determinar el deterioro del pavimento flexible …

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DETERMINAR EL DETERIORO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE MEDIANTE

METODOLOGÍA DE AUSCULTACIÓN VIZIR Y PCI CON RELACIÓN AL CBR Y

LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO

LIZETH PAOLA RIVEROS TRIVIÑO

JHONATAN STIVENS GAITAN VEGA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA

INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D. C.

2019

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DETERMINAR EL DETERIORO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE MEDIANTE

METODOLOGÍA DE AUSCULTACIÓN VIZIR Y PCI CON RELACIÓN AL CBR Y

LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO

LIZETH PAOLA RIVEROS TRIVIÑO

JHONATAN STIVENS GAITAN VEGA

Monografía para optar al título de: Ingeniero Civil

Director Ingeniero

Hernando Villota Posso

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA

INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D. C.

2019

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Nota de aceptación ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________

____________________________________

Firma del presidente del Jurado

____________________________________ Firma del Jurado

____________________________________ Firma del Jurado

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Agradecemos a la Universidad Distrital Francisco José de Caldas y a todos los docentes, que con su guía y enseñanza nos formaron como profesionales capacitados para construir un mejor país. A nuestras familias por su apoyo, compresión y paciencia en este proceso de crecimiento profesional y personal; que, en los momentos difíciles, nos dieron la fortaleza para no rendirnos y seguir adelante. Al Ing. Hernando Villota por su guía y colaboración en esta etapa final de nuestra carrera.

5

TABLA DE CONTENIDO

TABLA DE CONTENIDO ................................................................................................. 5

GLOSARIO ................................................................................................................... 13

RESUMEN .................................................................................................................... 15

INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 16

1. IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ......................................... 17

2. JUSTIFICACIÓN .................................................................................................... 18

3. OBJETIVOS ........................................................................................................... 19

3.1. GENERAL ....................................................................................................... 19

3.2. ESPECÍFICOS ................................................................................................ 19

4. ALCANCE .............................................................................................................. 20

5. MARCO DE REFERENCIA .................................................................................... 21

5.1. MARCO DE ANTECEDENTES ....................................................................... 21

6. METODOLOGÍA .................................................................................................... 28

6.1. LOCALIZACIÓN DEL TRAMO DE VIA A INTERVENIR ...................................... 28

6.2. MICROZONIFICACION SECTORES UBICACIÓN DE VÍAS:.............................. 28

6.3. RECOLECCION DE INFORMACIÓN METODOLOGIA PCI Y. CALCULO DEL INDICE DE DETERIORO .......................................................................................... 28

6.4. RECOLECCION DE INFORMACIÓN METODOLOGIA VIZIR Y. CALCULO DEL INDICE DE DETERIORO .......................................................................................... 28

6.5. ENSAYOS DE LABORATORIO CBR Y COMPLEMENTARIOS; GRANULOMETRIA, LIMITE DE ATTERBERG Y DENSIDAD EN CAMPO. .............. 28

6.6. ESTUDIO DE TRANSITO ................................................................................... 28

6.7. DISEÑO DE LA ESCTRUCTURA DE PAVIMENTO MEDIANTE METODOLOGÍA AASHTO 93 ............................................................................................................... 29

6.8. VERIFICACIÓN DE NUMEROS ESTRUCTURALES (SN) ................................. 29

6.9. RESULTADOS ................................................................................................... 29

6.10. COMPARATIVO ENTRE METODOLOGÍAS VIZIR Y PCI ................................. 29

6.11. ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS MEDIANTE GRANULOMETRIA Y LÍMITES ................................................................................................................. 29

Se realiza comparación de los resultados obtenidos mediante los ensayos de laboratorio en campo y las condiciones óptimas del material al momento de construida la vía. 29

6.12. ANALISIS DE COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DE LA VIA MEDIANTE PARAMETROS ESTABLECIDOS POR METODOLOGIA AASHTO 93 Y METODOLOGIAS DE AUSCULTACIÓN VIZIR Y PCI. .............................................. 30

6.13. ANALISIS DE RESULTADOS ......................................................................... 30

6

7. DESARROLLO DEL PROYECTO .......................................................................... 31

7.1. UBICACIÓN DEL TRAMO .................................................................................. 31

7.1.1 UBICACIÓN INSPECCIÓN VÍA METODOLOGIA VIZIR Y PCI ......................... 32

7.2 MICROZONIFICACION DE LAS VIAS EVALUADAS........................................ 32

TIPO DE SUELO SECTOR GALERÍAS .......................................................... 33

7.3 RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN METODOLOGIA PCI Y. CALCULO DEL INDICE DE DETERIORO .............................................................................................. 33

Esta metodología se fundamenta en la inspección visual del deterioro de pavimentos existentes según su tipo, severidad (alta, media y baja) extensión y cantidad de daños presente en un tramo de vía. ......................................................................................... 33

7.3.1 PRODECIMIENTO DE EVALUACIÓN ............................................................ 34

7.3.1.1 Determinación de unidades de muestreo .............................................. 34

7.3.1.2 Determinación número de unidades de muestreo por tramo ................. 34

7.3.1.3 Inspección visual en campo .................................................................. 34

7.3.2 CÁLCULO PCI ......................................................................................... 35

7.3.2.1 Calculo dé % Densidad y valor deducido .............................................. 35

............................................................................................................................... 36

7.3.3 Determinación del número máximo admisible de valores deducidos (m).. 36

7.3.4 Cálculo del máximo valor deducido corregido, CDV. ................................ 37

7.3.5 Calculo PCI de la muestra ........................................................................ 38

7.3.6 Calculo PCI del tramo de vía .................................................................... 38

7.4 . METODOLOGIA VIZIR ..................................................................................... 38

7.4.1 Manual para la inspección visual de pavimentos flexibles (Convenio interadministrativo 0587 -03 de 2006). ....................................................................... 39

7.4.2 Recolección de datos ............................................................................... 39

7.4.3 Análisis de la información ......................................................................... 42

7.4.4 Guía Metodológica para el diseño de obras de rehabilitación de pavimentos asfalticos de carreteras. ............................................................................................. 43

7.4.5 Recolección de información ..................................................................... 43

Fuente: Propia........................................................................................................ 46

7.4.6 Determinación de nivel de gravedad por tramo ........................................ 47

7.4.7 Determinación de los índices ................................................................... 48

7.4.8 Clasificación del estado del pavimento ..................................................... 52

7.5 DETERMINACIÓN CBR, Y OTROS ENSAYOS COMPLEMENTARIOS MEDIANTE ENSAYO DE LABORATORIO.................................................................... 53

7.5.1 ENSAYO DE LABORATORIO CBR ................................................................ 53

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7.5.2 CBR REAL CON DENSIDADES EN CAMPO.................................................. 55

7.6 ESTUDIO DE TRANSITO TRAMO PRINCIPAL.................................................. 57

7.6.1 TRABAJO EN CAMPO – AFOROS ................................................................. 57

7.6.2 TRANSITO PROMEDIO DIARIO..................................................................... 58

7.7 DISEÑO DE PAVIMENTO CON METODOLOGIA AASHTO 93 .............................. 60

7.8 VERIFICACIÓN DE NUMEROS ESTRUCTURALES (SN) AASHTO 93 .............. 67

7.10 RESULTADOS OBTENIDOS.............................................................................. 77

7.10.1 ÍNDICE DE DETERIORO MEDIANTE METODOLOGÍA DE AUSCULTACIÓN PCI. 78

7.10.2 ÍNDICE DE DETERIORO MEDIANTE METODOLOGÍA DE AUSCULTACIÓN VIZIR 67

7.10.3 DATOS DE CBR REALES .............................................................................. 68

7.10.4 OTROS ENSAYOS DE LABORATORIO ......................................................... 72

7.10.4.1 Granulometría....................................................................................... 72

7.10.5 Límite de Atterberg ................................................................................... 74

7.11 RELACION ENTRE LOS INDICES DE DETERIORO VIZIR Y PCI ................. 75

8 CONCLUSIONES .................................................................................................. 89

10 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 93

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LISTA DE TABLAS

Tabla 1 EJES EQUIVALENTES CARRIL DE DISEÑO .................................................. 23 Tabla 2 Especificación de apiques realizados ............................................................... 24 Tabla 3 Parámetros estructurales AASHTO 93 ............................................................. 25 Tabla 4 Estructura de rehabilitación .............................................................................. 26 Tabla 5 Longitudes de unidades de muestreo asfálticas. .............................................. 34 Tabla 6 Índice de condiciones del pavimento ................................................................ 35 Tabla 7 Ejemplo agrupación de datos ........................................................................... 38 Tabla 8 Tabla guía de identificación de daños y gravedad metodología VIZIR .............. 40 Tabla 9 Memoria en campo recolección de datos metodología VIZIR ........................... 41 Tabla 10 Registro fotográfico evidencia de fallas metodología VIZIR ............................ 42 Tabla 11 Resumen de datos y obtención de porcentaje de daños metodología VIZIR .. 42 Tabla 12 Deterioros tipo A ............................................................................................. 43 Tabla 13 Deterioros tipo B ............................................................................................. 44 Tabla 14 Niveles de gravedad de los deterioros Tipo A ................................................. 44 Tabla 15 Niveles de gravedad de los deterioros tipo B .................................................. 46 Tabla 16 Relación niveles de gravedad juntas metodologías VIZIR .............................. 46 Tabla 17 Deterioros del tipo A características de dimensiones y severidad ................... 47 Tabla 18 Determinación de índice de deterioro superficial del pavimento flexible por metodología VIZIR ........................................................................................................ 49 Tabla 19 Determinación de índices If e Id ..................................................................... 50 Tabla 20. Determinación índice de deterioro Is ............................................................ 51 Tabla 21 Corrección del índice de deterioro superficial ................................................. 51 Tabla 22 Clasificación del estado del pavimento de acuerdo a Is. ................................. 52 Tabla 23 Ubicación toma de las muestras ..................................................................... 54 Tabla 24. Aforo de transito ............................................................................................ 57 Tabla 25. Resumen de aforo de transito ........................................................................ 58 Tabla 26. Factores de equivalencia ............................................................................... 59 Tabla 27. Niveles de confiabilidad sugeridos para diferentes carreteras ....................... 60 Tabla 28. Determinación desviación normal estándar ................................................... 61 Tabla 29 Rangos de transito contemplados................................................................... 62 Tabla 30 Promedio anual tanto de precipitación y temperatura en Bogotá .................... 63 Tabla 31 Condiciones de humedad para el ensayo ....................................................... 64 Tabla 32 Determinación del módulo resiliente (E) ......................................................... 65 Tabla 33. Estructuras de vía recomendada ................................................................... 66 Tabla 34 Porcentajes de Fisuras en K0+000 hasta k0+100 ........................................... 69 Tabla 35 Valores sugeridos para los coeficientes estructurales en capas de pavimento deterioradas .................................................................................................................. 70 Tabla 36 Datos iniciales para diseño de estructura de pavimento por metodología AASHTO 93 .................................................................................................................. 72 Tabla 37 Niveles de confiabilidad sugeridos .................................................................. 73 Tabla 38 Desviación estándar acumulada Zr ................................................................. 73 Tabla 39 Resultados obtenidos mediante software de diseño DIAASHTO93 ................ 76

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Tabla 40 Comportamiento estructural con espesores de capas propuestas .................. 77 Tabla 41. Resultados índices de deterioro por método PCI ........................................... 78 Tabla 42 Índice de deterioro superficial por metodología VIZIR..................................... 67 Tabla 43. Resultados CBR para la subrasante .............................................................. 68 Tabla 44. CBR campo, tramo Cra. 21 con Cll. 52 .......................................................... 69 Tabla 45. CBR campo, tramo Cra. 21 con Cll. 50 .......................................................... 70 Tabla 46. CBR campo, tramo Cra. 21 con Cll. 53b ........................................................ 71 Tabla. 47 Resultados CBR con densidad de campo ...................................................... 72 Tabla 48. Franjas granulométrica del material de base granular ................................... 72 Tabla 49 Resumen resultados obtenidos en todos los tramos ....................................... 77 Tabla 50. Resultados SN requerido vs SN aportado ..................................................... 78 Tabla 51 Comportamiento estructura inicial vs estructura deteriorada con respecto a su número estructural (SN) ................................................................................................ 79 Tabla 52 SN aportados por los espesores nuevos propuestos ...................................... 80 Tabla 53 Espesor capa de asfalto nueva vs espesor capa de asfalto propuesta ........... 81 Tabla 54 Fallas superficiales en tramo 1 K0+000 a K0+410 .......................................... 82 Tabla 55 Coeficiente estructural pavimento nuevo vs pavimento deteriorado ................ 83 Tabla 56 Espesor capa de asfalto nueva vs espesor capa de base granular propuesta 84 Tabla 57 Espesor capa de asfalto nueva vs espesor capa de Subbase granular propuesta ...................................................................................................................................... 85

