpeta, recomendación del Asphalt Institute y la AASHTO. 7.5. EJEMPLO DE DISEÑO Se define un sector homogéneo en un proyecto de rehabilitación mediante la siguiente información obtenida de los diferentes estudios y exploraciones realizadas:


213

• Tránsito: El tránsito corresponde a 10 millones de repeticiones de ejes de 80 kN en el carril

de diseño y a una clasificación superior a T3 de acuerdo con la metodología francesa. • Deflectometría: En el siguiente cuadro se resumen las lecturas de deflexión obtenidas con la

viga Benkelman doble en el sector. Los valores de deflexión ya han sido corregidos a 20°C

DEFLECTOMETRÍA DE UN SECTOR HOMOGÉNEO D0 (1/100mm) D25 (1/100mm) RC (m)

48 39 347.22 29 19 312.50 19 10 347.22 48 39 347.22 48 48 Radio cero 68 58 312.50 68 48 156.25 19 10 347.22 39 29 312.50 29 29 Radio cero 19 10 347.22 39 29 312.50 19 10 347.22 19 10 347.22 39 29 312.50 29 19 312.50 48 39 347.22

La deflexión promedio es de 37/100 mm, por lo cual se utilizará la pareja de deflexiones (39,29) para modelar una estructura del rango promedio que se implementará en la verificación empírico mecanicista. • De la exploración geotécnica se obtiene la siguiente información.

Capa Espesor (mm) Observaciones

Concreto asfáltico 150 Mezcla densa en caliente sin fisuras. Capa granular 200 Buena gradación. IP = 4%.

Subrasante CBR Promedio = 6% CBR Percentil 87.5% = 2.4%

• Del inventario de daños se obtiene la siguiente información. La capa de concreto asfáltico

existente se encuentra en buena condición con pocas o ninguna fisura. • La temperatura promedio ponderada del lugar es de 20°C, de acuerdo con la información

histórica obtenida y procesada por la metodología SHELL.


214

7.5.1. Diseño de Refuerzo por el Método de las Deflexiones: De la información deflectométrica se obtiene la siguiente caracterización de la deformabilidad, la cual nos indica que debe construirse un refuerzo para el pavimento. Deflexión promedio = 37/100 mm. Desviación estándar = 16/100 mm. Deflexión característica con el 98% de confiabilidad = 69/100 mm. Deflexión admisible para un tránsito de 10 millones ESAL = 55/100 mm (Ecuación 7.10). Al entrar en la Figura 7.5 con RRD de 0.69 mm y tránsito de 10,000,000 de ejes de 80 kN se obtiene un espesor de sobrecarpeta de

hSC = 70 mm. 7.5.2. Diseño de Refuerzo por el Método del Espesor Efectivo: En el siguiente cuadro se describe la estructura presente en el tramo homogéneo de acuerdo con la exploración geotécnica y el inventario de daños.

ESPESOR EFECTIVO ESTRUCTURA DE EJEMPLO

CAPA DESCRIPCIÓN ESPESOR

(mm) FACTOR

ESPESOR EFECTIVO (mm)

Concreto Asfáltico

Tipo VIII: Concreto asfáltico sin grietas ni deformación en las huellas de los vehículos.

150 1.0 150.0

Capa granular

Tipo II: Capa granular bien gradada y con IP de 4%.

200 0.2 40.0

Subrasante Tipo I: Subrasante natural. --- 0.0 0.0 ESPESOR EFECTIVO DE LA ESTRUCTURA, Te 190.0

La resistencia de la subrasante, caracterizada por su módulo resiliente, debe obtenerse de un percentil de acuerdo con el tránsito de diseño. Para el caso en estudio el valor de la resistencia debe ser aquel igual o menor que el 87.5% de los valores obtenidos en la exploración geotécnica, es decir, CBR = 2.4% y, aplicando la Ecuación 7.11, Mr de 25 MPa. De la Figura 7.6 se obtiene un Full Depth de 380 mm para 10 millones de repeticiones de ejes de 80 kN y un módulo resiliente de la subrasante de 25 MPa. De la Ecuación 7.14 se deduce que el espesor de la sobrecarpeta es la diferencia entre 380 mm y 190 mm, es decir:

hSC = 190 mm.


215

7.5.3. Diseño de Refuerzo por el Método del Número Estructural Efectivo (AASHTO): En el siguiente cuadro se presenta el análisis de la estructura y el cálculo de su número estructural efectivo.

NÚMERO ESTRUCTURAL EFECTIVO ESTRUCTURA DE EJEMPLO

CAPA DESCRIPCIÓN ESPESOR (pulgadas)

FACTOR NÚMERO

ESTRUCTURAL EFECTIVO

Rodadura asfáltica

Pocas grietas de piel de cocodrilo o ninguna y/o grietas transversales de baja severidad únicamente

5.91 0.40 2.364

Capa granular

Sin evidencia de bombeo, degradación o contaminación por finos.

7.87 0.14 1.102

Subrasante --- --- 0.000 NÚMERO ESTRUCTURAL EFECTIVO DE LA ESTRUCTURA, SNeff 3.466

Las condiciones de diseño establecidas para el diseño son: Tránsito. W18 = 10 millones de repeticiones de ejes de 80 kN (18 kips). Confiabilidad: 95%. Desviación estándar total. S0: 0.49. Pérdida de serviciabilidad. ∆PSI: 4.2 – 2.0 = 2.2 Módulo resiliente de la subrasante. MR = 9,000 psi. (Ecuación 7.13 con CBR promedio = 6%)

SNf = 4.70. SNeff = 3.466. SNol = 1.234.

El valor del coeficiente estructural de la sobrecarpeta de concreto asfáltico es aol = 0.34, pues el concreto asfáltico existente se encuentra en buena condición.

Dol = SNol / aol = 1.234 / 0.34 = 3.6 ≈ 4.0 pulgadas.

hSC = 100 mm. 7.5.4. Modelación con el Programa KENLAYER: Se retrocalculan los módulos de elasticidad de la estructura considerando los espesores obtenidos en la exploración geotécnica y la condición estructural de la capa asfáltica de acuerdo con el inventario de daños, el cual informa que no se presenta fisuración y por lo tanto se le asigna un módulo de 13,000 Kg/cm² (1,275,000 KPa).


216

ESTRUCTURA DE PAVIMENTO PARA ANÁLISIS CON KENLAYER

Sistema internacional Capa Módulo de elasticidad (KPa) µ h (m) LIGA

Concreto asfáltico 1,275,000 0.35 0.15 L Base granular 300,000 0.35 0.20 N

Subrasante 125,000 0.45 infinito

D0 (1/100 mm) D25 (1/100 mm) RC (m) 38 29 347.22

La diferencia en la deflexión de 1/100 mm es admisible considerando la precisión de la lectura en campo de la viga Benkelman. A continuación se adjunta el formato de salida del programa KENLAYER. NUMBER OF PROBLEMS TO BE SOLVED = 1

