FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
MONOGRAFIA carreteras tipo 2 en la av. Integración nueva alianza“Fallas en los pavimentos de carreteras Chaclacayo del año 2017”
Autor: SÁNCHEZ BENDEZÚ, GIANMARCO JOSE Asesor: GIOVENE PEREZ CAMPOMANES
Lima – Perú 2017
UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO – ING. CIVIL IV
INDICE
INTRODUCCION
PAG
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Capítulo 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA PROBLEMA 1.1. 1.2.
Situación problemática Factores que afectan al pavimento
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Capítulo 2. MARCO TEÓRICO 2.1. Conceptualización 2.2. Ciclo de vida del pavimento 2.3. Elementos que conforman un pavimento flexible
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Capítulo 3. IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN DE LAS LAS FALLAS Y SOLUCIONES SOLUCIONES 3.1. Tipos de fallas observadas 3.2. Posibles soluciones
Capítulo 4. Conclusiones
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Referencia bibliográfica
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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO – ING. CIVIL IV INDICE DE FIGURAS CAPITULO I Figura 1.2 Pirámide estructural del pavimento
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CAPITULO II Figura 2.1 Transición del peralte
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Figura 2.2 Condición de la vía sin mantenimiento.
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Figura 2.3 Estructura de un Pavimentos Flexibles.
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Figura 3.1 Rotura de esquina
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INDICE DE FOTOGRAFIAS CAPITULO I Fotografía 1.1 Puente de ñaña antes de la reconstrucción
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Fotografía 1.1.2 Movilización de vehículos
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Fotografía 1.2 Puente de ñaña antes de la reconstrucción
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CAPITULO III Fotografía 3.1 Pavimento agrietado
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Fotografía 3.1.2 Hundimiento del pavimento
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INTRODUCCIÓN
En el transcurso de los años, la sociedad ha superado sus perspectivas de la realidad; de modo que la necesidad de generar vías para interrelacionarse económicamente, socialmente, etc. entre diferentes sitios del país, ha sido una inversión para el estado. El cual ha constado millones de dólares, horas-hombre, construcción, mantenimiento. Además como todo camino debe representar seguridad comodidad y económico; sin embargo el factor seguridad es puesta en juego, ya que existen condiciones inestables del pavimento.
En general, los pavimentos son diseñados para el aguante de esfuerzos transmitidos a la superficie de rodadura; además, deberán soportar variedades de climas que harán cambiar su forma e incluso destruirlas. Es estos cambios que se necesita reconocer las fallas y dar posibles soluciones a lo que ocurre hoy en día.
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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO – ING. CIVIL IV CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1.
Situación problemática
La situación actual de los pavimentos flexibles y rigidos de la av. Integración nueva alianza-Chaclacayo, cuenta con problemas de fallas o deterioros que se han evidenciado por medio de huaycos, humedad en tiempos de invierno, sobrepeso de carga. Para obtener un uso adecuado de la vía pavimentada de carretera tipo 2, se debe realizar las acciones de mantenimiento, lo cual se hace con la finalidad que su uso sea con eficacia en periodos largos; esto hace que se alarge la vida útil del pavimento. Por proyectos de la municipalidad de Chaclacayo, en estos tiempos se ha evidenciado la construcción del puente que une entrada de ñaña-Chosica, como un nuevo puente al anterior que ya se analizaba, debido a la sobrecarga que resistía y con el tiempo de uso, la debilitación de sus columnas. Fotografía 1.1: Puente de ñaña antes de la reconstrucción.
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Mientras tanto se ha hecho un puente provisional de madera, que solo permite una solo vía de vehículos pesados, esto con lleva al tráfico y que l os vehículos se estanquen por largos periodos de tiempo dañando el asfalto rígido o flexible de la zona. Fotografía 1.1.2: Movilización de vehículos
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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO – ING. CIVIL IV 1.2.