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LISTA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 tramo de intervención para análisis de datos ............................................. 31 Ilustración 2 Distribución del tramo para estado superficial de la vía ............................. 32 Ilustración 3 Mapa de microzonificación de Bogotá, sector Galerías ............................. 33 Ilustración 4 Datos para la obtención de gravedad de daños......................................... 48 Ilustración 5. Ubicación apique, muestras enviadas al laboratorio ................................. 53 Ilustración 6. Intervenciones de donde se extrajeron las muestras ............................... 54 Ilustración 7. Ubicación medición de densidades en campo .......................................... 55 Ilustración 8 Estructura actual del pavimento ................................................................ 66 Ilustración 9 Ejemplo de resultados arrojados por software de diseño AASHTO ........... 75 Ilustración 10 Ejemplo de recalculo de espesores ......................................................... 75 Ilustración 11. Resultados ensayo Límite de Atterberg .................................................. 74

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LISTA DE GRÁFICOS

Gráfica 1. Densidad y severidad de los daños ejemplo: falla Piel de cocodrilo .............. 36 Gráfica 2. Grafica para determinar el CDV .................................................................... 37 Gráfica 3. Ensayo de laboratorio. Proctor y CBR ........................................................... 56 Gráfica 4. Determinación CBR real con Densidad de campo, Tramo Cra. 21 con Cll. 52 ...................................................................................................................................... 69 Gráfica 5. Determinación CBR real con Densidad de campo, Tramo Cra. 21 con Cll. 50 ...................................................................................................................................... 70 Gráfica 6. Determinación CBR real con Densidad de campo, Tramo Cra. 21 con Cll. 53 ...................................................................................................................................... 71 Gráfica 7. Granulometría 1ra Sección Vía Principal Galerías ........................................ 73 Gráfica 8. Granulometría 2da Sección Vía Principal Galerías ....................................... 73 Gráfica 9. Resultados ensayo límite de Atterberg .......................................................... 74 Gráfica 10. Área afectada, metodología auscultación Vizir ............................................ 75 Gráfica 11. Porcentaje de afectación por tipo de fallas .................................................. 76 Gráfica 12. Comparativos índices de deterioro metodología PCI y VIZIR ...................... 77 Gráfica 13. Coeficientes estructurales de la base y subbase ......................................... 86

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LISTA DE ANEXOS

Anexo 1. Memorias de campo y cálculos metodología auscultación PCI.

Anexo 2. Memorias de campo y cálculos metodología auscultación VIZIR.

Anexo 3. Ensayos de laboratorio.

Anexo 4. Estudio de tránsito y diseño metodología ASSHTO 93.

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GLOSARIO

PAVIMENTO

Un pavimento está constituido por un conjunto de capas superpuestas

relativamente horizontales, que se diseñan y construyen técnicamente con

materiales apropiados y adecuadamente compactados. Estas estructuras

estratificadas se apoyan sobre la subrasante de una vía obtenida por el

movimiento de tierras en el proceso de exploración y que han de resistir

adecuadamente los esfuerzos que las cargas repetidas del tránsito le transmiten

durante el periodo para el cual fue diseñada la estructura de pavimento1. Así

mismo los pavimentos se clasifican en 4 tipos de pavimento: pavimentos flexibles,

pavimentos semi – rígidos, pavimentos rígidos y pavimentos articulados, para el

caso de esta investigación necesitamos tener claro el concepto de pavimento

flexible y pavimento rígido.

PAVIMENTOS RIGIDOS

Son aquellos que están constituidos por una losa de concreto hidráulico, apoyado

sobre la subrasante o sobre una capa, de material seleccionado, la cual se

denomina subbase del pavimento rígido2.

PAVIMENTOS FLEXIBLES

Son aquellos que tienen revestimiento asfáltico sobre una capa de base granular.3

DETERIORO

El deterioro es el desgaste que se produce por obra del uso, de fenómenos climáticos, accidentes, hechos voluntarios, o del paso del tiempo que afecta tanto a las cosas animadas como inanimadas.

El deterioro es un concepto negativo que indica que la apariencia o la función de algo o alguien es menor con referencia a otro estado anterior4

1 MONTEJO FONSECA, ALFONSO. (2002) Ingeniería de pavimentos para carretera. Segunda Edición

2 MONTEJO FONSECA, ALFONSO. (2002) Ingeniería de pavimentos para carretera. Segunda Edición

3 UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN. (2004). Pavimentos (Texto guía). Facultad de ciencias y tecnología. 4 DE CONCEPTOS. Concepto de deterioro. Recuperado https://deconceptos.com/general/deterioro

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AUSCULTACION

Conjunto de operaciones (medidas, tratamiento de las lecturas, análisis e

interpretación) cuyo objeto es medir, con la mayor precisión, los diversos

deterioros superficiales de pavimentos de manera que se pueda evaluar su

comportamiento5.

MODULO RESILIENTE

De aquí se desprende el concepto de módulo resiliente, el cual está definido como

el esfuerzo desviador repetido aplicado en compresión triaxial entre la

deformación axial recuperable. Así pues, el concepto de módulo resiliente está

ligado invariablemente a un proceso de carga repetida.

CBR

El Ensayo CBR (California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de Soporte de

California) mide la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo y para poder

evaluar la calidad del terreno para subrasante, sub base y base de pavimentos.

Se efectúa bajo condiciones controladas de humedad y densidad.

5 LANAMMEUCR. LABORATORIO NACIONAL DE MATERIALES Y MODELOS ESTRUCTURALES. Universidad

de Costa Rica. Manual de Auscultación visual de pavimentos MAV 2012.

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RESUMEN

El presente trabajo de grado se realizó con el fin de identificar la correlación de

las metodologías de inspección visual VIZIR (francés) aplicada por el INVIAS y la

PCI (norteamericana) las cuales nos permiten por medio de la inspección visual

obtener el reporte de los daños en vías existentes, y el grado de deterioro de estas;

con el ensayo de laboratorio CBR (Relación de Soporte de California) el cual

evalúa la calidad del terreno para subbase y base.

Los resultados nos permitieron establecer la metodología más adecuada para

identificar el estado del pavimento, y determinar la relación entre el deterioro de

los tramos de vías con los resultados de las características mecánicas de la

estructura del pavimento, mediante la revisión de los ensayos de laboratorio; CBR,

Granulometría, Limite de Atterberg, estos ensayos fueron realizados a la

estructura de la vía. Luego de identificar estas características, realizo un estudio

de tránsito y se planteó un diseño de vía con las condiciones actuales de deterioro,

mediante metodología AASHTO 93, para el cálculo del número estructural SN

aportado y el SN requerido con un diseño de la vía para condiciones óptimas.

Palabras Claves: Pavimento, deterioro, auscultación, subbase, base,

granulometría, límite de atterberg, densidad, transito, diseño.

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INTRODUCCIÓN

El desarrollo del país se ve reflejado principalmente en su infraestructura, y es por

esa razón que el estado de la red vial a lo largo del territorio nacional debe ser

óptimo, cumpliendo con los requisitos mínimos en cuanto a condiciones de

servicio y diseños estructurales establecidos en las normas actuales vigentes; así

las cosas, el mejoramiento de las vías requiere estrategias de conservación,

mantenimiento y rehabilitación para que estas den alcance a los parámetros de

aceptación en base a la norma.

Con el fin de identificar el grado de deterioro de la vía en estudio, nos encontramos

con la existencia de dos metodologías extranjeras VIZIR y PCI, la metodología

VIZIR es la metodología aprobada y utilizada por el instituto nacional de vías

INVIAS, mientras que la metodología PCI es norteamericana; estas identifican el

estado actual y el grado de deterioro en vías existentes de una forma cualitativa.

Estas metodologías nos dan un acercamiento inicial de la necesidad de realizar

mantenimiento y/o rehabilitación en vías. Pero, al ser una metodología cualitativa

es necesario complementar el estudio para identificar las condiciones

estructurales de la vía y finalmente, generar un planteamiento adecuado para el

mantenimiento y/o rehabilitación en vías.

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1. IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

El desarrollo de las ciudades y el crecimiento poblacional va a niveles acelerados,

requiriendo al mismo tiempo una expansión de su infraestructura vial, que cumpla

con los requerimientos, para la adquisición de los recursos necesarios de

sostenibilidad de sus habitantes.

Por tal motivo, se ha convertido como prioridad del plan de desarrollo de nuestro

país, garantizar la operación de las vías, conservando las características

necesarias de funcionalidad para las cuales fueron construidas; sin embargo, es

de todos conocido que la mayor parte de las vías en el territorio nacional se

encuentren deterioradas, por falta de mantenimiento en la red vial, generando un

servicio deficiente. Es por esto, que se hacen necesario la utilización de

metodologías de auscultación las cuales nos permite realizar una evaluación de

las condiciones superficiales de los pavimentos, para identificar los tipos,

magnitud y severidad de cada uno de los daños que afectan el pavimento, para

posteriormente realizar el diseño de obras de rehabilitación.

La importancia de la auscultación para la ejecución de obras de rehabilitación de

vías se ha hecho tan importante, que se han desarrollado varias metodologías;

sin embargo en el caso de Colombia el Instituto Nacional de Vías (INVIAS) adopto

la metodología francesa VIZIR tanto para pavimentos rígidos como pavimento

asfáltico, y es esta la que actualmente se encuentra en vigencia, y con la cual se

han realizado inspecciones de daños en vías, que hacen parte de la red vial

nacional; esta metodología manejan formatos y manuales correspondientes a

todos los daños posible en vías.

Pero, se cuenta con otras metodologías extranjeras, una de estas es la

metodología PCI, y se hace necesario realizar una comparación e identificar

ventajas y desventajas de cada una.

La relación que puede existir entre la calidad del material del suelo, su estructura

de vía con base a la resistencia y las características de la subrasante; desempeña

un papel importante en cuanto a funcionalidad y deterioro del pavimento. Para lo

cual, se desea realizar un análisis a fondo de la relación que existe entre el CBR,

granulometría, límite de Atterberg, densidad en campo, estudio de tránsito y

diseño de pavimento por metodología ASSHTO 93 que arrojaran como resultado

las características geotécnicas de la estructura de vía respecto con el deterioro

del pavimento.

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2. JUSTIFICACIÓN

Establecer la relación de las metodologías de auscultación estadounidense y la

francesa, para determinar el estado superficial del pavimento flexible con el CBR

inicial y actual en cada uno de los tramos intervenidos, comparando los resultados

obtenidos mediante la práctica de ambas metodologías en la ciudad de Bogotá, lo

anterior con el fin de analizar y concluir aportes importantes relacionados a la

influencia del CBR, características geotécnicas del suelo y la carga diaria que

soportan las vías por el tránsito de vehículos en los índices de deterioro del

pavimento determinados con las metodologías de auscultación usadas en esta

investigación, además de verificar si los ensayos cualitativos se asemejan en sus

resultados a los resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio, estudio de

tránsito y diseño pavimentos mediante metodología AASHTO 93.

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3. OBJETIVOS

3.1. GENERAL

Determinar la relación que existe entre el CBR y la estructura de pavimento con

cada una de las metodologías de auscultación VIZIR y PCI.

3.2. ESPECÍFICOS

Establecer el estado del superficial del pavimento en un tramo de la ciudad de Bogotá ubicado en la carrera 21 entre calles 53ª Bis y calle 49.

Analizar los resultados obtenidos mediante las prácticas realizadas tanto para índice de deterioro como para el modo de intervención en la rehabilitación de la vía.

Relacionar los resultados obtenidos en la práctica de cada una de las metodologías en los tramos de vías intervenidos con el CBR.

Verificar las características geotécnicas actuales de la estructura de las vías, mediante otros ensayos de laboratorio complementarios como son Granulometría, Limite de Atterberg y densidad en campo.

Identificar la carga diaria que afectan la vía mediante estudio de tránsito.

Generar un diseño de pavimento mediante metodología AASHTO 93.

Comparar los resultados obtenidos con las metodologías visuales PCI y VIZIR, con los resultados cuantitativos obtenidos con los ensayos de laboratorio, estudio de tránsito y diseño de pavimento mediante metodología AASHTO 93.

Relacionar los resultados obtenidos de manera cualitativa mediante la aplicación de las metodologías de auscultación que determinan el estado de deterioro de la vía, y los resultados cuantitativos arrojados por el numero estructural SN, deformaciones y esfuerzos en la vía.

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4. ALCANCE

Realizar un análisis comparativo entre la relación que se encuentra entre los

resultados obtenidos mediante las metodologías de auscultación visual del estado

superficial de las vías (VIZIR Y PCI), y las características físico-mecánicas de los

materiales que componen la estructura de la vía (CBR, granulometría, límites de

atteberg), y su comportamiento frente al sometimiento de las cargas (coeficientes

estructurales, números estructurales, esfuerzos y deformaciones).

Lo anterior con el fin de determinar la influencia que existe entre las

características, en cuanto a resistencia de la subrasante y los tipos de patologías

existentes en el tramo intervenido.

