patologia de pavimentos_articulados noviembre de 2011

VI JORNADAS DE PAVIMENTOS Y VI JORNADAS DE PAVIMENTOS Y MANTENIMIENTO VIALMANTENIMIENTO VIAL

PATOLOGÍA DE PAVIMENTOS ARTICULADOSPATOLOGÍA DE PAVIMENTOS ARTICULADOS

VI JORNADAS DE PAVIMENTOS Y VI JORNADAS DE PAVIMENTOS Y MANTENIMIENTO VIALMANTENIMIENTO VIAL

PATOLOGÍA DE PAVIMENTOS ARTICULADOSPATOLOGÍA DE PAVIMENTOS ARTICULADOS

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLOGÍA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS

BOGOTA, NOVIEMBRE DE 2011

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLOGÍA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS

BOGOTA, NOVIEMBRE DE 2011

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Presentado por:

Ing. MSc. CARLOS H. HIGUERA SANDOVALIng. OSCAR FABIAN PACHECO

Presentado por:

Ing. MSc. CARLOS H. HIGUERA SANDOVALIng. OSCAR FABIAN PACHECO

CONTENIDO

GENERALIDADES1

CATÁLOGO DE DETERIOROS2

PLANTEAMIENTO DEL ÍNDICE DE CONDICIÓN33

APLICACIÓN DEL ÍNDICE DE CONDICIÓN44

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES35

2

GENERALIDADES

PAVIMENTO ARTICULADO

Es un pavimento construido con piezas prefabricadas de diferentes materiales (cemento, piedra, arcilla cocida, madera, etc.) y dimensiones, las cuales deben ser capaces de soportar los desplazamientos transversales, longitudinales y traslacionales que ejercen el tránsito que circula sobre ellas.

3

GENERALIDADES

EVALUACIÓN DE UN PAVIMENTOLa evaluación de los pavimentos es una necesidad para poder establecer la verdadera condición de los parámetros funcionales y estructurales con que está trabajando un pavimento.

Parámetro funcional: Parámetro funcional: comodidad y seguridad que la vía les proporciona a los usuarios.

Parámetro estructuralParámetro estructural: capacidad que tiene el pavimento para soportar las cargas del tránsito.

4

CONTENIDO

GENERALIDADES1





5

2. CATÁLOGO DE DETERIOROS

2.1 PRESENTACIÓNPara cada deterioro se muestra la siguiente

información: Descripción con esquemas y fotos para

facilitar su identificación Posibles causas Símbolo y unidad de medida Niveles de severidad Criterio general de reparación

6


2.2 CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS DETERIOROS

CLASE TIPO DE DETERIORO Símbolo UnidadAbultamiento BA m2

Ahuellamiento AH m2

Depresiones DA m2

Desgaste superficial DS m2

Pérdida de arena PA m2

Desplazamiento de borde DB mDesplazamiento de juntas DJ m2

Fracturamiento FA m2

Fracturamiento de confinamientos externos CE mFracturamiento de confinamientos internos CI mEscalonamiento entre adoquines EA m2

Escalonamiento entre adoquines y confinamientos EC mJuntas abiertas JA m2

Vegetación en la calzada VC m2

Otros deterioros

Deformaciones

Desprendimientos

Desplazamientos

Fracturamientos

Cuadro 2. Clasificación general de los deterioros de pavimentos articulados

7


2.3 DEFORMACIONES Las deformaciones son cambios repentinos en los

perfiles de los pavimentos. Estos cambios tienen flechas apreciables que repercuten negativamente en el confort de los usuarios.

Fuente: El autor. Florencia, Caquetá. 2008. Fuente: El autor. Sogamoso, Boyacá. 2008. Fuente: El autor. Florencia. 2008.

Abultamiento Ahuellamiento Depresiones

8


2.4 DESPRENDIMIENTOS

Los desprendimientos son la pérdida de material en zonas localizadas del pavimento.

