analisis de los criterios de diseño de pavimento rigido bajo la optica
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ANALISIS DE LOS CRITERIOS DE DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO BAJO
LA OPTICA DE LAS CONDICIONES ESPECIALES DE LA ISLA DE SAN ANDRES Y
ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LA SECRETARIA DE INFRAESTRUCTURA DE
LA GOBERNACION DEPARTAMENTAL.
CARLOS ALBERTO BRYAN URIBE
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN PAVIMENTOS
BOGOTÁ D.C – 2015
ANALISIS DE LOS CRITERIOS DE DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO BAJO
LA OPTICA DE LAS CONDICIONES ESPECIALES DE LA ISLA DE SAN ANDRES Y
ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LA SECRETARIA DE INFRAESTRUCTURA DE
LA GOBERNACION DEPARTAMENTAL.
CARLOS ALBERTO BRYAN URIBE
Trabajo de grado para obtener el título de especialista en Pavimentos.
ASESOR: JUAN CARLOS RUGE CARDENAS
INGENIERO CIVIL, MSC.
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN PAVIMENTOS
BOGOTÁ D.C – 2015
Agradecimientos y dedicatoria.
Un agradecimiento en primer lugar a Dios quien guía mis pasos y me ilumina todos los
días para poder superar cada meta establecida en mi vida personal y profesional, pero
especialmente al Ing. Juan Carlos Ruge Cardenas quien brindo toda la oportunidad para poder
cumplir con este objetivo trazado, al Ing. Efraín Solano por la confianza, colaboración y apoyo
depositado en particular con el software BS-PCCA y en general a los profesores de la
especialización de Pavimentos de la Universidad Católica, quienes siempre estuvieron prestos a
compartir sus conocimientos con sus alumnos, pero en especial la dedicatoria es para mis dos hijos
que tanto amo Taisha Catalina y Joshua Javier que son la luz y motivación en mi vida.
Y no menos importante a Carolina Puas mi eterna compañera y apoyo en todas las metas
que me fijo gracias por toda tu comprensión y amor.
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 9
1 GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO ................................................................... 10
1.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN ................................................................................................................ 10 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................................................... 10
1.2.1 Problema a resolver .............................................................................................................. 10 1.2.2 Delimitación y Alcance .......................................................................................................... 10 1.2.3 Antecedentes del problema a resolver ................................................................................... 11 1.2.4 Pregunta de investigación ..................................................................................................... 11
1.3 JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................................. 11 1.4 OBJETIVOS ....................................................................................................................................... 12
1.4.1 Objetivo general .................................................................................................................... 12 1.4.2 Objetivos específicos ............................................................................................................. 12
2 MARCOS DE REFERENCIA .................................................................................................... 13
2.1 MARCO TEORICO ........................................................................................................................ 13 2.1.1 Método de diseño de espesores de pavimento rígido de la PCA ........................................... 13
2.1.1.1 Reseña histórica del método de la PCA ........................................................................................... 13 2.1.1.2 Criterios de diseño del método de la PCA ....................................................................................... 14 2.1.1.3 Factores de diseño del método de la PCA ........................................................................................ 16 2.1.1.4 Formulario y flujograma de diseño del método PCA....................................................................... 18
2.2 MARCO GEOGRAFICO, GEOLOGICO Y CLIMATICO ............................................................ 21 2.2.1 Localización .......................................................................................................................... 21 2.2.2 Aspectos Climáticos ............................................................................................................... 21 2.2.3 Aspectos Geomorfológicos .................................................................................................... 22 2.2.4 Geología General .................................................................................................................. 22
2.2.4.1 Marco Sismotectonico Regional ...................................................................................................... 22 2.2.4.2 Geología y Estratigrafía ................................................................................................................... 23
2.2.5 Litología ................................................................................................................................ 23
3 METODOLOGÍA ........................................................................................................................ 24
3.1 RECOLECCION DE INFORMACION .......................................................................................... 24 3.2 ANALISIS DE LA INFORMACION .............................................................................................. 25 3.3 RESULTADO, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................... 26
4 ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................................................... 27
4.1 EL TRANSITO ................................................................................................................................... 27 4.2 CARACTERISTICAS DE LA SUBRASANTE ............................................................................. 29 4.3 CARACTERISTICAS DEL MATERIAL DE SOPORTE .............................................................. 29 4.4 CARACTERISTICAS DEL CONCRETO HIDRAULICO ............................................................ 30
4.4.1 Modelación MR-39: ............................................................................................................... 30 4.4.2 Modelación MR-41: ............................................................................................................... 31 4.4.3 Modelación MR-42: ............................................................................................................... 31 4.4.4 Modelación MR-43: ............................................................................................................... 32
4.5 BERMAS Y JUNTAS ..................................................................................................................... 32
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................... 33
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................. 34
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1: POSICIONES CRÍTICAS DE CARGA POR EJE. ADAPTADA DE THICKNESS DESIGN FOR CONCRETE HIGHWAY
AND STREET PAVEMENTS, PCA [1984:P.32]. ...................................................................................................... 16 FIGURA 2: FLUJO GRAMA DE DISEÑO MÉTODO PCA ................................................................................................... 20 FIGURA 3: DIAGRAMA DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN, AUTOR ............................................................................ 24 FIGURA 4: CICLO DE ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN .................................................................................................... 25 FIGURA 5: ANÁLISIS DE RESULTADOS, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................................................ 26
LISTA DE TABLAS
TABLA 1: FORMULARIO PARA EL CÁLCULO DEL ESPESOR DEL PAVIMENTO. ADAPTADO DE THICKNESS DESIGN FOR
CONCRETE HIGHWAY AND STREET PAVEMENTS, PCA [1984:P.47]. ................................................................... 19 TABLA 2: RESUMEN TPDS SAN ANDRÉS ...................................................................................................................... 27 TABLA 3: NÚMERO DE EJES SIMPLES, TÁNDEM Y TRIDEM DE DIFERENTES CARGAS-PERIODO DE DISEÑO-VÍA
CIRCUNVALAR-SAN ANDRÉS .............................................................................................................................. 28 TABLA 4: PARQUE AUTOMOTOR REGISTRADO EN SAN ANDRÉS ISLA. SECRETARIA DE MOVILIDAD ........................... 28 TABLA 5: CALCULO DEL MÓDULO DE REACCIÓN DEL SOPORTE (K) COMBINADO. BS-PCA........................................ 29 TABLA 6: MODELACIÓN DEL DISEÑO EN BS-PCA PARA MR-39 .................................................................................. 30 TABLA 7: MODELACIÓN DEL DISEÑO EN BS-PCA PARA MR-41 .................................................................................. 31 TABLA 8: MODELACIÓN DEL DISEÑO EN BS-PCA PARA MR-42 .................................................................................. 31 TABLA 9: MODELACIÓN DEL DISEÑO EN BS-PCA PARA MR 43 .................................................................................. 32
RESUMEN
El trabajo de grado contiene un analisis de los criterios de diseño de pavimento rigido
bajo la optica de las condiciones especiales de la isla de san andres y especificaciones tecnicas
de la secretaria de infraestructura de la gobernacion departamental, una analisis de los criterios
de diseño con los cuales se diseñan los pavimentos rigidos en la isla de San Andrés, cuyo
principal objetivo es valoración de los diferentes criterios utilizados para el diseño de
pavimentos rígidos en la isla de San Andrés teniendo en consideración las condiciones
especiales de tránsito, características de la subrasante, material de soporte del pavimento y
características del concreto rígido.