FACTORES QUE AFECTAN EL PAVIMENTO A pesar del diseño, hay factores externos por el lugar de ubicación que es Chaclacayo, etc. por ello los factores que afectan son:
Características de los materiales: Los materiales que constituyen las diferentes capas de un pavimento deben ser de calidad y debe tener un comportamiento y espesor requerido. Además se necesitara el estudio de la mecánica de suelos. Figura 1.2: Pirámide estructural del pavimento
Clima: Hay unos factores climáticos principales que afecta a los pavimentos, es la precipitación pluvial y fluvial, debido a los huaycos en verano que dependen de las quebrados o la precipitación del rio Rímac y las cesantes lluvias en etapas de verano y invierno, la cual se acumulan y generan fallas en estos.
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Transito: El transito produce las cargas variables como constantes, lo cual al pavimento lo va a oprimir. En consecuencia al diseño de los pavimentos interesa conocer la magnitud de estas cargas, las presiones de las llantas, el área de contacto, su disposición y arreglo en el vehículo, el número de repeticiones de las cargas y las velocidades o del movimiento de las cargas.
Fotografía 1.2: Movilización de vehículos
Drenaje: Uno de los problemas más comunes en los pavimentos es el exceso de agua en el diseño; lo cual provoca la disminución de la resistencia de los suelos, perdiendo adherencia y es por ello que se genera fallas en las superficies del pavimento. Es de suma importancia el drenaje, ya que conlleva a alejar la excesiva cantidad de agua de nuestra muestra en el proyecto. Por defecto se llega a la conclusión que un buen drenaje con lleva a tener un pavimento eficaz.
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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO – ING. CIVIL IV CAPÍTULO II MARCO TEORICO 2.1.
CONCEPTUALIZACION:
Conservación vial: Conjunto de actividades técnicas cuya finalidad es tener el buen estado de la infraestructura vial, de modo que se garantice un excelente servicio a la sociedad.
Bitumen: Es una sustancia cementante de color negro u oscuro, natural o fabricada, constituida de hidrocarburos de alto peso molecular.
Intemperismo: Son los materiales de la meteorización (minerales), en la superficie terrestre que entran en contacto con agentes atmosféricos.
Peralte: Inclinación transversal de la carretera en curvas, cuya función es contrarrestar la fuerza centrífuga del vehículo.
Rehabilitación: Son pasos necesarias para restablecer a la infraestructura vial sus características originales y mejorarlo para sus futuros servicios.
Grieta: Fractura, con un ancho mayor a 3 milímetros, pudiendo ser en forma transversal o longitudinal al eje de la vía.
Hinchamiento: levantamiento que se encuentra en la superficie del pavimento, y distorsiona el perfil de la carretera.
Hundimiento: Descenso de la superficie del pavimento.
Exudación de asfalto: Consta que en la superficie del pavimento forma una placa continúa de bitumen.
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Parche: Espacio donde el pavimento original se ha reemplazado con el material u diferente.
Desintegración: Separación de partículas de agregado en el pavimento, desde la superficie hacia los bordes de manera horizontal y vertical.
Pavimento: Capa lisa, dura y resistente, de materiales como el cemento, adoquines, entre otros. Con que se cubre el suelo para que este firme.
Pavimento flexible: Es el pavimento pero con material principal el asfalto.
Pavimento rígido: Es el pavimento pero con material principal el concreto.
Figura 2.1: Transición del peralte
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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO – ING. CIVIL IV 2.2. CICLO DE LA VIDA DEL PAVIMENTO Los pavimentos sufren grandes variedades de deterioro permanente, debido a los agentes naturales o artificiales que actúan sobre estos, tales son el agua, viento, vehículos, etc. Estos afectan al pavimento según la intensidad de estas, lo cual hace que estos pavimentos sean intransitables; ello con lleva a que el pavimento no tenga seguridad, comodidad y economía. Esto nos da a conocer acerca del impacto ambiental, como el extracción de los materiales en el medio.
Por lo tanto, el mantenimiento no es una acción que puede efectuarse en cualquier momento, sino más bien es una acción sostenida en el tiempo, orientada a prevenir los efectos de los agentes que actúan sobre el pavimento. (Menéndez, 2003).
Por consiguiente el pavimento consta de 4 fases:
Fase A: CONSTRUCCION El pavimento puede ser construido de forma dura, como también con daños constructivos. El pavimento en el (Punto A de la figura 3.1), está en un buen estado para satisfacer el requisito que se necesita.
