manual de evaluacion1

Manual de Evaluacin de Pavimentos

UniversidadNacionaldeIngeniera FacultaddeTecnologadelaConstruccin Facultad de Tecnologa de la Construccin ProgramadeCapacitacinAcadmica

MaestraenVasTerrestres Maestra en Vas Terrestres MduloIII DiseodePavimentosI Diseo de Pavimentos I EvaluacindePavimentosIng. Maylin Corros B. Ing. Ernesto Urbez P. Ing. Gustavo Corredor M.

Manual de Evaluacin de Pavimentos

UniversidadNacionaldeIngeniera FacultaddeTecnologadelaConstruccin F l dd T l d l C i ProgramadeCapacitacinAcadmica

MaestraenVasTerrestres Maestra en Vas Terrestres MduloIII DiseodePavimentosI Diseo de Pavimentos I EvaluacindePavimentosIng. Maylin Corros B. Ing. Ernesto Urbez P. Ing. Gustavo Corredor M.

Presentacin

MANUAL DE HERRAMIENTAS PARA LA EVALUACIN FUNCIONAL Y ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS FLEXIBLES MAYO 2009 PRESENTACIN

El presente trabajo fue realizado por la Empresa MAYER 97 INGENIEROS ASOCIADOS, C.A. con la colaboracin del Ing. Gustavo Corredor M. y se enmarca dentro de los manuales y cursos que dicta el Instituto Venezolano del Asfalto (INVEAS) con el objeto de fortalecer la capacitacin de los diferentes profesionales y tcnicos dedicados a la construccin y mantenimiento de la infraestructura vial, especficamente en lo que se refiere a la estructura de pavimento. La preparacin del presente trabajo ha sido posible, gracias al aporte que la Empresa Pavimentadora LIFE C.A. ha realizado al INVEAS bajo el mbito de la Ley Orgnica de Ciencia Tecnologa e Innovacin (LOCTI). El material incluido en el presente Manual est orientado a la descripcin de las diferentes herramientas para la evaluacin funcional y estructural de pavimentos flexibles, considerndose tanto los equipos como los procedimientos y metodologas para el anlisis de alternativas de mantenimiento y rehabilitacin de pavimentos flexibles. El documento est dividido en siete (07) captulos. El primero presenta una introduccin del contexto y mbito del Manual. El segundo captulo est dedicado a la obtencin y manejo de la informacin de trnsito. Los captulos tercero y cuarto describen las distintas fallas que afectan la condicin del pavimento flexible y una metodologa para determinar el ndice de Condicin del Pavimento (PCI). Por su parte los captulos quinto y sexto, describen en qu consiste la evaluacin funcional y estructural de pavimentos mostrando cules son los principales parmetros de medicin y los equipos necesarios. Por ltimo el captulo 7 presenta algunos mtodos de anlisis estructural para el diseo de espesores. Es importante destacar que los conceptos, procedimientos y metodologas presentados en este manual, son ampliamente utilizados tanto a nivel nacional como internacional. Sin embargo, algunos de los mismos han sido simplificados e incluso tropicalizados considerando las caractersticas propias de Venezuela, sin perder de vista la esencia del ensayo, equipo o mtodo de anlisis. Esta simplificacin es producto de la experiencia en la ejecucin de algunos ensayos, por lo que la misma no debe generalizarse sin un anlisis minucioso. Finalmente es importante destacar, que el presente Manual fue desarrollado bajo el patrocinio del Instituto Venezolano del Asfalto, INVEAS, sin embargo, los conceptos contenidos en el mismo no necesariamente corresponden a los del Instituto, por lo que INVEAS no se hace responsable de la interpretacin ni resultados obtenidos de la aplicacin de los conceptos contenidos en este Manual.

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Introduccin_________________________________________________________________________________

1. INTRODUCCIN La infraestructura vial es un componente de gran importancia dentro del patrimonio de una nacin, considerando su vinculacin directa con el desarrollo social y econmico, pues permite la comunicacin e interrelacin entre centros poblados, as como el intercambio de bienes y servicios. En este orden de ideas, la estructura de pavimento -como parte de la infraestructura vial- juega un papel preponderante, ya que su objetivo es ofrecer a los usuarios un rodaje cmodo, seguro y econmico. En este sentido, el presente Manual incluye diferentes herramientas para la evaluacin de pavimentos flexibles y muestra tanto los equipos de evaluacin como los procedimientos para la determinacin de espesores de refuerzo de pavimentos flexibles. El pavimento es una de las pocas estructuras civiles que tiene un perodo de diseo finito, por lo que su falla est prevista al trmino de sta. Esto significa que durante el perodo de vida de una estructura de pavimento, la misma iniciar un proceso de deterioro tal que al final de su vida til manifestar un conjunto de fallas que reducirn su calidad de rodaje y en definitiva incrementarn los costos de los usuarios y los costos de mantenimiento por parte de Agencia responsable. Independientemente del proceso de deterioro natural en toda estructura de pavimento, se deben iniciar labores de mantenimiento y rehabilitacin de las mismas, prcticamente desde el inicio de su perodo de diseo, con el objeto de reducir el impacto que las diferentes fallas pueden afectar a la estructura y de esta manera optimizar los recursos disponibles para una eventual rehabilitacin, sin necesidad de ejecutar trabajos de reconstruccin de la estructura. Cabe destacar, que en el proceso de deterioro de una estructura de pavimento, en especial del pavimento flexible, el trnsito o solicitaciones de carga representa una de las principales variables que inducen la fatiga de la estructura, es por ello que el presente Manual se inicia discutiendo los conceptos bsicos referentes al anlisis e interpretacin de la informacin de trnsito. Seguidamente el Manual presenta una descripcin de las diferentes fallas que afectan al pavimento flexible, destacando sus orgenes, magnitud y severidad, para luego presentar y discutir uno de los indicadores para la evaluacin de fallas presentes en el pavimento, como es el ndice de Condicin del Pavimento (PCI) de uso reconocido a nivel internacional. El momento en el cual se puede optimizar la inversin econmica en trabajos de mantenimiento y rehabilitacin de pavimentos, incrementando considerablemente su vida til, es el objetivo primordial de la evaluacin de todo pavimento en servicio. Para ello existen principalmente dos (02) tipos de evaluacin de pavimentos. La primera de stas corresponde a la evaluacin funcional, la cual no es mas que la ejecucin de ensayos que permitan determinar las caractersticas superficiales del mismo, traducidas en parmetros como: textura, rugosidad, friccin, etc, que tienden a evaluar la calidad de rodaje del pavimento, la cual -a pesar de estar asociada con su capacidad estructural- no necesariamente es un indicativo de sta, en vista que pueden existir sectores con buena calidad de rodaje y sin embargo poseer una estructura dbil, que con el paso de la carga se fatigar y presentar un agrietamiento severo.

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Introduccin_________________________________________________________________________________

El segundo tipo de evaluacin es la estructural, la cual permitir medir distintos parmetros, tales como: fallas presentes en el pavimento, deflexin superficial, radio de curvatura del cuenco de deflexiones del pavimento, tipos de materiales que conforman la estructura de pavimento, espesores de cada una, su condicin, etc. Tomando en cuenta stos dos mbitos de evaluacin, el presente manual dedica dos captulos que describen los equipos y procedimientos asociados con la evaluacin funcional y estructural de pavimentos flexibles. En stos captulos se presentan los equipos utilizados a nivel nacional e internacional, destacando aquellos equipos disponibles en el pas, de tal manera de inducir al lector en la recoleccin de la data y sentar las bases para el posterior anlisis de la informacin. El presente Manual est basado en procedimientos y metodologas aceptadas tanto a nivel nacional como internacional, destacando principalmente los mtodos de mayor uso en Venezuela, sin que ello signifique limitar el empleo de otros equipos de evaluacin o mtodos de interpretacin de datos.

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Trnsito______________________________________________________________________________________

2. EL TRNSITO COMO VARIABLE DE DISEO DE PAVIMENTOS El material que se presenta a continuacin es cortesa del Ing. Gustavo Corredor M. (M.Sc) y el mismo forma parte de su reconocida publicacin titulada APUNTES DE PAVIMENTOS editada por las Universidades Santa Mara y Catlica Andrs Bello de Caracas-Venezuela. Dicha publicacin es utilizada ampliamente a nivel de Pre-Grado y Post-Grado en varias universidades del pas.

2.1 Caractersticas del Trnsito El trnsito es la variable ms importante en el diseo de pavimentos. As comienza el Profesor Yang H. Huang de la Universidad de Kentucky, el Captulo dedicado a este tema en su libro Anlisis y Diseo de Pavimentos 1. En Venezuela deberamos aadir que es la variable menos estudiada y a la que se le otorga la menor importancia. Para el dimensionamiento de un pavimento es necesario determinar los efectos que las cargas de los vehculos causarn sobre el pavimento, por lo cual se debe conocer el nmero y tipo que circular por una va, as como la intensidad de la carga y la configuracin del eje que la aplica. El objeto de este captulo es presentar la metodologa para determinar los parmetros de trnsito que se requieren para el diseo estructural de los pavimentos en carreteras y autopistas. En el pas los bienes de produccin y consumo se transportan bsicamente por carretera. La Norma COVENIN 614 actualizada en el ao 19972, establece la siguiente reglamentacin en cuanto a cargas mximas: 6.000 kg. en eje simple de 2 cauchos 13.000 kg. en eje simple de 4 cauchos 20.000 kg en dos ejes simples consecutivos de 4 cauchos cada uno (Eje Doble) 27.000 kg en tres ejes simples consecutivos de 4 cauchos cada uno (Eje Triple)

No existe en Venezuela un control de cargas eficiente; lo dispuesto en la Ley y Reglamentos de Trnsito es "letra muerta", y por ello estas disposiciones son violadas constantemente, lo que ha trado como consecuencia el deterioro prematuro de centenares de kilmetros de vas pavimentadas causando prdidas apreciables al Patrimonio Nacional.

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Huang, Yang: Pavement Analysis and Systems. University of Kentucky. Mac Graw International, 1995. Comisin Venezolana de Normas Industriales (COVENIN): Norma 614-1997: Lmite de peso para vehculos de carga (1ra. Revisin).

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Trnsito______________________________________________________________________________________

2.2 Definiciones y Conceptos Bsicos A continuacin se presentan una serie de definiciones de trminos referentes a los vehculos y cargas que se sirven de una va, y que sern empleados en los procesos de diseo de pavimentos. Estos trminos han sido tomados de la publicacin "NORVIAL: Vocabulario Vial", la cual fue editada por el Ministerio de Transporte y Comunicaciones en Mayo de 1977: Trnsito (Trfico): Los vehculos de todo tipo, con sus respectivas cargas, considerados aisladamente o en conjunto mientras utilizan cualquier va. Volumen de Trnsito: Nmero de vehculos que pasan por una seccin dada de un canal o va durante un perodo determinado Promedio Diario de Trnsito (PDT o TPDA): volumen promedio de trnsito en veinticuatro (24) horas, obtenido al dividir el volumen total de un determinado perodo de tiempo, generalmente un (1) ao, entre el nmero de das del mismo perodo Volumen de trnsito Actual: es aquel que circulara por una va si sta fuera abierta al trnsito. En el caso de vas existentes, donde se cuenta con datos estadsticos, el trnsito actual se puede obtener proyectando para la fecha en consideracin la tendencia de los registros histricos. En el caso de vas que van a ser mejoradas, el trnsito actual estar compuesto por el existente antes de la mejora ms el trnsito atrado de otras vas cercanas por las ventajas que sta ofrece. En el caso de vas nuevas todo el trnsito ser atrado. Tasa de Crecimiento (TC): Es el incremento anual del volumen de trnsito en una va, expresado en porcentaje. Se determina en base a los datos de las estaciones de conteo, extrapolando la tendencia de los datos estadsticos. Proyeccin de Trnsito: El volumen de trnsito para un ao cualquiera se determina empleando la siguiente ecuacin:

PDTn =Donde:

PDTo * (1+ TC) n

(E-1)

PDTn = Volumen diario de vehculos para el ao "n". PDTo = Volumen diario de vehculos para el ao inicial del perodo considerado. TC n = Tasa de Crecimiento para el perodo de aos en anlisis, expresada en forma decimal. = Nmero de aos del perodo considerado.