Para lograr los objetivos y alcance de trabajo de grado se utilizó como metodología la
recolección y análisis de la información, la modelación del diseño utilizando el Software BS-
PCA, para después desarrollar las conclusiones y recomendaciones.
La principal conclusión después de realizar el análisis de la información y los resultados
obtenidos es que bajo las condiciones especiales y las limitaciones existentes en el ingreso de
los vehículos, además de las condiciones del terreno de soporte, los pavimentos en San Andrés
pueden ser diseñados considerándose como bajo volumen de tránsito para las vías principales.
La estructura de pavimento rígido ideal para las condiciones especiales de San Andrés
Isla es una Base estabilizada con cemento en un espesor de 15 cms, concreto MR-39 en un
espesor de 20 cms, sin bermas con bordillos de confinamiento y las juntas pueden ser manejadas
por trabazón de agregados.
Se recomiendo a la gobernación realizar un Estudio con la aplicación de HDM4 para
planificar su mantenimiento y rehabilitación de las vías, además de buscar una mayor
optimización
Palabras clave: Diseño, Pavimento, Rígido, San Andrés
INTRODUCCIÓN
En isla de San Andrés la construcción, mantenimiento y rehabilitación de su
infraestructura pública vial recobran una gran importancia en el día de hoy para garantizar
unas condiciones de circulación con unos niveles altos de servicio, para el confort de
residentes y turistas como uno de los mejores destinos del Caribe.
La construcción, mantenimiento y rehabilitación de las vías son responsabilidad de
la GOBERNACION DEL DEPARTAMENTO a través de su Secretaria de Infraestructura
y Obras Públicas, quienes teniendo en consideración las condiciones ambientales y de
insularidad que dificultan la aplicación de carpetas asfálticas en caliente y que las diferentes
experiencias han con llevado al fracaso de las mezclas densas en frio, han
institucionalizado la construcción de vías en pavimento rígido diseñadas utilizando las
recomendaciones establecidas en la Guía para el Diseño de Estructuras de Pavimento
AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) edición
de 1993 y la desarrollada por la Portland Cement Association (PCA) edición 1984, pero
principalmente a través de los diferentes manuales para bajos, medios y altos volúmenes de
tránsito (Londoño Naranjo & Alvarez Pabón, 2008).
Por lo anterior, se considera de gran importancia realizar un análisis de los criterios
de diseño de pavimento rígido bajo la óptica de las condiciones especiales de la isla de San
Andrés y especificaciones técnicas de la secretaria de infraestructura de la gobernación
departamental, para evaluar si los criterios particulares de la conformación del tránsito que
circula en la isla, con las características de la subrasante, el suelo de soporte del pavimento
utilizado y las característica del concreto rígido utilizado, los cuales son objetos de este
estudio para poder definir la verdadera incidencia que pueden tener en las variaciones de la
estructura del pavimento o si estamos trabajando bajo unas condiciones sobre diseñadas.
Se recolecto información primaria de las fuentes de los pesajes realizados en la
sociedad portuaria e información suministrada por la Secretaria de Movilidad y la Secretaria
de Infraestructura, que fueron procesadas y analizadas bajo los criterios de diseño establecidos
por la Portland Cement Association (PCA) edición 1984 y modeladas con el software BS-
PCCA.
1 GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO
1.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
La línea de investigación del trabajo de grado es la analizar las diferentes variables
consideradas para el diseño de pavimentos rígidos bajo las condiciones especiales en San Andrés
Isla.
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.2.1 Problema a resolver
La isla de San Andrés, por su característica y posición geográfica presenta una condiciones
particulares en lo referente al tránsito, al ambiente, a las característica de la subrasante y la
composición de los materiales utilizados en la zona para la construcción de los pavimentos rígidos
que son demasiado bajas las repeticiones de carga que hacen que cuando se aplique el MANUAL
DE BAJOS VOLUMENES DE TRANSITO DEL INVIAS da como resultado una estructura de
pavimento muy robusta para las condiciones de la isla.
Además, hay que considerar que la metodología de proyección de transito utilizadas en los
manuales de diseño presentan un comportamiento mayor que el crecimiento de la isla, ya que por
su condición de isla las repeticiones de carga de buses y camiones para los que se diseñan son
menores a las utilizadas siguiendo la metodología de diseño.
San Andrés Isla, los materiales utilizados para la producción del concreto tienen que ser
importados de Costa Rica, Panamá, Estados Unidos y Colombia lo que genera un producto final
muy costoso, por lo que cualquier reducción en la estructura del pavimento se ve reflejado en un
ahorro en costos importante.
1.2.2 Delimitación y Alcance
El alcance de este proyecto, es realizar un análisis en donde se evalúen las condiciones
particulares de tránsito, características de la subrasante de las diferentes vías, las características de
materiales y agregados utilizados para subbase, bases y concretos realizando su ajuste a las
diferentes metodologías de diseño.
Este estudio es realizado solo para la isla de San Andrés y no debe ser aplicada para la isla
de Providencia porque las condiciones geomorfológicas del suelo son de diferentes características.
1.2.3 Antecedentes del problema a resolver
La isla de San Andrés cuenta con una red vial tan urbana como rural construida en
pavimento rígido, que si es bien el Instituto Nacional de Vías y la Gobernación Departamental han
contratado varios estudios y diseños para ciertos tramos de vías en especial, estos se han realizado
de acuerdo a las metodologías y criterios aplicadas para el resto del País.