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5. MARCO DE REFERENCIA

5.1. MARCO DE ANTECEDENTES

En junio de 2012 fue publicado en la revista L’esprit Ingénieux el trabajo de investigación: Índice de condición del pavimento de la vía los Hongos – San Francisco – Glorieta, Tunja. Usando las metodologías Vizir y PCI por Martin Ernesto Riascos Caipe – Hiovann Zamir Perez Chaparro, ingenieros civiles.

La investigación es un estudio para determinar el deterioro de la estructura de pavimento en función de los daños existentes, severidad y extensión de estos, mediante el comparativos de las metodologías Vizir y PCI, en la vía los Hongos – San Francisco – Glorieta, Tunja.

El estudio se concentra en dicha vía, ya que los autores identificaron que esta, tiene un alto deterioro y su mantenimiento es casi nula, con algunos parcheos en sectores críticos; se identifica que uno de los factores del deterioro fue por un alto desarrollo habitacional, y la vía actualmente no cumple con la demanda existente.

Se realizó la evaluación cualitativa de los daños presentados en la vía, mediante las metodologías de inspección visual PCI y VIZIR; realizando un comparativo entre esas, arrojando los siguientes resultados:

Grafica 1 Comparación valores PCI vs VIZIR

Fuente: Artículo índice de condición de pavimentos de la vía los Hongos – San Francisco – Glorieta, Tunja. Usando las metodologías Vizir.

22

Se identifica con la gráfica que las metodologías arrojaron resultados similares, teniendo como diferencia los rangos de criterios de calificación, pero un comportamiento similar entre tramos.

También determinaron que las diferencias entre tramos evaluados por cada metodología arrojan más homogeneidad en la metodología VIZIR, y más diferencias entre tramos en la metodología PCI, esto debido a la diferencia en las áreas de los daños.

Por practicidad al ser este un sector rural de gran extensión , los autores recomiendan VIZIR, y para vías urbanas de menor longitud PCI, por su calificación más detallada.

Los datos arrojados por las metodologías indican que el 42% de la vía está en buen estado con algunas fisuras por sellar, el 39% en regular estado y 19% en mal estado, esta última se identificó que la vía en varios sectores necesita construcción total de la estructura, ya que en tramos no presenta capa de rodadura y la capa granular se encuentra contaminada y se presentan baches; adicionalmente, se recomienda la construcción de obras de drenaje.

Una segunda investigación de diciembre de 2016 fue presentada en la Universidad Militar Nueva Granada, el trabajo de grado Análisis y diseño de pavimentos para vía en rehabilitación en la localidad de Puente Aranda mediante toma de deflectrometría, información de campo y ensayos de laboratorio por Camila Andrea Ortiz, como requisito para optar al título de ingeniero de pavimentos.

El trabajo consiste en realizar el diseño de pavimentos mediante metodología AASHTO 93 para una vía en rehabilitación, de acuerdo a las características geotécnicas de la estructura de pavimentos determinados por ensayos de laboratorio, CBR, Granulometría y límite de Atterberg; mediciones de deflectrometría y estudio tránsito.

La evaluación del pavimento mediante metodología AASHTO 93 se realiza utilizando la siguiente ecuación:

Formula 1 Formula AASHTO 93 para diseño de pavimentos

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Donde:

1. N ejes equivalente de 80kN, conforme a las recomendaciones del IDU se

realizará el análisis para un periodo de 10 años para pavimento flexible.

El autor inicialmente realiza el conteo vehicular, para luego realizar la proyección de 10 años. Arrojando los siguientes resultados:

Tabla 1 EJES EQUIVALENTES CARRIL DE DISEÑO

Fuente: Trabajo de grado. Análisis y diseño de pavimentos para vía en rehabilitación en la localidad de Puente Aranda mediante toma de

deflectrometría, información de campo y ensayos de laboratorio. Camila Ortiz

El número de ejes equivalente de diseño proyectado para 10 años es de 2,77133 x 105.

2. Zr. Desviación estándar normal o la confiabilidad: Teniendo en cuenta el tipo de carretera que son locales el valor de Zr es de -0,842

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3. So. Error estándar combinado de la predicción del tránsito y de la predicción del comportamiento: Para estructuras nueva el valor de So

es de 0,45.

4. PSI. Pérdida de serviciabilidad: Es determinado mediante las recomendaciones de la ASSHTO, índice de serviciabilidad inicial para un pavimento flexible y como índice final 2.2 para vías secundarias como las que se están diseñando. Entonces, el valor de la perdida de servicialidad es de 2.0.

5. MR. Módulo de resiliente de la subrasante (kg/cm²): Se calcula mediante la siguiente formula, con un CBR de diseño.

𝑀𝑟 = 130 𝐶𝐵𝑅1/14

Este CBR de diseño, el autor lo determinó mediante ensayos de laboratorio en 3 apique ubicados en la vía evaluada a continuación se muestra un resumen de los resultados encontrados:

Tabla 2 Especificación de apiques realizados



6. SN. Número estructural determinado por Coeficientes de las Capas: es un coeficiente una medida de la capacidad de cada material en la estructura del pavimento:

7. SN= aiDi+aiDimi+aiDimi ai = Coeficiente estructural de la capa i. Di = Espesor de la capa i mi = Coeficiente de drenaje de la capa granular i.

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Para el cálculo del SN efectivo actual de la vía se llevó a cabo el ensayo de deflectometría, este ensayo mide las deflexiones en la estructura, arrojando los siguientes resultados:

Tabla 3 Parámetros estructurales AASHTO 93



El SN efectivo determinado por el ensayo es de 2,64

El autor con la metodología AASHTO 93 realiza el diseño del pavimento, para el cálculo del SN requerido:

26

Tabla 4 Estructura de rehabilitación



Teniendo en cuenta los valores de SN de 2,64 arrojados por la deflectrometría, se

determinó que es necesario realizar rehabilitación a la vía en estudio; y teniendo

en cuentas los resultados de SN requerido fueron de 3,49 y 3,46 para las dos

alternativas de diseño.

27

Finalmente, el autor con los datos del diseño de la estructura del pavimento realiza

el planteamiento del presupuesto más conveniente según las dos alternativas

encontradas.

El planteamiento de los trabajos anteriores identifica el comparativo de las

metodologías VIZIR y PCI que son mediciones cualitativas del estado y deterioro

del pavimento, y por otro lado el diseño de pavimentos teniendo en cuenta

mediciones cuantitativas, como son los son estudios de suelo para identificar

condiciones geotécnicas de la estructura de la vía, deflexiones de la estructura

sometidos a una carga y estudio de transito; pero no se evidencia una correlación

entre estos dos tipos de mediciones cualitativas y cuantitativas para determinar el

estado de la estructura de un pavimento y garantizar que complementa el estudio

final.

28

6. METODOLOGÍA

6.1. LOCALIZACIÓN DEL TRAMO DE VIA A INTERVENIR

Para este proyecto se tomó un tramo de vía correspondientes a la zona urbana

de la ciudad de Bogotá ubicado en la carrera 21 entre calles 53ª Bis y calle 49.

Que cuenta con una longitud de 410 metros.

6.2. MICROZONIFICACION SECTORES UBICACIÓN DE VÍAS:

Para determinar el tipo de suelo que soporta la estructura de la vía para el tramo

seleccionado, se investigó la microzonificación de las zonas.

6.3. RECOLECCION DE INFORMACIÓN METODOLOGIA PCI Y. CALCULO DEL INDICE DE DETERIORO .

Con el fin de determinar las características cualitativas del deterioro en las vías,

se realizó la visita a campo para inspeccionar las vías mediante metodología de

auscultación PCI. Luego, con los resultados del trabajo en campo, se calcula el

índice de deterioro de cada uno de los tramos

6.4. RECOLECCION DE INFORMACIÓN METODOLOGIA VIZIR Y. CALCULO DEL INDICE DE DETERIORO .

Se repite el procedimiento del punto anterior, pero utilizando la metodología de

auscultación VIZIR

6.5. ENSAYOS DE LABORATORIO CBR Y COMPLEMENTARIOS;

GRANULOMETRIA, LIMITE DE ATTERBERG Y DENSIDAD EN CAMPO.

Con el fin de identificar las condiciones estructurales de la vía se realizaron

ensayos de laboratorio a la estructura; CBR, granulometría, límite de Atterberg, y

densidades de campo. Se realizaron 3 apiques en el tramo intervenido que nos

sirvieron como muestras para evaluar las características físicas y mecánicas de

la estructura del pavimento. Estos ensayos se realizaron en el laboratorio

Bateman.

6.6. ESTUDIO DE TRANSITO

Con el fin de verificar el volumen vehicular que soporte las vías evaluadas, y la

cargas que soportan estas; se realiza un estudio de transito de dos días de la

semana, un día típico (entre semana) y un día atípico (fin de semana), para

calcular el número de ejes equivalentes.

29

6.7. DISEÑO DE LA ESCTRUCTURA DE PAVIMENTO MEDIANTE METODOLOGÍA AASHTO 93

Se realizó la verificación de la estructura de la vía, mediante el diseño de

pavimentos utilizando la metodología AASHTO 93, tomando como guía el libro de

“Ingeniería de Pavimentos para carreteras” de Alfonso Motejo Fonseca.

6.8. VERIFICACIÓN DE NUMEROS ESTRUCTURALES (SN)

Se generó un análisis de los parámetros requeridos por la metodología AASHTO

93 con las características físicas encontradas en campo, mediante SN requerido

y SN aportado en el tramo de vía intervenido; generando un comparativo de las

falencias estructurales, con las condiciones óptimas de esta.

6.9. RESULTADOS

Se presenta resumen de los resultados obtenidos por las metodologías VIZIR y

PCI para la identificación del estado de deterioro del pavimento, resultados de

ensayos de laboratorio (CBR, granulometría y límites de Atterberg) estudio de

tránsito, diseño de la estructura de pavimentos mediante metodología AASSHTO

93 y comportamiento de la estructura mediante metodología Racional para diseño

de pavimentos.

6.10. COMPARATIVO ENTRE METODOLOGÍAS VIZIR Y PCI

Se realiza un comparativo entre las metodologías de auscultación VIZIR Y PCI

para identificar si sus resultados son similares y que diferencias se identifican,

ventajas y desventajas de utilizar cada metodología.

6.11. ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS MEDIANTE GRANULOMETRIA Y LÍMITES

Se realiza comparación de los resultados obtenidos mediante los ensayos de laboratorio en campo y las condiciones óptimas del material al momento de construida la vía.

30

6.12. ANALISIS DE COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DE LA VIA MEDIANTE PARAMETROS ESTABLECIDOS POR METODOLOGIA AASHTO 93 Y METODOLOGIAS DE AUSCULTACIÓN VIZIR Y PCI.

Se hizo un análisis de los resultados obtenidos en cuanto a las características

mecánicas de la estructura de la vía, parámetros que fueron obtenidos mediante

metodología AASHTO 93, para diseño de vías y el estado superficial del

pavimento mediante metodologías de auscultación visual VIZIR y PCI.

6.13. ANALISIS DE RESULTADOS

Teniendo en cuentas los resultados comparativos, determinados en los puntos

anteriores, se generó un análisis identificando la relación que existe en cuanto al

estado actual de la estructura de pavimento, identificado mediante las diferentes

metodologías mencionados anteriormente.

31

7. DESARROLLO DEL PROYECTO

7.1. UBICACIÓN DEL TRAMO

Para este proyecto se tomó un tramo de vía correspondientes a la zona urbana

de la ciudad de Bogotá ubicado en la carrera 21 entre calles 53ª Bis y calle 49.

Que cuenta con una longitud de 410 metros.

Este para realizar el comparativo cualitativo entre las metodologías de

auscultación y cuantitativo con los ensayos de laboratorio, estudio de tránsito y

diseño de la estructura de pavimentos, se tomó la vía principal ubicada en

Galerías, la línea roja representa el tramo intervenido carril occidental, y de sentido

Norte-sur el tramo intervenido consta de 410 metros con un ancho promedio de

5,4 m para un área total de 2214 m2 de pavimento flexible.

Ilustración 1 tramo de intervención para análisis de datos

Fuente: Google Maps

32

7.1.1 UBICACIÓN INSPECCIÓN VÍA METODOLOGIA VIZIR Y PCI

El estado superficial de la vía se determinó en dos secciones: Por la carrera 21 la

primera sección desde la calle 53aBis hasta la calle 52 y la siguiente desde la calle

52 hasta la calle 49 así como se muestra en la siguiente ilustración donde se

dividen las secciones intervenidas.