Fuente: El autor. Florencia, Caquetá. 2008. Fuente: El autor. Sogamoso, Boyacá. 2008.

Desgaste superficial Pérdida de arena

9


2.5 DESPLAZAMIENTOS Los desplazamientos son el corrimiento localizado de

los elementos constitutivos del pavimento (adoquines, bordillos).

Fuente: HIGUERA S., Carlos. UPTC, 2008. Fuente: El autor. Tunja, Boyacá. 2008.

Desplazamiento de borde Desplazamiento de juntas

10


2.6 FRACTURAMIENTOS Es la aparición de fisuras y grietas en las piezas de

adoquines o demás elementos constitutivos del pavimento, como son los elementos de confinamientos (bordillos).

Fuente: El autor. Florencia, Caquetá. 2008. Fuente: El autor. Tunja, Boyacá. 2008. Fuente: El autor. Tunja, Boyacá. 2008.

Fracturamiento De confinamientos externos De confinamientos internos

11


2.7 OTROS DETERIOROS En esta categoría se encuentran diversos deterioros

que afectan el correcto funcionamiento estructural y/o funcional del pavimento.

Fuente: El autor. Duitama, Boyacá. 2008. Fuente: El autor. Duitama, Boyacá. 2008.

Escalonamiento entre adoquines Escalonamiento entre adoquines y confinamientos

12


2.7 OTROS DETERIOROS

Fuente: El autor. Florencia, Caquetá. 2008. Fuente: El autor. Tunja, Boyacá. 2008

Juntas abiertas Vegetación en la calzada

13

CONTENIDO

GENERALIDADES1





14

3. PLANTEAMIENTO DEL ÍNDICE DE CONDICIÓN

3.2 METODOLOGÍA GENERAL La metodología propuesta

para hallar el índice de condición, se fundamenta en determinar cómo un deterioro repercute negativamente en los parámetros de tipo funcional y estructural, teniendo en cuenta su clase, gravedad y extensión.

15


3.3 TIPO DE AFECTACIÓN DE LOS DETERIOROS

Estructural Funcional

Abultamiento U UAhuellamiento U UDepresiones U UDesgaste superficial UPérdida de arena U UDesplazamiento de borde U UDesplazamiento de juntas UFracturamiento UFracturamiento de confinamientos externos U UFracturamiento de confinamientos internos U UEscalonamiento entre adoquines UEscalonamiento entre adoquines y confinamientos UJuntas abiertas UVegetación en la calzada U U

Fracturamientos

Afecta parámetroCLASE TIPO DE DETERIORO

Deformaciones

Desprendimientos

Desplazamientos

Otros deterioros

Cuadro 3. Tipo de afectación de los deterioros

16


3.4 FORMULACIÓN MATEMÁTICA DE LOS ÍNDICES (ICE Y ICF)

La formulación matemática, parte de los siguientes supuestos:

Los índices varían en una escala entre cero (0) y cien (100).

Los deterioros a tener en cuenta para evaluar cada índice, se escogerán de acuerdo al tipo de afectación

17


3.4 FORMULACIÓN MATEMÁTICA DE LOS ÍNDICES (ICE Y ICF)

Fórmula 1.

Fórmula 2. Donde:

ICE: Índice de Condición Estructural

ICF: Índice de Condición Funcional

FC: Factor de influencia por clase de deterioro en el índice

FA: Factor de penalización por área afectada

i: Clase de deterioro

)(100 ii FAFCICE

)(100 ii FAFCICF

18


3.5 IMPORTANCIA RELATIVA DE LOS DETERIOROS

Cuadro 4. Factor de influencia por clase, FC

Estructural Funcional

AbultamientoAhuellamientoDepresionesDesgaste superficialPérdida de arenaDesplazamiento de bordeDesplazamiento de juntasFracturamientoFracturamiento de confinamientos externosFracturamiento de confinamientos internosEscalonamiento entre adoquinesEscalonamiento entre adoquines y confinamientosJuntas abiertasVegetación en la calzada