La isla de San Andrés teniendo en consideración las condiciones especiales de tránsito,
temperatura, humedad relativa, vientos, materiales (bases, subbase, agregados, cemento y refuerzo)
y características de la subrasante, no deben aplicarse las exigencias de las normas nacionales porque
nos arrojan un diseño muy robusto para las condiciones bajo las cuales van a funcionar las vías.
Este sobre diseño implica unos sobre costos en la construcción de las vías, que limitan el
alcance físico de los proyectos teniendo en cuenta los pocos recursos con los que cuenta la
gobernación del departamento, este manual sería de gran utilidad para los ingenieros
diseñadores y constructores de proyectos en el Departamento ya que por primera vez podría contar
con un manual de diseño de pavimentos rígidos para la isla de San Andrés.
1.2.4 Pregunta de investigación
Pueden ser aplicados las diferentes variables considerados en la norma y en especial el
método de diseño PCA para diseño de pavimento rígido en San Andrés Isla (Colombia)
1.3 JUSTIFICACIÓN
Los pavimentos en concreto rígido en la isla de San Andrés se vienen diseñando aplicando
las variables del tránsito y el periodo de diseño, las características de la subrasante, material de
soporte del pavimento, características del concreto, las juntas, la transferencia de cargas y
confinamiento lateral de acuerdo a manual de bajos volúmenes de tráfico (Londoño Naranjo &
Alvarez Pabón, 2008).
Estos criterios si bien son aplicables en la parte teórica e ideal dentro de las variables de
diseño plasmadas en las diferentes normas internacionales y nacionales, en especial lo
estipulado en los métodos de diseño ASHTTO y PCA, por las condiciones particulares de isla en
el caribe se deben evaluar cada uno de los criterios para revisar que tan aplicables pueden ser o si
se están considerando criterios que están siendo sobre dimensionados y generan unos valores de
sobre costos que no permiten un mayor alcance físico de los recursos invertidos por parte de la
GOBERNACION DE SAN ANDRES, PROVIDENCIA Y SANTA CATALINA.
La mayor contribución es poder definir unos criterios estándar de análisis de las
variables desde la óptica de las condiciones particulares en el territorio, sin desestimar lo estipulado
en las normas técnicas en especial el manual de diseño del INVIAS y el del ICPC.
Los principales beneficiados con la realización de este trabajo de grado es la
GOBERNACION DE SAN ANDRES, PROVIDENCIA Y SANTA CATALINA, a través de su
Secretaria de Infraestructura y OO.PP quienes tiene la responsabilidad de realizar las inversiones
de construcción, mantenimiento y rehabilitación vial en el territorio y en segundo las comunidad
de las islas que podrá con menor recursos ver plasmados un mayor mejoramiento vial.
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 Objetivo general
Realizar la valoración de los diferentes criterios utilizados para el diseño de pavimentos
rígidos en la isla de San Andrés teniendo en consideración las condiciones especiales de tránsito,
características de la subrasante, material de soporte del pavimento y características del concreto
rígido.
1.4.2 Objetivos específicos
• Realizar un análisis de la composición e impacto del tránsito y sus repeticiones
en las vías de San Andrés, con el fin de ajustar las metodologías de proyecciones a un valor típico
teniendo en consideración que tráficos como el atraído y el proyectado no se van a presentar por
las condiciones de insularidad y restricción de ingreso de vehículos a la isla.
• Realizar un análisis de las características y especificaciones de los materiales
subbase, base, y base estabilizada con cemento, con que se han venido construyendo los
pavimentos en los últimos años con el fin de proponer unos valores típicos, para la buena
calidad de los pavimentos de la isla.
• Realizar un análisis de los valores de CBR típicos de la isla, con su respectivo calculo por correlaciones y utilizando BS-PCAA del K y Kcombinado, como uno de los principales criterio que determina el espesor del pavimento.
• Realizar un análisis de los valores de MR de concretos utilizados en San Andrés
y su diferente incidencia en la estructura del pavimento.
• Definir los criterios para la utilización de pasadores en las juntas longitudinales y
transversales en la isla de San Andrés.
2 MARCOS DE REFERENCIA
2.1 MARCO TEORICO
En el presente capítulo se abordan los aspectos que se consideran más relevantes sobre el
método de diseño de pavimento rígido utilizados generalmente en San Andrés Isla, que
corresponden al de la PCA (Portland Cement Association) en su edición de 1984.
El método para el diseño de pavimento que se aborda han sido desarrollado con base
en conocimientos mecanísticos-empíricos (método de la PCA edición 1984). Cabe indicar que
se ha utilizado el empirismo, debido a la falta o incerteza de conocimientos sobre el
comportamiento de los diferentes elementos y/o materiales que conforman una estructura de
pavimento rígido.
Se presenta una reseña histórica del método de la PCA y una introducción a los criterios de
fatiga y erosión utilizados en el método, así como los factores de diseño y un flujo grama de diseño.
2.1.1 Método de diseño de espesores de pavimento rígido de la PCA
El método de diseño de la Portland Cement Association, es exclusivamente un método de
diseño desarrollado para pavimentos de concreto hidráulico. Los aspectos indicados en éste apartado
se basan principalmente en lo indicado en el manual de diseño de la PCA (Thickness Design for
Concrete Highway and Street Pavements) edición 1984.
2.1.1.1 Reseña histórica del método de la PCA
La reseña histórica que se indica a continuación, está basada en los aspectos indicados
en la Transportation Research Circular número E-C118 publicada por la Transportation
Research Board of the National Academies, donde se indica, entre otros, que en 1966 la PCA
introdujo el primer procedimiento mecanístico-empírico para el diseño de espesores de
pavimentos de concreto. El método fue desarrollado por P. Fordyce y R. Packard para pavimentos
de concreto simple, con juntas y sin dovelas, basados en los análisis desarrollados por
Westergard y presentándolos en cartas de influencia realizadas por Pickett y Ray; los resultados
permitían seleccionar un espesor basado en consideraciones de daño acumulado en fatiga.
Posteriormente los resultados de la AASHO Road Test permitieron calibrar la metodología para
el diseño.
Posteriormente la metodología de diseño fue mejorada a través de recomendaciones de
investigadores como E. J. Yoder, G. Ray, R. Packard y B. Colley de la PCA, con la
llegada de las computadoras y el desarrollo de la metodología de elemento finito, los
procedimientos de diseño incluyeron la influencia de barras de dovela y del
confinamiento lateral.