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Trnsito______________________________________________________________________________________

Composicin del Trnsito: es la relacin porcentual entre el volumen de trnsito correspondiente a cada tipo de vehculos, expresado en funcin del volumen de trnsito total. Vehculos Livianos: son todos los vehculos de dos ejes y cuatro ruedas, tales como: automviles, camionetas y camiones de dos ejes con ruedas traseras sencillas. Vehculos Pesados: son todos los autobuses y camiones, con no menos de seis ruedas y/o tres o mas ejes individuales (eje trasero con cuatro ruedas, en el caso de vehculos de dos ejes). Se clasifican de acuerdo a las diferentes categoras sealadas en la Tabla 1, donde se indica tanto la nomenclatura que utiliza la Oficina de Planificacin del Transporte Terrestre (O.P.T.T) del Ministerio de Infraestructura, como la establecida en la Norma "COVENIN 240286.

Tabla 1 Tipos y caractersticas de los vehculos pesados que circulan normalmente por la red vial venezolana, con indicacin del nmero de ejes por camin y la carga mxima total de acuerdo a la Norma COVENIN 614-1997____________________________________________________________________________________________

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Trnsito______________________________________________________________________________________

Los tipos de camiones se dividen en los siguientes grupos, de acuerdo a la Norma COVENIN 2402-1986: (a) camiones unitarios: vehculos con sistema de traccin y de carga integrados en una sola unidad (2RD, y O3E). (b) Semitrailers: vehculo compuesto por una unidad de traccin que no lleva carga (chuto) que arrastra una plataforma o batea sobre la cual va la carga, y que tiene un solo grupo de ejes, ya sea simple o compuesto. Se identifican con un primer dgito que designa el nmero de ejes individuales del tractor, seguido por el carcter alfabtico S (Semitrailer) y con un segundo dgito que designa el nmero de ejes individuadles de la plataforma remolcada. (c) Remolques: vehculo compuesto por un camin unitario que arrastra un componente carente de motor con eje(s) delantero(s) y trasero(s) -remolque-. Se identifican con un primer dgito que designa el nmero de ejes individuales del camin, seguido por el carcter alfabtico R (Remolque) y con un segundo dgito que designa el nmero de ejes individuadles de la unidad remolcada. Perodo de Anlisis: Se entiende como tal el nmero de aos seleccionado para la comparacin de las diversas alternativas de diseo; puede comprender varios perodos de diseo (diseo por etapas). Generalmente es de veinte (20) aos para vas troncales y autopistas, an cuando actualmente se est considerando un perodo de hasta treinta (30) aos para autopistas urbanas. Perodo de Diseo: Es el nmero de aos para el cual se disea especficamente el pavimento; generalmente vara entre los ocho (8) y veinte (20) aos, dependiendo del tipo de va. En casos excepcionales pudiera reducirse el periodo de diseo hasta un mnimo de cinco (5) aos. Al final del Perodo de Diseo puede esperarse que el pavimento requiera una carpeta asfltica de refuerzo para restaurar su capacidad de servicio. La Tabla 2 resume los periodos de diseo recomendados por la AASHTO y la correspondiente a la tipologa de la red vial nacional. Tabla 2Perodos recomendados de diseo Tipo de va segn AASHTO Principal Segn nomenclador vial venezolano Autopista urbana o rural de alto volumen y va troncal Va local Va ramal, sub-ramal o agrcola Perodo de diseo (aos) 15-20 (30 en autopistas urbanas) 12-15 8-12, con mnimo de 5 aos

Secundaria Terciaria

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Trnsito______________________________________________________________________________________

El "Perodo de Diseo" no debe ser confundido con la "Vida til" del pavimento ni con el Perodo de Anlisis, como se indic este ltimo puede comprender varios Perodos de Diseo, como en el caso de la pavimentacin por etapas. Por su parte la "Vida til" de un pavimento puede extenderse indefinidamente con la colocacin de carpetas de refuerzo y otras medidas de rehabilitacin, o extenderse mucho menos de lo estimado en el diseo debido a fallas prematuras o "sub-diseo" del pavimento.

2.3 Obtencin de los Valores de Trnsito Para el Diseo de Pavimentos Normalmente el Ingeniero Proyectista de pavimentos recibe la informacin de trnsito que ha sido obtenida y procesada por la OPTT o por especialistas consultores en ste rea de la ingeniera, sin embargo, su responsabilidad es la de procesar adecuadamente tal informacin, y muchas veces, realizar mediciones en el sitio con el fin de ajustar o verificar la informacin recibida. Debido a la importancia de este tema, se considera que en cualquier diseo de pavimentos debe participar un especialista en trfico, con el fin que sta variable de diseo, tan importante incluso ms que la informacin de suelos y materiales, sea lo ms ajustada posible a las expectativas futuras de la facilidad vial. Como e indic, es opinin del Autor que en Venezuela no se le ha dado la importancia que realmente tiene la recoleccin y procesamiento de la informacin de trnsito para el diseo de pavimentos, debindose profundizar en los estudios de esta variable para cada diseo particular. A continuacin se describe muy brevemente el proceso empleado en Venezuela para la obtencin de la informacin de trnsito para el diseo de pavimentos:

1. Volumen y tipo de vehculos (a) Sistema de Primera Generacin La antigua Oficina de Planeamiento Vial, adscrita al desaparecido Ministerio de Obras Pblicas (MOP) implement, desde el ao 1963 y hasta el ao 1976, un Sistema de Conteos de Trnsito en 1.606 puntos de la red vial nacional de carreteras, mediante el empleo de sistemas mecnicos con detectores neumticos tales como los que se ilustran en las siguientes figuras:

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Trnsito______________________________________________________________________________________

Los sistemas mecnicos por bandas neumticas presentan la ventaja de su economa, pero su mayor limitacin es que no clasifican los tipos de vehculos que circulan sobre las bandas, por lo cual sus mediciones siempre deben ser corregidas por observaciones visuales, de tal manera que el nmero de ejes registrados coincida con los ejes reales. Esta correccin se hace a lo largo de un tiempo determinado, y su factor de correccin se aplica a toda la medicin, independientemente del tiempo que en que sta haya sido realizada. Esta actividad fue paralizada desde 1977 hasta 1979, cuando inicia el Ministerio de Transporte y Comunicaciones (MTC). Entre los aos 1979 y 1981 se reinicia sta actividad pero prcticamente, desde 1982 se cubren cada vez un menor nmero de estaciones. Cada tipo de estacin tiene la siguiente caracterstica: Estaciones Permanentes (67 puntos de registro en la red vial): Son aquellas localizaciones de la carretera, sealizadas no, sobre las cuales se efectan conteos del volumen de trnsito en forma continua, mediante dispositivos mecnicos (todas las horas del da y todos los das del ao). Estas estaciones han sido hoy en da sustituidas por los conteos realizados en los puntos de peaje. Estaciones de Cobertura 1 (395 puntos de registro en la red vial): Son aquellas localizaciones de la carretera, sealizadas no, sobre las cuales se efectan conteos del volumen de trnsito mediante dispositivos mecnicos en das laborales de 24 horas de duracin, cada mes del ao. Estaciones de Cobertura 5 (1259 puntos de registro en la red vial): Son aquellas localizaciones de la carretera, sealizadas o no, sobre las cuales se efectan conteos del volumen de trnsito mediante dispositivos mecnicos en das laborales de 24 horas de duracin, tres veces al ao (una vez cada cuatro meses).

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Trnsito______________________________________________________________________________________

Estaciones Especiales: Son aquellas localizaciones en carreteras o vas urbanas, sealizadas o no, sobre las cuales se efectan conteos del volumen de trnsito mediante, dispositivos mecnicos en das laborales o no, durante 24 horas, en cualquier momento. La informacin recabada mediante este sistema de conteos no solamente ha permitido conocer las leyes que rigen la circulacin del trnsito en las carreteras del pas, sino que tambin ha servido para determinar los valores de los coeficientes de ajustes diarios y mensuales para los conteos realizados en "Estaciones de Cobertura 5", ubicadas sobre la red primaria. Es conveniente observar que las cifras presentadas en todas la estadsticas de trnsito publicadas hasta la fecha, incluyendo la ltima publicada en 1983, no han sido ajustadas mediante la aplicacin de dichos coeficientes. Tambin cabe observar que, an cuando se sigue manteniendo la nomenclatura y los nombres de los tres tipos de estaciones creados en 1973, los conteos que se han venido realizando desde 1976 no se ajustan a las condiciones establecidas en la definicin de cada tipo de estacin. Mediante el anlisis estadstico de los valores de trfico correspondientes al perodo 1964-1968, se determin que los mximos errores de estimacin que podan contener las cifras presentadas en las estadsticas publicadas hasta 1976, y los cuales se consideran como vlidos hasta la fecha actual, eran las indicadas en la Tabla 3, siempre que las mismas se refieran a carreteras de poco trnsito recreacional: Tabla 3 Niveles de precisin y confianza de los valores de trfico segn el tipo de Estacin de Conteo Tipo de Estacin Permanente Cobertura 1 Cobertura 5 Precisin Error Ninguno 14.4 35.0 Nivel de confianza 100 95 95

Todos los anlisis se basaron en la suposicin de muestras aleatorias simples, as como de que los datos seguan una distribucin normal o de Gauss. Es conveniente sealar nuevamente que la Oficina de Planificacin de Transporte Terrestre (OPTT) del Ministerio de Infraestructura (MINFRA) puede suministrar la informacin bsica de trnsito de la mayor parte de la red vial venezolana. La Figura que se muestra en la siguiente pgina corresponde a la informacin que suministra el MINFRA como resultado de uno de sus conteos mecnicos.

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Trnsito______________________________________________________________________________________

La determinacin del volumen de trnsito actual en las vas nuevas, o que vayan a sufrir mejoras de consideracin, requiere de un cmulo de informacin que normalmente no est al alcance del proyectista de pavimentos; en estos casos generalmente habr que obtener los valores de trnsito de la OPTT; si sta no los tuviere se tendr que realizar un estudio especial, directamente a travs de ella o a travs de especialistas en esta rama de la ingeniera.