********************************************************************************************

* *

* Modelacion ejemplo de rehabilitacion de flexibles *

* *

********************************************************************************************

MATL = 1 FOR LINEAR ELASTIC LAYERED SYSTEM

NDAMA = 0, SO DAMAGE ANALYSIS WILL NOT BE PERFORMED

NUMBER OF PERIODS PER YEAR (NPY) = 1

NUMBER OF LOAD GROUPS (NLG) = 1

TOLERANCE FOR INTEGRATION (DEL) -- = .00100

NUMBER OF LAYERS (NL)------------- = 3

NUMBER OF Z COORDINATES (NZ)------ = 1

LIMIT OF INTEGRATION CYCLES (ICL)- = 200

COMPUTING CODE (NSTD)------------- = 1

THICKNESSES OF LAYERS (TH) ARE : .15000 .20000

POISSON'S RATIOS OF LAYERS (PR) ARE : .35000 .35000 .45000

VERTICAL COORDINATES OF POINTS (ZC) ARE: .00000

CONDITIONS OF INTERFACES (INT) ARE : 1 0

FOR PERIOD NO. 1 ELASTIC MODULI OF LAYERS ARE: .127500E+07 .300000E+06 .125000E+06

LOAD GROUP NO. 1 HAS 2 CONTACT AREAS

CONTACT RADIUS (CR)--------------- = .10800

CONTACT PRESSURE (CP)------------- = 549.00000

NO. OF POINTS AT WHICH RESULTS ARE DESIRED (NPT)-- = 2

WHEEL SPACING ALONG X-AXIS (XW)------------------- = .00000

WHEEL SPACING ALONG Y-AXIS (YW)------------------- = .32400

POINT NO. AND X AND Y COORDINATES ARE :

1 .00000 .16200 2 .25000 .16200

PERIOD NO. 1 LOAD GROUP NO. 1

POINT VERTICAL VERTICAL

NO. COORDINATE DISPLACEMENT

1 .00000 .00038

POINT VERTICAL VERTICAL

NO. COORDINATE DISPLACEMENT

2 .00000 .00029


217

7.5.5. Verificación Empírico – Mecanicista del Diseño: Partiendo del modelo obtenido se procede a la determinación del espesor de refuerzo en concreto asfáltico siguiendo la adaptación de la metodología francesa. El módulo del concreto asfáltico modelado corresponde a las condiciones del ensayo de viga Benkelman, por lo tanto debe obtenerse el módulo dinámico mediante los siguientes procedimientos: (1) Extracción de muestras para estudiar su composición volumétrica y la calidad del asfalto con el fin de aplicar los nomogramas de Heukelom, Van der Poel y Bonnaure. (2) Extracción de núcleos para su evaluación especializada en laboratorio. Aplicando una combinación de ambos sistemas se obtuvo un módulo dinámico del concreto asfáltico existente de 1,900,000 KPa en las condiciones medioambientales del proyecto. Para la construcción de la sobrecarpeta se utilizará mezcla MDC-2. La temperatura de la mezcla Tmix se calcula en 30°C para las condiciones medioambientales del proyecto y se obtiene un módulo de elasticidad de 2,300,000 KPa. La sobrecarpeta estará ligada al concreto asfáltico existente. Los esfuerzos de trabajo se determinan como se estableció en el Capítulo 4: • Tensión admisible en la capa asfáltica. Función SHELL. -1/b = 5, b = -0.2, SN = 0.25 y Sh =

2.5 cm, de acuerdo con la adaptación propuesta por el autor. La función de transferencia escogida arroja un valor de deformación unitaria de:

( )4

5/1

8.1671019.2

103.210

4376.1)10,30,( −×=

××=° HzCN

tε

El factor de ajuste kr para un riesgo de 5% (u = -1.645) es:

765.010102.05.2

)²2.0(

)²02.0(²25.0645.1 2

===

−××

−+×−−

− bu

rk

δ

El factor kc para concreto asfáltico es:

1.1=ck

El factor ks para una subrasante cuyo módulo es superior a 120 MPa (MR = 125 MPa) es:

0.1=s

k


218

Se obtiene la deformación unitaria de trabajo por tensión en la parte inferior de la capa asfáltica:

scrtadmt kkkHzCN ×××°= )10,30,(, εε 44

,1084.10.11.1765.01019.2 −− ×=××××=

admtε

Mediante el análisis mecanicista con el programa KENLAYER se determina el espesor de la sobrecarpeta de concreto asfáltico que satisface las condiciones de diseño con el siguiente modelo estructural.

Capa Módulo (KPa) µ h (mm) LIGA Sobrecarpeta 2,300,000 0.35 S

Asfáltica existente 1,900,000 0.35 150 S Base granular 300,000 0.35 200 N

Subrasante 125,000 0.45 Una serie de corridas indica que bajo la óptica empírico – mecanicista la estructura requiere un refuerzo menor que 50 mm. • Esfuerzo vertical admisible en la parte superior de la subrasante. Variable A = 0.012.

4222.0222.0, 1035.3)000,000,10(012.0)(012.0 −−− ×=×== NEadzε

Hasta con 50 mm de sobrecarpeta el esfuerzo en la subrasante cumple con las condiciones de diseño. Se adjunta el formato de salida del programa KENLAYER para el espesor de 50 mm de sobrecarpeta.

NUMBER OF PROBLEMS TO BE SOLVED = 1

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

50 70 90 110 130 150hca (mm)

t (1

0-4

)


219

********************************************************************************************

* *

* Verificacion empirico - mecanicista del refuerzo *

* *

********************************************************************************************

MATL = 1 FOR LINEAR ELASTIC LAYERED SYSTEM

NDAMA = 0, SO DAMAGE ANALYSIS WILL NOT BE PERFORMED

NUMBER OF PERIODS PER YEAR (NPY) = 1

NUMBER OF LOAD GROUPS (NLG) = 1

TOLERANCE FOR INTEGRATION (DEL) -- = .00100

NUMBER OF LAYERS (NL)------------- = 4

NUMBER OF Z COORDINATES (NZ)------ = 3

LIMIT OF INTEGRATION CYCLES (ICL)- = 200

COMPUTING CODE (NSTD)------------- = 9

THICKNESSES OF LAYERS (TH) ARE : .05000 .15000 .20000

POISSON'S RATIOS OF LAYERS (PR) ARE : .35000 .35000 .35000 .45000

VERTICAL COORDINATES OF POINTS (ZC) ARE: .05000 .20000 .40000

CONDITIONS OF INTERFACES (INT) ARE : 1 1 0

FOR PERIOD NO. 1 ELASTIC MODULI OF LAYERS ARE: .230000E+07 .190000E+07

.300000E+06 .125000E+06

LOAD GROUP NO. 1 HAS 2 CONTACT AREAS

CONTACT RADIUS (CR)--------------- = .10800

CONTACT PRESSURE (CP)------------- = 549.00000

NO. OF POINTS AT WHICH RESULTS ARE DESIRED (NPT)-- = 2

WHEEL SPACING ALONG X-AXIS (XW)------------------- = .00000

WHEEL SPACING ALONG Y-AXIS (YW)------------------- = .32400

POINT NO. AND X AND Y COORDINATES ARE :

1 .00000 .00000 2 .00000 .16200

PERIOD NO. 1 LOAD GROUP NO. 1

POINT VERTICAL VERTICAL VERTICAL MAJOR INTERMEDIATE MINOR VERTICAL MAJOR MINOR HORIZONTAL

PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL

NO. COORDINATE DISP. STRESS STRESS STRESS STRESS STRAIN STRAIN STRAIN STRAIN

1 .05000 .3137E-03 .4861E+03 .4889E+03 .2912E+03 .2652E+03 .1263E-03 .1279E-03 -.3384E-05 -.1757E-05

1 .20000 .2912E-03 .8548E+02 .8610E+02 -.3061E+03 -.3800E+03 .1713E-03 .1717E-03 -.1595E-03 -.1595E-03

1 .40000 .2406E-03 .3719E+02 .3719E+02 -.5306E+02 -.6506E+02 .2618E-03 .2618E-03 -.1984E-03 -.1984E-03

POINT VERTICAL VERTICAL VERTICAL MAJOR INTERMEDIATE MINOR VERTICAL MAJOR MINOR HORIZONTAL

PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL

NO. COORDINATE DISP. STRESS STRESS STRESS STRESS STRAIN STRAIN STRAIN STRAIN

2 .05000 .3097E-03 .5076E+02 .3207E+03 .2015E+03 .5076E+02 -.5740E-04 .1010E-03 -.5740E-04 .3110E-04

2 .20000 .3014E-03 .7491E+02 .7491E+02 -.2159E+03 -.3601E+03 .1455E-03 .1455E-03 -.1635E-03 -.1635E-03

2 .40000 .2499E-03 .3998E+02 .3998E+02 -.5948E+02 -.7034E+02 .2847E-03 .2847E-03 -.2117E-03 -.2117E-03

El espesor de sobrecarpeta, considerando algún aspecto funcional como la rugosidad, podría ser:


220

hSC = 50 mm.