En 1977 Darter y Barenberg desarrollaron un procedimiento de diseño para la
Federal Highway Administration (FHWA) y Tayabji, Colley y Packard para la PCA en
1984, considerando además de la fatiga, los efectos de bombeo o “pumping”; con este
procedimiento la PCA introdujo una nueva metodología de diseño en 1984 (la versión vigente
del método), basado en un análisis de elemento finito, no solamente considerando fatiga sino
que también considerando el criterio de erosión. Así mismo, la metodología permitió
considerar el uso de dovelas en juntas y de elementos para dar apoyo lateral a la losa de concreto.
[Transportation Research Circular, 2007: p. 38-39]
En general, el método de diseño de la PCA está basado en:
1. Análisis comprensivo de esfuerzos en el concreto y deflexiones en las juntas del
pavimento, esquinas y bordes, por un programa de computadora de elemento finito.
2. Modelos y pruebas a escala verdadera como la Arlington Test y varios
proyectos de investigación dirigidos por la PCA y otras agencias acerca de sub-
bases, juntas y hombros de concreto.
3. Pavimentos experimentales sujetos a pruebas de tráfico controlado, tales como la
Bates Test Road, the Pittsburg Test Highway, the Maryland Road Test, the AASHO
Road Test, y estudios de pavimentos de autopistas en servicio realizado por varios
departamentos de estado de transporte.
4. El desempeño de pavimentos construidos normalmente sujetos a tráfico normal.
2.1.1.2 Criterios de diseño del método de la PCA
El método de diseño de la PCA considera dos criterios de falla: el criterio de erosión de
la sub-base por debajo de las losas y el criterio del esfuerzo de fatiga.
a) El criterio de erosión de la sub-base por debajo de las losas, el cual reconoce que el
pavimento puede fallar por un excesivo bombeo (erosión del terreno de soporte de la
losa de concreto) y diferencias de elevaciones en las juntas.
b) El criterio del esfuerzo de fatiga, el cual reconoce que el pavimento puede fallar debido
a excesivas repeticiones de carga.
A continuación se indican los principales aspectos relacionados con cada uno de los
criterios de falla antes referidos.
a) Erosión.
El criterio de erosión es utilizado para limitar la deflexión que se produce en
los bordes de las losas de concreto, juntas y esquinas del pavimento por efecto
del bombeo.
El bombeo es definido por la University of Washington of Civil
and Environmental Engineering, (WSDOT Pavement Design), como “el
movimiento de material por debajo de la losa de concreto o eyección de
material desde abajo de la losa, como resultado de la presión del agua. El agua
acumulada por debajo de la losa será presurizada cuando la losa flexione debido a
carga”.
El bombeo ocurre debido a muchas repeticiones de cargas de ejes pesados en
las esquinas de la losa de concreto y bordes, erosión de subrasante, subbase, y
materiales del hombro; lo cual genera huecos bajo y junto a la losa.
La erosión se cuantifica en términos de porcentaje del daño total por erosión,
se recomienda optimizar el diseño obteniendo un valor cercano al 100%, ya que si se
tienen valores menores a dicho porcentaje, se estaría determinando una estructura
sobrediseñada.
b) Fatiga.
El análisis del criterio de fatiga es utilizado para evaluar los esfuerzos
producidos en las losas del pavimento, ante la aplicación de cargas sobre las losas, lo
cual puede producir esfuerzos excesivos, que generan agrietamientos. El objetivo es
mantener los esfuerzos en el concreto, que constituye la losa, dentro de los
límites de seguridad, basándose en el factor de relación de esfuerzos, el cual
corresponde al esfuerzo de flexión dividido entre el módulo de ruptura del concreto a
los 28 días.
La fatiga se cuantifica en términos de porcentaje de absorción de la
fatiga, se recomienda optimizar el diseño obteniendo un valor cercano al 100%, ya
que si se tienen valores menores a dicho porcentaje, se estaría determinando una
estructura sobrediseñada.
Asimismo, algunos aspectos de diseño, adicionales a la determinación del
espesor, tomados en cuenta por el método de diseño de la PCA, para asegurar el
funcionamiento y la vida de los pavimentos de concreto, se mencionan a continuación:
Soporte razonablemente uniforme.
Prevención de bombeo en subbase relativamente delgada no tratada o tratada con
cemento, en protector donde el tráfico pesado esperado sea lo suficientemente
grande, causando bombeo.
Uso de un diseño de junta que proporcionará adecuada transferencia de carga;
que permita el usos de selladores en las juntas de ser requeridos para la
efectividad de las mismas.
Figura 1: Posiciones críticas de carga por eje. Adaptada de Thickness Design for Concrete Highway and Street Pavements,
PCA [1984:p.32].
Uso para los pavimentos con juntas, la PCA determinó las posiciones críticas de
las cargas por eje, las cuales se muestran en la figura 1:
De acuerdo a lo indicado en el manual de diseño de la PCA, las deflexiones
críticas en el pavimento ocurren en la esquina de la losa de concreto, donde la carga del eje
está posicionada en la junta, con las llantas en o muy cerca de la esquina. Cabe indicar
que al proporcionar apoyo lateral al pavimento (hombro), se reducen considerablemente las
deflexiones en la esquina. La ubicación de las cargas de las llantas del tráfico pesado
en la parte externa del borde del pavimento crea condiciones más severas que cualquier
otra posición de carga; al mover hacia dentro la posición de las llantas, unas pocas
pulgadas desde el borde, los efectos decrecen substancialmente.
Para el análisis por esfuerzo de fatiga, la PCA toma la condición más severa: 6% de
tráfico pesado; para el análisis por erosión, el cual involucra deflexión en la esquina de la
losa, la PCA asume el caso más severo, otra vez 6% de tráfico pesado en el borde.
Donde no hay apoyo lateral, las cargas en las esquinas son las críticas (6% del tráfico
pesado); y donde hay apoyo lateral, el mayor número de cargas hacia el interior desde la
esquina del pavimento son las críticas (94% del tráfico pesado). Lo anterior resulta de
estudios realizados por Taragin en 1958, los cuales mostraron que muy poco del tráfico
pesado circula justo en el borde del pavimento, para carriles de 12 pies con hombros sin
pavimentar, la mayoría del tráfico pesado circula con sus llantas exteriores ubicadas
aproximadamente a dos pies del borde.
2.1.1.3 Factores de diseño del método de la PCA
El diseño de espesores se realiza basándose principalmente en cinco factores:
1. Resistencia a la flexión del concreto, (Modulo de Ruptura, MR).
2. Soporte de la subrasante, o de la combinación de subbase y subrasante, (K).
3. Periodo de diseño.
4. Los pesos, frecuencias, y tipo de tráfico pesado que el pavimento
soportará, (Tráfico).