Ilustración 2 Distribución del tramo para estado superficial de la vía Fuente: Google Maps

7.2 MICROZONIFICACION DE LAS VIAS EVALUADAS

Para determinar el tipo de suelo natural que soporta la estructura de la vía, se

revisó el mapa de microzonificación de Bogotá, mediante la plataforma

GEOPORTAL del IDIGER:

33

TIPO DE SUELO SECTOR GALERÍAS

Ilustración 3 Mapa de microzonificación de Bogotá, sector Galerías Fuente: Geo portal – IDIGER

El tipo de suelo en Galerías según mapa de microzonificación de Bogotá es

Lacustre 200, esto quiere decir que son suelos blandos, con arcillas limosas o

limos arcillosas. con un espesor del depósito de 100 a 200 m. Se verifica el tipo

de suelo con los ensayos de caracterización del material de la vía, donde se

evidencias alto índice de plasticidad por presencia de finos.

7.3 RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN METODOLOGIA PCI Y. CALCULO DEL INDICE DE DETERIORO

Esta metodología se fundamenta en la inspección visual del deterioro de pavimentos existentes según su tipo, severidad (alta, media y baja) extensión y cantidad de daños presente en un tramo de vía.

34

7.3.1 PRODECIMIENTO DE EVALUACIÓN

7.3.1.1 Determinación de unidades de muestreo Dependiendo el ancho de calzada de la vía escogida se determina la longitud de

cada unidad de muestreo en la vía, el área de cada muestra estará entre 230 ± 93

m²; en el siguiente cuadro se muestra la relación entre la longitud calzada y la

longitud de la unidad de muestreo:

Fuente: Pavement Condition INDEX (PCI) Para pavimentos asfalticos de

concreto en carreteras.

7.3.1.2 Determinación número de unidades de muestreo por tramo

Para efectos del proyecto se tomó el número mínimo indicado en el manual, que

son 5 unidades de muestreo para cada tramo de vía.

7.3.1.3 Inspección visual en campo

El levantamiento de datos en campo se realizó con el siguiente formato; en este

se identifican 10 tipos de daños, los cuales se clasifican en severidad; alta (H),

media (M), baja (L); y extensión (longitud o área según el tipo de daño)

Tabla 5 Longitudes de unidades de muestreo asfálticas.

35

Fuente: Pavement Condition INDEX (PCI) Para pavimentos asfalticos de

concreto en carreteras.

7.3.2 CÁLCULO PCI

7.3.2.1 Calculo dé % Densidad y valor deducido

Del formato anterior, se calcula Densidad en %, con la siguiente formula:

Densidad (%) = Σ cantidades parciales / área de unidad de muestra

Tabla 6 Índice de condiciones del pavimento PCI 01 Carreteras con superficie asfáltica

36

Luego de tener clasificados los daños por severidad y las densidades, se

determina el valor deducido de los gráficos encontrados en el manual PCI; como

por ejemplo el gráfico del daño tipo 1, piel de cocodrilo

Fuente: Pavement Condition Index (PCI) para pavimentos asfálticos y de

concreto en carreteras

7.3.3 Determinación del número máximo admisible de valores deducidos

(m). El número máximo admisible de valores deducidos se calcula para cada unidad

de muestreo, con la siguiente formula:

Donde:

mi: número máximo admisible de valores deducidos, para la unidad de muestreo

i.

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

Gráfica 1. Densidad y severidad de los daños ejemplo: falla Piel de cocodrilo

37

7.3.4 Cálculo del máximo valor deducido corregido, CDV.

El valor deducido corregido se determina mediante un proceso iterativo, de la

siguiente manera:

Paso 1: Determinar el número de valores deducidos mayores que 2, (q).

Paso 2: Determinar el Valor Deducido Total sumando todos los valores

deducidos.

Paso 3: Determinar el CDV con q y el Valor Deducido Total en la curva de

corrección para pavimento asfálticos.

Fuente: Pavement Condition Index (PCI) para pavimentos asfálticos y de

concreto en carreteras

Gráfica 2. Grafica para determinar el CDV

38

Pasó 4: Reducir a 2.0 el menor de los Valores Deducidos individuales que

sea mayor que 2 y repetir pasó 1 y pasó 3. hasta que q sea igual a 1.

Paso 5: El máximo CDV es el mayor de los CDV obtenidos.

7.3.5 Calculo PCI de la muestra

Restando 100 menos el valor máximo deducido corregido para cada muestra, se

determina el PCI de la muestra. A continuación, se identifica un ejemplo de los

puntos 4,3 y 4,4.

Fuente: Propia

7.3.6 Calculo PCI del tramo de vía

Para el caso de nuestro proyecto, es el promedio de los PCI de todas las muestras

del tramo.

7.4 . METODOLOGIA VIZIR

Se utilizaron dos metodologías, una tomada del “Manual para la inspección visual

de pavimentos flexibles (convenio interadministrativo 0587 -03 de 2006)” para

determinar los porcentajes correspondientes a cada una de las fallas dentro del

área de observación intervenida y la otra “Guía Metodológica para el diseño de

obras de rehabilitación de pavimentos asfalticos de carreteras” que nos permitió

identificar el índice de deterioro del pavimento flexible.

Tabla 7 Ejemplo agrupación de datos

39

7.4.1 Manual para la inspección visual de pavimentos flexibles (Convenio interadministrativo 0587 -03 de 2006).

Para la aplicación del modelo de auscultación VIZIR se desarrolló en base a dos

manuales diferentes en los que se aplica el modelo VIZIR sin embargo cada uno

nos arroja datos diferente. Para la primera recolección de información se realizó

mediante “Manual para la inspección visual de pavimentos flexibles (Convenio

interadministrativo 0587 -03 de 2006)”.

7.4.2 Recolección de datos

Los datos recolectados corresponden a los mismos en la metodología PCI, pero

relacionados y otro tipo de formato y clasificados de manera diferente, para este

el análisis se recomienda cada 100 metros. El VIZIR se realizó para llegar a

longitudes que correspondieran con las distancias mínimas que exige la

metodología PCI de acuerdo al ancho del carril.

Para esta metodología los daños se clasifican de acuerdo a la siguiente tabla:

40

Tabla 8 Tabla guía de identificación de daños y gravedad metodología VIZIR

Fuente: Manual para la inspección visual de pavimentos flexibles (Convenio

interadministrativo 0587 -03 de 2006).

Estos datos se recolectaron, clasificaron y lo organizaron en un formato elaborado

por nosotros, pero manteniendo los parámetros especificados mediante el

documento guía; este fue utilizado en campo, registrando cada una de las fallas

presentadas, gravedad, longitudes y áreas correspondientes.

41

Tabla 9 Memoria en campo recolección de datos metodología VIZIR

Fuente: Propia

1. Se ubica la abscisa do en cada tramo comenzando en 0+00, donde se inicia

el tramo y terminando en la longitud que se tomó como muestra para

realizar el ejercicio.

2. Carril de la vía donde se está realizando la identificación de fallas por

auscultación.

3. Tipo de daño de acuerdo a las siglas relacionadas en el cuadro de la tabla

No.5.

4. Severidad en (Alta, media y baja) tomando como referencia el cuadro de la

tabla No. 5.

5. Longitud en metros para todas las fallas identificadas.

6. Longitud transversal de las fallas en metros, sin embargo, solamente aplica

para aquellas fallas que cuentan con un área.

7. Área en metros cuadrados para aquellas fallas que deben ser identificadas

con el producto de largo por ancho.

8. Número de la foto que evidencia la falla identificada.

9. Observación, en caso de encontrar algo fuera de lo común dentro del

ejercicio.

El registro fotográfico se presenta como evidencia de la falla encontrada durante

la auscultación, ilustrando la falla identificada y relacionada en el cuadro y que se

pueda identificar las dimensiones requeridas:

42

Tabla 10 Registro fotográfico evidencia de fallas metodología VIZIR

Fuente: Propia

7.4.3 Análisis de la información

Haciendo uso de los datos obtenidos mediante el capítulo anterior de recolección

de datos se continúa con el procedimiento especificado mediante el “Estudio e

investigación del estado actual de las obras de la red nacional de carreteras”

convenio interadministrativo 0587 -03 de 2016.

42

Tabla 11 Resumen de datos y obtención de porcentaje de daños metodología VIZIR

Fuente: Manual para la inspección visual de pavimentos flexibles (Convenio interadministrativo 0587 -03 de 2006).

Para este formato se toman los tramos en secciones de 10 metros, en este se relacionan todas las características de

cada una de las fallas.

43

Observación: para el caso de las fisuras se tomó un ancho de 60 cm con el fin de

más adelante determinar los porcentajes de daño y severidad en áreas.

Del formato anterior identificamos los porcentajes de afectación que existe para

cada uno de los tipos de falla en el tramo intervenido.

7.4.4 Guía Metodológica para el diseño de obras de rehabilitación de pavimentos asfalticos de carreteras.

Como se especificó anteriormente, esta metodología adicional a permitirnos

identificar los porcentajes de deterioro de las fallas presentes en los tramos

intervenidos, también nos permite identificar el “Índice de deterioro” dato

importante en la realización de este proyecto.

7.4.5 Recolección de información

La recolección de información se realizó usando tabla No. 8 Resumen de datos y

obtención de porcentaje de daños metodología VIZIR, ya que no varía con

respecto a los daños, solamente cambian algunas siglas.

Sin embargo las siglas para este manual varían un poco quedando como guía la

siguiente tabla resumen pero tomando en cuenta los mismos parámetros de la

anterior en que se mantiene las unidades de medida y los tipos de falla, hay que

tener en cuenta que para este manual se dividen los tipos de falla en dos grupos,

el primer grupo en los deterioros del “Tipo A” que se caracterizan principalmente

por que afectan la condición estructural del pavimento y el otro grupo son los

deterioros del “Tipo B” que en su mayoría afectan de manera funcional el

pavimento.

Deterioros del tipo A:

Tabla 12 Deterioros tipo A

Fuente: Guía Metodológica para el diseño de obras de rehabilitación de

pavimentos asfalticos de carreteras. INVIAS

44

Deterioros del tipo B:

Tabla 13 Deterioros tipo B



Al momento de relacionar los datos encontramos una nueva manera de medir la

gravedad de los daños, para este manual las medidas se hacen más cuantitativas

que cualitativas. Sin embargo, el nivel de gravedad no varié significativamente con

la clasificación de la gravedad de daños, para este se debió tener en cuenta la

siguiente tabla:

Niveles de gravedad de los deterioros Tipo A

Tabla 14 Niveles de gravedad de los deterioros Tipo A

45



Niveles de gravedad de los deterioros tipo B

46

Tabla 15 Niveles de gravedad de los deterioros tipo B



De acuerdo a esta tabla, y al observar la relación con la clasificación de gravedad

anterior, trabajamos los mismos niveles de gravedad identificados en el manual

anterior así:

Tabla 16 Relación niveles de gravedad juntas metodologías VIZIR

Manual para la inspección visual de pavimentos flexibles (Convenio

interadministrativo 0587 -03 de 2006)

Guía Metodológica para el diseño de obras de rehabilitación de pavimentos

asfalticos de carreteras

Alta 3

Media 2

Baja 1

Fuente: Propia

47

7.4.6 Determinación de nivel de gravedad por tramo

Para esta metodología se trabaja en tramos de 100 metros con un nivel de

gravedad representativo que se identifica con la letra “G”, este dato se toma tanto

por los deterioros de “Tipo A” como de “Tipo B”. Así las cosas, elaboramos una

nueva tabla que contenía solamente los datos necesarios para determinar el nivel

de gravedad:

Tabla 17 Deterioros del tipo A características de dimensiones y severidad

Fuente: Propia

Posteriormente con ayuda de la tabla anterior se determinan los siguientes

valores:

48

Ilustración 4 Datos para la obtención de gravedad de daños Fuente: Propia

Así, se aplica la siguiente fórmula para cada tipo de deterioro en cada tramo:

El dato arrojado con esta fórmula se expresa en un número decimal, pero se

requiere que este sea número entero; por lo tanto, se tiene en cuenta los

siguientes parámetros:

.

7.4.7 Determinación de los índices

Luego de obtener el nivel de gravedad tanto para deterioros del tipo A como del

tipo B para cada tramo intervenido, se requiere trasladar la información con la que

contamos a un formato indicado por el manual (Formato B.4 Resumen Cálculo del

índice de deterioro superficial ls por sección a 100 metros).

49

Sin embargo, cabe aclarar que para este formato solamente se tienen en cuenta los siguientes tipos de deterioro: Fisuras

longitudinales por fatiga (FLF), Fisuras piel de cocodrilo (FPC), Ahuellamiento y otras deformaciones estructurales (AH,

DL, DT) y Bacheos y parcheos.

Tabla 18 Determinación de índice de deterioro superficial del pavimento flexible por metodología VIZIR

Fuente: Guía Metodológica para el diseño de obras de rehabilitación de pavimentos asfalticos de carreteras. INVIAS

50

7.4.7.1 Índices de fisuración (If) e índice de deformación (Id)

Luego de tener los datos organizados en el Formato B.4 podemos determinar los

índices tanto de fisuración como de deformación de acuerdo a las siguientes

tablas:

Tabla 19 Determinación de índices If e Id



7.4.7.2 Índice de deterioro superficial inicial (Is)

Luego de que obtenemos los índices de fisuración e índice de deformación

procedemos a determinar el índice de fisuración mayor, del determinado con los

deterior Fisuras longitudinales por fatiga (FLF) y las Fisuras piel de cocodrilo

(FPC); posterior a esto, nos dirigimos al siguiente cuadro:

51



7.4.7.3 Índice de deterioro superficial final (Is)

Para determinar Is, se requiere realizar un ajuste al índice de deterioro superficial

inicial, el cual se halla con los porcentajes de deterioro correspondientes a los

bacheos y parcheos.