Finalmente, se comparan los resultados obtenidos por los diferentes métodos para el cálculo del espesor de sobrecarpeta.

ESPESORES DE SOBRECARPETA CALCULADOS PARA LA ESTRUCTURA DE EJEMPLO

MÉTODO ESPESOR SOBRECARPETA (mm) Deflexiones. Instituto del Asfalto. 70

Espesor Efectivo. Instituto del Asfalto. 190 Número Estructural Efectivo. AASHTO. 100

Verificación empírico - mecanicista. 50 (*) (*) Si se requiere remediar un problema funcional.

Se presenta una variabilidad importante entre los métodos utilizados, pero cada resultado es válido en el contexto de cálculo que lo produjo. El criterio del ingeniero, sumado a consideraciones económicas, determinarán el diseño final. El método del Espesor Efectivo determina un espesor importante de sobrecarpeta, como es propio en las metodologías del Asphalt Institute que involucran la carta del Full Depth. Los métodos de las Deflexiones y del Número Estructural Efectivo AASHTO determinan espesores de refuerzo similares. En el diseño definitivo se adopta un espesor de sobrecarpeta de 100 mm. Las recomendaciones finales incluyen referencias a aquellos sitios donde deban realizarse reparaciones especiales de la superficie antes de construir la sobrecarpeta. Debe indicarse el juego de especificaciones que abarca los trabajos propios del diseño. Deben hacerse las observaciones pertinentes sobre el estado del drenaje. 7.6. BIBLIOGRAFÍA CAPÍTULO 7 • AASHTO. Guide for Design of Pavement Structures. AASHTO. Washington. USA. 1993. • ASPHALT INSTITUTE. Asphalt Overlays for Highway and Street Rehabilitation. Manual

Series MS-17. Asphalt Institute. Lexington. KY. USA. 2000. • BARDESI, Alberto. Proyecto y Diseño Estructural de Pavimentos con Capas Recicladas. En

Curso Sobre Diseño Estructural de Pavimentos. Documento No. 18. Instituto Nacional de Vías. Bogotá. Colombia. 1998.

• HUANG, Yang H. KENLAYER Software. Kentucky. USA. 1993. • JUNG, Friedrich W. Interpretation of Deflection Basin for Real-World Materials in Flexible

Pavements. Ministry of Transportation. Research and Development Branch. Ontario. Canada. 1990.


221

• ________. Direct Calculation of Maximun Curvature and Strain in Ac Layers of Pavement from Load Deflection Basin Measurements. Ministry of Transportation. Research and Development Branch. Ontario. Canada. 1989.

• LILLI, Félix J. Curso Sobre Diseño Racional de Pavimentos Flexibles. Universidad del Cauca. Instituto de Postgrado en Vías e Ingeniería Civil. Popayán. Colombia. 1987.

• MINISTERIO DEL TRANSPORTE. INVIAS. Manual de Auscultación de Carreteras. Instituto Nacional de Vías. Santafé de Bogotá. Colombia. 1996.

• ________. Guía Metodológica para el Diseño de Rehabilitación de Pavimentos Asfálticos. Instituto Nacional de Vías. Bogotá D.C. Colombia. 2001.

• MURGUEITIO VALENCIA, Alfonso. Evaluación Estructural de Pavimentos Flexibles. Diseño de Refuerzos. Seminario sobre Mantenimiento y Rehabilitación de Pavimentos. Universidad del Cauca. Popayán. Colombia. 1989.

• RUIZ, Celestino L. Sobre el Cálculo de Espesores para Refuerzo de Pavimentos. Publicación DVBA No. 49. Buenos Aires. Argentina. 1964.

• SÁNCHEZ SABOGAL, Fernando. Influencia de la Temperatura de las Capas Asfálticas Sobre las Deflexiones de un Pavimento Flexible. MOPT. Bogotá. Colombia. 1979.

• VÁSQUEZ VARELA, Luis Ricardo. Estudio del Radio de Curvatura en la Modelación de Estructuras de Pavimento Flexible Utilizando las Aplicaciones DEPAV-ALIZÉ III y KENLAYER. Monografía para optar al título de Especialista en Vías y Transporte. Universidad Nacional de Colombia. Manizales. Colombia. 2000.


222

ANEXO 7.1. PAVEMENT CONDITION INDEX PARA PAVIMENTOS ASFÁLTICOS.

1. ÍNDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO (PCI – Pavement Condition Index) El deterioro de la estructura de pavimento es una función de la clase de daño, su severidad y cantidad o densidad del mismo. Debido al gran número de condiciones posibles, la formulación de un índice que tuviese en cuenta los tres factores mencionados fue problemática. Para superar esta dificultad se introdujeron los “valores deducidos” como un arquetipo de factor de ponderación para indicar el grado de afectación que cada combinación de clase de daño, nivel de severidad y densidad tiene sobre la condición del pavimento. El PCI es un índice numérico que varía desde cero (0.0), para un pavimento fallado o en mal estado, hasta cien (100.0), para uno en perfecto estado. En el Cuadro 1 se presentan varios rangos de PCI con la correspondiente descripción cualitativa de la condición del pavimento.

Cuadro 1. RANGOS DE CALIFICACIÓN DEL PCI

Rango Clasificación 100 – 85 Excelente 85 – 70 Muy Bueno 70 – 55 Bueno 55 – 40 Regular 40 – 25 Malo 25 – 10 Muy Malo 10 – 0 Fallado

El cálculo del PCI se basa en los resultados de un inventario visual de la condición del pavimento en el cual se establecen: CLASE, SEVERIDAD y CANTIDAD del daño. El PCI se desarrolló para obtener un índice de la integridad estructural del pavimento y de la condición operacional de la superficie. La información de los daños obtenida como parte del inventario para el PCI ofrece una percepción clara de las causas de los daños y su relación con las cargas o con el clima. 2. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN DE LA CONDICIÓN DEL PAVIMENTO La primera etapa corresponde al trabajo de campo en el cual se identifican los daños teniendo en cuenta la clase, severidad y extensión de los mismos; y se registra esta información en los formatos elaborados para tal fin. La Figura 1 ilustra el formato para vías con superficie asfáltica. 2.1. Unidades de Muestreo para Carreteras con Capa de Rodadura Asfáltica (ancho < 7.30 m): Se divide la vía en secciones o “unidades de muestreo” con las siguientes características:

Área = 230.0 ± 93.0 m².

Longitud = 30.0 ± 15.0 m, para ancho de calzada de 7.20 m.