Figura 1: ejemplo de conteo vehicular por medios mecnicos

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Trnsito______________________________________________________________________________________

La Tabla 4 muestra una de las hojas tpicas de la publicacin "Estadsticas de Trnsito, Perodo 1972-1981, Ministerio de Transporte y Comunicaciones, 1982". Tabla 4

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Trnsito______________________________________________________________________________________

En la Tabla 4 se presenta, para cada Estacin de Conteo, la siguiente informacin: Nmero de la estacin. Identificacin (Descripcin del tramo vial en el cual est ubicada la estacin de conteo. Identificacin de la va (Troncal, local, etc.). Entidad Federal a la que pertenece el tramo vial. Tipo de pavimento (asfalto, concreto, granzn, tierra). Ao y valor del PDT. Porcentaje de vehculos pesados. Ao de la ltima determinacin del porcentaje de vehculos pesados. La informacin de trnsito, tal como es suministrada por la OPTT, puede ser utilizada para proyectar el trfico futuro de una va, en vez de utilizar la Frmula (E-1), cuando los valores de Tasa de Crecimiento no son constantes a lo largo de los aos, que es el caso comn. El procedimiento consiste en graficar la informacin, y obtener una curva y su correspondiente ecuacin, tal como se presenta en la Figura siguiente, a partir de la cual se puede estimar el valor de trfico en un ao futuro cualquiera. Figura 2 Ejemplo de proyeccin grfica de valores futuros de trfico en funcin de valores histricos

Registros histricos de volmenes de trnsito. Lmite Aragua-Distribuidor Santa Clara20,000 18,000 16,000 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 y = 744.58x - 1E+06 R2 = 0.6243

PDT

Ao del conteo

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Trnsito_____________________________________________________________________________

(b) Sistemas de segunda generacin Los sistemas de conteo vehicular por medios mecnicos han sido mejorados gracias al desarrollo de equipos que utilizan diversos sistemas: elctricos, fotoelctricos, piezoelctricos, de radar, magnticos, ultrasnicos, infrarrojos, etc. Desde comienzos de la dcada de los aos 90 cuando fue implementada en Venezuela el sistema de las Concesiones de Mantenimiento, se instalaron cerca de 62 Estaciones de Peaje en los corredores viales de las troncales y autopistas que emplean fundamentalmente los medios piezo-elctricos o magnticos para la obtencin de la informacin de trnsito.

Peaje El Rastro, Estado Gurico

Estas estaciones de peaje reemplazaron las estaciones de conteo permanente y registran la informacin diaria, sobre el nmero de vehculos, as como su clasificacin por tipos de vehculos que atraviesan un peaje determinado. Su gran ventaja es que permiten registrar todos y cada uno de los diferentes vehculos que transitan por el punto de medicin; en su contra se esgrime el argumento que presentan un mayor costo de ejecucin. Para Octubre 2004 el costo de una medicin de una semana continua se aproxima a los 3.150.000 Bs. (1.640 US$). La Tabla 4-a muestra el reporte de datos ofrecido por una estacn de peaje.

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Trnsito_____________________________________________________________________________

Tabla 4-a: Ejemplo de registro mensual en la estacin de Peaje Simn Planas, ubicada en la carretera Acarigua-Barquisimeto, Csrretera TO-05

El modelo de registro anterior clasifica los vehculos no por Tipo COVENIN, sino en funcin del tipo y Nmero de ejes. La siguiente tabla muestra un ejemplo sobre la tipologa de clasificacin:Clase 1 2 3 4 5 6 7 8 Descripcin Vehculo liviano (pasajeros y pickup) Colectivos (2RD y O3E) Camin 2RD Carga liviana, Tipo 350 Camin 2RD Carga pesada, Tipo 750 Camin O3E y Semitrailers 2S1 Semitrailers y remolques de 4 ejes Semitrailers y remolques de 5 ejes Semitrailers y remolques de 6 o ms ejes

Debe recordarse que, en el caso venezolano, cada estacin de peaje puede tener su propia tabla de clasificacin.

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Trnsito_____________________________________________________________________________

La precisin de estos sistemas es del 100%, con la ventaja ya comentada que no solo permiten el registro del total de vehculos, sino aportan la informacin del conteo clasificado por tipo de vehculo. La informacin mostrada anteriormente, obtenida ao tras ao en los sitios de conteo, tal como se ilustra en la Tabla 4, permite estimar cmo ser el volumen en una va en un ao futuro, por medio de proyecciones estadsticas, un ejemplo se presenta en la Figura 2 mostrada anteriormente. A continuacin se muestra la serie histrica del registro en una estacin de peaje:Resultados de conteos en Carretera Acarigua-Barquisimeto Conteo en ambos sentidos Ao 1998 1999 1999 1999 1999 1999 1999 1999 1999 1999 1999 1999 1999 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2001 2001 2001 2001 2001 2001 2001 Mes N das Clase 1 Clase 2 Clase 3 10,688 18,316 18,878 21,132 17,119 18,495 17,799 17,989 17,698 18,584 18,260 19,265 19,651 18,376 20,983 22,134 18,114 20,511 19,019 18,595 20,416 18,851 20,215 21,846 20,860 20,126 21,914 25,196 20,281 22,591 20,833 22,591 413,103 Clase 4 7,078 13,143 13,447 15,260 12,092 12,859 12,094 12,053 12,095 13,354 12,608 13,157 12,367 12,015 13,682 14,482 11,563 14,606 12,803 11,937 12,873 12,727 12,228 13,561 12,852 13,016 12,660 15,791 12,612 14,417 13,231 14,417 263,840 Clase 5 1,095 2,276 2,435 2,701 2,293 2,315 2,074 2,043 2,120 2,343 2,194 2,355 2,364 2,411 2,524 2,519 2,111 2,304 2,138 1,959 2,198 2,093 2,155 2,251 2,093 2,388 2,326 2,793 2,277 2,724 2,370 2,724 46,722 Clase 6 1,152 2,181 1,946 2,269 1,982 1,962 1,684 1,513 1,614 1,527 1,722 1,660 1,488 1,900 1,909 2,094 1,454 2,029 1,725 1,406 1,739 1,712 1,534 1,687 1,870 2,283 2,194 2,494 1,898 2,557 2,120 2,557 38,650 Clase 7 5,103 8,928 8,107 10,715 9,707 9,931 8,811 8,098 9,034 7,825 8,014 7,826 8,795 9,402 10,911 11,336 10,808 12,944 10,366 9,721 10,662 10,988 9,848 10,976 11,608 13,374 11,358 14,117 12,071 14,497 11,779 14,497 230,058 Clase 8 3,734 7,212 6,826 8,010 7,052 7,218 6,438 5,960 6,357 6,372 6,827 6,477 7,205 7,152 6,907 7,399 7,227 9,312 7,491 6,292 7,088 6,857 7,166 7,830 7,765 8,147 7,160 9,171 8,200 9,944 8,401 9,944 156,658 Exonerados 1,359 1,727 1,312 1,372 1,276 1,514 1,606 1,435 1,356 1,228 1,373 1,213 1,256 1,183 1,393 1,567 1,136 1,630 1,742 1,461 1,374 1,255 1,695 1,751 1,477 1,407 1,336 1,715 1,423 1,483 1,567 1,483 29,334 Total 127,036 208,640 195,912 220,239 195,834 208,074 199,167 206,187 217,595 211,691 213,333 212,181 229,328 222,622 218,838 239,589 233,597 237,360 221,904 225,879 245,523 235,895 234,639 240,719 262,024 251,278 232,893 260,493 252,846 259,386 245,187 259,386 4,809,386 PDT 7,058 6,730 6,997 7,104 6,528 6,712 6,639 6,651 7,019 7,056 6,882 7,073 7,398 7,181 7,546 7,729 7,787 7,657 7,397 7,286 7,920 7,863 7,569 8,024 8,452 8,106 8,318 8,403 8,428 8,367 8,173 8,367 7,897 %Vp 26.46% 28.55% 30.11% 30.95% 29.35% 29.12% 28.33% 27.06% 26.60% 27.69% 27.47% 28.04% 26.66% 27.14% 30.20% 29.37% 26.38% 30.09% 28.34% 26.50% 26.76% 26.85% 26.95% 28.16% 25.86% 27.34% 28.72% 30.53% 26.79% 29.49% 27.82% 29.49% 27.98%

Diciembre 18 92,057 4,770 Enero 31 147,339 7,518 Febrero 28 135,617 7,344 Marzo 31 150,700 8,080 Abril 30 137,073 7,240 Mayo 31 145,979 7,801 Junio 30 141,135 7,526 Julio 31 148,956 8,140 Agosto 31 158,348 8,973 Septiembre 30 151,845 8,613 Octubre 31 153,360 8,975 Noviembre 30 151,466 8,762 Inauguracin Variante Los Cristales: Diciembre 99 Diciembre 31 166,937 9,265 Enero 31 161,029 9,154 Febrero 29 151,345 9,184 Marzo 31 167,646 10,412 Abril 30 170,846 10,338 Mayo 31 164,308 9,716 Junio 30 157,285 9,335 Julio 31 164,557 9,951 Agosto 31 178,448 10,725 Septiembre 30 171,303 10,109 Octubre 31 169,716 10,082 Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio 30 31 31 28 31 30 31 30 31 609 171,189 192,795 181,168 164,675 179,256 183,681 181,423 175,412 181,423 3,434,442 9,628 10,704 9,369 9,270 9,960 10,403 9,750 9,474 9,750 196,579

Total periodo Dic-99Julio-01

__________________________________________________________________________________

213

Trnsito

(c) Conteos visuales An cuando lo ideal es que el conteo vehicular -clasificado o no se realice mediante el empleo de equipos, en el caso de que sto no sea posible, por razones de tiempo o carencia de recursos, siempre se podr recurrir al sistema de contar los vehculos mediante la simple observacin visual del paso del flujo vehicular. El conteo visual permite no solo determinar el total de vehculos que circulan por el punto de medicin, sino que se obtiene un conteo clasificado, ya que se contabiliza el nmero de cada tipo de vehculo que pasa por esa seccin durante el tiempo de la medicin. La planilla que se muestra a continuacin puede ser utilizada para un conteo visual clasificado.

En esta planilla se detallan los tipos de vehculos ms comunes que circulan por la red vial venezolana. 2.4 Lapso de Medicin de Volmenes de Trnsito

El lapso ideal para la realizacin de un conteo -ya que se elimina cualquier error por condiciones estacionales del flujo de vehculo- es de un (1) ao. Cuando el conteo se realiza en estaciones de Cobertura 1, o en peajes, automticamente al correr del ao se va registrando el volumen acumulado de vehculos. En otras ocasiones o puntos de medicin, no es ni prctico ni econmico el que se disponga de este lapso de tiempo. Lo 214

Trnsito

ideal entonces es realizar una medicin de un mes continuo. En caso de que esto tampoco sea posible, la medicin debera ser de una (1) semana completa, en forma tal que se obtenga un registro de lunes a domingo. Si tampoco esto fuese posible, debera al menos disponerse de un registro de un da laboral y de un da de fin de semana (sbado o domingo). Si en algunos casos ni siquiera esto fuese posible, el conteo debe ser realizado en un da (24 horas) continuas, preferiblemente en un da laborable. Pudiera darse el caso que ni an pudiese contarse en un lapso de 24 horas; en este caso debe irse a un conteo de doce horas. De no ser posible debe irse a conteos de ocho (8) horas, y a veces solo podr contarse durante una hora. En cualquiera de estos tres casos, el PDT debe ser obtenido dividiendo el nmero de vehculos contado durante el periodo entre el factor de medicin que se indica en la siguiente tabla: Tabla 5 Estimaciones del PDT en funcin del conteo horarioPDT = (total conteo) / (factor de medicin) Total de conteo durante el lapso 7:00 am7:00 pm 8:00 am4:00 pm 1 hora (hora pico) Horas continuas del conteo 12 8 1 Factor de medicin 0,754 0,504 0,083

Fuente: Corredor, G.: V Jornadas de Vialidad y Transporte, Valencia, 1998.

