nuevo avance del proyecto de investigación
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERÍA CIVIL
AUTORA: DÁVILA MARTINEZ KARINA MILAGROS
ASESOR: JOSÉ CERNA MONTOYA
NUEVO CHIMBOTE – PERÚ
JUNIO DE 2015
DETERMINACIÓN Y EVALUACIÓN DEL NIVEL
DE LAS PATOLOGÍAS DEL PAVIMENTO:
URBANIZACIÓN SANTA ROSA – NUEVO
CHIMBOTE (2015)
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PARA OBTENER CALIFICACIÓN EN EL CURSO DE INTRODUCCIÓN A LA
INVESTIGACIÓN
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA
I) GENERALIDADES
1.1) Título:
Determinación y evaluación del nivel de las patologías del pavimento: Urbanización
Santa Rosa – Nuevo Chimbote (2015)
1.2) Autor:
Dávila Martinez Karina Milagros
1.3) Exigencia Académica:
I Ciclo – Ingeniería Civil
1.4) Tipo de investigación:
Descriptiva
1.5) Régimen:
Libre
1.6) Ubicación:
1.6.1 Región Natural:
Costa
1.6.2 Región Política Administrativa:
Ancash
1.6.3 Departamento:
Ancash
1.6.4 Provincia:
Santa
1.6.5 Distrito:
Nuevo Chimbote
1.6.6 Localidad:
Urbanización Santa Rosa
1.7) Duración de la PIC:
1.7.1 Fecha de Inicio:
Abril del 2015
1.7.2 Fecha de Término:
Agosto del 2015
1.8) Cronograma de Actividades:
MESES
ACTIVIDADES
MAYO JUNIO JULIO AGOSTO
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
ELABORACIÓN DEL PIC
X X X X
ELAB.DE INSTRUMENTOS
X X
RECOLECCIÓN DE DATOS
X X
TRAT. ESTADÍSTICO
X X
ELABORACIÓN DE INFORME
X X X X
PRESENTACIÓN DE INFORME
X
SUSTENTACIÓN X
II) PLAN DE INVESTIGACIÓN
2.1) Fundamentación
a) Conceptualización
En lo Universal:
La historia ha demostrado cuán importante son los medios de comunicación, dentro
de estos medios se encuentra el más antiguo que es el medio terrestre. Al principio el
transporte se hacía en vías de arena, conglomerados, pero esto quedó atrás ya que se
descubrió el asfalto el cual es un material viscoso, pegajoso y de color negro, usado como
aglomerante en mezclas asfálticas para la construcción de carreteras o autopistas. Este
material permitió una mejora considerable en las vías de comunicación, logrando una mejor
conexión entre ciudades, permitiendo la mejor circulación de vehículos, y llegando a ser los
principales ejes de comunicación en el mundo.
(Armijos C. 2009) “El pavimento es una estructura que se encuentra constituida por
un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales, que se diseñan y se
construyen técnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados.”
“El pavimento es la superestructura de la obra vial, que hace posible el transito
expedito de vehículos con la comodidad, seguridad y economía previstos por el proyecto”
(Rico Rodríguez, 1997, Pag. 99)
La clasificación de pavimentos está sujeta a las limitaciones inherentes a las técnicas
de clasificación. Históricamente, los pavimentos han sido divididos en dos categorías:
Pavimentos flexibles: Consisten de una superficie de desgaste o carpeta
relativamente delgada sobre capas (base y su-base), apoyándose este conjunto sobre la
subrasante compactada, de manera que la sub-base, base y superficie de desgaste o
carpeta son las componentes estructurales de este tipo de pavimento.
El pavimento flexible resulta más económico en su construcción inicial, tiene un
periodo de vida de entre 10 y 15 años, pero tienen la desventaja de requerir mantenimiento
constante para cumplir con su vida útil.