100 100

10Fracturamientos

10

28

INFLUENCIA POR CLASE, FCCLASE TIPO DE DETERIORO

8 23

48

9

10

48

6

Deformaciones

Desprendimientos

Desplazamientos

Sumatoria

Otros deterioros

19



Cuadro 5. Factores de penalización – FA para el ICE

Bajo Medio Alto 0 5 10 15 > 15

Abultamiento 1,2 1,00 1,15 1,30

Ahuellamiento 1,2 1,00 1,15 1,30

Depresiones 1,0 1,00 1,10 1,20

Desprendimientos Pérdida de arena 1,0 1,00 1,15 1,30 0,00 0,50 0,60 0,76 1,00

Desplazamientos Desplazamiento de borde 1,0 1,00 1,15 1,30 0,00 0,50 0,60 0,76 1,00

Fracturamiento 1,1 1,00 1,10 1,20

Fracturamiento de confinamientos externos

1,2 1,00 1,15 1,30

Fracturamiento de confinamientos internos

1,0 1,00 1,10 1,20

Otros deterioros Vegetación en la calzada 1,0 0,80 1,00 1,20 0,00 0,50 0,60 0,76 1,00

0,50 0,60 0,76 1,00

% AREA EQUIVALENTE AFECTADA, FA

0,00 1,000,760,50 0,60

0,00

Deformaciones

Fracturamientos

CLASENIVEL SEVERIDAD, FNSPESO EN SU

CLASE, PIDETERIORO

20



Cuadro 6. Factores de penalización - FA para el ICF

Bajo Medio Alto 0 5 10 15 > 15

Abultamiento 1,2 1,00 1,25 1,50

Ahuellamiento 1,2 1,00 1,15 1,30

Depresiones 1,0 1,00 1,20 1,40

Desgaste superficial 1,1 1,00 1,15 1,30

Pérdida de arena 1,0 1,00 1,20 1,40

Desplazamiento de borde 1,2 1,00 1,15 1,30

Desplazamiento de juntas 1,0 1,00 1,10 1,20

Fracturamiento de confinamientos externos

1,2 1,00 1,15 1,30

Fracturamiento de confinamientos internos

1,0 1,00 1,10 1,20

Escalonamiento entre adoquines

1,2 1,00 1,25 1,50

Escalonamiento entre adoquines y confinamientos

1,1 1,00 1,15 1,30

Juntas abiertas 1,0 1,00 1,15 1,30

Vegetación en la calzada 1,1 1,00 1,15 1,30

0,00 1,000,760,600,50

0,00

1,000,760,600,500,00

1,000,760,600,50

0,00

1,000,760,600,500,00

1,000,760,600,50

Fracturamientos

Otros deterioros

% AREA EQUIVALENTE AFECTADA, FA

Deformaciones

Desprendimientos

Desplazamientos

CLASENIVEL SEVERIDAD, FNS

DETERIOROPESO EN SU

CLASE, PI

21


3.6 CÁLCULO DE ÁREAS

El Porcentaje de área equivalente afectada (%Ae), es la combinación de tres factores:

Fórmula 4.

Donde:

%Ae: Porcentaje de área equivalente afectada para los deterioros de clase i

i: Clase de deterioro PI: Peso del deterioro j en su clase i%Aa: Porcentaje de área afectada por el deterioro jFNS: Factor de penalización por nivel de severidad del deterioro jj: Deterioro

)%(% jjji FNSAaPIAe

22


3.7 CÁLCULO DEL ÍNDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO, ICP El ICP es la combinación del ICE y el ICF. Su

valor es un número entero que varía en una escala de 1 a 5.