5. Factor de seguridad para las cargas, (FS).
Los siguientes aspectos están basados principalmente en el manual de diseño
de la PCA, “Thickness Design for Concrete Highway and Street Pavements”, entre otros.
1. Resistencia a la flexión del concreto
La resistencia a la flexión es una medida de la resistencia a la tracción del concreto. Se
obtiene mediante la aplicación de cargas a vigas de concreto de 6 in x 6 in (150 mm x 150
mm) de sección transversal y un claro de al menos tres veces el espesor; la resistencia a la
flexión se expresa como el módulo de ruptura y es determinada mediante el método de
ensayo ASTM C78 (cargada en los puntos tercios). [NRMCA, 1998: p.1]
La consideración de la resistencia a la flexión del concreto se aplica en el
procedimiento de diseño para el criterio de fatiga, la cual controla el agrietamiento del pavimento
sujeto a cargas repetitivas de tráfico pesado.
2. Soporte de la subbase y de la subrasante
El soporte de la subbase y de la subrasante se define en términos del módulo de
reacción de la subrasante (K), el cual corresponde a la carga aplicada (libras) en un área
(in2) cargada (un plato de 30 in de diámetro) dividida entre la deflexión producida ante dicha
carga (in).
En el documento “Algunas consideraciones sobre el módulo de reacción de la subrasante
(k-value)” de la UIDV del MOPTVDU, se presenta mayor información sobre valores
de k. Variaciones normales de un valor estimado no afectarán apreciablemente los
requerimientos de espesor del pavimento.
Cuando se utiliza una subbase se tiene un incremento en el valor k, el cual debe ser usado
en el diseño del espesor [PCA, 1984: p.6]. Las tablas proporcionadas por la PCA para
determinar dicho incremento se encuentran en el anexo A de este documento.
3. Periodo de diseño
En la publicación de la PCA, el término periodo de diseño es usado en lugar del término
vida del pavimento. El término periodo de diseño es algunas veces considerado como
sinónimo del término periodo de análisis de tráfico. El periodo de diseño
seleccionado interviene en el diseño del espesor, ya que determina la cantidad de años que el
pavimento debe funcionar desempeñándose adecuadamente, y por lo tanto determina
también, la cantidad de tráfico pesado que debe soportar el pavimento.
4. Tráfico
El número y pesos de cargas por ejes pesados esperados durante el periodo de
diseño, son factores importantes en el diseño de espesores de pavimentos de concreto. Estos se
derivan de estimados de las siguientes cargas de tráfico: ADT (tráfico promedio diario en ambas
direcciones, todos los vehículos, “Average Daily Traffic”); ADTT (tráfico pesado promedio
diario en ambas direcciones, “Average Daily Truck Traffic”) y de cargas por ejes de tráfico
pesado.
La información referente al tráfico es empleada para determinar el número de
repeticiones esperadas de cada tipo de eje durante todo el periodo de diseño. Para poder conocer
estos valores tendremos que conocer varios factores referentes al tránsito, como lo son el
tránsito promedio diario anual (TPDA), el porcentaje que representa cada tipo de eje en el
TPDA, el factor de crecimiento del tráfico, el factor de sentido, el factor de carril y el período
de diseño, los cuales se muestran en la ecuación:
𝑅𝑒 = 𝑇𝑃𝐷𝐴 × % 𝑇𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑗𝑒 × 𝐹𝑆𝑒𝑛𝑡𝑖𝑑𝑜 × 𝐹𝐶𝑎𝑟𝑟𝑖𝑙 × 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 × 𝐹𝐶𝑟𝑒𝑐𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 × 365
El método de diseño de la PCA recomienda considerar únicamente el tráfico pesado,
decir que se desprecie el tráfico ligero como automóviles, paneles y pick-ups.
5. Factores de seguridad para las cargas.
El método de diseño exige que las cargas reales esperadas se multipliquen por factores
de seguridad de carga (FSC o LSF por sus siglas en inglés, Load Security Factor), la PCA
recomienda los siguientes:
Para vías interestatales y otros proyectos multicarril, donde se espera un flujo de
tránsito ininterrumpido, con un alto volumen de tránsito pesado, utilizar un LSF de 1.2.
Para autopistas y arterias principales donde se espera un volumen moderado de
tránsito pesado, utilizar un LSF de 1.1.
Para caminos, calles residenciales, y otras vías que soportarán bajos volúmenes de
tránsito pesado, utilizar un LSF de 1.0.
En casos especiales, podría justificarse el uso de un factor de seguridad de carga tan
alto como 1.3, para mantener un nivel de Serviciabilidad mayor que el normal a través del periodo
de diseño.
2.1.1.4 Formulario y flujograma de diseño del método PCA
En el manual de diseño: “Thickness Design for Concrete Highway and Street Pavements”
se presenta un formulario para el cálculo del espesor del pavimento, con la finalidad de
ayudar al usuario en su procedimiento de diseño.
Tabla 1: Formulario para el cálculo del espesor del pavimento. Adaptado de Thickness Design for Concrete Highway and
Street Pavements, PCA [1984:p.47].
También existen software como el PCAPAV, desarrollado por la PCA en 1990; BS- PCA,
desarrollado por los ingenieros colombianos Efraín Solano y Carlos Benavides en el 2003; y
el PCAWIN, desarrollado en la Universidad de Illinois en el 2000, los tres basados en el
método de la PCA publicado en 1984.
El formulario para el cálculo de espesores, contenido en el manual de diseño, se puede
observar en la tabla 1:
Figura 2: Flujo Grama de Diseño Método PCA
Cabe señalar que el espesor de losa se considerará no adecuado si cualquiera de los
totales del factor de fatiga y de erosión son mayores al 100%; por lo que habrá que utilizar
un espesor mayor para hacer otra iteración; si la absorción total de fatiga y el daño total de
erosión fueran mucho menores que 100%, será necesario utilizar un espesor menor para
hacer una nueva iteración; seguir iterando hasta obtener un espesor de losa de concreto
óptimo con ambos totales del factor de fatiga y del factor de erosión cercanos al 100%.
En la figura se presenta un flujograma en la Figura 2, para realizar el cálculo del espesor
de una losa de concreto para pavimento rígido, apoyándose en el formulario de diseño de la
Tabla 1.