224

CARRETERAS CON SUPERFICIE ASFÁLTICA. EXPLORACIÓN DE LA CONDICIÓN POR UNIDAD DE MUESTREO ESQUEMA

ZONA ABSCISA INICIAL UNIDAD DE MUESTREO

CÓDIGO VÍA

ABSCISA FINAL ÁREA MUESTREO (m²)

INSPECCIONADA POR

FECHA

No. Daño No. Daño 1 Piel de cocodrilo. 11 Parcheo y acometidas de servicios. 2 Exudación. 12 Pulimento de agregados. 3 Agrietamiento en bloque. 13 Huecos. 4 Abultamientos y hundimientos. 14 Cruce de vía férrea. 5 Corrugación. 15 Ahuellamiento. 6 Depresión. 16 Desplazamiento lateral. 7 Grieta de borde. 17 Grieta parabólica o por deslizamiento. 8 Grieta de reflexión de junta. 18 Hinchamiento. 9 Desnivel carril / berma. 19 Desprendimiento de agregados. 10 Grietas longitudinales y transversales.

Daño Severidad Cantidades parciales Total Densidad

(%) Valor

deducido

Figura 1. Formato de exploración de condición para carreteras con superficie asfáltica.


225

En el Cuadro 2 se presentan los valores de longitud de sección de acuerdo con el ancho de la vía.

Cuadro 2 LONGITUD DE LA UNIDAD DE MUESTREO

Superficie asfáltica

Ancho de calzada (m) Longitud de la unidad de muestreo (m)

4.5 51.1 5.0 46.0 5.5 41.8 6.0 38.3 6.5 35.4 7.3 31.5

Se recomienda tomar el valor medio de los rangos y en ningún caso definir unidades fuera del rango admisible. Para cada sección se sugiere la elaboración de esquemas que muestren el tamaño y la localización de las unidades ya que servirán para referencia futura. 2.2. Determinación de las Unidades de Muestreo para Evaluación: Cuando se trata de la Evaluación de una Red se puede tener un número muy grande de unidades de muestreo las cuales demandan tiempo y recursos considerables, por lo tanto se aplica un plan de muestreo. Para la Evaluación de un Proyecto se deben evaluar preferiblemente todas las unidades; sin embargo, de no ser posible, el número mínimo de unidades de muestreo que deben evaluarse se obtiene mediante la Ecuación 1, la cual produce un estimado del PCI ± 5 puntos del promedio verdadero el 95% de las veces:

22

2

)1(4

σ

σ

+−×

×=

Ne

Nn Ecuación 1.

Donde: n: Número mínimo de unidades de la muestra a evaluar. N: Número total de unidades de muestra en la sección del pavimento. e: Error admisible en el estimativo del PCI de la sección (e = 5%). σ: Desviación estándar del PCI entre las unidades. Al realizar la inspección inicial se asume una desviación estándar (σ) del PCI de 10 para pavimento con carpeta asfáltica (o rango PCI de 25). Para inspecciones subsecuentes se usará la desviación estándar real o el rango PCI de la inspección previa en la determinación del número mínimo de unidades que deben evaluarse. Cuando el número mínimo de unidades a evaluar es menor que cinco (n<5), todas las unidades deben evaluarse.

2.3. Selección de las Unidades de Muestreo para Inspección: Se recomienda que estén igualmente espaciadas a lo largo de la sección y que la primera de ellas se elija al azar (aleatoriedad sistemática) de la siguiente manera: a. El intervalo de muestreo (i) se expresa mediante la Ecuación 2:

n

Ni = Ecuación 2.

Donde:


226

N: Número total de unidades de muestreo disponible. n: Número mínimo de unidades para evaluar. i: Intervalo de muestreo, se redondea al numero entero más próximo por debajo (p.e. 3.7 se redondea a 3).

b. El inicio al azar se selecciona entre la unidad de muestreo 1 y el intervalo de muestreo i. Así, si i = 3, la unidad

inicial de muestreo a inspeccionar puede estar entre 1 y 3.

Las unidades de muestreo para evaluación se identifican como (s), (s+1), (s+2), etc. Siguiendo con el ejemplo, si la unidad inicial de muestreo para inspección seleccionada es 2 y el intervalo de muestreo (i) es igual a 3, las subsiguientes unidades de muestreo a inspeccionar serían 5, 8, 11, 14, etc. Sin embargo, si se requieren cantidades de daño exactas (reparación) para pliegos de licitación, todas y cada una de las unidades de muestreo deberán ser inspeccionadas.

2.4. Selección de Unidades de Muestreo Adicionales: Uno de los mayores inconvenientes del método aleatorio es la exclusión de la inspección y evaluación de unidades de muestreo en muy mal estado. También puede suceder que unidades de muestreo que tienen daños que sólo se presentan una vez (por ejemplo, “cruce de línea férrea”) queden incluidas de forma inapropiada en un muestreo al azar. Para evitar lo anterior, la inspección deberá establecer cualquier unidad de muestreo inusual e inspeccionarla como “unidad adicional” en lugar de “unidad representativa” o al azar. Cuando se incluyen unidades de muestreo adicionales, el cálculo del PCI es ligeramente modificado para prevenir la extrapolación de las condiciones inusuales en toda la sección. 2.5. Evaluación de la Condición: El procedimiento varía de acuerdo con el tipo de superficie del pavimento que se inspecciona. Debe seguirse estrictamente la definición de los daños del manual adjunto para obtener un valor del PCI confiable. La evaluación de la condición incluye los siguientes aspectos:

a. Equipo. Se requiere un odómetro manual para medir las longitudes y las áreas de los daños, una regla y un metro para establecer las profundidades de los ahuellamientos o depresiones y el Manual de Daños del PCI con los formatos correspondientes en cantidades suficientes para el desarrollo de la actividad.

b. Procedimiento. Se inspecciona una unidad de muestreo para medir el tipo y severidad del daño ó daños de

acuerdo con el Manual de Daños, y se registra la información en el formato correspondiente. Se deben conocer y seguir estrictamente las definiciones y procedimientos de medida los daños. Se usa un formulario u hoja de información de exploración de la condición para cada unidad muestreo. Cada renglón en el formato se usa para registrar una clase de daño y su nivel de severidad.

c. El equipo de inspección deberá implementar todas las medidas de seguridad para su desplazamiento en la vía inspeccionada, tales como dispositivos de señalización y advertencia para el vehículo acompañante y para el personal en la vía.

3. CÁLCULO DEL PCI DE LAS UNIDADES DE MUESTREO

Al completar la evaluación en campo, los resultados se usan para calcular el PCI. El cálculo puede ser manual o computarizado y se basa en los “Valores Deducidos” de cada daño y que se encuentran en el rango entre 0 y 100.

Etapa 1. Cálculo de los Valores Deducidos:

1.a. Totalice por cada tipo y nivel de severidad de daño y regístrelo en la columna TOTAL del formato. El daño puede medirse en área, longitud ó por número de apariciones según su tipo.


227

1.b. Divida la cantidad de cada clase de daño, en cada nivel de severidad, por el área total de la unidad de muestreo, multiplique por cien (100) para expresar en porcentaje de densidad por unidad de muestreo para cada tipo y severidad del daño.

1.c. Determine el valor deducido para cada tipo y nivel de severidad de daño de las curvas de “Valor Deducido

del Daño” que se adjuntan al final de este documento. Etapa 2. Cálculo del número Admisible Máximo de Deducidos (m)

2.a Si ninguno ó tan sólo uno de los “Valores Deducidos” es mayor que 2, se usa el “Valor Total Deducido” en lugar del máximo “Valor Deducido Corregido”, CDV, obtenido en la Etapa 4. De lo contrario, deben seguirse los pasos 2.b. y 2.c.