La tabla siguiente presenta los Factores de Medicin Horaria en funcin del porcentaje de ocurrencia en la Hora Pico: En caso de no conocer la Hora pico de la carretera, puede estimarse de la Tabla Tabla 6 Frecuencia de ocurrencia de las Horas-Pico% de ocurrencia Factor de medicin horaria Rango 0,062-0,131 0,065-0,112 0,065-0,082 0,069-0,096 0,080-0,081 0,075-0,094 0,086 0,082-0,095 0,070-0,108 0,061-0,096 0,068-0,105 0,065-0,153 0,070-0,109 0,075-0,127

Promedio 6:00 am-7:00 am 6,45 0,091 7:00 am-8:00 am 10,75 0,087 8:00 am-9:00 am 5,37 0,073 9:00 am-10:00 am 6,45 0,082 10:00 am- 11:00 am 2,15 0,081 11:00 am 12:00 m 3,23 0,082 12:00 m 1:00 pm 1,08 0,086 1:00 pm 2:00 pm 2,15 0,089 2:00 pm 3:00 pm 5,38 0,083 3:00 pm- 4:00 pm 11,83 0,078 4:00 pm- 5:00 pm 12,90 0,081 5:00 pm- 6:00 pm 20,43 0,081 6:00 pm- 7:00 pm 9,68 0,082 7:00 pm- 8:00 pm 2,15 0,101 No se registraron horas pico fuera de las sealadas

Fuente: Corredor, G.: V Jornadas de Vialidad y Transporte, Valencia, 1998.

215

Trnsito

En caso de no conocer la Hora Pico, lo mas conveniente es realizar la medicin entre las 5 y 6 de la tarde, entre las 4 y 5 de la tarde, ya que la mayora de las carreteras presentaron horas-pico entre stas horas. 2.5 Peso Total y Peso por Eje de los Vehculos de Carga Para el conteo de vehculos, tal como ha sido mencionado en prrafos anteriores, se podr disponer desde equipos electrnicos muy modernos hasta una simple observacin visual, pero siempre, aun en el caso de mayores dificultades, se podr obtener o validar en campo la informacin de volmenes de trnsito. Para el caso de determinacin de las cargas en los vehculos, por el contrario, deber contarse con sistemas de pesaje, los cuales sern realizados con balanzas con carga detenida o a travs de medios electrnicos. A continuacin se describen algunos tipos de pesajes disponibles: (a) Pesaje mediante el empleo de balanzas con carga detenida (a.1) Balanza de peso total: Este sistema permite la medicin de la carga de un vehculo por medio de una balanza, normalmente mecnica, sobre la cual el vehculo debe estar detenido. Las balanzas que se emplean son del tipo romana, sobre la cual se coloca todo el vehculo, y registran su peso total. Pueden ser empleadas para determinar el peso por eje, o grupo de ejes, desplazando el vehculo sobre la balanza, en forma tal que sobre la balanza solo est cargando el eje, o grupo de ejes, que se desea pesar. Este tipo de balanza es el que se emplea en los sitios en que pesan los vehculos para el control de carga y sobre-carga. Son de tipo fijo, aun cuando se dispone de algunos modelos porttiles. (a.2) Balanzas de peso por rueda: Mediante este tipo de balanzas porttiles se logra determinar el peso por cada rueda o conjunto de ruedas en un eje. Se ubican en sitios estratgicamente seleccionados y requieren de un nmero alto de operadores: uno por cada juego de balanzas, dos o tres sealeros y un jefe de grupo. Lo ideal, para que el sistema sea mas rpido, es que se disponga de siete (7) balanzas de modo que pueda colocarse una bajo cada grupo de ejes. Su precio de adquisicin es relativamente bajo pero tienen poco rendimiento. En un da de trabajo se pueden pesar entre 40 y 60 vehculos. Una de sus grandes limitaciones es que la muestra del pesaje debe ser muy bien diseada, en forma tal que represente el universo de vehculos que circulan por la va en estudio. La siguiente figura presenta una balanza de peso total:

216

Trnsito

Balanza de carga detenida, para pesaje del vehculo en una nica operacin

Las dos figuras que se incluyen a continuacin corresponden al modelo de balanzas porttiles de carga por rueda:

Ejemplo de equipos de pesaje con carga detenida mediante balanzas porttiles

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Trnsito

(b) Pesaje mediante el empleo de balanzas con carga en movimiento (WIM) Gracias a la electrnica, hoy en da se dispone de medios mucho mas rpidos y seguros para el pesaje de vehculos. Estos dispositivos permiten pesar cualquier vehculo, eje a eje y peso total sin obligarlo a detenerse; se conocen como sistemas WIM por sus siglas en ingls Weight In Motion. El costo de un pesaje total de vehculos alcanza a la fecha un valor cercano a los 750.000 Bs por da (US$ 375 al cambio actual de Bs/US$ 2.000 ). La caracterstica mas importante de este sistema es su confiabilidad, ya que permite obtener y registrar el peso de cada vehculo, es decir el 100% de la muestra bajo medicin, sin interrupcin alguna de trnsito, ya que el sistema se compone de una serie de cables coaxiales empotrados o adheridos sobre el pavimento.

Detalle Fotogrfico de sensores piezo-elctricos adheridos sobre el pavimento:

218

Trnsito

El siguiente esquema muestra el procedimiento de recoleccin de la data de pesaje por medio de un sensor piezo-elctrico:

219

Trnsito

2.6 Utilizacin de la Informacin de Trnsito Para el Diseo de Pavimentos La informacin de trnsito que interesa al proyectista de pavimentos debe comprender: El volumen de trnsito, es decir el nmero de vehculos que utilizar la facilidad vial. La composicin del trnsito, es decir la identificacin de los tipos de vehculos que circularn sobre el pavimento. La intensidad de la carga, lo cual implica determinar el peso de los vehculos vacos ms el de la carga que transportan. La configuracin de los ejes que transmiten las cargas al pavimento. El canal de circulacin que servir como patrn de diseo. Volumen de trnsito El nmero de vehculos que circular sobre la va ser determinado, tal como ha sido sealado, en funcin de las estadsticas y estudios de trnsito, y/o mediciones reales de campo. Debe conocerse tanto el volumen para el ao inicial de diseo, como la tasa de crecimiento interanual para el perodo de diseo. Composicin del trnsito El nmero de vehculos de pasajeros y el nmero y tipo de vehculos pesados es obtenido tambin de los conteos y proyecciones de trfico. En la Tabla 1 fueron presentados los tipos de vehculos de carga ms comunes en Venezuela. Intensidad de carga El total del peso del vehculo, tanto vaco como cargado, segn sea el caso, tambin se obtiene en las "Estaciones de pesaje" mediante el uso de un sistema de balanzas que permiten determinar tanto el peso bruto total, como el peso en cada uno de los ejes del vehculo. En la Tabla 1 citada anteriormente, se muestran las cargas mximas para cada uno de los diversos tipos de vehculos pesados y ms adelante se comentar sobre la carga que transmiten los neumticos sobre el pavimento. Configuracin de los ejes que transmiten las cargas al pavimento Una de las piezas de informacin ms importantes en cuanto al trfico se refiere es la manera como se aplicar la carga sobre el pavimento, es decir cuntos ejes y de qu tipo son (nmero de ruedas por eje, nmero de ejes, separacin entre ejes, presin de inflado de neumticos, etc.)

220

Trnsito

A este respecto es conveniente definir los tipos de ejes que pueden ser encontrados en los vehculos que transitan sobre nuestros pavimentos, de acuerdo a lo establecido en la Norma COVENIN 2402-86 (Tipologa de vehculos de carga): Ejes Simples: Son ejes sencillos de dos o cuatro ruedas.

Ejes Tandem (dobles): Es el conjunto de dos ejes sencillos, separados entre 1,20 y 1,60 metros aproximadamente, que tienen una suspensin comn.

221

Trnsito

Ejes Triples: es el conjunto de tres ejes sencillos, separados entre 1,20 y 1,40 metros aproximadamente, los cuales no tienen una suspensin comn.

Canal de circulacin que servir como patrn de diseo: Es necesario, adems conocer cmo se distribuir el flujo de vehculos en ambos sentidos de la va. A tal efecto se aplican los siguientes conceptos: Trnsito Balanceado: se denomina as cuando la composicin, volumen e intensidad de carga en una va es similar en ambas direcciones. Trnsito Desbalanceado: cuando no se cumple la definicin anterior en la circulacin del trfico en la va. Canal de Diseo: es aquel canal de una va que estar sometido a las condiciones ms severas de carga y por lo tanto ser el que controle el diseo del pavimento. En una carretera de un canal por sentido con trnsito balanceado, el Canal de Diseo es cualquiera de los dos canales de circulacin. En una va de varios canales, el Canal de Diseo corresponder, normalmente, al canal de circulacin lenta del sentido ms cargado, a menos que exista una informacin de trnsito que permita conocer especficamente cul ser ese canal ms cargado. En vas de mltiples canales con isla central y trnsito desbalanceado, puede seleccionarse un canal de diseo para cada sentido.

222

Trnsito

2.7 Determinacin del Efecto de las Cargas Transmitidas por los Diferentes Ejes Sobre un Pavimento Flexible Uno de los factores de diseo que presenta mayor variabilidad es el correspondiente al efecto de las cargas que transmiten los vehculos al pavimento. Cualquier observador, por ms inexperto que sea en el rea de pavimentos, no puede dejar de notar que por una seccin dada de pavimento circulan diariamente un sinnmero de tipos de vehculos, y un mayor nmero de tipos de carga: observar para un mismo tipo de camin que algunos circularn vacos, otros cargados con cemento, otros con cerveza, otros con materiales de construccin, etc.; adems la condicin de variabilidad descrita se repetir para cada tipo de camin sobre la va. Es necesario, en consecuencia, transformar toda esa gama de realidades de formas e intensidades de carga, en un valor que los represente y que sea simplemente obtenible y manejable. Por esta razn se defini un "Eje Patrn" que representa la carga estndar o normalizada. En Venezuela, como en la gran mayora de los pases occidentales, el "eje patrn" contempla una carga por eje simple de cuatro ruedas de 8.200 kg (80 KN 18.000 libras 18 kips.). Adicionalmente fue necesario asignar a este eje patrn un valor del efecto que causaba al pasar sobre un pavimento, este efecto se conoce como "factor dao", y para una carga patrn de 18 kips, sobre un eje simple de cuatro ruedas (o ruedas morochas), se le asign un valor unitario, es decir cada vez que un eje simple de 18.000 lbs pasa sobre una seccin de un pavimento flexible, causa sobre ese pavimento un dao igual a uno (1). Como consecuencia de esta simplificacin surge la definicin de los "Factores de Equivalencia de Cargas" que "son valores numricos que definen el dao que causa el paso de un vehculo, o eje determinado sobre una seccin de pavimento en una manera relativa al dao que el vehculo o eje patrn causa al pasar sobre la misma seccin de pavimento", o dicho de otra manera, los "Factores de Equivalencia" transforman las repeticiones de un eje cualquiera, a un nmero de repeticiones del eje patrn que causan el mismo efecto de dao sobre el pavimento que el dao causado por ese eje cualquiera. Los "Factores de Equivalencia" para los ejes simples y tandem (dobles y triples) son los derivados empricamente en el Ensayo Vial AASHO en funcin no solo de la magnitud de la carga y la configuracin del eje que la transmite al pavimento, sino tambin del tipo de pavimento (flexible o rgido), del espesor del pavimento y de la condicin final de calidad de rodaje del pavimento para el momento final del perodo de diseo y obedecen, en una forma muy simplificada, a la relacin exponencial siguiente:

