proyecto de investigaciÓn cientifica

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PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA I) GENERALIDADES 1.1) Título: Nivel de deterioro del pavimento de las pistas y sus efectos A.H. Villa María (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: Ancash 1.6.3 Provincia: Santa 1.6.4 Distrito: Nuevo Chimbote 1.6.5 Localidad: A.H. Villa María 1.6.6 Localidad: A.H. Villa María 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:

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Page 1: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA I) GENERALIDADES 1.1) Título:

Nivel de deterioro del pavimento de las pistas y sus efectos ­ A.H. Villa María

(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:

Ancash

1.6.3 Provincia:

Santa

1.6.4 Distrito:

Nuevo Chimbote

1.6.5 Localidad:

A.H. Villa María

1.6.6 Localidad:

A.H. Villa María

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:

Page 2: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA

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: Desde los senderos hechos a fuerza de paso, hasta las grandes carreteras de

concreto, el hombre ha modificado su entorno de acuerdo con las necesidades de su

tiempo. Actualmente, en la era de las comunicaciones, la necesidad de construir caminos

más fuertes y más seguros intensifica su mirada en el concreto, material de grandes

posibilidades para el desarrollo de los caminos en el mundo contemporáneo. La historia

de las modernas técnicas de construcción de caminos y puentes tiene sus inicios

alrededor de 1850, con Tressaguet en Francia y John Metcalfe en el Reino Unido, quienes

desarrollaron un método de construcción con base en la colocación de piedras largas,

limitadas por piedras de tamaño progresivamente más pequeño. Este tipo de caminos,

junto con otros realizados con piedras, grava y arena, fueron diseñados para los bajos

Page 3: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA

volúmenes y velocidades de los primeros vehículos, hasta que la industria automotriz, al ir

creciendo a pasos agigantados, fue demandando mejores carreteras y caminos urbanos.

En América del Sur, algunos países cuentan con más de 20 años de experiencia

en la construcción de sus redes de carreteras con pavimento rígido. En el Ecuador la

empresa Allen ­ Castro es pionera en la construcción de carreteras con "pavimento rígido",

procedimiento aplicado en la carretera "Quevedo – El Empalme" aproximadamente

construida entre los años 1962 ­ 1964.

Un pavimento puede definirse como la capa o conjunto de materiales apropiados,

comprendida(s) entre el nivel superior de las terracerías ( subrasante ) y la superficie de rodamiento, cuyas principales funciones son las de proporcionar una superficie de

rodamiento uniforme, de color y textura apropiados, resistente a la acción del tránsito, a la

del intemperismo y otros agentes perjudiciales; así como transmitir adecuadamente los

esfuerzos a la subrasante, de modo que esta no se deforme de manera perjudicial.

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 su­base), apoyándose este conjunto sobre la

subrasante compactada, de manera que la sub­base, base y superficie de desgaste o

carpeta son las componentes estructurales de este tipo de pavimento. Ventajas: ∙ Su construcción inicial resulta más económica.

∙Tiene un periodo de vida de entre 10 y 15 años.

Desventajas: ∙ Para cumplir con su vida útil requiere de un mantenimiento constante.

∙ Las cargas pesadas producen roderas y dislocamientos en el asfalto y son un

peligro potencial para los usuarios.

∙ Las roderas, dislocamientos, agrietamientos por temperatura, agrietamientos tipo

piel de cocodrilo (fatiga) y el intemperismo, implican un tratamiento frecuente a base de

selladores de grietas y de recubrimientos superficiales.

∙ Las distancias de frenado para superficies de hormigón son mucho mayores que

para las superficies de asfalto sobre todo cuando el asfalto esta húmedo y con huellas.

Page 4: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA

∙ Una vez que se han formado huellas en un pavimento de asfalto, la experiencia

ha demostrado, que la colocación de una sobrecarpeta de asfalto sobre ese pavimento no

evitara que se vuelva a presentar.

∙ Las huellas reaparecen ante la incapacidad de lograr una compactación

adecuada en las huellas que dejan las ruedas y/o ante la imposibilidad del asfalto de

resistir las presiones actuales de los neumáticos y los volúmenes de tráfico de hoy en día.

Pavimentos rígidos: Consisten en una losa de concreto hidráulico y pueden o no

tener una capa sub­base entre la losa y la subrasante. Ventajas: ∙ El hormigón reflecta la luz, lo que aumenta la visibilidad y puede disminuir los

costos de iluminación en las calles hasta un 30%, en cantidad de luminarias y consumo de

energía. ∙ El hormigón no se ahuella nunca, por lo tanto no hay acumulación de agua y, por

ende, tampoco se produce hidroplaneo.