Pavimentos rígidos: Consisten en una losa de concreto hidráulico y pueden o no
tener una capa sub-base entre la losa y la subrasante. Su periodo de vida varía entre 20 y 40
años; el mantenimiento que requiere es mínimo y solo se efectúa (comúnmente) en las
juntas de las losas.
En el mundo donde los pavimentos son fuente del tránsito, se debe minimizar su
deterioro esto se logra realizando nuevos diseños estructurales y realizando investigaciones,
debido a que hay muchos factores que influyen de manera directa en el deterioro, un caso es
el clima, el cual varia en diferentes países, otro factor es el tipo de transito que va a circular,
los tipos de suelos y mucho más. Los defectos que presenta un pavimento y que disminuyen
la comodidad del usuario o la vida de servicio desea estructura, frecuentemente
corresponden a defectos constructivos y difícilmente pueden clasificarse como deterioros.
Sin embargo, atendiendo al hecho de que habrán de ser corregidos mediante labores de
mantenimiento o conservación, como es el caso de juntas mal acabadas, se han incluido
como deterioros.
Adicionalmente puede argüirse que tales defectos pueden sufrir un deterioro gradual con el paso de los vehículos y convertirse así en verdaderos deterioros del pavimento.
Nivel: Grado de medición del daño en el pavimento.
Deterioro: Desgaste que sufre el pavimento a causa de fricción, u otros factores que
influyen directamente en su composición química o física.
Patología de Pavimentos Flexibles
a) Piel de cocodrilo
Descripción: Serie de grietas interconectadas en forma de tela de gallinero o piel de
cocodrilo, producida por la fatiga del pavimento.
Nivel de Severidad:
Baja: Grietas muy finas longitudinales y paralelas, con poca o ninguna interconexión.
Media: Grietas más desarrolladas e interconectadas con una pequeña desintegración
de los bordes.
Alta: Las grietas se desarrollan de tal forma que muestran bloques (partículas) bien
definidos con fuerte desintegración de los bordes.
b) Grietas longitudinales
Descripción: Grietas formadas en la dirección longitudinal de la vía..
Nivel de Severidad:
Baja: Grietas sin sellar de ancho inferior a 10mm, grietas selladas de cualquier ancho.
Media: Grietas sin sellar de ancho entre (10mm y 76mm), grietas sin sellar hasta
76mm con grietas finas adyacentes, grietas selladas de cualquier ancho con grietas finas
adyacentes.
Alta: Grietas selladas o sin sellar con grietas adyacentes de media y/o alta severidad,
grietas sin sellar de más de 76mm de ancho, grietas de cualquier ancho en las que varios
centímetros del pavimento adyacente está severamente dañado.
c) Pérdida de flexibilidad de la capa de rodamiento por incendio en su superficie
Descripción: Exposición del agregado, adhesión del material incinerado en la carpeta,
aumento de la rigidez de la mezcla.
Nivel de Severidad: Se definen tres niveles de severidad (Bajo, Media, Alto) en
función del área afecta ( m2)
Baja: Menor de 1 m2
Media: De 1 a 5 m2
Alta: Mayor de 5 m2 Comentario: Este efecto genera perdida de flexibilidad (la carpeta
se vuelve frágil), además se produce disgregación Reparación: Tratamiento superficial para
severidades medias y bajas. En severidades altas y de acuerdo a la intensidad de la
afectación se debe escarificar y reponer la carpeta.
En lo Nacional:
En el Perú debido al clima en algunas zonas de su territorio y otras causas, existe la
posibilidad que se presenten deterioros prematuros en sus pavimentos por efecto de la falla
de deformación permanente.
Como es sabido, la degradación de la calidad del pavimento asfáltico, que se traduce
por irregularidades en los perfiles longitudinales y transversales del pavimento, generalmente
ocurre por los mecanismos que producen deformación permanente tanto en la mezcla
asfáltica que conforma la carpeta de rodadura, así como también en las diferentes capas de
la estructura del pavimento, e inclusive en la subrasante.