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2.2 MARCO GEOGRAFICO, GEOLOGICO Y CLIMATICO
2.2.1 Localización
La Isla de San Andrés se encuentra situada en el departamento de San Andrés
y Providencia, en el Mar Caribe a 619.6 Km al noroeste de Cartagena, entre los
12°28’55” y 12°35’37” de latitud Norte, y entre 81°40’49” y 81°43’23” de longitud Oeste. Es
una isla de aspecto alargado y en forma de “caballito de mar” con una superficie
aproximada de 27 km².
2.2.2 Aspectos Climáticos
La Isla de San Andrés está localizada en la Zona Intertropical; el clima es cálido-húmedo
y está influenciado por sus por sus características fisiográficas como por la acción de los Vientos
Alisios que soplan desde el nordeste.
La temperatura media anual varía entre 27.5°C en la costa y 26.5°C en la parte de
la isla en la zona colinda. La temperatura media mensual es relativamente uniforme
durante el año. Los extremos absolutos varían entre 17°C y 35°C.
La humedad relativa media anual es del 81%; los registros medios mensuales
varían entre 78% y 84% a lo largo del año. Los valores más bajos se observan entre Enero
y Abril y los mayores entre Junio y Octubre.
La evapotranspiración potencial media anual en la isla es de 1740 mm; los valores
medios mensuales varían entre un máximo de 177 mm en Marzo y un mínimo de 116 mm en
Octubre.
En promedio hay 2650 horas de brillo solar en el año, lo que representa una insolación
media anual del 61%.
Los vientos dominantes en la Isla de San Andrés soplan desde el Este; las
rachas máximas se presentan entre Agosto y Noviembre, los valores que varían entre 45 y
70 km/h. Al paso de los huracanes se han registrado vientos con velocidades
superiores a 120 km/h.
La precipitación media anual sobre la Isla es de 1850 mm. La distribución mensual
es mono modal; se caracteriza por un período de lluvias bajas entre Enero y Abril donde
se registra el 8% del total anual, y uno de lluvias altas, entre Junio y Noviembre
con el 75% del total anual.
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2.2.3 Aspectos Geomorfológicos
La Isla de San Andrés se caracteriza por su forma alargada, presenta una longitud
de 13 Km y un ancho medio de 2.5 km. Cubre una superficie total de 27 km2 y
presenta relieve con alturas máximas de 87 m.s.n.m. Los puntos más altos se presentan
en la cima Pussy con 87 m.s.n.m y en la cima Samwright al sur de la isla, con 82 m. de 27
km2 y presenta relieve con alturas máximas de 87 m.s.n.m. Los puntos más altos se
presentan en la cima Pussy con 87 m.s.n.m y en la cima Samwright al sur de la isla, con
82 m.
A grandes rasgos la Isla de San Andrés está constituida por tres unidades morfológicas
mayores así: a) morfología costera de arrecifes, playas y manglares, b) morfología de plataforma
arrecifal emergida periférica, c) morfología central de colinas y escarpes.
La morfología costera se caracteriza por presentar una diversidad de geoformas
representadas por playas, acantilados, barras de areniscas coralinas, depósitos de arenas y gravas
producidas principalmente por mares de levas y manglares.
Pese a que la Isla está bordeada por el mar Caribe, las playas representan un
pequeño sector de la isla (< 2%). Ellas se ubican en la parte norte y oriental de la Isla.
Son calcáreas, blancas y crema, de amplitudes variables entre unos pocos metros y un
máximo de 31 m e inclinaciones hasta los 9º. Los bordes arrecifales se manifiestan de
diferentes formas como acantilados o pequeños escarpes con alturas máximas de 4 o 5
m, plataformas suavemente inclinadas con bordes dentados, superficies rugosas y presencia de
cavernas. Los manglares caracterizan un paisaje pintoresco de pantanos y a la vez sombrío
con especies vegetales características que emergen sobre zonas de arenas entremezcladas con
turbas y restos de vegetales.
La zona de plataforma arrecifal emergente, se caracteriza por desarrollar una
morfología plana a suavemente inclinada con un relieve muy bajo (nivel del mar y
10 m), pendientes menores de 5º orientadas en dirección del mar Caribe, de formas
rectas, en las que sobresalen localmente pequeñas ondulaciones y colinas residuales
conformadas por rocas más antiguas (Formación San Andrés).
La zona colinada se orienta en dirección norte y noreste, en la parte central de
la isla. Allí, se presenta una diversidad de geoformas, como escarpes con altura hasta de
30 m que bordean gran parte del costado oeste de la serranía, altiplanos, depresiones
morfológicas (El Cove) y colinas denudadas.
2.2.4 Geología General
2.2.4.1 Marco Sismotectonico Regional
El Archipiélago de San Andrés y Providencia está formado por una serie
de islas con tendencia N- NE, desde los Cayos de Albuquerque al sur, hasta el Promontorio
de Nicaragua al norte. La plataforma continental está separada de la plataforma insular por
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un graben submarino con profundidades entre 450 y 1800 metros. La margen este del Archipiélago
está constituida por pendientes pronunciadas que alcanzan profundidades del orden de 3000 m.
En general, el basamento de las islas está compuesto por rocas volcánicas relacionadas con
la actividad tectónica debida a la evolución de las fallas de transformación a lo largo del borde
norte de la Placa Caribe. Durante el Eoceno tardío al Oligoceno temprano, se produjo
fallamiento en la litosfera de la Placa Caribe, acompañado por actividad volcánica a
lo largo de las fracturas (Malfait & Dinkelman1972). Probablemente el arco de San Andrés
y Providencia resultó del vulcanismo a lo largo de una de estas fracturas ancestrales.
Un abrupto fin del vulcanismo terciario ocurrió en el Pleistoceno temprano.
2.2.4.2 Geología y Estratigrafía
La estratigrafía de la isla está compuesta por rocas calcáreas del Terciario que conforman
la formación San Andrés del Mioceno y la formación San Luís del Plioceno. Se presentan
depósitos Cuaternarios representados por: rellenos artificiales, rellenos sanitarios, hidráulicos,
depósitos de origen lacustre, asociados a bosques mangláricos y de vertientes. Rodeando
la bahía Hooker se encuentran rocas de edad terciaria y depósitos cuaternarios (CORALINA et al.,
2000).
2.2.5 Litología
En la isla de San Andrés se han diferenciado litológicamente tres tipos de rocas
características de la Formación San Andrés, que muestran una secuencia de base a techo
y con cambio gradual de calizas macrocristalinas, calizas lodosas y calizas arenosas. Los
depósitos cuaternarios en la isla están representados por procesos denudacionales en las
zonas de colinas con derrubios coluviones y suelos residuales y en la zona de plataforma arrecifal
(Formación San Luís), se manifiestan los depósitos de origen litoral costero como arenas de
playa, lagunas y manglares.