223

Trnsito

Factor de equivalencia = [Carga en eje / Carga normalizada]^

4

Si se establece como carga normalizada los valores de 6.6 ton en eje simple de dos ruedas, de 8.2 ton en ejes simple de cuatro ruedas y ejes tandem (dobles) y de 23 ton en eje tridem (triples), los factores de equivalencia toman las expresiones aproximadas siguientes:

(Fei simple de dos ruedas) = (Carga por eje (i) / 6.6)

4

(E-2)4

(Fei simple de cuatro ruedas) = (Carga por eje (i) / 8.2) (Fei doble) = (0,57 * Carga por eje doble (i) /8.2) (FEitriple) = (Carga por eje triple (t)/23)4,22

(E-3) (E-4) (E-5)

4

Ejemplos de estimacin de los ejes equivalentes: Ejemplo 1 Camin semitrailer 3S3 con 48 toneladas de carga total

Eje individual Carga (Ton) Eje de carga

Eje 1

Eje 2

Eje 3

Eje 4

Eje 5

Eje 6

5,76 Simple dos ruedas

7,68

9,12

8,16

10,56 Tandem triple (eje 4 + eje 5 + eje 6)

6,72

Tandem doble (Eje 2 + eje 3)

Toneladas en eje de carga Factor de equivalencia Ejes equivalentes causados por el paso

5,76 0,58

16,80 1,86

25,44 1,53

(0,58 + 1,86 + 1,53 )

224

Trnsito

de este vehculo (Factor dao) 3,97 Es decir que el paso de este camin causa el mismo dao sobre el pavimento que el causara un camin virtual de 3,97 ejes simples de cuatro ruedas, cada eje cargado con 8,2 toneladas

Ejemplo 2 El mismo Camin semitrailer 3S3 pero con 96 toneladas de carga total

Eje individual Carga (Ton) Eje de carga Eje 1 Eje 2 Eje 3 Eje 4 Eje 5 Eje 6


15,36

18,24

16,32

21,12 Tandem triple (eje 4 + eje 5 + eje 6)

13,44


Toneladas en eje de carga Factor de equivalencia Ejes equivalentes causados por el paso de este vehculo (Factor dao)

11,52 9,28

33,60 29,76

50,88 28,52

(9,28 + 29,76 + 28,52) 67,56 Es decir que el paso de este camin causa el mismo dao sobre el pavimento que el causara un camin virtual de 67,56 ejes simples de cuatro ruedas, cada eje cargado con 8,2 toneladas. La carga, en este ejemplo se dobl, pero el efecto dao fue prcticamente 16 veces mayor.

El Factor camin de esta flota de dos camiones sera igual a:

FC = (3,97 + 67,56) / 2 = 35,76 ejes equivalentes

225

Trnsito

Ejemplo 3 Camin Semitrailer 3S2 con una carga de 55 toneladas


Eje 1 6,60 Simple dos ruedas 6,60

Eje 2 8,25

Eje 3 10,45

Eje 4 16,24

Eje 5 13,46


Tandem doble (Eje 4 + eje 5) 29,70


18,70

1,00

2,86

18,17

(1,00 + 2,86+ 18,17) 22,03 Es decir que el paso de este camin causa el mismo dao sobre el pavimento que el causara un camin virtual de 22,03 ejes simples de cuatro ruedas, cada eje cargado con 8,2 toneladas.

El Factor camin de esta flota de tres camiones sera igual a: FC = (3,97 + 67,56 +22,03 ) / 3 = 31,18 ejes equivalentes

226

Trnsito

Ejemplo 4 Camin Remolque 3R3 cargado con 55 toneladas

Eje individual Carga (Ton) Eje de carga Eje 1 Eje 2 Eje 3 Eje 4 Eje 5 Eje 6


8,25

8,25

12,65 Simple cuatro ruedas 12,65

10,45

10,45


Tandem doble (Eje 5 + eje 6) 20,90


4,95

16,50

0,32

1,73

5,66

4,46

(0,32 + 1,73 + 5,66 + 4,46) 12,17 Es decir que el paso de este camin causa el mismo dao sobre el pavimento que el causara un camin virtual de 12,17 ejes simples de cuatro ruedas, cada eje cargado con 8,2 toneladas.

El Factor camin de esta flota de cuatro camiones sera igual a: FC = (3,97 + 67,56 +22,03 + 12,17) / 4 = 26,43 ejes equivalentes

227

Trnsito

Ejemplo 5 Un Camin Tipo O3E autobs cargado con 20 toneladas


Eje 1 4.80 Simple dos ruedas

Eje 2 7,60 Tandem doble (Eje 2 + eje 3)

Eje 3 7,60


4,80

15,20

0,28

1,25

(0,28 + 1,25 ) 1,53 Es decir que el paso de este camin causa el mismo dao sobre el pavimento que el causara un camin virtual de 1,53 ejes simples de cuatro ruedas, cada eje cargado con 8,2 toneladas.

El Factor camin de esta flota de cinco camiones sera igual a: FC = (3,97 + 67,56 +22,03 + 12,17 + 1,53) / 5 = 21,45 ejes equivalentes

228

Trnsito

2.8 Metodologa para el Clculo del Nmero de Cargas Equivalentes (REE o Wt18) para el Diseo de Pavimentos La determinacin de las cargas que actuarn sobre un pavimento, en su perodo de diseo, se basa en la aplicacin de la Ecuacin E-6-a E-6-b:

REE = Wt18 = EEo * { [ (1+TC)n - 1) ] / TC }

(E-6-a)

REE = Wt18 = EEo * { [ (1 + r)n - 1] / [ ln (1+r) ] }Donde: REE = cargas equivalentes totales en el perodo de diseo TC = r = tasa de crecimiento interanual

(E-6-b)

EEo = cargas equivalentes acumuladas en el primer ao de diseo, siendo igual a:

EEo = PDTo * %Vp * FC * fds * fuc * A * DDonde:

(E-7)

PDTo = volumen diario del total de vehculos (livianos + pesados), para cualquier da el ao inicial de diseo. %Vp = nmero de vehculos pesados, expresado en forma decimal, como porcentaje del PDT. El resultado de la expresin (PDTo * %Vp), se define como VTPi y es igual al volumen diario de trfico pesado -o nmero de camiones- para el ao inicial de diseo. Uno de los valores ms importantes es el que corresponde al trmino "FC", el cual se define como "Factor Camin", y es igual al nmero de cargas equivalentes promedio por camin, y se obtiene dividiendo el valor obtenido al sumar el total de cargas equivalentes de cada camin, de un nmero dado de camiones que circulan por una seccin de carretera, entre el nmero total de camiones considerados en la sumatoria de los ejes equivalentes. (vanse ejemplos de estimacin de ejes equivalentes por tipo de camin)

229

Trnsito

El Factor Camin es una constante caracterstica de la distribucin de frecuencia de eje por rango de carga e independiente del nmero de vehculos; es decir no depende del nmero de camiones a partir de los cuales se determine, pero s de la conformacin, o distribucin de los diversos camiones dentro del total del trfico pesado diario de la va en estudio. El Factor Camin permanece constante si la distribucin de los tipos y cargas de los camiones permanece invariable. Por lo contrario, si se modifica en algo el porcentaje de vehculos cargados, o el tipo de carga, o los tipos de camiones dentro del total de vehculos diarios, el FC se variar con respecto al anterior. Los otros trminos considerados en la Ecuacin (E-7) son: Factor de distribucin por sentido (fds) El factor de distribucin por sentido (fds) permite cuantificar la fraccin del total del trnsito que circular en el sentido de diseo, y sus valores son los que se indican en la Tabla 7: Tabla 7 Valores del Factor de distribucin por sentido

Modo de medicin del PDT En ambos sentidos Por sentido de circulacinFactor de utilizacin de canal (fuc)

Valor del fds 0,50 1,00

Este valor permite asignar al canal de diseo, la fraccin del total de vehculos que circular por ste canal. En Venezuela tradicionalmente sus valores han sido los siguientes para el trnsito ya asignado al sentido de circulacin: (a) para un canal por sentido el fuc=1,0. (b) para dos canales por sentido el fuc=0,90. (c) para tres o mas canales por sentido el fuc = 0,80. La Tabla 8, presenta unos valores de fuc en funcin del nmero de canales por sentido y del nmero de vehculos totales que circulan por el sentido de diseo:

230

Trnsito

Tabla 8 Valores recomendados de factor de utilizacin de canal Fuente: NCHRP Project 1-32: Pavement Design Tools, Eres Consultants, Inc. 1998PDT en un Va de dos (2) canales solo sentido por sentido de circulacin Canal Canal rpido lento 2.000 0,06 0,94 4.000 0,12 0,88 6.000 0.15 0,85 8.000 0,18 0,82 10.000 0,19 0,81 15.000 0,23 0,77 20.000 0,25 0,75 25.000 0,27 0,73 30.000 0,28 0,72 35.000 0,30 0,70 40.000 0,31 0,69 50.000 0,33 0,67 60.000 0,34 0,66 70.000 80.000 100.000 Va de ms de dos (2) canales por sentido de circulacin Canal(es) rpido(s) 0,06 0,06 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,09 Canal central 0,12 0,18 0,21 0,23 0,28 0,28 0,30 0,32 0,33 0,34 0,35 0,37 0,39 0,40 0,41 0,42 Canal lento 0,82 0,76 0,72 0,70 0,68 0,65 0,63 0,61 0,59 0,58 0,57 0,55 0,53 0,52 0,51 0,49

Factor de Ajuste por Trnsito Desbalanceado (A) Este factor reconoce que cuando la medicin de los volmenes de trnsito se hace por ambos sentidos, lo normal es que uno de los polos generadores de trnsito resulte con un mayor nmero de vehculos y por ende con mayor carga que el otro polo. La Tabla 9 presenta los valores tradicionalmente empleados en Venezuela, as como los resultantes de las mediciones obtenidas en investigaciones de trnsito en Venezuela. Tabla 9 Factores de Ajuste por Trnsito Desbalanceado (A) Tipo de trnsito, con conteo en ambos Factor de Ajuste (A) sentidos Trnsito desbalanceado en la mayora de 1,05 1,35 las vas (1,20 valor ms comn) (Nota 1) Trnsito desbalanceado en vas mineras 1,90 (Nota 1) Trnsito desbalanceado en la mayora de 1,03 1,53 las vas (1,23 valor promedio) (Nota 2) Vas con trnsito balanceado, o conteos 1,00 por sentido y en ambos sentidosNota 1: fuente: Ing. Luis Salam R. Mtodo Venezolano para el Diseo de Pavimentos Flexibles. Nota 2: fuente: elaboracin propia