Cuadro 7. Matriz para el cálculo del ICPCuadro 7. Matriz para el cálculo del ICP

86 100 71 85 41 70 21 40 0 2086 100 5 4 4 3 271 85 4 4 3 3 241 70 4 3 3 2 121 40 3 3 2 2 10 20 2 2 1 1 1

RANGOS DEL ICF

RA

NG

OS

DE

L

ICE

CALIFICACIÓN DEL ICP

23


3.7.1 Escala del Índice de Condición del Pavimento, ICPCuadro 8. Nivel de servicio y categorías de acción del ICP

5 Muy bueno Mantenimiento Rutinario

Pavimento en condición muy buena. El nivel de comodidad y seguridad percibido por los usuarios es satisfactorio. Ocasionalmente se presentan pequeños daños que no afectan significativamente la circulación y pueden ser evitados o corregidos en el mantenimiento rutinario.

4 BuenoMantenimiento Rutinario y

Recurrente

Pavimento en condición buena, la circulación es cómoda. Se presentan daños localizados en etapa de iniciación.

3 RegularRefuerzo – Mantenimiento

Rutinario

Pavimento en estado regular, en donde la circulación deja de ser cómoda. Se presentan daños de manera constantemente en etapas avanzadas.

2 Malo RehabilitaciónPavimento en condición mala, la circulación es muy incomoda. Se presentan daños en etapas muy desarrollas.

1 Muy malo Reconstrucción

Pavimento en condición muy mala, la vía se vuelve intransitable. Los deterioros están muy desarrollados y son irreversibles. El pavimento está totalmente degradado.

CALIFICACIÓN ICP

NIVEL DE SERVICIO

CATEGORÍA DE ACCIÓN DESCRIPCIÓN

24

CONTENIDO

GENERALIDADES1





25

4. APLICACIÓN DEL ÍNDICE DE CONDICIÓN

4.1 OBJETIVO

Se hizo un inventario de deterioros de tres tramos de vías, con el objetivo de hacer una demostración de la forma de cálculo y para ver la consistencia de la metodología propuesta para hallar el Índice de Condición del Pavimento (ICP).

26


4.2 DATOS Y DETERMINACIÓN DEL ICP

4.2.1 Sitio. Urbanización Las Quintas, Carrera 5ª Nº 48 – 48A – 48B – 48C, Tunja.

El tramo analizado es una vía en adoquines de arcilla cocida (ladrillo). Se hizo el inventario de daños de 200 m y se dividió en dos tramos de 100 m. El ancho de calzada es de 10 m.

27


4.2 DATOS Y DETERMINACIÓN DEL ICP4.2.1 Tramo. 0 – 100 m. El estado actual de este

tramo a simple vista es de regular a bueno.

Datos obtenidosBajo Medio Alto

Abultamiento BA m2

Ahuellamiento AH m2

Depresiones DA m2 7,6 64,0Desgaste superficial DS m2

Pérdida de arena PA m2

Desplazamiento de borde DB mDesplazamiento de juntas DJ m2

Fracturamiento FA m2

Fracturamiento de confinamientos externos CE m 2,4Fracturamiento de confinamientos internos CI m 10,0Escalonamiento entre adoquines EA m2

Escalonamiento entre adoquines y confinamientos EC mJuntas abiertas JA m2 12,0Vegetación en la calzada VC m2 12,6

TIPO DE DETERIOROCLASENivel de severidad

UnidadSímbolo

Otros deterioros

Deformaciones

Desprendimientos

Desplazamientos

Fracturamientos

Fuente: El autor, 2008. 28



4.2.1 Tramo. 0 – 100. Cálculo del ICE y el ICF Estructural Funcional Estructural Funcional Estructural Funcional

BAAHDADSPADBDJFACECIEAECJAVC

30 36

7064Fórmula 2. ICF = 100 2 S(FCi×FAi) =

1

1 6

S(FCi×FAi) =

0,10 0,28

Fórmula 1.

FCi×FAi

27 29

0 0

0 0

2

0,00 0,00

0,08 0,08

FAi

0,57 0,60

0,00 0,00

Otros deterioros 8 23

Símbolo

Desplazamientos 10 10

Fracturamientos 28 10

CLASEINFLUENCIA POR CLASE, FCi

ICE = 100 2 S(FCi×FAi) =

Deformaciones 48 48

Desprendimientos 6 9

29



4.2.1 Tramo. 0 – 100. Con un ICE = 70 y un ICF = 64 se entra en la matriz para el cálculo del Índice de Condición del Pavimento (ICP) en el Cuadro 7.