2.b. Liste los valores deducidos individuales deducidos de mayor a menor. 2.c. Determine el “número admisible máximo de valores deducidos” (m), utilizando la Ecuación 3:

( )ii HDVm −+= 10098

900.1 Ecuación 3. Carreteras pavimentadas.

Donde: 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.

2.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.

El máximo CDV se determina mediante el siguiente proceso iterativo:

3.a. Determine el número de valores deducidos (q) con valores mayores que 2.0. 3.b. Determine el “Valor Deducido Total” sumando TODOS los valores deducidos individuales. 3.c. Determine el CDV con q y el “Valor Deducido Total” en la curva de corrección pertinente al tipo de

pavimento. 3.d. Reduzca a 2.0 el menor de los “Valores Deducidos” individuales que sea mayor que 2.0. Repita las etapas

3.a. a 3.c. hasta que q sea igual a 1. 3.e. El máximo CDV es el mayor de los CDV determinados en este proceso.

Etapa 4. Calcule el PCI restando de 100 el máximo CDV. En la Figura 2 se presenta un formato para el desarrollo del proceso iterativo de obtención del “Máximo Valor Deducido Corregido”, CDV.

PAVEMENT CONDITION INDEX FORMATO PARA LA OBTENCIÓN DEL MÁXIMO VALOR DEDUCIDO CORREGIDO


228

No. Valores Deducidos Total q CDV

1

2

3

4

5

Figura 2. Formato para las iteraciones del cálculo del CDV. 4. CÁLCULO DEL PCI DE UNA SECCIÓN DE PAVIMENTO. Una sección de pavimento abarca varias unidades de muestreo. Si todas las unidades de muestreo son inventariadas, el PCI de la sección será el promedio de los PCI calculados en las unidades de muestreo. Si se utilizó la técnica del muestreo, se emplea otro procedimiento. Si la selección de las unidades de muestreo para inspección se hizo mediante la técnica aleatoria sistemática o con base en la representatividad de la sección, el PCI será el promedio de los PCI de las unidades de muestreo inspeccionadas. Si se usaron unidades de muestreo adicionales se usa un promedio ponderado calculado de la siguiente forma:

( )[ ] ( )N

PCIAPCIANPCI AR

S

×+×−= Ecuación 4.

Donde: 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.


229

MANUAL DE DAÑOS EN VÍAS CON SUPERFICIE DE CONCRETO ASFÁLTICO CALIDAD DE TRÁNSITO Cuando se realiza la inspección de daños, debe evaluarse la calidad de tránsito (o calidad del viaje) para determinar el nivel de severidad de daños tales como las corrugaciones y el cruce de vía férrea. A continuación se presenta una guía general de ayuda para establecer el grado de severidad de la calidad de tránsito. L: (Low: Bajo). Se perciben las vibraciones en el vehículo (por ejemplo, por corrugaciones) pero no es necesaria una

reducción de velocidad en aras de la comodidad o la seguridad, y/o los abultamientos o hundimientos individuales causan un ligero rebote del vehículo pero creando poca incomodidad.

M: (Medium: Medio): Las vibraciones en el vehículo son significativas y se requiere alguna reducción de la

velocidad en aras de la comodidad y la seguridad, y/o los abultamientos o hundimientos individuales causan un rebote significativo, creando incomodidad.

H: (High: Alto): Las vibraciones en el vehículo son tan excesivas que debe reducirse la velocidad de forma

considerable en aras de la comodidad y la seguridad, y/o los abultamientos o hundimientos individuales causas un excesivo rebote del vehículo, creando una incomodidad importante, y/o un alto potencial de peligro y/o daño severo al vehículo.

La calidad de tránsito se determina recorriendo la sección de pavimento, en un automóvil de tamaño estándar, a la velocidad establecida por el límite legal. Las secciones de pavimento cercanas a señales de detención deben calificarse a la velocidad de desaceleración normal de aproximación a la señal.


230

1. PIEL DE COCODRILO

Descripción: 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 la repetición 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 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 mayor de las piezas es menor que 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 la misma este sujeta a cargas de tránsito en toda su extensión. (Un patrón de grietas producido sobre un área no sujeta a cargas se denomina como “grietas en bloque”, el cual no es un daño debido a la acción de la carga). La piel de cocodrilo se considera como un daño estructural importante y usualmente se presenta acompañado por ahuellamiento. Niveles de severidad L (Low: Bajo): Grietas finas, capilares longitudinales que se desarrollan de forma paralela con unas pocas o ninguna

interconectadas. Las grietas no están descascaradas, es decir, no presentan rotura del material a lo largo de los lados de la grieta.

M (Medium: Medio): Desarrollo posterior de grietas piel de cocodrilo del nivel L, en un patrón o red de grietas que

pueden estar ligeramente descascaradas. H (High: Alto): Red o patrón de grietas que ha evolucionado de tal forma que las piezas o pedazos están bien

definidos y descascarados los bordes. Algunos pedazos pueden moverse bajo el tránsito. Medida

Se miden en pies cuadrados (o metros cuadrados) de área afectada. La mayor dificultad en la medida de este tipo de daño radica en que, a menudo, dos o tres niveles de severidad coexisten en un área deteriorada. Si estas porciones pueden ser diferenciadas con facilidad, deben medirse y registrarse separadamente. Sin embargo, si los diferentes niveles de severidad no pueden dividirse asequiblemente, toda el área deberá ser calificada en el mayor nivel de severidad presente. Opciones de reparación L: No se hace nada, sello superficial. Sobrecarpeta. M: Parcheo parcial o en toda la profundidad (Full Depth). Sobrecarpeta. Reconstrucción. H: Parcheo parcial o Full Depth. Sobrecarpeta. Reconstrucción.


231

2. EXUDACIÓN Descripción: La exudación es una película de material bituminoso en la superficie del pavimento, la cual forma una superficie brillante, cristalina y reflectora que usualmente llega a ser pegajosa. La exudación es originada por exceso de asfalto en la mezcla, exceso de aplicación de un sellante asfáltico o un bajo contenido de vacíos de aire. Ocurre cuando el asfalto llena los vacíos de la mezcla durante altas temperaturas ambientales y entonces se expande en la superficie del pavimento. Debido a que el proceso de exudación no es reversible durante el tiempo frío, el asfalto o brea se acumulará en la superficie.

Niveles de severidad. L (Light: Ligero): La exudación ha ocurrido solamente en un grado muy ligero y es detectable únicamente durante

unos pocos días del año. El asfalto no se pega a los zapatos o a los vehículos. M (Medium: Medio): La exudación ha ocurrido hasta un punto en el cual el asfalto se pega a los zapatos y vehículos

únicamente durante unas pocas semanas del año. H (High: Alto): La exudación ha ocurrido de forma extensa y cuantioso asfalto se pega a los zapatos y vehículos al

menos durante varias semanas al año. Medida

Se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada. Si se contabiliza la exudación no deberá contabilizarse el pulimento de agregados. Opciones de reparación L: No se hace nada. M: Se aplica arena / agregados y cilindrado. H: Se aplica arena / agregados y cilindrado (precalentando si fuera necesario).