231

Trnsito

Nmero de das por ao en que las variables anteriores son aplicables (D) En Venezuela se ha venido aplicando la frmula para la estimacin de las cargas totales acumuladas en el perodo de diseo para un total de 365 das por ao, lo cual es vlido cuando se considera que: (a) el valor de PDT ha sido determinado para el promedio de, al menos, los siete das de la semana, es decir tanto los das laborables (Lunes a Viernes), como los Sbados y Domingos, y (b) que las condiciones restantes del trnsito (%Vp, FC, etc.) se aplican a lo largo de los 365 das. En la mayora de los casos estas dos premisas no se cumplen a lo largo del ao: es suficiente destacar las carreteras en zonas agrcolas, en las cuales hay meses de siembra y meses de cosecha y transporte; es evidente que en ambos lapsos no se aplican las mismas cargas, ni circulan los mismos nmeros de camiones. Es conveniente, en consecuencia, comenzar a diferenciar en, al menos, das de trabajo (Lunes a Viernes) y das de descanso (Sbados y Domingos), y aplicar a cada grupo de das los correspondientes valores de las otras variables independientes que han sido citadas. La misma situacin sucede en cualquier otra va: un menor nmero de camiones transita los fines de semana y los das feriados, ya que los conductores de estos vehculos tambin toman su descanso de sbados y Domingos. Conviene, en consecuencia, comenzar a diferenciar cada una de las variables independientes de trnsito para estos dos grupos de das: PDT, %Vp, y Factor Camin. Anlisis estadsticos de estas variables, en un nmero de 9 vas, arrojan los siguientes resultados: Tabla 15 Variables de trnsito para sbados y domingos, expresados como porcentajes de los valores correspondientes para das laborables % correspondiente para los das de fn de semana Promedio (%) Rango (%) 94,1 83,0 111,9 63,3 54,4 70,0 80,5 70,1 89,1 48,3 34,8 69,2

Variable de trnsito Promedio diario de trnsito (PDT) % de vehculos pesados (%Vp) Factor Camin Ponderado Total Cargas Equivalentes diarias

De todos estos valores el ms significativo es, sin duda, el correspondiente a las cargas equivalentes diarias, que permitira expresar la Ecuacin de EEo de la siguiente manera:

EEo = [ (PDT(l-v * %Vp(l-v * FC(l-v * 251) + (0,483 * 114) ] * ( fds * fuc * A )Donde: el subndice (l-v) representa los valores de cada factor de trnsito para los das laborables, la cifra de 251 corresponde a los das laborables, resultantes de descontar a los 365 das del ao 114 Sbados y Domingos ms un estimado de 10 das festivos adicionales, y el valor de 0,483 es el promedio obtenido de las cargas equivalentes diarias de fines de semana, expresado como fraccin del correspondiente valor de lunes a viernes.

232

Trnsito

Actualmente se estn adelantando dos Trabajos de Grado en la Universidad CentroOccidental Lisandro Alvarado (UCLA): uno persigue validar la ecuacin anterior para un mayor universo de datos estadsticos y el otro espera determinar la relacin entre las mediciones de trnsito (fundamentalmente conteos clasificados) realizados en un mes o semana determinado y el valor correspondiente obtenido en una medicin continua a lo largo de un ao. De igual manera, si se dispone de la distribucin de camiones de los das laborables, se puede estimar la distribucin en fines de semana, de acuerdo a los porcentajes indicados en la Tabla 16: Tabla 16 Distribucin de camiones de fines de semana, expresada como % del nmero diario correspondiente de Lunes a Viernes.Tipo de vehculo Autobusete Autobs 2 ejes liviano (350) 2 ejes pesado (750) 3 ejes 4 ejes 5 ejes 6 + ejes % correspondiente para los das de fn de semana Promedio (%) Rango (%) 190,8 136,6 260,1 184,1 142,6 225,1 125,7 98,2 248,1 80,6 65,5 102,1 72,7 47,1 93,1 63,8 23,7 86,7 66,5 41,2 81,2 66,0 43,2 81,9

Factor de Crecimiento (F): Es un factor que toma en cuenta la variacin del volumen de trnsito en el perodo de diseo considerado, y se utiliza para determinar las cargas equivalentes acumuladas. Los valores del Factor de Crecimiento (F) se presentan en la Tabla de la pgina siguiente, y son funcin de la Tasa de Crecimiento (TC r) y del perodo de diseo (n), en aos. El Factor de crecimiento se calcula a partir de cualquiera de las expresiones siguientes, y ha ya sido comentado en la Ecuacin 6::

FC = [ (1 + TC)n 1] / TC tambin:

FC = [ (1 + r)n 1] / [ ln (1+r) ]La tasa de crecimiento interanual (TC) permite integrar el crecimiento del trnsito a lo largo del perodo de diseo, y en el caso de que no pueda ser obtenido de los registros histricos de trnsito, pueden emplearse los resultados de mediciones en el ao 1993 que arrojan los resultados que se presentan en la Tabla 10:

233

Trnsito

Tabla 10 Valores de Tasa de Crecimiento Interanual Fuente: Corredor, G.: V Jornadas de Vialidad y Transporte, Valencia, 1998. Criterio estadstico Promedio Desviacin estndar Valor mnimo Valor mximo TC 4,20 % 1,80% 0,24% 8,28%

Tabla 11 Factores de Crecimiento

234

Trnsito

2.9 Estimacin del Factor Camin para el Caso en que No Pueden Pesarse los Camiones. En nuestro pas, tal como ha sido sealado en varias oportunidades anteriores, puede ocurrir que la informacin de trnsito no est disponible o no puede ser actualizada fcilmente. El Ingeniero siempre podr realizar conteos clasificados, aun cuando sea por el mtodo visual, pero si no se dispone de balanzas evidentemente no se podr pesar los vehculos. Esta situacin es muy comn en nuestro pas. Esta situacin puede presentarse, por otra parte, cuando se requiere una estimacin rpida del nmero de cargas equivalentes aproximadas, para realizar la determinacin de los espesores de un pavimento a los fines de anteproyecto o tomar decisiones administrativas de programacin de inversiones anuales. Para lograr en stos casos la determinacin de los valores del Factor Camin, el proyectista podr utilizar una de las tablas que se prentan a continuacin las cuales proporcionan valores de FC en funcin de ciertos niveles de informacin, indicados en cada tabla en particular. Estas tablas fueron inicialmente (1982) elaboradas por los Ings. Luis Salam, Andrs Pinaud, William Stalhuth y Arturo Carvajal, durante el desarrollo del "Mtodo Venezolano para el Diseo de Pavimentos Flexibles para Carreteras", y han facilitado enormemente el trabajo de los ingenieros de pavimentos. Hoy en da han sido actualizadas a travs de Trabajos Especiales de Grado desarrollados en las Universidades Santa Mara y Metropolitana en Caracas, Venezuela. Es indudable que, mientras sea posible, deber recurrirse al procedimiento de calcular el valor del FC en funcin de la informacin de la distribucin de Frecuencia de Ejes por Rangos de Cargas. En el caso que tal hecho no pueda ser logrado, el proyectista deber aplicar su criterio para hacer la mejor seleccin de aquella tabla que mejor represente el nivel de informacin de que pueda disponer. Se recomienda en stos casos, el tratar de realizar al menos conteos de nmero y tipos de vehculos, ya que los valores as obtenidos podrn ser comparados con los de las diversas tablas y tomar la decisin ms conveniente, aplicando el buen juicio ingeneril y la experiencia personal.

235

Trnsito

Tabla 12 Factor Camin por Tipo de Vehculo para vas de trnsito muy pesadoValores de Factor Camin para vas con condicin de "trnsito muy pesado" Factor Camin Vaco 0.13 0.14 0.15 0.33 0.68 0.23 0.04 1.62 0.19 0.16 0.29 0.52 0.09 0.46 0.26 0.244 Factor Factor Camin Camin Cargado Ponderado 2.01 1.68 5.52 1.08 10.46 13.02 12.18 11.51 11.08 15.00 10.51 13.37 19.05 12.01 14.45 12.89 7.795

% en la Tipo de camin distribucin % cargados 9.35 82.45 2RD autobs

% vacos 17.55 16.18 12.68 19.83 66.25 20.54 8.42 62.47 5.29 4.67 27.35 10.59 16.57 1.94 3.67 15.66

2RD camin O3Eautobs O3Ecamin 2S1 2S2 2S3 3S1 3S2 3S3 2R2 2R3 3R2 3R3 3R4 Total

51.67 0.28 13.57 0.66 4.64 0.23 0.75 9.48 6.98 0.44 0.28 0.19 0.84 0.64 100.00

83.82 87.32 80.17 33.75 79.46 91.58 37.53 94.71 95.33 72.65 89.41 83.43 98.06 96.33 84.34

4.65 0.96 8.45 4.84 9.73 10.55 5.17 14.21 10.03 9.79 17.09 10.04 14.18 12.43

6.613

Fuente: Pesajes en la red vial venezolana, 1983-1995 Gustavo Corredor M. 2003 Procesamiento de pesaje en 96.949 camiones a travs de Trabajos Especiales de Grado en USM y UNIMET, incluyendo la data original del Ing. Luis Salam R(+) del ao 1983 y pesajes realizados por el Ing. Salvador Pulido (Pisigma c.a.), en un total de 19 vas troncales de la red vial venezolana con caractersticas de trnsito muy pesado, y las Autopistas Caracas-La Guaira, Centrooccidental y Caracas-Tejeras (TO-01).

Tabla 13 Factor Camin por nmero de ejes, para vas de trnsito muy pesadoValores de Factor Camin para vas con condicin de "trnsito muy pesado" Factor Camin Vaco 0.14 0.38 0.66 0.20 0.17 0.26 Factor Factor Camin Camin Cargado Ponderado 4.99 4.20 10.30 12.20 14.98 10.94 12.89

Tipo de camin

2 ejes 3 ejes 4 ejes 5 ejes 6 ejes 7 ejes Total

% en la distribucin % cargados 61.02 83.61 14.51 5.83 10.18 7.82 0.64 78.19 73.54 94.28 95.62 96.33

% vacos 16.39 21.81 26.46 5.72 4.38 3.67

8.14 9.14 14.13 10.47 12.43

100.00

84.34

15.66

0.244

7.795

6.613

Fuente: Pesajes en la red vial venezolana, 1983-1995

Gustavo Corredor M. 2003

Procesamiento de pesaje en 96.949 camiones a travs de Trabajos Especiales de Grado en USM y UNIMET, incluyendo la data original del Ing. Luis Salam R(+) del ao 1983 y pesajes realizados por el Ing. Salvador Pulido (Pisigma c.a.), en un total de 19 vas troncales de la red vial venezolana con caractersticas de trnsito muy pesado, y las Autopistas Caracas-La Guaira, Centrooccidental y Caracas-Tejeras (TO-01).

La Tabla 13 es muy til cuando se procesa la informacin proveniente de las Plazas de Peaje, ya que en ellas los vehculos se clasifican por nmero de ejes

236

Trnsito

Tabla 14 Factor Camin por Tipo de Vehculo para vas de trnsito medio a liviano Fuente: 1er. Simveas, Valencia, Octubre de 2000.% en la % Tipo de camin distribucin cargados % vacos 13.30 100.00 0.00 2RD autobs Factor Camin Vaco 0.11 0.20 0.18 0.19 0.11 0.13 0.21 0.38 0.19 0.06 0.13 11.40 10.21 4.47 7.16 8.98 11.85 5.63 6.21 Factor Factor Camin Camin Cargado Ponderado 1.38 1.38 3.82 6.78 6.09

2RD camin O3E 2S1 2S2 2S3 3S1 3S2 3S3 2R2 2R3 3R2 3R3 3R4 Total

55.60 12.26 1.04 3.81 0.13 0.00 5.84 4.98 0.11 0.77 0 0.96 1.20 100.00

49.62 58.91 51.28 0.00 40.00 0.00 68.49 81.28 100.00 72.41 0 83.33 79.20 59.16

50.38 41.09 48.72 100.00 60.00 0.00 31.51 18.72 0.00 27.59 0 16.67 20.80 40.84

1.95 4.08 3.21 0.19 2.55 4.94 7.34 11.85 4.18 9.53 8.10 2.70

Fuente: Pesajes en la red vial venezolana, 1995

Gustavo Corredor M. 1999

Procesamiento de pesaje en 3.752 camiones a travs de Trabajos Especiales de Grado en USM y UNIMET, a partir de pesajes realizados por el Ing. Salvador Pulido (Pisigma c.a.), en un total de 15 vas de la red vial venezolana con caractersticas de trnsito medio a bajo.