Desde un punto de vista estructural, la Isla de San Andrés se presenta afectada
por tres fallas: La Falla de San Andrés Islas, La Falla del Cove y la Falla de Punta
Hansa, las cuales presentan un buen contraste morfológico y evidencias de
cataclasis en las rocas que afectan. La Falla de Punta Hansa, cubierta por los
rellenos antrópicos del sector NE de la isla, parece ser una falla reciente que afecta los
depósitos de coral.
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Figura 3: Diagrama de Recolección de Información, Autor
3 METODOLOGÍA
3.1 RECOLECCION DE INFORMACION
La etapa de recolección de información es muy importante teniendo que en consideración
que este estudio se basa en información secundaria suministrada por La Gobernación de San
Andrés Providencia y Santa Catalina a través de su Secretaria de Infraestructura y OO. PP y la
Secretaria de Movilidad, información analizada desde la perspectiva técnica teniendo en
consideración las limitantes que puede presentarse por considerar las condiciones especiales y
particulares de la isla, base fundamental del planteamiento de la pregunta de investigación.
Se realizó un revisión bibliográfica en torno a los antecedentes investigativos y en
especial al método PCA, para diseño de pavimento con el fin de poder estructurar y documentar
el análisis de la información de este proyecto.
En la etapa de recolección de información se evaluaron los conteos de transito realizados a
través de los diferentes estudios por las vías principales, secundarias y terciarias del departamento,
para luego revisar los estudios de caracterización de los suelos y la revisión de las especificaciones
técnicas de la secretaria de infraestructura en especial lo que a las bases estabilizadas se refiere.
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Figura 4: Ciclo de Análisis de la Información
3.2 ANALISIS DE LA INFORMACION
El análisis consiste en evaluar partiendo de la información recolectada todas las
condiciones particulares de la isla de San Andrés que puede ser consideradas en el diseño por el
método PCA, las cuales giran principalmente a la condición de tránsito, la características de la
subrasante para poder estimar un K de reacción aplicable a las del diseño, las características de las
subbase, base y base estabilizada con cemento y su influencia en la determinación del K
combinado.
Una vez evaluado los criterios de la estructura de soporte del pavimento rígido y la
respectiva revisión de las especificaciones del material de soporte se realiza la modelación del
espesor del pavimento utilizando el software BS-PCAA, teniendo en consideración los criterios de
erosión y fatiga los cuales debe estar del orden del 100%.
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Figura 5: Análisis de Resultados, Conclusiones y Recomendaciones
3.3 RESULTADO, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Una vez que se ha realizado la definición de las principales variables que influyen el diseño
del pavimento rígido se procede a realizar las diferentes modelaciones de la estructura para lograr
un análisis de sensibilidad a través del software BS-PCAA, en donde se evalúan los porcentajes
de erosión y fatiga como criterio de validación del diseño, para que con esta información se puedan
realizar las conclusiones y recomendaciones.
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Tabla 2: Resumen TPDs San Andrés
4 ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1 EL TRANSITO
El transito es una de las variables del diseño que son objeto de este estudio teniendo en
consideración que la isla de San Andrés cuenta con unos volúmenes bajos de tránsito por las
restricciones de insularidad.
Por la condición de isla, que cuenta con medidas restrictivas del ingresos de vehículos en
particular a lo que ha buses, camiones, volquetas y demás vehículos comerciales los cuales no
permiten que tengamos un crecimiento disparado de los vehículos durante el periodo de diseño,
por lo que las proyecciones aritméticas, logarítmicas y exponenciales frecuentemente utilizadas
para la proyección de tránsito dentro de un periodo de diseño no pueden ser consideradas viables
por las restricciones.
Por otro lado los circuitos por los que circulan la mayoría de los vehículos pesados es por
las vías principales en particular en las que realizaron los conteos como son Canteras,
Bolivariano, Barrio Obrero, D.A.S, Tienda Mayo, Esquina de Pinky, School House, Portofino,
Gobernación, Pescadero, La Y, Esquina Fernandez, Cinco Esquinas.
La toma de información se realizaron los días Lunes, Martes, Miércoles, Jueves, Viernes
en el horario comprendido entre 6:00 horas las 19:00 horas divididas de la siguiente manera de
6:00 a 9:00, de 11:00 a 14:00, y de 16:00 a 19:00 para la estación de aforo, lo que arrojo el siguiente
resultado de TPDs
De la información recopilada se toman el más crítico y por su importancia por lo que se
asumió la Avenida Circunvalar que arrojo el siguiente número de ejes simples, tándem y tridem
de diferentes cargas para un periodo de diseño de 20 años:
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Tabla 3: Número de Ejes Simples, Tándem y Tridem de Diferentes Cargas-Periodo de Diseño-Vía Circunvalar-San Andrés
Tabla 4: Parque Automotor Registrado en San Andrés Isla. Secretaria de Movilidad
De acuerdo a la información suministrada por la Secretaria de movilidad podemos
observar que los vehículos comerciales que son los que se tiene en consideración como
variable para el diseño son pocos comparados con los automóviles y motos, por lo que se
puede inferir que se considera como vías de MEDIO TRAFICO O T2
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Tabla 5: Calculo del Módulo de Reacción del Soporte (K) Combinado. BS-PCA
Los vehículos comerciales o camiones de 2 ejes grandes, se refieren en su gran mayoría
a volquetas, carro tanques, y demás vehículos transportan aproximadamente 15 toneladas,
el puerto de San Andrés es considerado como uno de los puntos por donde pasa toda la carga
que circula por las vías de la isla.
Los camiones de 3 y 4 ejes son identificados fácilmente porque pertenecen a TEXACO
que distribuye el combustible a los diferentes puntos de la isla los cuales su ruta es fija en el
recorrido, por lo que se pude delimitar y restringir su circulación solo por determinadas vías, los
otros pertenecen a la Sociedad Portuaria para transporte de contenedores que solo tienen
incidencia en el circuito de la zona céntrica.
Con estos criterios de tránsito para el periodo de diseño definidos se modela en BS-PCAA.