En el Perú, la deformación permanente en sus diferentes formas es una de las fallas
más importantes e incidentes en el comportamiento de los pavimentos asfálticos; motivo por
cual se considera que es importante elaborar un estudio bibliográfico dirigido a encontrar las
principales causas que generan estas fallas; ya que su conocimiento permitirá tratarlas
mejor, ayudando de esta manera a solucionar por lo menos en parte el deterioro prematuro
de los pavimentos en el Perú que generan ingentes pérdidas económicas al país.
La durabilidad de los pavimentos asfálticos está relacionada directamente con el
clima del lugar de ubicación de estos, además de otros parámetros como carga, suelo,
humedad, proceso constructivo, entre otros; los que en su conjunto influyen para un
determinado comportamiento del pavimento que traerá como consecuencia fallas prematuras
por deformación permanente si se descuidan estas consideraciones de diseño.
En este contexto es muy importante considerar que la Geografía del Perú es una de
las más complejas y diversas. Perú se encuentra situado en la parte central y occidental de
América del Sur; está conformado por un territorio de una superficie continental de
1.285.215,60 km² de superficie, lo que representa el 0.87% del planeta, que se distribuyen
en región costeña 136.232,85 km² (10,6%), región andina 404.842,91 km² (31,5%) y región
amazónica 754.139,84 km² (57,9%).
El hecho de estar el Perú cerca de la línea ecuatorial indicaría que su clima debería
ser eminentemente tropical, sin embargo dos factores alteran notablemente el clima. En
primer lugar la existencia de la elevada Cordillera de los Andes paralela en América del Sur
al Océano Pacífico y, en segundo lugar, la fría Corriente Peruana o de Humboldt que se
manifiesta de sur a norte hasta la latitud 5° y que choca con la Corriente del Niño en las
costas de Piura y Tumbes hasta la latitud 3.2°, al sur de la línea ecuatorial. Estos accidentes,
más el anticiclón del Pacífico sur en esta parte del continente, originan una disminución de
las temperaturas promedio anuales de unos diez grados centígrados en la costa y una gran
variedad de climas simultáneos en todo el país el cual ha situado al Perú como el país con
mayor variedad de climas en el mundo, 28 de 32 posibles. Definitivamente esta característica
especial de variedad de climas que se generan en el Perú hace más compleja e interesante
la correcta aplicación de la tecnología de los pavimentos asfálticos; resultando un reto para
los estudiosos de esta importante especialidad.
En nuestro país La infraestructura vial incide mucho en la economía de nuestro país
por el gran valor que tiene en ésta, pues al alto costo de construcción, mantenimiento
rehabilitación hay que adicionarle también los costos que se derivan por el mal estado de las
vías, por eso los nuevos ingenieros que se dediquen a esta rama de la profesión se
enfrentaran a un reto muy importante que es el de proporcionar estructuras de pavimentos
eficaces con presupuestos cada vez más restringidos.
Ahora los diseños estructurales de pavimento son diferentes en cada región denuestro país,
esto se debe a la gran variedad de climas, suelos, transito que nuestro país tiene. Además
de eso la informalidad con la que se lleva a cabo las diferentes obras viales, provoca que los
pavimentos no sean eficientes y resistentes, permitiendo que las carreteras se deterioren de
forma muy rápida.
En lo Regional:
En la actualidad el desgaste de los pavimentos lo cual hace referencia a los defectos
y daños que puede sufrir el concreto asfáltico, debido a diferentes causas, y con posteriores
consecuencias en Ancash se debe a distintas causas ocasionadas por la naturaleza como
pueden ser: cambios climáticos, movimientos sísmicos; o por nosotros mismos: el mal uso
de los materiales al momento de pavimentar, el transito inadecuado de vehículos pesados y
el desconocimiento al regar nuestros jardines vertimos agua al pavimento causando daños,
ya que, el asfalto es enemigo del agua.