Tabla 21 Corrección del índice de deterioro superficial



Tabla 20. Determinación índice de deterioro Is

52

7.4.8 Clasificación del estado del pavimento

Luego de que se obtuvo el índice de deterioro podemos relacionarlo con el estado

general de los tramos de acuerdo a lo indicado en el manual mediante la siguiente

tabla:

Tabla 22 Clasificación del estado del pavimento de acuerdo a Is.



De acuerdo a todo el procedimiento anterior se obtuvieron los siguientes

resultados para cada uno de los tramos intervenidos.

53

7.5 DETERMINACIÓN CBR, Y OTROS ENSAYOS COMPLEMENTARIOS MEDIANTE ENSAYO DE LABORATORIO

7.5.1 ENSAYO DE LABORATORIO CBR

Una de las condiciones básicas y más importantes para el desarrollo de esta

investigación y de la misma manera para el diseño de las vías es la capacidad

portante del suelo CBR y de los materiales granulares que componen la estructura

de la vía, se tomaron las muestras de los puntos que se muestran en la siguiente

ilustración:

Ilustración 5. Ubicación apique, muestras enviadas al laboratorio Fuente: Google Maps

Se tomaron 3 muestras dos de ellas que correspondían a la estructura de la vía y

una que correspondía a la subrasante de la carrera 21, la primera muestra fue

tomada en carrera 21 con calle 53aBis está de la estructura de la vía, la segunda

muestra fue extraída de la carrera 21 con calle 52 donde se tomó de la subrasante

y por último la tercera muestra en la carrera 21 con calle 50 que también se obtuvo

de la estructura de la vía. Las muestras fueron tomadas en las intervenciones de

54

canalización que están ejecutando los contratistas de la empresa de energía de

Bogotá CODENSA, y contratista CAM COLOMBIA S.A.S.

Tomando las muestras de cruces vehiculares.

Ilustración 6. Intervenciones de donde se extrajeron las muestras Fuente: Propia

La ubicación exacta de extracción las muestras son las siguientes:

Tabla 23 Ubicación toma de las muestras

TRAMOS UBICACIÓN

Tramo 1 Carrera 21 con calle 52 (Cruce de Vía)

Tramo 4 Calle 53aBis con carrera 21 (cruce de Vía)

Tramo 5 Carrera 21 con calle 50 (Cruce de Vía)

Fuente: Propia

Las intervenciones que se estaban ejecutando para la canalización incluían una

profundidad de 1,55 m por un ancho de 1 m, sin embargo, las muestras que se

extrajeron por parte de nosotros no superaban 1 m de profundidad.

Estas muestras se llevaron a laboratorio BATEMAN INGENIERIA S.A donde se

realizó primero ensayo Proctor de acuerdo a norma INV E-142-07 y laboratorio

para el cálculo de la capacidad de soporte del suelo CBR de acuerdo a los

parámetros establecidos mediante norma INV-142-13.

55

7.5.2 CBR REAL CON DENSIDADES EN CAMPO

Se tomaron 3 densidades de la estructura de la vía; la primera en la carrera 21

con calle 53aBis, una segunda en la carrera 21 con calle 51 y una tercera sobre

la carrera 21 con calle 49 estas densidades en campo a una profundidad de 30

cm desde la rasante de la capa de rodadura se relacionaron con los datos de CBR

y Proctor de la estructura que compone la vía.

Ilustración 7. Ubicación medición de densidades en campo Fuente: Propia

Se determina la densidad real en campo, teniendo en cuenta como referencia la

norma INV E-164-07, densidad del suelo y del suelo – agregados en el terreno

mediante métodos nucleares. Se toman 3 densidades en campo del tramo

principal.

Con esta densidad real tomada en campo se determina el CBR real, con las

gráficas arrojadas en laboratorio del CBR en laboratorio, de la siguiente manera:

56

Gráfica 3. Ensayo de laboratorio. Proctor y CBR Fuente: Laboratorio BATEMAN

La franja azul representa la densidad tomada en campo, que se proyectó en la

gráfica del CBR de laboratorio, con el fin de determinar el CBR real en campo.

Con el fin de verificar las características de la estructura de la vía actual,

adicionalmente se realizan los ensayos de laboratorio de Granulometría según

norma INVIAS INV-123-E-13, Limite de Atterberg según norma INVIAS INV-E-

125-13 y INV-E-126-13, realizados en el laboratorio BATEMAN INGENIERIA S.A

con las muestras extraídas en campo para el ensayo de CBR.

57

7.6 ESTUDIO DE TRANSITO TRAMO PRINCIPAL

El principal factor que influye en el diseño de la vía y por el cual se debe realizar

un diseño de pavimentos es por el volumen de vehículos que transitan por la vía

a intervenir, así mismo esta es una de las causas de deterioro en las vías es el

volumen de vehículos que pasan en determinado tiempo, este volumen se debe

tener en cuenta en el momento del diseño de la vía mediante proyecciones de

datos.

7.6.1 TRABAJO EN CAMPO – AFOROS

Para el cálculo del tránsito promedio diario, se tomaron dos días a la semana; uno

típico (de lunes a viernes) y un día atípico (fines de semana), se realizó aforo por

24 horas para cada uno de los días escogidos, contando los diferentes tipos de

vehículos en lapsos de 15 minutos:

Tabla 24. Aforo de transito

Fuente: Propia

Con los datos arrojados de los dos aforos, se suma la cantidad de vehículos por

tipo, y por los dos días:

FE

CH

A D

E T

OM

A D

E

INF

OR

MA

CIÓ

N E

N

FO

RM

AT

O D

D/M

M/A

AA

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E

SP

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FE

CT

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LA

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INF

OR

MA

CIÓ

N

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DO

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NT

EO

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IDE

NT

IFIC

AD

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RA

HO

RA

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L

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EJE

S

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MIO

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EJE

S

GR

AN

DE

CA

MIO

NE

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E 3

Y 4

EJE

S

OB

SE

RV

AC

ION

ES

RE

FE

RID

AS

SO

LA

ME

NT

E A

LA

TO

MA

DE

INF

OR

MA

CIÓ

N

FECHA VÍA PRINCIPAL PERIODO SENTIDO L C B C2P C2G C3-C4 OBSERVACIONES

19/07/18 Carrera 21 calle 53B 00:00:00 1 1 0 0 0 0 0

19/07/18 Carrera 21 calle 53B 00:15:00 1 0 0 0 0 0 0

19/07/18 Carrera 21 calle 53B 00:30:00 1 0 0 0 0 0 0

19/07/18 Carrera 21 calle 53B 00:45:00 1 0 0 0 0 0 0

58

Tabla 25. Resumen de aforo de transito

Fuente: Propia

7.6.2 TRANSITO PROMEDIO DIARIO

Para el cálculo de Transito promedio semanal se utiliza la siguiente formula:

𝑇𝑃𝐷𝑠 = 5𝑥 𝑉𝑜𝑙 24ℎ 𝑑í𝑎 𝑡𝑖𝑝𝑜 + 2 𝑥 𝑉𝑜𝑙 24ℎ 𝑑í𝑎 𝑎𝑡𝑖𝑝𝑜

7

El interés de conocer el transito promedio diario, recae en el peso que soporta la

estructura de la vía; es por esto por lo que se realiza el cálculo del N este valor es

el número de ejes equivalentes de 8,2 Ton.

Se clasifican los datos encontrados de la siguiente manera:

Suma vehículos sin livianos tipo A: los vehículos livianos tipo A son los

automóviles estos se excluyen para el cálculo del N; es decir se suma los

colectivos, buses camiones de 2 ejes pequeños y grandes, camiones de 3

y 4 ejes.

Suma vehículos sin pesados tipo B: los vehículos pesados tipo B, son los

vehículos que llevan pasajeros, el transporte público, colectivos y buses;

es decir se suman los camiones de 2 ejes en adelante.

Con la suma de vehículos livianos son tener en cuenta los automóviles se

determina nuevamente el TPD.

AU

TO

MO

VIL

ES

CO

LE

CT

IVO

S

BU

SE

S

CA

MIO

NE

S D

E 2

EJE

S P

EQ

UE

ÑO

CA

MIO

NE

S D

E 2

EJE

S G

RA

ND

E

CA

MIO

NE

S D

E 3

Y

4 E

JE

S

TO

TA

L

6367 423 275 213 33 24 7335

5625 251 140 252 500 14 6782

6155 374 236 224 166 21 7176TPDs

VOLUMENES DE 24 HORAS

VOLUMEN 24 HORAS TIPICO JUEVES

VOLUMEN 24 HORAS DIA ATIPIO (SABADO)

59

Se realiza la siguiente operación, donde el Tdi representa la suma sin vehículos

livianos tipo A – TPDs de la suma sin vehículos livianos):

(𝑇𝑑𝑖 − 𝑇𝑃𝐷𝑠(∑ 𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑢𝑙𝑜 sin 𝑙𝑖𝑣𝑖𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝐴)2

Determinar factor camión FC

El factor camión se determina, mediante la siguiente ecuación

Donde:

%B, % C1…: son los % por cada tipo de vehículo

Fd: factor equivalente según el tipo de vehículo, tomados de la siguiente tabla:

Tabla 26. Factores de equivalencia

Fuente: Ingeniería de pavimentos. Alfonso Montejo

Numero de ejes equivalente

Finalmente, se determinan los ejes equivalentes para el carril actual con la

siguiente formula, con los datos obtenidos anteriormente

𝐹𝐶 = %𝐵 ∗ 𝐹𝑑𝐵 + %𝐶1 ∗ 𝐹𝑑𝐶1 + … . . +%𝐶5 ∗ 𝐹𝑑𝐶5

% 𝐵 + % 𝐶1 … %𝐶5

60

Donde:

N = 6197304 Ejes equivalentes en el carril de diseño

7.7 DISEÑO DE PAVIMENTO CON METODOLOGIA AASHTO 93

Con el fin de determinar cuáles serían las condiciones óptimas con las que la vía

debería funcionar, con respecto a las condiciones actuales.

Confiabilidad en la estimación del transito

Se determina el nivel de confiabilidad según la tabla 25. niveles de confiabilidad

sugeridos para diferentes carreteras:

Tabla 27. Niveles de confiabilidad sugeridos para diferentes carreteras


Proyección del tránsito durante el periodo de diseño, teniendo en

cuenta el nivel de confiabilidad

Teniendo en cuenta el nivel de confiabilidad recomendado y obtenido de la tabla

25. Se determina el nuevo valor proyectado de transito durante el periodo de

diseño:

Log N¨ =Log N+ Zr So

𝑁 = 𝑇𝑃𝐷 ∗𝐴

100∗

𝐵

100 ∗ 365 ∗ 𝐹𝐶

61

Donde:

Zr: Desviación estándar acumulada

So: Error estándar combinado de la predicción del tráfico y de la predicción del

comportamiento estructural.

Desviación normal estándar acumulada Zr.

Teniendo en cuenta el nivel de confiablidad hallado de la tabla 25, ingresamos en

la tabla 26 y determinamos Zr:

Tabla 28. Determinación desviación normal estándar

Fuente: Diseño de pavimentos asfálticos por el método AASHTO 93 empleando

el software DISAAHTO 93. Javier Camacho

62

Determinación So.

Para determinar el coeficiente So, la guía AASHTO 93 no da los siguientes

parámetros:

So: 0,49, para el error combinado de tránsito y comportamiento de 0,44

únicamente por comportamiento

So: 0,50

Despejando de la ecuación anterior N” se calcula de la siguiente manera:

N´ = 7,18,E+06

Rango de transito acumulado por carriel de diseño

Se determina el rango de transito acumulado por carril de diseño mediante la

siguiente tabla:

Tabla 29 Rangos de transito contemplados


Posteriormente se investigó las condiciones climáticas correspondientes a la

ciudad de Bogotá, para lo cual se encontró la siguiente tabla que nos muestra la

precipitación anual en la ciudad:

N¨ = 10𝑆𝑜∗𝑍𝑟x N

63

Grafica 2 Precipitación anual en la ciudad de Bogotá año 2017 Fuente: Boletín climatológico IDEAM 2018

Así mismo también encontramos cuadro donde indica la temperatura durante

todos los periodos mensuales del año en la ciudad de Bogotá:

Tabla 30 Promedio anual tanto de precipitación y temperatura en Bogotá

MES T promedio Precipitación (mm)

Enero 13,2 34

Febrero 13,5 46

Marzo 13,9 67

Abril 14 113

Mayo 13,8 102

Junio 13,4 63

Julio 13,1 47

Agosto 13,1 47

Septiembre 13,2 56

Octubre 13,3 119

Noviembre 13,5 112

Diciembre 13,4 60

PROMEDIO 13,45 866,00

Fuente: Boletín climatológico IDEAM 2018

64

Se determina precipitación y condiciones de humedad para el ensayo mediante la

siguiente tabla:

Tabla 31 Condiciones de humedad para el ensayo


Características del suelo según CBR

Se determinó el módulo resiliente ( E) del suelo mediante las condiciones

originales del suelo como lo es su CBR, el cual nos arroja un valor de 200

kg/cm2. Como este no se encuentra en la siguiente tabla tomamos la

categoría S1 que es el que más se aproxima.