4.2 CARACTERISTICAS DE LA SUBRASANTE
La caracterización de la subrasante se obtuvo de estudios de suelos realizados por la
gobernación en diferentes vías de la isla, donde se puede concluir que la subrasante se clasifica
como SW-SC, formación de calizas coralinas poco cementadas, arenas calcáreas de grano fino a
grueso, blanco muy resistente, tiene unas características similares en su comportamiento por ser
suelos que vienen de una formación calcárea con un alto grado de consolidación. Clasificado de
acuerdo al manual de bajos, medios y altos volúmenes de tráfico como un suelo S2, CBR entre 2
y 5%, lo que da un CBR promedio de 3.5% equivalente a 35 MPa/m de K de reacción, valor que
es utilizado para la modelación en BS-PCAA.
4.3 CARACTERISTICAS DEL MATERIAL DE SOPORTE
Por no existir canteras en la isla y todo el material de subbase debe ser importada, la
gobernación a través de la Secretaria ha implementado utilizar el material de la demolición del
pavimento existente estabilizado con cemento como SBEC, lo que hace que para el diseño se
trabaje con un Kcombinado= 115 MPa/m
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Tabla 6: Modelación del Diseño en BS-PCA para MR-39
4.4 CARACTERISTICAS DEL CONCRETO HIDRAULICO
Para la modelación en BS-PCAA, se utilizaron manteniendo la misma estructura de
pavimento y evaluando para MR39, MR41, MR42 y MR43, para poder evaluar la sensibilidad de
la incidencia de la resistencia a la flexión del concreto en los espesores del pavimento, teniendo en
consideración que cualquier centímetro de concreto que se logre optimizar en el diseño es
representativo por los altos costo del concreto en la Isla.
4.4.1 Modelación MR-39:
Se observa que con MR-39 para las condiciones de transito presentadas, está cumpliendo
con los criterios de erosión y fatiga, aunque se podría optimizar un poco el diseño disminuyendo
a la estructura del pavimento para intentar llegar a un valor un poco más cercano al 100%, para
evitar que este sobrediseñada.
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Tabla 7: Modelación del Diseño en BS-PCA para MR-41
Tabla 8: Modelación del Diseño en BS-PCA para MR-42
4.4.2 Modelación MR-41:
4.4.3 Modelación MR-42:
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Tabla 9: Modelación del Diseño en BS-PCA para MR 43
4.4.4 Modelación MR-43:
La modelación para MR-41, MR-42, MR43 nos está dando el mismo consumo
por erosión y por fatiga, por lo que podemos inferir que para esta situación particular de
repeticiones aumentar la resistencia a la flexión no hace ningún impacto en el mejoramiento del
comportamiento del pavimento.
4.5 BERMAS Y JUNTAS
Las vías de San Andres en la mayoría no utilizan bermas, sino que se encuentran confinadas
por bordillos, lo que mejora las condiciones de comportamiento del pavimento ya que no está
sopensa a presentar movimientos que generen abertura de la junta longitudinal además que la
modelación se debe realizar no teniendo en cuenta la berma.
En lo referente a la junta puede ser reforzada con dovelas de acero liso o utilizar la
metodología de trabazón de agregados, ya que los volúmenes de tráfico no son altos. Pero siempre
tratando en lo posible de disminuir los riegos de escalonamiento que pueden generar bombeo a las
losas.
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5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Las condiciones especiales de la isla de San Andrés en cuanto a las restricciones de ingreso
de vehículos hace que las condiciones de proyección de tránsito para el periodo de diseño de 20
años no presenta no se ajusta a las proyecciones logarítmicas y lineales utilizadas normalmente
para la determinar los ejes equivalentes que a las que estará sometida el pavimento.
San Andrés los vehículos comerciales buses, camiones de dos ejes sencillos y tándem es lo
que más se puede evidenciar y que su número de repeticiones caracterizan al pavimento como de
bajo tráfico, por lo que es totalmente aplicable lo estipulado en la manual de bajos, medianos y
altos volúmenes de tránsito para pavimento rígido.
Las rutas establecidas de circulación de estos vehículos comerciales buses y camiones,
fácilmente pueden ser monitoreados y controlados para lograr disminuir espesores de las otras
vías.
Los materiales de subrasante presentan un comportamiento como S2, que es considerado
como un suelos con CBR entre 2 y 5%, por lo que consideramos que el valor para ser utilizado
como criterio de diseño es un CBR 3.5%, equivalente a 35 Mpa/m de Reacción.
El material de soporte se recomienda seguir utilizando la Base estabilizada con cemento de
acuerdo a la especificación particular de la Gobernación que es material resultante de la demolición
del pavimento triturado y mezclado con cemento que de una resistencia a la flexión a 7 días de 2.1
Mpa.
El Kcombinado, utilizado para las condiciones de subrasante de 35 Mpa/m y Base
estabilizada con cemento en un espesor de 15 cms, da como resultado un K de reacción equivalente
a 115 Mpa/m.
El concreto hidráulico a utilizar es en un espesor de 20 cms, el cual puede ser en MR-39,
teniendo en consideración los altos costo del material, ya que al realizar el análisis de
sensibilidad nos damos cuenta que para MR 41, MR 42 Y MR 43 los consumos por fatiga y erosión
son iguales por lo que no se justifica utilizar una mayor resistencia a la flexión.
La estructura de pavimento rígido ideal para las condiciones especiales de San Andrés Isla
es una Base estabilizada con cemento en un espesor de 15 cms, concreto MR-39 en un espesor de
20 cms, sin bermas con bordillos de confinamiento y las juntas pueden ser manejadas por trabazón
de agregados.
Se recomiendo a la gobernación realizar un Estudio con la aplicación de HDM4 para
planificar su mantenimiento y rehabilitación de las vías, además de buscar una mayor optimización
en los diseños y especificaciones utilizadas por la entidad con el fin de dar un mayor alcance físico
a las inversiones en vías que se vienen haciendo.
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BIBLIOGRAFÍA
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de Carga y Daño para Diseño de Pavimentos. Querétaro: Sociedad Mexicana de
Ingeniería Geotécnica. Londoño Naranjo, C., & Alvarez Pabón, J. A. (2008). Manual de diseño de pavimentos de
concreto para vías con bajos, medios y altos volúmenes de tránsito. Medellín, Colombia:
Instituto Colombiano de Productores de Cemento-ICPC. PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. (1984). Thickness Design for Concrete Highway
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Street Pavements. USA: Portland Cement Association. Salazar Rodriguez, A. (2011). Guia para el diseño y construcción de pavimentos
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México: Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto. Vásquez Varela, L. R. (2002). Curso de actualización en pavimentos. En L. R. Vásquez Varela,
Curso de actualización en pavimentos (págs. 253-290). Manizales: Gobernacion de
Caldas.