En el periodo de vida de los pavimentos flexibles se presenta problemas de fallas, los
cuales pueden ser: asentamientos diferenciales, deformaciones plásticas, factores
climáticos, la intensidad del tránsito circulante, sus deformaciones, las condiciones de
drenaje y sub-drenaje, etc. El pavimento requiere de conservación y mantenimiento,
eficiente, rápida y económica.
También se puede verificar que los vehículos no respetan los límites de carga que
tiene cada pavimento, llegando a transportar cargas que superan su propio peso y fisuran las
carreteras, provocan hundimientos, etc.
El deterioro es un problema que se ve en las mayorías de los pavimentos de Ancash,
estos interrumpen la circulación del tránsito haciendo que sea incómodo el viaje a través de
ellas, y no permitan el desarrollo de las ciudades.
En lo Local:
En Chimbote y Nuevo Chimbote observó que en su mayoría las calles cuentan con un
tipo de pavimento flexible, por ser la más comercial, sin embargo la mala conformación de
las capas inferiores y mal proceso constructivo que observó originan el deterioro prematuro
de las vías asfaltadas ante el tránsito, estos problemas a lo largo de la vida “útil” del
pavimento ameritan costos elevados en mantenimiento y reparaciones.
El Distrito de Nuevo Chimbote, se encuentra ubicado geográficamente al Norte del
Perú a 9° 4’15” de latitud sur y a 78°35’ 27” de longitud oeste y a una altura promedio de 30
msnm, con temperatura promedio de 21ºC que oscila entre los 14ºC y 28ºC de tal manera
que los procesos constructivos varían en función a dichas temperaturas y épocas, por ello se
requiere de un nivel técnico apropiado para su ejecución.
En la zona del Distrito de Nuevo Chimbote, existen diferentes tipos de pavimentos en
un 90% existente de pavimento flexible (elaborado de carpeta asfáltica) y un 10 % de
pavimento rígido (elaborado de concreto), por ello el análisis de este proyecto se centra en
las distintas calles de pavimento flexible, en la cual se observan en un 25% de estos antes
mencionados presentan deterioro por desgaste. Motivo por el cual se origina un
estruncamiento en el transito vial y el 30% presentan asentamientos o hundimientos notorios
que perjudican al tránsito vial y el 45 % restantes presentas fallas transversales,
longitudinales y diagonales que se muestran en el pavimento
En nuestra localidad netamente urbana, es muy importante que las carreteras estén
en buenas condiciones para permitir que la circulación del tránsito sea más eficaz. Los
vehículos que circulan por la localidad varían desde motos, moto taxis, automóviles hasta
camiones, las cuales son utilizados en el transporte de grandes cargas, estas influyen
directamente en el deterioro del pavimento de las pistas.
Los problemas de naturaleza como sismos, lluvias, rápida expansión del tráfico, falta
de mantenimiento y conservación, deficiencia en sus construcciones, nos hacen reflexionar
sobre la necesidad de evaluar las construcciones de pavimentos en el distrito.
En la unidad de análisis:
Dentro del populoso distrito de Nuevo Chimbote encontramos la Urbanización Santa
Rosa, en donde se ha observado gran cantidad de deterioro en las vías de pavimento flexible
de la zona. Dichas patologías van desde la disgregación del material pasando por la
famosa piel de cocodrilo llegando hasta los molestos, para el transito habitual, hundimientos.
Esta problemática está causando muchos efectos negativos en este lugar, y aún no
se ha hecho nada por encontrar las causas y mucho menos las alternativas correctivas para
solucionar esta problemática.
En la urbanización Santa Rosa se encuentran algunas pistas en buen estado, pero
hay muchas que están muy deterioradas, por ello es común sentir incomodidad al transitar
por ellas.
Se pude distinguir en los pavimentos de esta zona, diferentes niveles de deterioro, ya
que tanto los pobladores como su alcalde no le dan la importancia debida a esta
problemática.