Otra Tabla de inters A continuacin se transcribe la Tabla 17, la cual permite estimar el Factor Camin Ponderado Total por Estado y la cual es muy til cuando se realizan estimaciones de inversin en planes regionales de pavimentacin, o en cualquier otro trabajo de planificacin. Tabla 17 Valores Promedio del Factor Camin para las diferentes Entidades del PasEntidad Factor Camin Promedio Ponderado 1,29 2,05 1,42 3,77 1,42 6,69 3,93 1,42 1,29 3,61 3,03 1,42 1,29 3,61 2,05 1,25 1,42

Amazonas Anzotegui Apure Aragua Barinas Bolvar Carabobo Cojedes Delta Amacuro Dtto. Federal Falcn Lara Mrida Miranda Monagas Nueva Esparta Portuguesa

237

Trnsito

Sucre Trujillo Zulia 2,05 1,47 3,45

Fuente: II Taller Evaluacin y Clasificacin de la Red Vial Principal, Caracas, 1993. Ministerio de Transporte y Comunicaciones, Direccin General Sectorial de Vialidad Terrestre, Direccin de Conservacin Vial.

2.10 La Variable Trnsito en el Mtodo de Diseo AASHTO-2002 El nuevo mtodo de diseo de pavimentos que la AASHTO ha venido ofreciendo desde el ao 2000 no manejar la informacin de trnsito bajo el procedimiento de los ejes equivalentes, sino -a partir de la misma data basada en stos ejes equivalentesintroducir en los mdulos del programa de diseo la carga expresada en toneladas por tipo de eje, ya sea a nivel de cada tipo de vehculo de carga o agrupndolos por tipo de eje: simple, doble y triple. En Venezuela, al igual que en otros pases de nuestra Amrica, se ha comenzado a manejar la data de pesaje para producir stos espectros de carga. A continuacin se presentan los siguientes grficos que muestran la frecuencia de ocurrencia de las cargas para los ejes simples de dos ruedas, ejes simples de cuatro ruedas, ejes tandem dobles (8 ruedas) y tandem triples (12 ruedas), los cuales han sido obtenidos del procesamiento del pesaje de un total de cerca de 85.000 vehculos de carga. En stas figuras resalta el hecho de la sobrecarga, un problema de gran magnitud no resuelto en Venezuela, como lo demuestran las siguientes cifras de ejes sobrecargados: 27.1%; 20.3%, 38.6% y 49.6% para los ejes simples de dos ruedas, de cuatro ruedas, ejes tandem dobles y tandem triples respectivamente.Espectro de carga en ejes sim ples de 2 ruedas

Espectro de cargas en eje simple de 4 ruedas

% de frecuencia

90 80

60 50

60 50 40 30 20

% de frecuencia0 5 10 15 20 25 30 35

70

40 30 20 10

10 0 Carga en eje simple (ton)

0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Carga en eje simple (ton)

Espectro de cargas en eje doble (8 ruedas)

Espectro de carga en eje triple (12 ruedas)

25

18 16

20 % de frecuencia

14 % de frecuencia0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

12 10 8 6 4 2

15

10

5

0 Carga en eje doble (ton)

0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Carga en eje triple (ton)

238

Fallas en pavimentos flexibles

3. FALLAS EN PAVIMENTOS ASFLTICOS 3.1 Causas del Surgimiento de las Fallas Durante la vida de servicio de un pavimento, causas de diverso origen afectan la condicin de la superficie de rodamiento, lo cual compromete su funcin de ofrecer a los usuarios la posibilidad del un rodaje seguro, cmodo y econmico. Entre las causas de falla de un pavimento se pueden mencionar: 1. Fin del perodo de diseo original y ausencia de acciones de rehabilitacin mayor durante el mismo. En este caso la falla es la prevista o esperada. 2. Incremento del trnsito con respecto a las estimaciones del diseo de pavimento original. 3. Deficiencias en el proceso constructivo, bien en procesos como tal como en la calidad de los materiales empleados. 4. Diseo deficiente (errores en la estimacin del trnsito o en la valoracin de las propiedades de los materiales empleados). 5. Factores climticos imprevistos (lluvias extraordinarias). 6. Insuficiencia de estructuras de drenaje superficial y/o subterrneo. 7. Insuficiencia o ausencia de mantenimiento y/o rehabilitacin de pavimentos. Dependiendo de su origen, las fallas pueden ser clasificadas como fallas funcionales (superficiales) o fallas estructurales. En el primer caso, el defecto se presenta o circunscribe a la superficie de la capa asfltica y las acciones de reparacin se dirigen a al correccin de la friccin (seguridad), o al restablecimiento de la a rugosidad o regularidad (comodidad), lo cual se logra con la colocacin de capas asflticas de bajo espesor que no contribuyen desde el punto de vista estructural. Por su parte las fallas estructurales tienen su origen en defectos en una o mas de las capas que conforman la estructura del pavimento, las cuales estn destinadas a resistir y compartir los esfuerzos impuestos por el trfico, de manera que a nivel de sub-rasante o suelo de fundacin de pavimento lleguen los menores esfuerzos y lo mas distribuido posible. En stos casos la correccin de las fallas va dirigida al refuerzo de la estructura existente mediante la colocacin de una capa cuyo espesor debe ser calculado en funcin de los requerimientos de las cargas de trfico previstas en el perodo de tiempo previsto para la rehabilitacin. La falla estructural se deriva de dos causas fundamentales: 1. Cuando la capacidad de deformacin-recuperacin de los materiales que conforman la estructura de pavimento es excedida mas all del valor que determinan las deformaciones recuperables por elasticidad instantnea y retardada, desarrollndose deformaciones permanentes (ahuellamiento) en cada aplicacin de las cargas, las que se acumulan modificando los perfiles de la calzada hasta valores que resultan intolerables para la comodidad, seguridad y rapidez del trnsito y aun pueden provocar el colapso de la estructura(1). Las deformaciones permanentes o ahuellamiento pueden ocurrir a nivel de:

(1)

Montejo F., A. Ingeniera de Pavimentos. Tomo II. Universidad Catlica de Colombia. Bogot, Colombia (2006)

3-1


Suelos de sub-rasante, capas de base y/o sub-base granulares. Capas asflticas. En el caso de suelos, la falla ocurre por lo general por intrusin de humedad que conlleva a su debilitamiento, haciendo imposible la recuperacin del suelo ante las cargas impuestas, originando deformaciones plsticas (no elsticas), es decir, sin posibilidad de recuperacin.

AHUELLAMIENTO POR FALLA EN LA SUB-RASANTE O CAPA INTERMEDIAFuente imagen: INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE. Garnica A., P; Gmez L., J.A.; Sesma M., J. A. MECNICA DE MATERIALES PARA PAVIMENTOS. Publicacin Tcnica No. 197. Sanfandila, Qro, Mxico (2002).

Cuando el ahuellamiento ocurre en las capas asflticas, el mismo obedece a la presencia de mezclas que van acumulando deformaciones bajas en magnitud pero permanentes en el tiempo debido al paso continuo del trnsito pesado (camiones). El ahuellamiento puede ocurrir directamente en la capa asfltica superficial o en alguna otra capa asfltica subyacente cuya deformacin luego es reflejada por la capa superficial. 2. C u a n d o l a s d AHUELLAMIENTO POR FALLA EN LA MEZCLA ASFLTICAFuente imagen: INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE. Garnica A., P; Gmez L., J.A.; Sesma M., J. A. MECNICA DE MATERIALES PARA PAVIMENTOS. Publicacin Tcnica No. 197. Sanfandila, Qro, Mxico (2002).

eformaciones recuperables son elevadas, los materiales y en particular las capas3-2


asflticas sufren el fenmeno denominado fatiga cuando el nmero de aplicaciones de las cargas pesadas es elevado, que se traduce en reduccin de sus caractersticas mecnicas. En este caso la deformacin horizontal por traccin en la parte inferior de las capas asflticas al flexionar la estructura, puede exceder el lmite crtico y se llega a la iniciacin del proceso de fisuramiento(1). Existe otro tipo de agrietamiento ocasionado por la variacin de temperatura que experimenta la mezcla asfltica lo cual origina su contraccin. Este tipo de fisuramiento es denominado Grietas por Contraccin (o de Bloque) no est asociado con las cargas impuestas por el trfico.

Del mismo modo, en los casos de refuerzo de pavimentos de concreto tipo Portland utilizando mezclas asflticas, es posible la aparicin de grietas como reflejo de las juntas del pavimento rgido (grietas por reflexin). Este tipo de falla se conoce como Grietas por Reflexin.

El desempeo de una mezcla asfltica ante las deformaciones permanentes depende del tipo de ligante asfltico empleado, forma y tamao de las partculas, calidad de los agregados, as como sus porcentajes en la combinacin de agregados. Las mezclas asflticas deben:

Soportar la tensin aplicada en la base de la capa asfltica h, segn la figura siguiente. Ser lo suficientemente elsticas para soportar la aplicacin de carga repetida sin romperse(fatiga). Por su parte la sub-rasante, al igual que las capas de base y/o sub-base granular deben resistir esfuerzos de compresin v a fin de evitar deformaciones permanentes o ahuellamientos.

(1)

Montejo F., A. Ingeniera de Pavimentos. Tomo II. Universidad Catlica de Colombia. Bogot, Colombia (2006)

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Finalmente es conveniente resaltar que para diagnosticar la condicin de un pavimento y en consecuencia definir las acciones que conlleven a su mantenimiento y/o rehabilitacin, es necesario realizar un amplio trabajo el cual contempla -adems del reconocimiento de las fallas existentes lo cual es objeto del presente captulo- la recopilacin de informacin relacionada con trnsito (tipo y cantidad) que utiliza la va, espesores y calidad de las capas que conforman la estructura de pavimento, condicin de friccin de la capa de rodamiento, tipo(s) de suelo de fundacin o sub-rasante, historial de trabajos de mantenimiento y/o rehabilitacin previamente realizados, estructuras de drenaje (tipo, ubicacin, condicin), aspectos climticos, topografa, etc. A continuacin se presenta una serie de fallas identificadas de 1 a 19 de acuerdo con el sistema de convencin propuesto por el Mtodo Pavement Condition Index -PCI- (USA) para la determinacin de la condicin del pavimento, el cual se describe en detalle en el captulo 4, sin embargo, es conveniente destacar que dicha metodologa no es nica existiendo a nivel internacional diversos catlogos para la identificacin y cuantificacin del deterioro en pavimentos. 3.2 Tipos, Descripcin, Causas y Procedimientos de Reparacin Falla Tipo 1: Piel de cocodrilo (a) Descripcin: Las grietas de fatiga o piel de cocodrilo son una serie de grietas interconectadas cuyo origen es la falla por fatiga de la capa de rodamiento bajo accin repetida de las cargas de trnsito. El agrietamiento se inicia en el fondo de la capa asfltica (o base estabilizada) donde los esfuerzos y deformaciones unitarias de tensin son mayores bajo la carga de una rueda. La piel de cocodrilo se considera como un dao estructural importante y usualmente se presenta acompaado por ahuellamiento.