65

Tabla 32 Determinación del módulo resiliente (E)


Usando los datos anteriormente descritos como lo son la categoría del suelo (s1),

condiciones del suelo de acuerdo a su precipitación y temperatura (R2) y el nivel

de tránsito (T5). El manual para diseño de pavimentos de Montejo nos sugiere

usar la siguiente estructura de vía, donde nos permite una opción de diseño de

pavimento el cual coincide con las condiciones reales con las que se encontró en

campo.

66

Tabla 33. Estructuras de vía recomendada


Con mayor claridad se encuentra la siguiente estructura de vía la cual coincide

con la encontrada en terreno:

Ilustración 8 Estructura actual del pavimento


67

7.8 VERIFICACIÓN DE NUMEROS ESTRUCTURALES (SN) AASHTO 93

Con el fin de determinar las características estructurales que presenta el material

que se encuentra presente en la estructura vial de la vía intervenida, nos

permitimos determinar los números estructurales en cada una de las capas para

cada apique obtenido en campo y teniendo en cuenta las características físicas

de las mismas.

Para el cálculo del SN, es necesario terminar tránsito, desviación estándar, nivel

de confiabilidad, índice de serviciabilidad, entre otros que se mostraran a

continuación, para ser remplazados en la siguiente ecuación y despejar el valor

de SN:

Formula 2 Formula para diseño de estructura vial según AASHTO 93

Donde:

W: Número estimado de ejes equivalentes de 8,2 toneladas en el período de

diseño.

ZR: Desviación estándar normal

So: Error estándar combinado de la predicción del tráfico y de la predicción del

comportamiento estructural

ΔPSI: Diferencia entre índice de servicio inicial y final

MR: Módulo resiliente (en libras/pulgadas2)

SN: Número estructural real de la vía actual

Módulo de resiliente

El módulo de resiliente se determina mediante la siguiente ecuación, teniendo en

cuenta el CBR real determinado de acuerdo al CBR de los materiales y las

densidades en campo.

68

Formula 3 Determinación de módulo resiliente de acuerdo al CBR

Cálculo de SN optimo - diseño de vía:

El SN óptimo para el diseño del pavimento se calcula mediante la siguiente

ecuación

Formula 4 para determinar SN Numero estructural

Donde:

ai: Coeficiente estructural de la capa i

Di: Espesor de la capa i en pulgadas

mi: Coeficiente de drenaje de la capa i

Coeficiente estructural para la carpeta Asfáltica

Para determinar el coeficiente estructural de la base a2, se emplea la Gráfica que se encuentra a continuación, sin embargo, para el caso de este proyecto debemos tener en cuenta la disminución del coeficiente estructural para la carpeta asfáltica:

Grafica 3 Gráfico para determinar el coeficiente estructural a2, de la base

granular

Fuente: AASHTO Guide for Desing of Pavement Structures 1993

69

Así como se indicó anteriormente el coeficiente estructural también depende del envejecimiento de la carpeta asfáltica. Al contar con los resultados de los deterioros presentados en el tramo intervenido y el porcentaje de área afectada tanto por fisuras como de piel cocodrilo, en la capa superficial de la estructura de la vía; podemos determinar el coeficiente estructural en cada uno de los casos y de la misma manera encontrar su módulo elástico. Como por ejemplo en el siguiente caso:

Tabla 34 Porcentajes de Fisuras en K0+000 hasta k0+100

Fallas K0+00 hasta K0+100

FISURAS

TIPO AREA(M2) AREA TOTAL

(M2) % AFECTADO AL

TOTAL

FL 23,34

56,82 10,52%

FT 4,14

FCT 19,14

FJL 3,72

FBD 6,48

FB 0

PC

B

7,65 1,42% M

A 7,65

Fuente: Propia

Con los resultados anteriores, se busca el valor del coeficiente estructural de la capa de pavimento deteriorada en la siguiente tabla:

70

Tabla 35 Valores sugeridos para los coeficientes estructurales en capas de pavimento deterioradas


Con el coeficiente estructural encontrado nos permitimos dirigirnos a la gráfica Modulo de elasticidad ( E) vs coeficiente estructural y determinar el módulo de elasticidad correspondiente en cada caso:

71

Grafica 4 Modulo de elástico carpeta asfáltica deteriorada


Coeficiente estructural para la Subbase granular

Para determinar el coeficiente estructural de la base a3, se emplea la siguiente gráfica para la subbase granular el cual depende del CBR encontrado en campo:

Grafica 5 Gráfico para determinar el coeficiente estructural a3, de la Subbase

granular


72

Coeficiente estructural para la Subbase granular

Y la siguiente grafica me permite determinar el coeficiente estructural para la Base granular tomando como dato inicial el CBR determinado en campo:

Grafica 6 Gráfico para determinar el coeficiente estructural a3, de la Base

granular


Para determinar los números estructurales contamos con la siguiente información inicial:

Tabla 36 Datos iniciales para diseño de estructura de pavimento por metodología

AASHTO 93

DATOS INICIALES

Transito N 7182950

Desviación Estándar So 0,4

Diferencia entre índices de servicio Psi 1,2

Desviación Estándar Normal ZR 1,28

Fuente: Propia

73

Los cuales fueron determinados mediante las siguientes tablas:

Tabla 37 Niveles de confiabilidad sugeridos


La desviación estándar se determina mediante la confiabilidad que se determinó mediante la tabla 41.

Tabla 38 Desviación estándar acumulada Zr



Con la información recolectada y mencionada anteriormente nos permitimos ingresar al software de diseño DISAASHTO 93 DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO la cual nos brinda los SN (Números estructurales) para cada una de

las tapas y la que recibe la subrasante, adicionalmente nos presenta los espesores mínimos recomendados que cumpla con los requerimientos del suelo donde se va

74

a construir la vía, y al mismo tiempo con los requeridos de acuerdo al nivel de tráfico.

Grafica 7 Diseño de la estructura de pavimento haciendo uso de software de

diseño DISAASHTO 93



Este software me entrega tanto los números estructurales requeridos (SN) requeridos como los (SN) aportados, mediante la propuesta que se haga con respecto a los espesores de las capas para la estructura de pavimento. Para el caso del presente trabajo nos permitimos determinar tanto los SN requeridos como los SN aportados, para las condiciones actuales del pavimento y así mismo para las condiciones iniciales con las que fue construido la vía.

75

Ilustración 9 Ejemplo de resultados arrojados por software de diseño AASHTO



El programa nos permitió ingresar nuevos espesores de pavimento con el fin de que el programa nos ofreciera un criterio de aceptación con respecto a las condiciones mínimas para el diseño DIAASHTO 93.

Ilustración 10 Ejemplo de recalculo de espesores



Se obtuvieron los siguientes resultados tanto para las condiciones iniciales como para las condiciones actuales de la estructura de pavimento:

76

Tabla 39 Resultados obtenidos mediante software de diseño DIAASHTO93

Fuente: Propia

Posteriormente realizamos un análisis en la cual de acuerdo a las condiciones actuales en las que se encuentra el estado superficial de la vía y su estructura de pavimento, cual se comportaría el SN (Numero estructural) mínimo requerido y en cuanto varían los espesores de sus capas tanto granulares como la de concreto asfaltico.

77

Tabla 40 Comportamiento estructural con espesores de capas propuestas

Fuente: Propia

7.10 RESULTADOS OBTENIDOS

Los resultados obtenidos que se relacionaran en este capítulo hacen referencia a:

Índice de deterioro determinado mediante metodología de auscultación PCI,

índice de deterioro determinado metodología de auscultación VIZIR,

características del suelo, CBR y estudio de tránsito para el diseño optimo vs el

diseño real de la vía principal.

78

7.10.1 ÍNDICE DE DETERIORO MEDIANTE METODOLOGÍA DE AUSCULTACIÓN PCI.

Tabla 41. Resultados índices de deterioro por método PCI

Fuente : Propia

Tramo Ubicación PCI Descripcion

1 Carrera 21 Entre Calles 53a Y Calle 52 25,4 Malo

2 Calle30 Entre Autopista Sur Y Carrera 2da 73,4 Muy bueno

3 Carrera3a Entre Calle30 Y Calle31 72,6 Bueno

4 Calle54 Entre Carrera 21 Y Carrera 23 42,8 Regular

5 Carrera21 Entre Calle50 Y Calle 49 65,1 Bueno

77

7.10.2 ÍNDICE DE DETERIORO MEDIANTE METODOLOGÍA DE AUSCULTACIÓN VIZIR

Tabla 42 Índice de deterioro superficial por metodología VIZIR

Fuente: Propia

68

7.10.3 DATOS DE CBR REALES

Teniendo en cuenta que la densidad tomada en campo, se calculan los CBR reales

ingresando a las gráficas de Proctor y CBR

Los resultados arrojados son los siguientes:

o CBR subrasante (Carrera 21 con calle 52)

Tabla 43. Resultados CBR para la subrasante

Fuente: Propia

69

o CBR estructura de vía

Tabla 44. CBR campo, tramo Cra. 21 con Cll. 52

Fuente: Propia

Densidad en campo

Gráfica 4. Determinación CBR real con Densidad de campo, Tramo Cra. 21 con Cll. 52

Fuente: Propia

Dirección:

Densidad humeda (%):

Densidad humeda (Kg/m3):

Humedad (%):

Densidad max seca(Ton/m3):

Densidad max campo (Ton/m3):

Densidad max campo (Kg/m3):

CBR en campo: 12

1,748

Carrera 21 con calle 52

90,80%

9,60%

1907,00

1,925

1748

70

Tabla 45. CBR campo, tramo Cra. 21 con Cll. 50

Fuente: Propia

Densidad en campo

Gráfica 5. Determinación CBR real con Densidad de campo, Tramo Cra. 21 con Cll.

50 Fuente: Propia

Dirección:



Humedad (%):




CBR en campo:

1,78

1777

21

1939

1,925

8,70%

Carrera 21 con calle 50

92,30%

71

Tabla 46. CBR campo, tramo Cra. 21 con Cll. 53b

Fuente: Propia

Densidad en campo

Gráfica 6. Determinación CBR real con Densidad de campo, Tramo Cra. 21 con Cll.

53 Fuente: Propia

Dirección:



Humedad (%):




CBR en campo 57

2,100

1964

1964

1,96

8,50%

Carrera 21 con calle 53b

93,50%

72

Tabla. 47 Resultados CBR con densidad de campo

Fuente: Propia

7.10.4 OTROS ENSAYOS DE LABORATORIO

7.10.4.1 Granulometría

Se realizó un análisis de la granulometría en dos puntos de la vía intervenida, ya

que se cuenta con los espesores de las capas encontradas en obra y que fueron

verificadas según norma, para saber el material utilizado en la construcción de esta.

Lo anterior con el fin de determinar si hay presencia excesiva de finos en la base y

la subbase que componen la estructura de la vía, comparando con las condiciones

óptimas del material tomando como referencia la siguiente tabla:

Tabla 48. Franjas granulométrica del material de base granular

Fuente: Articulo 330-07 Instituto Nacional de Vías

ABSCISACBR (%) en

campo

CBR

SubrasanteCBR (%) Material

0 12 2 220,7

160 21 2 220,7

260 57 2 67

360 57 2 67

410 57 2 67

73

Gráfica 7. Granulometría 1ra Sección Vía Principal Galerías Fuente: Propia

Gráfica 8. Granulometría 2da Sección Vía Principal Galerías

Fuente: Propia

Se evidencia mayor cantidad de finos, al acercarse el porcentaje que pasa al límite

inferior, que se confirma con la microzonificación del sector, se evidencia filtración

de finos en las capas de la estructura.

74

7.10.5 Límite de Atterberg

Gráfica 9. Resultados ensayo límite de Atterberg Fuente: Laboratorio Bateman

Ilustración 11. Resultados ensayo Límite de Atterberg Fuente: Laboratorio Bateman

Con los resultados obtenidos, nos indica que el material es limoso con trazos de

arcilla. Confirmando los resultados obtenidos por granulometría y la

microzonificación de la zona, indicando filtraciones del material natural del terreno

en el material de la estructura de la vía.