232

3. AGRIETAMIENTO EN BLOQUE Descripción: Las grietas en bloque son grietas interconectadas que dividen el pavimento en pedazos aproximadamente rectangulares. Los bloques pueden variar en tamaño de 0.30 m por 0.3 m a 3.0 m por 3.0 m. Las grietas en bloque se originan principalmente por la contracción del concreto asfáltico y los ciclos de temperatura diarios (lo cual origina ciclos diarios de esfuerzo / deformación unitaria). Las grietas en bloque no están asociadas a cargas e indican que el asfalto se ha endurecido significativamente. Normalmente ocurre sobre una gran porción del pavimento, pero algunas veces aparecerá únicamente en áreas sin tránsito. Este tipo de daño difiere de la piel de

cocodrilo en que este último forma pedazos más pequeños, de muchos lados y con ángulos agudos. También, a diferencia de los bloques, la piel de cocodrilo es originada por cargas repetidas de tránsito y, por lo tanto, se encuentra únicamente en áreas sometidas a cargas vehiculares (por lo menos en la primera etapa). Niveles de severidad. L: Bloques definidos por grietas de baja severidad, como se define para grietas longitudinales y transversales.

M: Bloques definidos por grietas de severidad media H: Bloques definidos por grietas de alta severidad. Medida

Se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada. Generalmente, se presenta un solo nivel de severidad en una sección de pavimento; sin embargo, cualquier área de la sección de pavimento que tenga diferente nivel de severidad deberá medirse y anotarse separadamente. Opciones de reparación L: Sellado de grietas con ancho mayor a 3.0 mm. Riego de sello. M: Sellado de grietas, reciclado superficial. Escarificado en caliente y sobrecarpeta. H: Sellado de grietas, reciclado superficial. Escarificado en caliente y sobrecarpeta.


233

4. ABULTAMIENTOS (BUMPS) Y HUNDIMIENTOS (SAGS) Descripción: Los abultamientos son pequeños desplazamientos hacia arriba localizados en la superficie del pavimento. Se diferencian de los desplazamientos, pues estos son causados por pavimentos inestables. Los abultamientos, por otra parte, pueden ser causados por varios factores, que incluyen: 1. Levantamiento o combadura de losas de concreto de cemento Portland con una sobrecarpeta de concreto

asfáltico. 2. Expansión por congelación (crecimiento de lentes de hielo). 3. Infiltración y elevación del material en una grieta en combinación con las cargas del tránsito (algunas veces

denominado “tenting”). Los hundimientos son desplazamientos hacia abajo, pequeños y abruptos, de la superficie del pavimento. Las distorsiones y desplazamientos que ocurren sobre grandes áreas del pavimento, causando grandes y/o largas depresiones en el mismo, se llaman “ondulaciones” (hinchamiento: swelling). Niveles de severidad L: Los abultamientos o hundimientos originan una calidad de tránsito de baja severidad. M: Los abultamientos o hundimientos originan una calidad de tránsito de severidad media. H: Los abultamientos o hundimientos originan una calidad de tránsito de severidad alta. Medida

Se miden en pies lineales (ó metros lineales). Si aparecen en un patrón perpendicular al flujo del tránsito y están espaciadas a menos de 3.0 m, el daño se llama corrugación. Si el abultamiento ocurre en combinación con una grieta, ésta también se registra. Opciones de reparación L: No se hace nada. M: Reciclado en frío. Parcheo profundo o parcial. H: Reciclado (fresado) en frío. Parcheo profundo o parcial. Sobrecarpeta.


234

5. CORRUGACIÓN Descripción: La corrugación (también llamada “escalera”) 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 resaltos ocurren en una serie con menos de 3.0 m de separación entre ellos, cualquiera sea la causa, el daño se denomina corrugación.

Niveles de severidad L: Corrugaciones producen una calidad de tránsito de baja severidad. M: Corrugaciones producen una calidad de tránsito de mediana severidad. H: Corrugaciones producen una calidad de tránsito de alta severidad. Medida

Se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada. Opciones de reparación L: No se hace nada. M: Reconstrucción. H: Reconstrucción.


235

6. DEPRESIÓN Descripción: Son áreas localizadas de la superficie del pavimento con niveles ligeramente más bajos que el pavimento a su alrededor. En muchas ocasiones, las depresiones suaves sólo son visibles después de la lluvia, cuando el agua almacenada forma un “baño de pájaros” (bird bath). En el pavimento seco las depresiones pueden ubicarse gracias a las manchas causadas por el agua almacenada. Las depresiones son formadas por el asentamiento de la subrasante o por una construcción incorrecta. Originan alguna rugosidad y cuando son suficientemente profundas o están llenas de agua pueden causar hidroplaneo. Los hundimientos (SAGS) a diferencia de las depresiones, son las caídas bruscas del nivel. Niveles de severidad. Máxima profundidad de la depresión: L: 13.0 a 25.0 mm. M: 25.0 a 51.0 mm. H: Más de 51.0 mm. Medida

Se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) del área afectada. Opciones de reparación L: No se hace nada. M: Parcheo superficial, parcial o profundo. H: Parcheo superficial, parcial o profundo.


236

7. GRIETA DE BORDE Descripción: Son paralelas y generalmente están entre 0.30 y 0.60 m del borde exterior del pavimento. Este daño se acelera por las cargas de tránsito y puede originarse por debilitamiento, debido a condiciones climáticas, de la base o de la subrasante próximas al borde del pavimento. El área entre la grieta y el borde del pavimento se clasifica de acuerdo con la forma como se agrieta (a veces tanto que los pedazos pueden removerse). Niveles de severidad. L: Agrietamiento bajo o medio sin fragmentación o desprendimiento. M: Grietas medias con algo de fragmentación y desprendimiento. H: Considerable fragmentación o desprendimiento a lo largo del borde. Medida

La grieta de borde se mide en pies lineales (ó metros lineales). Opciones de reparación L: No se hace nada. Sellado de grietas con ancho mayor a 3 mm. M: Sellado de grietas. Parcheo parcial - profundo. H: Parcheo parcial – profundo.


237

8. GRIETA DE REFLEXIÓN DE JUNTA (DE LOSAS DE CONCRETO DE CEMENTO PORTLAND) Descripción: Este daño ocurre solamente en pavimentos con superficie asfáltica construidos sobre una losa de concreto de cemento Portland. No incluye las grietas de reflexión de otros tipos de base (por ejemplo, estabilizadas con cemento o cal). Estas grietas son causadas principalmente por el movimiento de la losa de concreto de cemento Portland, inducido por temperatura o humedad, bajo la superficie de concreto asfáltico. Este daño no está relacionado con las cargas; sin embargo, las cargas del tránsito pueden causar la rotura del concreto asfáltico cerca de la grieta. Si el pavimento está fragmentado a lo largo de la grieta, se dice que aquella está descascarada. El conocimiento de las dimensiones de la losa subyacente a la superficie de concreto asfáltico ayuda a identificar estos daños. Niveles de Severidad L: Existe una de las siguientes condiciones:

1. Grieta no llenada de ancho menor que 10.0 mm, o 2. Grieta llenada de cualquier ancho (con condición satisfactoria del llenante).

M: Existe una de las siguientes condiciones:

1. Grieta no llenada con ancho entre 10.0 mm y 76.0 mm. 2. Grieta no llenada de cualquier ancho hasta 76.0 mm rodeada de un ligero agrietamiento aleatorio. 3. Grieta llenada de cualquier ancho rodeada de un ligero agrietamiento aleatorio.