Se puede observar notoriamente que los pavimentos de las pistas no están en un
buen estado, y que no se tenido en cuenta su cuidado, por lo que puede que exista daños
que no puedan ser reparados fácilmente y que además generarían un costo elevado.
b) Antecedentes
Internacional
Autor: Prunell S. (2011)
Obra: estudio de patologías en pavimentos de hormigón. La Plata Argentina.
Conclusión: este documento concluye que la mayoría de los deterioros hallados,
pueden producirse por causa de uno o varios factores simultáneos. Debe considerarse el
mantenimiento de los pavimentos como un punto importante para evitar deterioros de
severidad alta.
- Nacional
*Estudio definitivo para el mantenimiento periódico dela carretera Panamericana Sur
tramo: puente Santa Rosa - Puente Montalvo
Este documento contiene el método utilizado para la evaluación del deterioro del
pavimento, y los resultados del mismo realizado al pavimento de la Carretera Panamericana
Sur, entre los Km. 1041+600 (Puente Santa Rosa) y el Km. 1139+795 (Puente Montalvo),
como parte de la contraprestación delos servicios para los Estudios de Mantenimiento
Periódico del pavimento, a cargo del Consorcio Montalvo. Los trabajos se han realizado de
acuerdo a los Términos de Referencia del estudio y forman parte del capítulo de Inspección y
Evaluación de la Zona del Proyecto. Este método permite la determinación de la condición
del pavimento a través de una evaluación visual, usando el índice de condición del
pavimento (PCI) que es un índice numérico de la condición del pavimento cuyos rangos
varían desde 0 hasta 100 siendo esta ultima la mejor condición posible. La metodología PCI
esta descrita en la norma ASTM 5340-98, la cual nos dalos lineamientos para determinar el
índice de condición del pavimento, que ayuda a calcular un índice de deterioración y se
utiliza a menudo para proyectar la condición futura.
*Estudios definitivos de ingeniería para la evaluación de pavimentos económicos de
carreteras de bajo tráfico dela red vial nacional – proyecto piloto carretera Patahuasi –Yauri –
Sicuani. Tramo: Yauri–San Genaro l = 11.36 km
PROVIAS NACIONAL en el Plan Anual de Adquisiciones para el años 2005,considero
efectuar diversos estudios definitivos de ingeniería para la evaluación de pavimentos
económicos de carreteras de bajo tráfico de la red vial nacional -proyecto Piloto Carretera
Patahuasi Yauri –Sicuani, ramo Yauri–San Genaro L=11.36 Km
PROVIAS NACIONAL encargado por el MTC de la administración y gerenciamiento
de la Red Vial Nacional (RVN), miembro de la comisión técnica antes mencionada busca la
promoción del uso de diversos materiales y tecnologías que contribuyan al mejoramiento de
las condiciones estructurales de los suelos de la red vial, principal factor a trabajar para
garantizar transitabilidad. Con la finalidad de profundizar la investigación en la aplicabilidad
de estabilizadores de suelos se formó una Comisión Técnica en enero del 2003(RM N° 062-
2003 MTC/02) y posteriormente aprobó la Directiva N° 05-203-MTC/14 (04-06-2003) que
señala aspectos básicos a ser empleados para la aplicabilidad de los estabilizadores por
parte de los Proyectos Especiales del MTC.
*Espinoza T. (2010)-Determinación y evaluación del nivel de incidencia de las
patologías del concreto en los pavimentos rígidos de la provincia de Huancabamba-
Departamento de Piura.
Se concluye que los pavimentos sufren grandes desperfectos por la mala ejecución y
la calidad de los agregados de la zona y la inclemencia del tiempo y que el suelo tiene
bastante responsabilidad en dichas grietas.
- Local
Autor: Córdova E., Guerrero M., Mautino A. (2013)
Obra: determinación y evaluación de las patologías del pavimento de concreto rígido
en el barrio de Villon Alto – Distrito de Huaraz, Provincia de Huaraz- Región Ancash.