75

7. ANALISIS DE RESULTADOS

De acuerdo a los resultados obtenidos mediante la aplicación de las diferentes

metodologías mencionadas en el presente trabajo, a continuación, se presentan los

resultados relevantes que permitirán dar análisis a todo el proyecto:

7.11 RELACION ENTRE LOS INDICES DE DETERIORO VIZIR Y PCI

Área de afectación en vía, metodología Vizir

Se presenta a continuación las áreas afectadas tomando secciones

correspondientes a 10 metros desde la abscisa inicial hasta la final.

Gráfica 10. Área afectada, metodología auscultación Vizir Fuente: Propia

76

Y el porcentaje de afectación en la vía, según el tipo de falla:

Gráfica 11. Porcentaje de afectación por tipo de fallas Fuente: Propia

FL: Fisuras Longitudinales

FT: Fisuras Transversales

FCL: Fisuras por construcción longitudinal

FCT: Fisuras por construcción transversal

FBD: Fisuras de borde

PC: Piel de cocodrilo

DSU: Desgaste superficial

DC: Descascaramiento

BCH: Bache

PCH: Parche

FB: Fisura en Bloque

Se evidencia un alto porcentaje de fallas como baches y parches, estos tipos de

fallas son estructurales, lo que nos indica que es necesario una rehabilitación total

de la estructura. Adicionalmente, la falla descascaramiento y desgaste superficial

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

FL FT FCL FCT FBD PC DSU DC BCH PCH FB

Po

rcen

taje

en

el á

re a

fect

ada

Tipo de Falla

Porcentaje de la falla en el área afectada

Porcentaje de la falla en el área afectada

Lineal (Porcentaje de la falla en el área afectada)

77

de la capa de rodadura presentan un alto porcentaje, cercanos al 20% y 15%

respectivamente. Indicando un desgaste en la capa de rodadura, que provocaría si

no se realiza la rehabilitación indicada, que los materiales granulares queden

expuestos y la estructura vial no cumpla con su funcionalidad y soporte.

Índices de deterioro metodología VIZIR y PCI

A continuación, se presenta una tabla consolidado de los índices de deterioro

arrojados para cada tramo de la vía por las metodologías VIZIR y PCI en

comparación con los CBR reales

Tabla 49 Resumen resultados obtenidos en todos los tramos

Fuente: Propia

Gráfica 12. Comparativos índices de deterioro metodología PCI y VIZIR

Fuente: Propia

TRAMO PCI VIZIR

1 25,4 7

2 42,8 3,7

3 65,1 4,7

4 73,4 1,5

5 72,6 1,5

78

De la gráfica anterior podemos determinar que metodología VIZIR y PCI nos arrojan

resultados similares; el resultado de PCI se hace más homogéneo debido a que sus

unidades de muestreo son de menor longitud cada 35m, mientras que la evaluación

de la metodología VIZIR abarca muestras de cada 100m, siendo más detallada la

metodología PCI.

Los tramos iniciales son los que presentan un alto deterioro, a estos se les realizó

un análisis más detallado de las características mecánicas de la estructura del

pavimento mediante ensayos de laboratorio para determinar CBR, granulometría,

límite de plasticidad, limite líquido y diseño de pavimento mediante metodología

AASHTO 93 para el cálculo de valor SN.

SN Números estructurales

Se determinó el SN requerido y el SN aportado de acuerdo a las condiciones

encontradas en el proyecto, y se relacionan a continuación:

Tabla 50. Resultados SN requerido vs SN aportado

Fuente: Propia

79

A continuación, se presenta grafico donde se describe el comportamiento de los

números estructurales actuales, y los números estructurales iniciales de diseño de

la vía.

Tabla 51 Comportamiento estructura inicial vs estructura deteriorada con respecto a su número estructural (SN)

UBICACIÓN

SN aportado (Dimensiones reales en

campo) Estado actual del

pavimento

SN aportado (Dimensiones reales en campo)

Estado inicial de diseño del pavimento

K0+000 a K0+100 3,56 6,3

K0+100 a K0+160 4,55 6,3

K0+160 a K0+260 5,02 6,3

K0+260 a K0+410 5,02 6,3

Fuente: Propia

Grafica 8 Comportamiento estructura nueva vs estructura deteriorada con respecto a su número estructural (SN)

Fuente: Propia

De los resultados arrojados, se observa al inicio del tramo entre el K0+000 y el

K0+160, el número estructural aportado a la subrasante es menor que el del tramo

K0+160 hasta k0+410 que es mayor y se mantiene.

0

1

2

3

4

5

6

7

K0+000 aK0+100

K0+100 aK0+160

K0+160 aK0+260

K0+260 aK0+410

SN

K0+000 a K0+410

Comportamiento Estructura Nueva vs Estructura deteriorada

SN aportado (Dimensiones realesen campo)Estado actual del pavimento

SN aportado (Dimensiones realesen campo)Estado inicial del pavimento

80

Realizando un análisis del comportamiento de estado actual de la estructura de la

vía la cual se encuentra deteriorada, con respecto al comportamiento del coeficiente

estructural del pavimento según norma AASHTOO. Se determinó que el SN

aportado es menor que el SN requerido.

Adicionalmente con ayuda del software de diseño se realizó una modificación de la

estructura de pavimento para cada uno de los puntos, y a partir de ahí se revisó el

incremento del SN aportado con respecto al SN mínimo requerido, en la siguiente

tabla se encuentran los datos obtenidos.

Tabla 52 SN aportados por los espesores nuevos propuestos

UBICACIÓN

Numero estructural

mínimo requerido (SN)

Numero estructural con dimensiones

nuevas propuestas (SN)

K0+000 a K0+100 4,41 6,3

K0+100 a K0+160 4,41 4,42

K0+160 a K0+260 4,41 4,43

K0+260 a K0+410 4,41 5,02

Fuente: Propia

Grafica 9 SN aportados por los espesores nuevos propuestos Fuente: Propia

0

1

2

3

4

5

6

7

K0+000 aK0+100

K0+100 aK0+160

K0+160 aK0+260

K0+260 aK0+410

SN

K0+000 a K0+410

SN aportados por los espesores nuevos propuestos

Numero estructural minimorequerido (SN)

Numero estructural condimensiones nuevaspropuestas (SN)

81

Para que cumpliera con los parámetros que se referencian en la tabla No. 56, fue necesario proponer espesores para cada una de las capas en cada uno de los casos; con el fin de analizar cada una de las capas con el espesor propuesto vs los espesores actuales de la vía, y de esta manera diferenciar en qué tramos de la vía requirió variar sus condiciones iniciales en mayor magnitud.

Tabla 53 Espesor capa de asfalto nueva vs espesor capa de asfalto propuesta

UBICACIÓN

Espesor mínimo carpeta Asfáltica Estructura Inicial

(d1) (Pulgadas)

Espesor mínimo carpeta Asfáltica propuesto (d1)

(Pulgadas)

K0+000 a K0+100 4,72 12

K0+100 a K0+160 4,72 6,8

K0+160 a K0+260 4,72 5,6

K0+260 a K0+410 4,72 6,8

Fuente: Propia

Grafica 10 Espesor capa de asfalto nueva vs espesor capa de asfalto propuesta Fuente: Propia

En la anterior gráfica se evidencia que en todos los casos se requiere el aumento

del espesor de la carpeta asfáltica; como, por ejemplo, en el tramo entre el K0+000

y K0+160 donde requiere que el espesor aumente en un 254%, pasando de 4,72” a

12” (12 cm a 30cm).

Haciendo uso de la auscultación realizada en este tramo, donde se requiere

aumentar considerablemente el espesor de la carpeta asfáltica, presenta una

condición DEFICIENTE para metodología VIZIR y MALA para metodología PCI,

0

2

4

6

8

10

12

14

K0+000 aK0+100

K0+100 aK0+160

K0+160 aK0+260

K0+260 aK0+410

Esp

eso

r en

pu

lgad

as

K0+000 a K0+410

Espesor capa de asfalto nueva vs espesor capa de asfalto propuesta

Espesor minimo carpetaAsfaltica Estructura Inical(d1)(Pulgadas)

Espesor minimo carpetaAsfaltica propuesto (d1)(Pulgadas)

82

mientras que para el tramo que se encuentra desde el K0+160 al K0+410 se

encuentra en un estado de deterioro MARGINAL para la metodología VIZIR y

REGULAR para la metodología PCI.

A continuación, un consolidado de los porcentajes de falla en cada tramo analizado:

Tabla 54 Fallas superficiales en tramo 1 K0+000 a K0+410

UBICACIÓN

Área afectada por fallas

superficiales en la capa de

pavimento (m2)

Área afectada por fallas

superficiales en la capa de

pavimento (%)

K0+000 a K0+100 207,035 38,34%

K0+100 a K0+160 81,24 15,04%

K0+160 a K0+260 72,13 13,36%

K0+260 a K0+410 31,44 3,88%

Fuente: Propia

Grafica 11 porcentaje de afectación de fallas superficiales Fuente: Propia

Si se determina una relación entre la gráfica No.10 y la gráfica No. 11, encontramos

que en el área del tramo que corresponde al K0+000 a K0+100 es donde según los

procedimientos cuantitativa realizados mediante metodología AASHTO 93 y

metodología cualitativa VIZIR, presenta mayores áreas afectadas por fallas de tipo

superficial, y donde más se requiere variar el espesor de la capa superficial o

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

K0+000 aK0+100

K0+100 aK0+160

K0+160 aK0+260

K0+260 aK0+410

% A

fect

ació

n e

n e

l are

a ev

alu

ada

K0+000 A K0+410

Areá afectada por fallas superficiales en la capa de pavimento (%)

Areá afectada por fallassuperficiales en la capade pavimento (%)

83

asfáltica. Mientras que en los demás tramos alrededor de la vía no se requiere variar

de la misma manera el espesor de la vía, y todas ellas cuentan con un % de

afectación en cuanto a fallas superficiales similares.

Otra grafica que comparte el mismo comportamiento es la del coeficiente estructural

del pavimento que se muestra en la siguiente gráfica:

Tabla 55 Coeficiente estructural pavimento nuevo vs pavimento deteriorado

UBICACIÓN

Coeficiente estructural inicial del

pavimento (a1)

Coeficiente estructural actual

del pavimento existente (a1)

K0+000 a K0+100 0,45 0,2

K0+100 a K0+160 0,45 0,35

K0+160 a K0+260 0,45 0,35

K0+260 a K0+410 0,45 0,3

Fuente: Propia

Grafica 12 Coeficiente estructural pavimento nuevo vs pavimento deteriorado Fuente: Propia

A continuación, se realizan el mismo análisis para las capas de BASE GRANULAR

y SUB BASE GRANULAR.

00,05

0,10,15

0,20,25

0,30,35

0,40,45

0,5

K0+000 aK0+100

K0+100 aK0+160

K0+160 aK0+260

K0+260 aK0+410

Co

efic

ien

te E

stru

ctu

ral

K0+000 a K0+410

Coeficiente estructural capa asfaltica Nueva vs capa asfaltica deteriorada

Coeficiente estructural inicial delpavimento (a1)

Coeficiente estructural actualdel pavimento existente (a1)

84

Tabla 56 Espesor capa de asfalto nueva vs espesor capa de base granular propuesta

UBICACIÓN

Espesor mínimo

capa de BG para

estructura inicial (d2) Pulgadas

Espesor mínimo

capa de BG propuesto

(d2) Pulgadas

K0+000 a K0+100 11,81 3,57

K0+100 a K0+160 11,81 3,82

K0+160 a K0+260 11,81 1,81

K0+260 a K0+410 11,81 3,82

Fuente: propia

Grafica 13 Espesor capa de asfalto nueva vs espesor capa de base granular propuesta

Fuente Propia

0

2

4

6

8

10

12

14

K0+000 aK0+100

K0+100 aK0+160

K0+160 aK0+260

K0+260 aK0+410

Esp

eso

r d

e ca

pa

en P

ulg

adas

K0+000 a K0+410

Espesor de capa de BG inicial vs Espesor de capa BG propuesta

Espesor minimo capa deBG para estructura inicial(d2)Pulgadas

Espesor minimo capa deBG propuesto (d2)Pulgadas

85

Tabla 57 Espesor capa de asfalto nueva vs espesor capa de Subbase granular propuesta

UBICACIÓN

Espesor mínimo capa de

SBG para estructura inicial (d2) Pulgadas

Espesor mínimo capa de

SBG propuesto

(d2) Pulgadas

K0+000 a K0+100 17,72 10,05

K0+100 a K0+160 17,72 16

K0+160 a K0+260 17,72 16

K0+260 a K0+410 17,72 16

Fuente: Propia

Grafica 14 Espesor capa de asfalto nueva vs espesor capa de Subbase granular propuesta

Fuente: Propia

Para la capa de base granular pasa todo lo contrario reduce de sobremanera el

espesor de la capa a espesores bastante pequeños y en el caso de la base granular

no varían con mucho con las condiciones iniciales y todas cuentan con el mismo

espesor de la capa aproximado. A partir de la siguiente también se demuestra que

02468

101214161820

K0+0

00 a

K0+

100

K0+1

00

a K

0+16

0

K0+1

60

a K

0+26

0

K0+2

60

a K

0+41

0Esp

eso

r d

e ca

pa

en p

ulg

adas

K0+000 a K0+410

Espesor de capa de BG inicial vs Espesor de capa BG propuesta

Espesor minimo capa deSBG para estructura inicial(d2)Pulgadas

Espesor minimo capa deSBG propuesto (d2)Pulgadas

86

los coeficientes estructurales de la base y la subbase entre el K0+000 y el K0+160

también es más bajo que los coeficientes del K0+160 al K0+410.