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Inicialmente, las grietas se propagan a la superficie como una serie de grietas longitudinales paralelas. Despus de repetidas cargas de trnsito, las grietas se conectan formando polgonos con ngulos agudos que desarrollan un patrn que se asemeja a una malla de gallinero o a la piel de cocodrilo. Generalmente, el lado ms grande de las piezas no supera los 0.60 m. El agrietamiento de piel de cocodrilo ocurre nicamente en reas sujetas a cargas repetidas de trnsito tales como las huellas de las ruedas. Por lo tanto, no podra producirse sobre la totalidad de un rea a menos que este sujeta a cargas de trnsito en toda su extensin.

...Falla Tipo 1: Piel de cocodrilo

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Nivel de severidad Bajo (Low): L Grietas finas capilares y longitudinales que se desarrollan de forma paralela con pocas o ninguna interconectadas. Las grietas no estn descascaradas, es decir, no presentan prdida del material a lo largo de sus lados.

Nivel de severidad Medio (M): Desarrollo posterior de grietas piel de cocodrilo del nivel L, en un patrn o red de grietas que pueden estar ligeramente descascaradas. Inicia el proceso de interconexin.

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Nivel de severidad Alto (High): (H) Red o patrn de grietas que ha evolucionado de tal forma que las piezas o pedazos estn bien definidos y descascarados los bordes. Algunos pedazos pueden moverse bajo el efecto del trnsito. Pueden venir acompaadas de ahuellamiento (Falla Tipo 15).

(b) Medicin:

Piel de Cocodrilo acompaada de Ahuellamiento (Falla 15).

Metros cuadrados (m2) de rea afectada. La mayor dificultad en la medida de este tipo de dao radica en que, a menudo, dos o tres niveles de severidad coexisten en un rea deteriorada. Si stas porciones pueden ser diferenciadas con facilidad, deben medirse y registrarse separadamente. De lo contrario, toda el rea deber ser calificada en el mayor nivel de severidad que se presente.

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(c) Opciones de reparacin: L: No se hace nada, sello superficial. Sobrecarpeta. M: Parcheo parcial o en toda la profundidad (Full Depth). Sobrecarpeta. Reconstruccin. H: Parcheo parcial o Full Depth. Sobrecarpeta. Reconstruccin.

Falla Tipo 2: Mancha en pavimentos (Exudacin) (a) Descripcin: La exudacin es una pelcula de material bituminoso en la superficie del pavimento, la cual forma una superficie brillante y reflectiva que usualmente llega a ser pegajosa. La exudacin puede ser originada por exceso de asfalto en la mezcla, exceso de aplicacin de un sello asfltico, bajo contenido de vacos de aire en la mezcla. La exudacin ocurre cuando el asfalto llena los vacos de la mezcla en medio de altas temperaturas ambientales, emerge y entonces se expande en la superficie del pavimento.

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Nivel de severidad Bajo (Low): L La mancha ha ocurrido solamente en un grado muy ligero, siendo apreciable nicamente durante unos pocos das del ao. El asfalto no se pega a los zapatos o a los neumticos de los vehculos.

Nivel de severidad Medio: (M) La mancha ha ocurrido hasta un punto en el cual el asfalto se pega a los zapatos y vehculos nicamente durante unas pocas semanas del ao.

Nivel de severidad Alto (High): (H) La mancha ha ocurrido de forma extensa y gran cantidad de asfalto se pega a los zapatos y vehculos al menos durante varias semanas al ao.

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(b) Medicin: Metros cuadrados (m2) de rea afectada. Si se contabiliza la mancha no deber contabilizarse el pulimento de agregados. (c) Opciones de reparacin: L: No se hace nada. M: Se aplica arena / agregados y compactacin. Lavado. H: Se aplica arena / agregados y compactacin (precalentando si fuera necesario). Lavado. Falla Tipo 3: Grietas de contraccin (bloque) (a) Descripcin: Las grietas en bloque son grietas interconectadas que dividen el pavimento en pedazos aproximadamente rectangulares. Los bloques pueden variar en tamao de 0.30 m x 0.30 m a 3.0 m x 3.0 m. Las grietas en bloque se originan principalmente por la contraccin del concreto asfltico y los ciclos de temperatura diarios. Las grietas en bloque no estn asociadas a cargas e indican que el asfalto se ha endurecido significativamente. Normalmente ocurre sobre una gran porcin del pavimento, pero algunos casos puede aparecer en reas sin trnsito. Este tipo de dao difiere de la piel de cocodrilo en que este ltimo forma pedazos ms pequeos, de muchos lados y con ngulos agudos. Tambin, a diferencia de los bloques, la piel de cocodrilo es originada por cargas repetidas de trnsito y, por lo tanto, se encuentra nicamente en reas sometidas a cargas vehiculares (por lo menos en su primera etapa).

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Nivel de severidad Bajo (Low): L Existe una de las siguientes condiciones: 1. Grieta sin relleno de ancho menor que 10.0 mm. 2. Grieta rellena de cualquier ancho (con condicin satisfactoria del material llenante).

Nivel de severidad Medio : M Existe una de las siguientes condiciones: 1. Grieta sin relleno de ancho entre 10.0 mm. y 76.0 mm. 2. Grieta sin relleno de cualquier ancho hasta 76.0 mm., rodeada de grietas adjyacentes pequeas. 3. Grieta rellena de cualquier ancho, rodeada de grietas adyacentes pequeas.

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Nivel de severidad Alto (High): H Existe una de las siguientes condiciones: 1. Cualquier grieta rellena o no, rodeada de grietas adyacentes pequeas de severidad media o alta. 2. Grieta sin relleno de ms de 76.0 mm. de ancho. 3. Una grieta de cualquier ancho en la cual pocas pulgadas del pavimento alrededor de la misma estn severamente fracturadas.

Falla Tipo 3: Grietas de contraccin (bloque) (b) Medicin: Metros cuadrados (m2) de rea afectada. (c) Opciones de reparacin: L: Sellado de grietas con ancho mayor a 3.0 mm. Riego de sello. M: Sellado de grietas, reciclado superficial. Escarificado en caliente y sobre-carpeta. H: Sellado de grietas, reciclado superficial. Escarificado en caliente y sobre-carpeta.

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Falla Tipo 4: Elevaciones y/o Hundimientos (a) Descripcin: Los abultamientos son pequeos desplazamientos hacia arriba localizados en la superficie del pavimento. Se diferencian de los desplazamientos, pues stos ltimos son causados por pavimentos inestables. Los abultamientos pueden ser causados por factores tales como: 1. Levantamiento o combadura de losas de concreto de cemento tipo Portland con una sobrecarpeta de concreto asfltico. 2. Expansin por congelacin (crecimiento de lentes de hielo). 3. Infiltracin y elevacin del material en una grieta en combinacin con las cargas del trnsito.Los hundimientos son desplazamientos hacia abajo -pequeos y abruptos- de la superficie del pavimento. Las distorsiones y desplazamientos que ocurren sobre grandes reas del pavimento causando extensas o largas depresiones en el mismo, se llaman ondulaciones (hinchamiento: swelling). Si aparecen en un patrn perpendicular al flujo del trnsito y estn espaciadas a menos de 3.0 m, el dao se llama corrugacin (Falla 5).

Nivel de severidad Bajo (Low): L No tienen una consecuencia importante en la calidad de rodaje. Nivel de severidad Medio : M Producen un efecto medio en la calidad de rodaje.

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Nivel de severidad Alto (High): H Producen un efecto negativo muy marcado en la calidad de rodaje.

(b) Medicin:

Metros lineales. Si el abultamiento ocurre en combinacin con una grieta, sta tambin seregistra. (c) Opciones de reparacin: L: No se hace nada. M: Reciclado en fro. Parcheo profundo o parcial. H: Reciclado (fresado) en fro. Parcheo profundo o parcial. Sobre-carpeta.

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Falla Tipo 5: Corrugaciones (a) Descripcin: La corrugacin (tambin llamada sartenejas) es una serie de cimas y depresiones muy prximas que ocurren a intervalos bastante regulares, usualmente a menos de 3.0 m. Las cimas son perpendiculares a la direccin del trnsito. Este tipo de dao es usualmente causado por la accin del trnsito combinado con una carpeta o una base inestable.

Nivel de severidad Bajo (Low): L No tienen una consecuencia importante en la calidad de rodaje.

Nivel de severidad Medio : M Producen un efecto medio en la calidad de rodaje.

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Nivel de severidad Alto (High): H Producen un efecto negativo muy marcado en la calidad de rodaje.

(b) Medicin: Metros cuadrados (m2) de rea afectada. (c) Opciones de reparacin: L: No se hace nada. M: Reconstruccin. H: Reconstruccin.

Falla Tipo 6: Depresiones (a) Descripcin: Son reas localizadas de la superficie del pavimento con niveles ligeramente ms bajos que el pavimento a su alrededor. En mltiples ocasiones, las depresiones suaves slo son visibles despus de la lluvia, cuando el agua almacenada forma empozamientos. En el pavimento seco las depresiones pueden ubicarse gracias a las manchas causadas por el agua almacenada. Las depresiones son formadas por el asentamiento de la subrasante o por una construccin incorrecta. Originan alguna rugosidad y cuando son suficientemente profundas o estn llenas de agua pueden causar hidroplaneo.

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Nivel de severidad Bajo (Low): L Mxima profundidad de la depresin: 13.0 a 25.0 mm. Nivel de severidad Medio : M Mxima profundidad de la depresin: 25.0 a 51 mm. Nivel de severidad Alto (High): H Profundidad de la depresin: Mas de 51 mm.

(b) Medicin: Metros cuadrados (m2) del rea afectada. (c) Opciones de reparacin: L: No se hace nada. M: Parcheo superficial, parcial o profundo. H: Parcheo superficial, parcial o profundo.

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Falla Tipo 7: Grietas de borde (a) Descripcin: Las grietas de borde son paralelas y generalmente estn a una distancia entre 0.30 y 0.60 m. del borde exterior del pavimento. ste dao puede originarse por debilitamiento debido a condiciones climticas de la base o de la subrasante en sectores prximos al borde del pavimento, por falta de soporte lateral o por terraplenes construidos con materiales expansivos. El deterioro de la falla de borde se acelera por el efecto de las cargas de trnsito. En algunos casos se puede llegar a producir prdida del material por disgregacin. Nivel de severidad Bajo (Low): L Grietas de baja severidad sin disgregacin.

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Nivel de severidad Medio : M Grietas de media severidad con algo de disgregacin y rotura de los bordes.

Nivel de severidad Alto (High): H Considerable rotura de borde y disgregacin en las grietas.

(b) Medicin: La grieta de borde se mide en metros lineales. (c) Opciones de reparacin: L: No se hace nada. Sellado de grietas con ancho mayor a 3 mm. M: Sellado de grietas. Parcheo parcial - profundo. H: Parcheo parcial profundo.3-19


Falla Tipo 8: Grietas de Reflexin de Juntas de Losas de Concreto (a) Descripcin: Dao ocurrido solamente en pavimentos asflticos construidos sobre una losa de concreto de cemento tipo Portland. No incluye las grietas de reflexin de otros tipos de base (por ejemplo, estabilizadas con cemento o cal). stas grietas son causadas principalmente por el movimiento de la losa de concreto de cemento tipo Portland, inducido por temperatura o humedad. ste dao no est relacionado con las cargas, sin embargo, las cargas del trnsi

manual de evaluacion1

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