Fase B: DETERIORO LENTO Y POCO VISIBLE Después de un tiempo, el pavimento sufre desgastes y debilitamiento lento, sobre todo en la superficie de rodadura. Este desgaste es producido por agentes como los vehículos, el clima, huaycos y entre otros. Durante esta fase, el pavimento parece como si tuviera un buen estado, aun con sus múltiples desgastes poco visibles (Punto B de la figura 3.1).
Fase C: DETERIORO ACELERADO La superficie de rodadura y otros elementos, después de un largo tiempo de uso, están cada vez más desgastados, lo que conlleva a que el pavimento tenga un periodo de desgaste acelerado y su resistencia baje. La intensidad aumenta hasta afectar la mayor parte de la estructura (Punto C de la figura 3.1).
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Fase D: DESCOMPOSICION TOTAL Es la última etapa del pavimento, durante esta fase se dificulta el tránsito de los vehículos, lo que conlleva a que baje la circulación. Además la capacidad del pavimento se reduce en una porción de la fase A.
Figura 2.2: Condición de la vía sin mantenimiento.
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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO – ING. CIVIL IV 2.3. Elementos que conforman un pavimento flexible Los pavimentos flexibles son los que están integrados por una superficie de rodadura apoyada generalmente sobre capas no rígidas, la base, sub-base y sub-rasante. Los cuales se describen a continuación: (Coronado, 2002).
SUB-RASANTE Es la capa que soporta la estructura del pavimento, y se profundiza a una altura que no
afecte la carga de diseño de tránsito. La calidad de esta dependerá para saber el espesor del pavimento, en consecuencia se debe tener en cuenta la resistencia, incomprensibilidad, expansión y comprensión debido a la humedad del lugar estudiado. Es por ello el estudio de mecánica de suelos fundamental en estos tipos de estructura.
SUB-BASE Esta capa es de suma importancia, ya que es la que soporta, trasmite y distribuye de manera
constante las cargas aplicadas a la superficie de rodadura; de modo que la capa sub-rasante, pueda soportar absorbiendo las diferentes variaciones de esfuerzos del suelo, para así proteger la subbase. Esta deberá controlar cambios de volúmenes y elasticidad que dañan nuestro pavimento. Además se utiliza el drenaje como ayuda al exceso de humedad, dependiendo el lugar de estudio; dado en el norte por la capa freática, en estos casos se usan materiales granulares por el ascenso de agua. Si este pavimento no dispone de sub-rasante y la sub-base se produciría fallas en el caso de heladas, lo que produciría hinchamiento del agua.
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Base glandular Es de primordial estudio, ya que distribuye y transfiere cargas de tránsito a través de la sub-
base y esta la sub-rasante, y en esta capa se usa la capa de rodadura. Esta base está constituida de piedras de calidad, triturada y mezclada con material de relleno, o bien por piedra y grava con arena y suelo. La estabilidad dependerá de las propiedades de los maternales como la intensidad de las partículas, forma, densidad relativa, cohesión, entre otros, lo cual todas estas propiedades dependerán de la cantidad de finos con respecto al agregado grueso.
Superficie de rodadura o carpeta asfáltica Es la capa que se coloca sobre la base, cuyo objetivo principal es proteger la estructura
del pavimento, impermeabiliza el pavimento para que no se filtre el agua, lo que se puede generar por las lluvias, huaycos, entre otros. Esta capa nos ayuda a que estas no se desintegren por el tránsito de vehículos. Figura 2.3: Estructura de un Pavimentos Flexibles.
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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO – ING. CIVIL IV CAPÍTULO III IDENTIFICACIÓN DE LAS FALLAS Y SOLUCIONES 3.1. Tipos de fallas observadas:
Grietas en el pavimento: Es la separación de los materiales, lo que conlleva al desgaste y deterioro causando roturas, agujeros, etc. En esta zona es a causa del excesivo tráfico que se genera; lo cual dañan a la capa de rodadura contrayéndose. Pueden ser horizontales, verticales y con pendiente. Fotografía 3.1.1: Pavimento agrietado
Hundimiento del pavimento (baches) Es la descomposición de la losa o superficie del pavimento; lo cual se remueve el material y también se forma un hueco de bordes desiguales. Una de estas causas es la falla de las capas, mal cálculo del espesor, la suspensión del agua. Además, estos se generan por el excesivo tráfico, cambios climatológicos, la humedad del río Rímac, entre otros.