H: Existe una de las siguientes condiciones:

1. Cualquier grieta llenada o no llenada rodeada de un agrietamiento aleatorio de media o alta severidad. 2. Grietas no llenadas de más de 76.0 mm. 3. Una grieta de cualquier ancho en la cual unas pocas pulgadas del pavimento alrededor de la misma están

severamente fracturadas (la grieta está severamente fracturada). Medida

La grieta de reflexión de junta se mide en pies lineales (o metros lineales). La longitud y nivel de severidad de cada grieta debe registrarse por separado. Por ejemplo, una grieta de 15.0 m puede tener 3.0 m de grietas de alta severidad; estas deben registrarse de forma separada. Si se presenta un abultamiento en la grieta de reflexión este también debe registrarse. Opciones de Reparación.

L: Sellado para anchos superiores a 3.00 mm. M: Sellado de grietas. Parcheo de profundidad parcial. H: Parcheo de profundidad parcial. Reconstrucción de la junta.


238

9. DESNIVEL CARRIL / BERMA Descripción: El desnivel carril / berma es una diferencia de niveles entre el borde del pavimento y la berma. Este daño se debe a la erosión de la berma, el asentamiento berma o la colocación de sobrecarpetas en la calzada sin ajustar el nivel de la berma. Niveles de severidad. L: La diferencia en elevación entre el borde del pavimento y la berma está entre 25.0 y 51.0 mm. M: La diferencia está entre 51.0 mm y 102.0 mm. H: La diferencia en elevación es mayor que 102.00 mm.

Medida

El desnivel carril / berma se miden en pies lineales (ó metros lineales). Opciones de reparación L, M, H: Renivelación de las bermas para ajustar al nivel del carril.


239

10. GRIETAS LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES (NO SON DE REFLEXIÓN DE LOSAS DE CONCRETO DE CEMENTO PORTLAND) Descripción: Las grietas longitudinales son paralelas al eje del pavimento o a la dirección de construcción. Pueden ser causadas por: 1. Una junta de carril del pavimento pobremente construida. 2. Contracción de la superficie de concreto asfáltico debido a bajas temperaturas o al endurecimiento del asfalto

y/o al ciclo diario de temperatura. 3. Una grieta de reflexión causada por el agrietamiento bajo la capa de base, incluidas las grietas en losas de

concreto de cemento Portland, pero no las juntas de pavimento de concreto. Las grietas transversales se extienden a través del pavimento en ángulos aproximadamente rectos al eje del mismo o a la dirección de construcción. Usualmente, este tipo de grietas no está asociado con carga. Niveles de Severidad

L: Existe una de las siguientes condiciones:

1. Grieta no llenada de ancho menor que 10.0 mm. 2. Grieta llenada de cualquier ancho (con condición satisfactoria del llenante).

M: Existe una de las siguientes condiciones:

1. Grieta no llenada de ancho entre 10.0 mm y 76.0 mm. 2. Grieta no llenada de cualquier ancho hasta 76.0 mm rodeada de ligero agrietamiento aleatorio. 3. Grieta llenada de cualquier ancho rodeada de ligero agrietamiento aleatorio.


1. Cualquier grieta llenada o no llenada rodeada por agrietamiento aleatorio de severidad media o alta. 2. Grieta no llenada de más de 76.0 mm de ancho. 3. Una grieta de cualquier ancho en la cual unas pocas pulgadas del pavimento alrededor de la misma están

severamente fracturadas. Medida

Las grietas longitudinales y transversales se miden en pies lineales (ó metros lineales). La longitud y severidad de cada grieta debe registrarse después de su identificación. Si la grieta no tiene el mismo nivel de severidad a lo largo de toda su longitud, cada porción de la grieta con un nivel de severidad diferente debe registrase por separado. Si ocurren abultamientos o hundimientos en la grieta, estos deben registrarse.

Opciones de reparación

L: No se hace nada. Sellado de grietas de ancho mayor que 3.0 mm. M: Sellado de grietas. H: Sellado de grietas. Parcheo parcial.


240

11. PARCHEO Y ACOMETIDAS DE SERVICIOS PÚBLICOS Descripción: 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). Generalmente, alguna rugosidad está asociada con este daño. Niveles de Severidad.

L: El parche está en condición buena y satisfactoria. La calidad del tránsito se califica como de baja severidad o

mejor. M: El parche está moderadamente deteriorado y/o la calidad del tránsito se califica como de severidad media. H: El parche está muy deteriorado y/o la calidad del tránsito se califica como de alta severidad. Requiere pronta

sustitución. Medida.

El parcheo se mide en pies cuadrados (o metros cuadrados) de área afectada. Sin embargo, si un solo parche tiene áreas de diferente severidad, estas áreas deben medirse y registrarse de forma separada. Por ejemplo, un parche de 2.32 m² puede tener 0.9 m² de severidad media y 1.35 m² de baja severidad. Estas áreas deben registrarse separadamente. Ningún otro daño (por ejemplo, desprendimiento y agrietamiento) se registra dentro de un parche; aún si el material del parche se está desprendiendo o agrietando, el área se califica únicamente como parche. Si una cantidad importante de pavimento ha sido reemplazada, no se debe registrar como un parche sino como un nuevo pavimento (por ejemplo, la sustitución de una intersección completa). Opciones de reparación

L: No se hace nada. M: No se hace nada. Sustitución del parche. H: Sustitución del parche.


241

12. PULIMENTO DE AGREGADOS Descripción: Este daño es causado por la repetición de cargas de tránsito. Cuando el agregado en la superficie se vuelve suave al tacto, la adherencia con las llantas del vehículo se reduce considerablemente. Cuando la porción de agregado que está sobre la superficie es pequeña, la textura del pavimento no contribuye de manera significativa a reducir la velocidad del vehículo. El pulimento de agregados debe contarse cuando un examen revela que el agregado que se extiende sobre la superficie es degradable y que la superficie del mismo es suave al tacto. Este tipo de daño se indica cuando el valor de un ensayo de resistencia al deslizamiento es bajo o ha caído significativamente desde una evaluación previa. Niveles de severidad. 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. Medida

Se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada. Si se contabiliza exudación, no se tendrá en cuenta el pulimento de agregados. Opciones de reparación L, M, H: No se hace nada. Tratamiento superficial. Sobrecarpeta. Fresado y sobrecarpeta.


242

13. HUECOS. Descripción: Los huecos son depresiones pequeñas en la superficie del pavimento, usualmente con diámetros menores que 0.90 m y con forma de tazón. Generalmente, presentan bordes aguzados y lados verticales en cercanías de la zona superior. El crecimiento de los huecos se acelera por la acumulación de agua dentro del mismo. Los huecos se producen cuando el tráfico arranca pequeños pedazos de la superficie del pavimento. La desintegración del pavimento progresa debido a mezclas pobres en la superficie, puntos débiles de la base o la subrasante, o porque se ha alcanzado una condición de piel de cocodrilo de severidad alta. Muy a menudo los huecos son daños asociados a la condición de la estructura y no deben confundirse con desprendimiento o meteorización. Cuando los huecos son producidos por piel de cocodrilo de alta severidad deben registrarse como huecos, no como meteorización. Niveles de severidad

Los niveles de severidad para los huecos de diámetro menor que 762 están basados en la profundidad y el diámetro de los mismos, de acuerdo con el Cuadro 13.1. Si el diámetro del hueco es mayor que 762 mm, debe medirse el área en pies cuadrados (o metros cuadrados) y dividirla entre 5 pies² (0.47 m²) para hallar el número de huecos equivalentes. Si la profundidad es menor o igual que 25.0 mm, los huecos se consideran como de severidad media. Si la profundidad es mayor que 25.0 mm la severidad se consideras como alta.