-Conclusión: este estudio determina las fallas del pavimento de concreto rígido del
barrio de Villón Alto y evalúa el tipo de deterioro encontrados, para determinar las
alternativas de solución del mismo.
c) Justificación
La presente investigación se justifica en la necesidad de conocer las patologías que
tienen las estructuras del concreto asfaltico en la Urbanización San Rosa del Distrito de
Nuevo Chimbote, en función a las deficiencias de los pavimentos.
Nos permite determinar el tipo de patologías del concreto que existen en las
diferentes avenidas de la Urbanización San Rosa del Distrito de Nuevo Chimbote.
d) Delimitación
Este proyecto se ubica dentro de la línea de investigación de las patologías del
concreto, en el área de pavimentos, abarcando solo las clases de pavimento flexible presentes
en las pistas de concreto asfáltico, considerando todas las patologías descritas en el
PAVEMENT CONDITION INDEX (P.C.I.) las cuales serán evaluadas en las distintas calles y
avenidas de la Urbanización Santa Rosa, Nuevo Chimbote.
2.2) Enunciado de problema:
¿En qué medida la determinación y evaluación del nivel de las patologías del
pavimento existente en la Urbanización Santa Rosa del Distrito de Nuevo Chimbote, nos
permitirá evaluar el estado actual del pavimento de las avenidas descritas?
2.3) La hipótesis
Al determinar y evaluar los niveles de las patologías del pavimento, se podría dar una
conclusión del estado actual del pavimento, lo que ayudaría a proponer las medidas
correctivas para que esta problemática disminuya significativamente.
2.4) Los objetivos
2.4.1) Objetivo General:
Determinar un Índice de Condición de Pavimento Asfaltico, para la Urbanización Santa Rosa
del Distrito de Nuevo Chimbote, Provincia del Santa, Departamento de Ancash, a partir de la
determinación y evaluación de la incidencia de las patologías del concreto.
2.4.2) Objetivos Específicos:
*Determinar las patologías del concreto asfaltico existentes en la Urbanización Santa
Rosa del Distrito de Nuevo Chimbote, Provincia del Santa, Departamento de Ancash.
*Calcular el nivel de las patologías del concreto asfaltico e incidencias de las
patologías en las avenidas del Distrito de Nuevo Chimbote Provincia del Santa,
Departamento de Ancash.
*Establecer las correctivas y las previsiones para la seguridad de las estructuras del
concreto asfaltico de la Urbanización Santa Rosa del Distrito de Nuevo Chimbote Provincia
del Santa, Departamento de Ancash.
2.5) Las variables
Niveles de las patologías del pavimento: Hace referencia a los defectos y daños que
puede sufrir el concreto asfáltico, debido a diferentes causas, y con posteriores
consecuencias.
III) METODOLOGÍA
3.1) Métodos
Los métodos que se utilizaron para desarrollar la presente investigación se sintetizan
en los siguientes:
Inductivo. Es un método científico que permitirá obtener conclusiones generales a
partir de premisas particulares, de la presente investigación científica, sobre el nivel de
deterioro de los pavimentos de las pistan de Nuevo Chimbote.
Estadístico. Permitirá estudiar la recolección, análisis e interpretación de datos, y, a
la toma de decisiones o para explicar condiciones regulares o irregulares que se pueden
presentar en la estructuración de las tablas en la elaboración de los gráficos, para que de
esta manera se pueda entender mejor la problemática de los pavimentos y tener datos
exactos del nivel de su deterioro.
Deductivo. Este método partirá de una afirmación general (hipótesis) para luego
particularizarla en cada uno de los elementos de la muestra, y tener el material que permitirá
elaborar las conclusiones y sugerencias en la presente investigación, es decir, determinar
cales fueron las causas del deterioro de los pavimentos y los efectos que estas provocan.
Analítico. A través de este método se analizarán las muestras de los pavimentos
dañados para saber el nivel de deterioro en el que se encuentran.