Gráfica 13. Coeficientes estructurales de la base y subbase Fuente: Propia

RELACIÓN ENTRE PCI, VIZIR Y CBR DE LA ESTRUCTURA DEL

PAVIMENTO

Antes de iniciar una relación entre los resultados obtenidos con el uso de las

metodologías, se hace referencia a las condiciones que tienen en común y con las

cuales se realizó el proyecto.

El tramo que se analizó se encuentra en un alto grado de deterioro y requiere de

una rehabilitación, ya que no cumple con los requisitos mínimos de servicialidad.

Según los resultados obtenidos mediante la aplicación de las metodologías de

auscultación visual, el tramo de vía intervenido no se encuentra en buenas

condiciones, el tramo que corresponde al K0+000 y el K0+160 fue clasificado como

“MALO” para metodología PCI y como “DEFICIENTE” para la metodología VIZIR, y

el tramo que esta entre K0+160 y el K0+410 lo clasifica como “REGULAR” para PCI

y “MARGINAL” para metodología VIZIR.

Se trabajó con un mismo nivel de tránsito en todo el tramo N=7,18x106 tránsito en

ejes equivalentes (EE) de 8,2 Ton que fue el resultado al estudio de transito

realizado, resultado que es considerado como un nivel de transito “ALTO” por las

especificaciones generales de construcción de carreteras del INVIAS.

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

K0+0

00 a

K0+

100

K0+1

00 a

K0+

160

K0+1

60 a

K0+

260

K0+2

60 a

K0+

410Co

efic

ien

re e

stru

ctu

ral

K0+000 a K0+410

Coeficiente estructural de la base y subbase

Coeficiente estrucutalBase Granular

Coeficiente estructuralSubbase granular

87

De la misma manera todo el tramo intervenido se encuentra construido sobre un

suelo que tiene un CBR de 2 para la subrasante, considerada como una de las

condiciones estructurales más “BAJAS” al momento de realizar un diseño de

pavimento.

Así las cosas, la estructura de pavimento en el tramo de la carrera 21 entre calle

53ª y calle 49 debe tener una condición optima, ya que está sometida a un nivel de

carga muy alto para un suelo con unas condiciones estructurales deficientes.

Cosa que como fue evidenciado en el desarrollo de este proyecto no se está

cumpliendo, estructuralmente no tiene un comportamiento optimo afirmación que se

soporta con el alto porcentaje de deterioro del pavimento.

o Tramo entre K0+000 a K0+160

Este tramo estudiado con las metodologías de auscultación es el tramo más

afectado en la vía intervenida, tanto el VIZIR con un índice de deterioro de (7) como

el PCI con un índice de deterioro de (25,4) lo clasifican en el nivel más bajo, debido

a su alto índice de deterioro.

Lo mismo sucedió con los números SN estructurales que este le podía aportar a la

vía, se presentaron como los más alejados al SN requerido en el primer tramo de

K0+000 al K0+100 cuenta con un SN aportado de 3,56 mientras que el mínimo

requerido es de 4,41, este debido también al estado de deterioro del material en

cada una de sus capas. La recomendación de la norma AASHTO con respecto a

los resultados obtenidos es aumentar el espesor de la capa asfáltica al más del

doble de la capa actual.

Como se dio a entender anteriormente puede ser que el índice de deterioro más alto

sea el tramo de la K0+160 a K0+410, pero cuando evaluamos las condiciones

estructurales de la vía se tiene en cuenta son las fisuras.

Las dos fallas predominantes en este tramo de la vía son FISURAS DE BORDE en

severidad MEDIA ocasionadas por el cambio de nivel entre la berma y la calzada

como esta en registro fotográfico y FISURAS EN BLOQUE con severidad ALTA que

falla que continuara afectando la vía y en mayor sobre medida debido a que el nivel

de transito aumenta el nivel de severidad de estas.

o Tramo entre K0+160 a K0+410

Este tramo que se encuentra entre esas abscisas se presenta como el menos

afectado en la vía intervenida, tanto el VIZIR con un índice de deterioro de (5) como

88

el PCI con un índice de deterioro de (42,8) sin embargo no deja de encontrarse en

un estado de deterioro avanzado. Ya que lo clasifica como REGULAR o

MARGINAL.

Sucedió lo mismo que con el otro tramo, los números SN estructurales que este le

podía aportar a la vía no superaban el SN requerido, sin embargo, no se

encontraban tan alejados como los analizados en el anterior tramo. Este quiere decir

que, a pesar de no contar con una capacidad estructural tan baja como el otro tramo,

al igual no está supliendo las necesidades de la vía. La recomendación de la norma

AASHTO con respecto a los resultados obtenidos también fue aumentar el espesor

de la capa asfáltica, pero sin diferir tanto en comparación al tramo inicial.

Las dos fallas predominantes en este tramo de la vía son el DESCASCARAMIENTO

en severidad MEDIA Identificado por el desprendimiento de capa superior de asfalto

sin afectar las capas de asfalto adyacentes, y BACHES con severidad MEDIA

ocasionados por evolución de otros daños.

89

8 CONCLUSIONES

En cuanto a la implementación de las dos metodologías, se evidencia mayor practicidad con la metodología VIZIR, siendo está de más fácil entendimiento y sus calculo más rápidos; en comparación con la metodología PCI donde su comprensión es más compleja y los cálculos son más demorados, al tener que utilizar gráficas para calcular la densidad por tipo de falla y gráfica para el cálculo del CDV máximo valor deducido corregido.

De acuerdo a esta grafica las líneas de crecimiento tanto para el VIZIR como

el PCI en relación con el CBR crecen de manera equivalente. Existe un área

donde la línea se dispersa y es debido a que en los valores de VIZIR que se

encuentran entre 57 y 71 el estado de la vía se sigue considerando marginal

o regular, mientras que en método de auscultación PCI adopta los índices

que se encuentran entre 70 y 85 como buenos.

La falla identificada como la más predominante y que afecta la mayor área

de la vía intervenida fue la de DESGASTE SUPERFICIAL afectando un

19,58% del área intervenida, deterioro que se identifica como pérdida del

ligante o del mortero a causa de agentes abrasivos y de tránsito. Sin

embargo, esta falla a pesar de que afecte la mayor parte del área intervenida

no fue tomada en cuenta al momento de realizar el análisis estructural de la

vía. Ya que para este se toman en cuenta son las fisuras de todo tipo.

La subrasante tiene un CBR de 2, considerada como una de las condiciones

estructurales más “BAJAS” al momento de realizar un diseño de pavimento.

De acuerdo al estudio de transito realizado el nivel de tránsito en todo el

tramo es de N=7,18x106 tránsito en ejes equivalentes (EE) de 8,2 Ton,

resultado que es considerado como un nivel de transito “ALTO” por las

especificaciones generales de construcción de carreteras del INVIAS.

Debido a que en las vías urbanas los tipos de daños se presentan con mayor frecuencia en tramos cortos, mayor severidad en las fallas y que las rehabilitaciones se presentan en tramos pequeños; se aconseja el uso de la metodología PCI, al tener esta una evaluación más detalla. La metodología VIZIR para carreteras es más recomendada al ser tramos de mayor longitud con tipos de fallas más prolongadas, teniendo en cuenta que sus muestras se evalúan cada 100m.

90

Se realizó la comparación de la granulometría extraída de la base granular con los parámetros máximos y mínimos para la BG-2, y se logró identificar un exceso de material fino que quedaron en el fondo del análisis granulométrico, suponiendo así que estos afectan la capacidad estructural del material. Y que es un material que puede tener procedencia debido a la cantidad de fisuras presentes en la carpeta asfáltica.

El coeficiente estructural que se determina de la carpeta asfáltica tiene una influencia significativa con respecto al número estructural SN aportado por las demás capas de la estructura de vía. Quiere decir que tiende a generar mayor afectación que los coeficientes estructurales de las capas granulares al momento de diseñar estructuras de pavimento con la metodología AASHTO 93.

Cuando el coeficiente estructural de la base granular y la subbase granular es bajo la metodología AASHTO 93 no exige el aumento del espesor de sus capas granulares, centra más la intervención en la carpeta asfáltica.

Si mediante metodología de auscultación sea VIZIR o PCI, nos clasifica un tramo de vía como “Deficiente” o “Malo” se precisa que este cuenta con falencias tanto superficiales como estructurales. Tal como se comprobó en el tramo de la carrera 21 entre el K0+000 y K0+160 donde se demostró que este se encontraba en condición de “Deficiente” y al momento de determinar las propiedades físicas del material granular (Base Granular), el CBR del material se encontraba afectado y disminuía su capacidad estructural.

Cuando se realizó el diseño de pavimento por metodología AASHTO 93 en cada uno de los casos se requería aumentar el espesor de la capa asfáltica en todos, relacionando así la capacidad estructural de la vía simplemente con las fallas procedentes del estado superficial de la vía. Ya que simplemente la presencia de fisuras de cualquier tipo y las fisuras piel de cocodrilo en la carpeta asfáltica, se encargan de deteriorar el material y disminuir su módulo elástico ( E).

La metodología de diseño AASHTO 93 en todos los casos nos sugería una

capa de base granular que se encontrara entre 2” y 4”, mientras que si

requería aumentar en la mayoría de los casos el espesor de la subbase

granular SBG y la carpeta asfáltica CA que llego a ser hasta de 254% más al

espesor que se encontró en campo.

Para el análisis experimental realizado no contábamos con el coeficiente de

drenaje de los materiales granulares, por lo cual se tomó una constante de

1,2 suponiendo una excelente condición de drenaje, sin embargo, es posible

91

que este valor afecte nuestros resultados ya que este coeficiente de drenaje

solamente afecta las capas de base y subbase en la estructura de la vía.

Un estado de deterioro marginar o regular no indica que la estructura de la

vía se encuentre en malas condiciones con solamente las fallas superficiales,

en este caso si se hace necesario determinar las fallas producidas a causa

de fallas estructurales. En el caso del tramo intervenido entre el K0+160 y el

K0+410 se encontraba en estado “Marginal” o “Regular” pero los coeficientes

estructurales no presentaban mucha variación con respecto a un coeficiente

estructural óptimo.

92

9 RECOMENDACIONES

Se recomienda intervenir una vía que se encuentre en buenas condiciones

para poder realizar un comparativo con los resultados obtenidos en el

presente documento, con el fin de obtener resultados más concluyentes que

permitan definir la relación en diferentes condiciones del pavimento.

Extraer una mayor cantidad de muestras o buscar un proyecto donde ya se

encuentren los resultados de los ensayos de laboratorio, en proyectos de

consultoría que tenga una mayor inyección económica.

Teniendo en cuenta los valores obtenidos mediante la metodología AASHTO

93 para diseño de pavimento, del SN requerido y el SN aportado se hace

necesario buscar un método de rehabilitación ya que el SN aportado en todo

el tramo de la vía no supera el SN requerido, y se sustenta con el estado

superficial del pavimento.

Ya que las fallas presentes actualmente en el pavimento tienden a

evolucionar y generar fallas más predominantes y destructivas en la

estructura de la vía.

Para determinar el estado del deterioro del pavimento por metodología de

auscultación, se puede trabajar con ambas metodologías debido a que no

son precisas y clasifican la vía dentro de los mismos rangos.

Se aconseja el uso de la metodología PCI, al tener esta una evaluación más

detalla. La metodología VIZIR para carreteras es más recomendada al ser

tramos de mayor longitud con tipos de fallas más prolongadas, teniendo en

cuenta que sus muestras se evalúan cada 100m.

No es posible determinar el estado de la estructura del pavimento únicamente

con el índice de deterioro, es necesario realizar un estudio con deflexo metro

para determinar el estado de la estructura de la vía, ya que esta presenta

diferentes condiciones a lo largo del tramo a intervenir.

93

10 BIBLIOGRAFÍA

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actual de las obras de la red nacional de carreteras, Volumen 1.

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Pavimento.

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pavimentos. Febrero 2002

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obras de rehabilitación de pavimentos asfálticos de carreteras. Segunda

edición. 2008.

Instituto Nacional de Vías. Norma INV E-148-07 Relación de soporte del

suelo en el laboratorio (CBR de laboratorio).

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Los Hongos – San Francisco – Glorieta, Tunga. Usando las metodologías

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determinar el deterioro del pavimento flexible …

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