Cuadro 13.1. Niveles de severidad para huecos. Diámetro promedio (mm) Profundidad máxima del

hueco. 102 a 203 mm 203 a 457 mm 457 a 762 mm 12.7 a 25.4 mm L L M

> 25.4 a 50. 8 mm L M H > 50.8 mm M M H

Medida

Los huecos se miden contando aquellos que sean de severidades baja, media y alta, y registrándolos separadamente. Opciones de reparación

L: No se hace nada. Parcheo parcial o profundo. M: Parcheo parcial o profundo. H: Parcheo profundo.


243

14. CRUCE DE VÍA FÉRREA Descripción: Los defectos asociados al cruce de vía férrea son depresiones o abultamientos alrededor y/o entre los rieles. Niveles de severidad

L: El cruce de vía férrea produce calidad de tránsito de baja severidad. M: El cruce de vía férrea produce calidad de tránsito de severidad media. H: El cruce de vía férrea produce calidad de tránsito de severidad alta. Medida

El área del cruce se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada. Si el cruce no afecta la calidad de

tránsito no debe registrarse. Cualquier gran abultamiento causado por los rieles debe registrarse como parte del cruce. Opciones de reparación

L: No se hace nada. M: Parcheo superficial o parcial de la aproximación. Reconstrucción del cruce. H: Parcheo superficial o parcial de la aproximación. Reconstrucción del cruce.


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15. AHUELLAMIENTO Descripción: El ahuellamiento es una depresión en la superficie de las huellas de las ruedas. Puede presentarse el levantamiento del pavimento a lo largo de los lados del ahuellamiento, pero, en muchos casos, éste sólo es visible después de la lluvia, cuando las huellas estén llenas de agua. El ahuellamiento se deriva de una deformación permanente en cualquiera de las capas del pavimento o la subrasante, usualmente producida por consolidación o movimiento lateral de los materiales debidos a la carga del tránsito. Un ingente ahuellamiento puede conducir a una inexorable falla estructural del pavimento. Niveles de severidad

Profundidad media del ahuellamiento: L: 6.0 a 13.0 mm. M: >13.0 mm a 25.0 mm. H: > 25.0 mm. Medida

El ahuellamiento se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada y su severidad está definida por la profundidad media de la huella. La profundidad media del ahuellamiento se calcula colocando una regla perpendicular a la dirección del mismo, midiendo su profundidad, y usando las medidas tomadas a lo largo de aquel para calcular su profundidad media. Opciones de reparación

L: No se hace nada. Fresado y sobrecarpeta. M: Parcheo superficial, parcial o profundo. Fresado y sobrecarpeta. H: Parcheo superficial, parcial o profundo. Fresado y sobrecarpeta.


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16. DESPLAZAMIENTO LATERAL Descripción: El desplazamiento es un corrimiento longitudinal y permanente de un área localizada de la superficie del pavimento producido por las cargas del tránsito. Cuando el tránsito empuja contra el pavimento, produce una onda corta y abrupta en la superficie. Normalmente, este daño sólo ocurre en pavimentos con mezclas de asfalto líquido inestables (cutback o emulsión). Los desplazamientos también ocurren cuando pavimentos de concreto asfáltico confinan pavimentos de concreto de cemento Portland. La longitud de los pavimentos de concreto de cemento Portland se incrementa causando el desplazamiento. Niveles de severidad

L: El desplazamiento causa calidad de tránsito de baja severidad. M: El desplazamiento causa calidad de tránsito de severidad media. H: El desplazamiento causa calidad de tránsito de alta severidad. Medida

Los desplazamientos se miden en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada. Los desplazamientos que ocurren en parches se consideran para la inspección como parches, no como un daño separado. Opciones de reparación

L: No se hace nada. Fresado. M: Fresado. Parcheo parcial o profundo. H: Fresado. Parcheo parcial o profundo.


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17. GRIETAS PARABÓLICAS (POR DESLIZAMIENTO) Descripción: Las grietas parabólicas por deslizamiento son grietas en forma de media luna creciente. Son producidas cuando las ruedas que frenan o giran inducen el deslizamiento o la deformación de la superficie del pavimento. Usualmente, este daño ocurre en presencia de una mezcla asfáltica de baja resistencia, o de una liga pobre entre la superficie y la capa siguiente en la estructura de pavimento. Nivel de severidad

L: Ancho promedio de la grieta menor que 10.0 mm. M: Existe una de las siguientes condiciones:

1. Ancho promedio de la grieta entre 10.0 mm y 38.0 mm. 2. El área alrededor de la grieta está fracturada en pequeños pedazos ajustados.


1. Ancho promedio de la grieta mayor que 38.0 mm. 2. El área alrededor de la grieta está fracturada en pedazos fácilmente removibles.

Medida

El área asociada con una grieta parabólica por deslizamiento dada se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) y se valora de acuerdo con el nivel de severidad más alto presente en la misma. Opciones de reparación

L: No se hace nada. Parcheo parcial. M: Parcheo parcial. H: Parcheo parcial.


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18. HINCHAMIENTO Descripción: El hinchamiento se caracteriza por un pandeo hacia arriba de la superficie del pavimento – una onda larga y gradual longitud mayor que 3.0 m. El hinchamiento puede estar acompañado de agrietamiento superficial. Usualmente, este daño es causado por el congelamiento en la subrasante o por suelos potencialmente expansivos. Nivel de severidad

L: El hinchamiento causa calidad de tránsito de baja severidad. El hinchamiento de baja severidad no es siempre

fácil de ver, pero puede ser detectado conduciendo en el límite de velocidad sobre la sección de pavimento. Si existe un hinchamiento se producirá un movimiento hacia arriba.

M: El hinchamiento causa calidad de tránsito de severidad media. H: El hinchamiento causa calidad de tránsito de alta severidad. Medida

El hinchamiento se mide en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada. Opciones de reparación

L: No se hace nada. M: No se hace nada. Reconstrucción. H: Reconstrucción.


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19. METEORIZACIÓN / DESPRENDIMIENTO DE AGREGADOS Descripción: La meteorización y el desprendimiento son la pérdida de la superficie del pavimento debida a la pérdida del ligante asfáltico, o brea, 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 desprendimiento. Niveles de severidad

L: Han comenzado a perderse los agregados o el ligante. En algunas áreas la superficie ha comenzado a deprimirse.

En el caso de derramamiento de aceite, puede verse la mancha del mismo, pero la superficie es dura y no puede penetrarse con una moneda.

M: Se han perdido los agregados o el ligante. La textura superficial es moderadamente rugosa y ahuecada. En el caso

de derramamiento de aceite, la superficie es suave y puede penetrarse con una moneda. H: Se han perdido de forma considerable los agregados o el ligante. La textura superficial es muy rugosa y

severamente ahuecada. Las áreas ahuecadas tienen diámetros menores que 10.0 mm y profundidades menores que 13.0 mm. Las áreas agrietadas mayores que lo anterior se consideran huecos. En el caso de derramamiento de aceite, el ligante asfáltico ha perdido su efecto ligante y el agregado está suelto.

Medida

La meteorización y el desprendimiento se miden en pies cuadrados (ó metros cuadrados) de área afectada. Opciones de reparación

L: No se hace nada. Sello superficial. Tratamiento superficial. M: Sello superficial. Tratamiento superficial. Sobrecarpeta. H: Tratamiento superficial. Sobrecarpeta. Reciclaje. Reconstrucción. Para los niveles M y H, si el daño es localizado, por ejemplo, por derramamiento de aceite, se hace parcheo parcial.


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07 cap lrv rehabilitacion de pavimentos flexibles

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