∙ La rigidez del hormigón favorece que la superficie de rodado mantenga la

planeidad. ∙ A diferencia del asfalto, el hormigón puede soportar cargas de tráfico pesadas sin

que se produzca ahuellamiento, deformaciones o lavado de áridos. ∙ La superficie dura del hormigón hace más fácil el rodado de los neumáticos.

Estudios han demostrado que aumenta la eficiencia de combustible de los vehículos. ∙ El hormigón tiene una vida promedio de 30 años. ∙ Los pavimentos de hormigón se pueden diseñar para que duren desde 10 hasta

50 años, dependiendo de las necesidades del sistema. ∙ Las técnicas de restauración de pavimentos pueden extender su vida hasta tres

veces la de diseño. Desventajas: ∙ Tiene un costo inicial mucho más elevado que el pavimento flexible. ∙ Se deben tener cuidado en el diseño. A parte de los tipos de pavimentos ya citados existe actualmente el llamado

semirrígido que es, esencialmente, un pavimento flexible a cuya base se le ha dado una

rigidez alta por la adición de cemento o asfalto.

Page 5: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA

De lo anterior se desprende que, en general, un pavimento está formado por

diversas capas de mejor calidad y mayor costo cuanto más cercanas se encuentran a la

superficie de rodamiento; ello es, principalmente por la mayor intensidad de los esfuerzos

que le son transmitidos.

Los daños que presenta una estructura de pavimento flexible pueden ser

clasificados en cuatro categorías:

• Fisuras

• Deformaciones

• Pérdida de capas estructurales

• Daños superficiales

• Otros daños

El deterioro es un problema que se ve en todos los pavimentos, estos interrumpen

la circulación del tránsito haciendo que sea incómodo el viaje a través de ellas, y no

permiten el desarrollo de las ciudades. Por eso es que se busca determinar posibles

factores que causan estos deterioros para poder corregirlos, y así disminuir este

problema.

b) 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.

Page 6: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA

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

Page 7: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA

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.

c) En lo Regional: 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 sub­drenaje, 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.

d) En lo Local: 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 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.

e) En la unidad de análisis: Dentro del populoso distrito de Nuevo Chimbote encontramos A.H. Villa María en el

cual existen dos tipos de pavimentos, un 60% es pavimento flexible (elaborado de carpeta

asfáltica) y un 40 % de pavimento rígido (elaborado de concreto)

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El análisis para la realización de este proyecto se centra en las distintas calles de

pavimento flexible del A.H. Villa María, del 100% de los pavimentos flexibles presentes se

observa que un 25% presentan deterioro por desgaste, un 30% presenta asentamientos o

hundimientos y el 45 %restante presenta fallas por disgregación y pulimiento de

agregados; originando perjuicio en el tránsito vehicular de la zona y por ende malestar

entre los pobladores.

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.

.

2.2) 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 Autor: Espinoza T. (2010) Obra: determinación y evaluación del nivel de incidencia de las patologías del

concreto en los pavimentos rígidos de la provincia de Huancabamba­ Departamento de

Piura.

Conclusión: 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 Villn Alto – Distrito de Huaraz, Provincia de Huaraz­ Región Ancash.

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­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.

2.3) Justificación La presente investigación de se justifica dado el crecimiento urbanístico que

experimenta en los últimos años en el distrito de Nuevo Chimbote; el A.H. Villa María no

está exento de este desarrollo y la muestra más clara son los pavimentos que cubren

todas sus calles.

En este Contexto se crea la necesidad de indicar el grado de afectación que cada combinación de clase de daño, nivel de severidad y densidad tiene sobre el pavimento asfáltico.

*Por la fuente de datos: esta investigación servirá para explicar esta problemática y

así poder encontrar soluciones a los problemas de los pavimentos del distrito de Nuevo

Chimbote.

*Por la utilidad metodológica: esta investigación servirá para obtener datos reales y

verificables que nos ayudaran como ingenieros civiles diseñar pavimentos más estables y

duraderos para el beneficio de la población del distrito de Nuevo Chimbote 2.4) Delimitación

La siguiente investigación se realizará en A.H. Villa María ­ Nuevo Chimbote, en la que se analizará el nivel de deterioro de los pavimentos de las pistas de esta zona.

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

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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.