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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO – ING. CIVIL IV Fotografía 3.1.2: Hundimiento del pavimento
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Peladuras Consiste en la desintegración de la capa del pavimento por perdidas de finos, deprendiendo la arena cementada del concreto. Esto puede ser ocasionado por la mala segregación de la mezcla, un mal curado de la losa, inapropiada granulometría, bajo contenido de cemento y una mala calidad de materiales.
Roturas de esquina Esto se da por la intercepción de la junta transversal con la longitudinal o también llamado borde de calzada. Una de estas causas es la poca transferencia de carga, las losas tiene ángulos menores que 90 grados, se genera la erosión.
Figura 3.1: Rotura de esquina
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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO – ING. CIVIL IV 3.2. Posibles Soluciones
Humedad en los pavimentos Básicamente como una solución en los cálculos del ingeniero, es prevenir la impermeabilidad del pavimento, promover un buen drenaje por excesos de agua y construir con calidad el pavimento para que tenga seguridad, comodidad y economía. En estos diseños se tiene que tener como fundamento, que la sub-rasante, subbase y base estén protegidos del exceso de humedad, dada por los ríos y lluvias (estos generan huaycos). Generalmente se da una considerable atención al efecto de interceptar el agua superficial, mientras se da una menor atención al sellado de la superficie para evitar la infiltración de la lluvia. Como resultado, una considerable cantidad de agua a menudo penetra dentro de la parte inferior de la estructura de pavimento, obligando la necesidad de construir algún tipo de drenaje. (Coronado, 2002).
TECNICAS DE SELLADO Se trata de rellenar fisuras, grietas con concreto asfaltico, lo cual el agregado debe ser arena. En el caso que este asentado, el concreto debe estar denso. Se tiene que hacer de diferente manera para concreto alfaltico y rigido, la cual la técnica depende de la experiencia del ingeniero. Evitar la filtración
Mantenimiento vial Es la técnica que se aplica para conservar el estado del pavimento, evitando el deterioro, en consecuencia se necesita de una mantenimiento constante de lo contrario se deteriorara.
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Tratamientos de la exudación Es la eliminación del exceso de asfalto, así mismo el trabajo se hace de forma transversal, no siendo más largo de 1000metros, este se tiene que repetir para que la capa quede uniforme.
Evitar que pasen camiones de cargas pesadas, con señalización.
Nivelación del pavimento.
CAPÍTULO IV CONCLUSIONES
1. No se toma conciencia en el mantenimiento o conservación, ya que las concesiones abarcan grandes periodos de contrato, lo cual se generan robos de millones de dólares, y dicen como excusa el aumento del peaje por mantenimiento.
2. Para todo diseño, conservación, mantenimiento y ejecución de pavimentos se requiere de personales capacitados que dominen ampliamente el tema y además conozcan el sitio de que se ejecuta la obra, para que tengan en cuenta los factores atmosféricos.
3. Es fundamental la inspección del pavimento, cuando se encuentra en grandes variaciones de humedad. 4. Es necesario determinar, las causas que generaron las fallas, para poder realizar una reparación correcta. 5. Además, se debe tener en cuenta buenos estudios de las dimensiones de los vehículos, las instalaciones de señalización para tener una vía segura y cómoda.
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REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
AUTORES VARIOS, (2009), Pavimentos selección de principales artículos, Perú, Editorial ICG.
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CHANG ALBITRES CARLOS M. (2007), Pavimentos un enfoque al futuro, Perú, Editorial ICG.
CORREDOR GUSTAVO, (2005). Apuntes de Pavimentos - Volumen 2; Mezclas Asfálticas Materiales y Diseño, Venezuela.
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL, (2009), Mantenimiento de la capa de rodadura de concreto asfaltico en un pavimento flexible, Ecuador - Guayaquil.
MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES, (2006), Manual técnico de mantenimiento rutinario para la red vial departamental no pavimentada, Lima – Perú.
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