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:
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
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.
∙ 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.
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.
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.
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)
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.
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
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.