Fuente: El autor, 2008.

86 100 71 85 41 70 21 40 0 2086 100 5 4 4 3 271 85 4 4 3 3 241 70 4 3 3 2 121 40 3 3 2 2 10 20 2 2 1 1 1

RANGOS DEL ICF

RA

NG

OS

DE

L

ICE

CALIFICACIÓN DEL ICP

30



4.2.1 Tramo. 0 – 100. Nivel de servicio y tipo de categoría de acción


5 Muy bueno Mantenimiento Rutinario Pavimento en condición muy buena. El nivel….

4 BuenoMantenimiento Rutinario y

RecurrentePavimento en condición buena, la circulación….

3 RegularRefuerzo – Mantenimiento

Rutinario

Pavimento en estado regular, en donde la circulación deja de ser cómoda. Se presentan daños de manera constantemente en etapas avanzadas.

2 Malo Rehabilitación Pavimento en condición mala, la circulación…..1 Muy malo Reconstrucción Pavimento en condición muy mala, la vía se…..

CALIFICACIÓN ICP

NIVEL DE SERVICIO

CATEGORÍA DE ACCIÓN DESCRIPCIÓN

31



4.2.1 Tramo. 0 – 100.

Depresión Vegetación en la calzada

Fuente: El autor. Tunja, Boyacá. 2008. Fuente: El autor. Tunja, Boyacá. 2008.

32



4.2.1 Tramo. 0 – 100.

Juntas abiertas Fracturamiento CE


33



4.2.1 Tramo. 0 – 100.

Depresión Depresión


34


4.2 DATOS Y DETERMINACIÓN DEL ICP4.2.2 Tramo. 100 – 200 m. El estado actual de este

tramo a simple vista es de bueno a muy bueno.

Con un ICE = 95 y un ICF = 96 el ICP= 5. El nivel de servicio de este tramo es Muy bueno y el tipo de categoría de acción que requiere es un Mantenimiento rutinario.


35



4.2.2 Tramo. 100 – 200.

Fracturamiento CE Fracturamiento CI


36



4.2.2 Tramo. 100 – 200.

Sin deterioros Sin deterioros


37


4.2 DATOS Y DETERMINACIÓN DEL ICP4.2.3 Suamox, Transversal 0A Este Calle 69, Tunja. Es una vía adoquinada con ladrillos de arcilla. La

longitud del tramo es de 75,0 m y su ancho es de 5,40 m.

El estado actual de este tramo a simple vista es de malo a muy malo.

Se obtuvo un ICE = 28 y un ICF = 15 el ICP= 1. El nivel de servicio de este tramo es Muy malo y el tipo de categoría de acción que requiere es una Reconstrucción.

38


4.2 DATOS Y DETERMINACIÓN DEL ICP4.2.3 Suamox, Transversal 0A Este Calle 69, Tunja.

Desplazamiento de juntas Fracturamiento CI


39



Deformaciones Vegetación en la calzada


40


4.2 DATOS Y DETERMINACIÓN DEL ICP4.2.4 Suamox, Transversal 0 Este Calle 69, Tunja. Es una vía adoquinada con ladrillos de arcilla. La

longitud del tramo es de 75,0 m y su ancho es de 5,40 m.

El estado actual de este tramo a simple vista es de malo a muy malo.

Se obtuvo un ICE = 34 y un ICF = 15 el ICP= 1. El nivel de servicio de este tramo es Muy malo y el tipo de categoría de acción que requiere es una Reconstrucción.

41


4.2 DATOS Y DETERMINACIÓN DEL ICP4.2.4 Suamox, Transversal 0 Este Calle 69, Tunja.

Desplazamiento de juntas Escalonamiento EA


42



Vegetación en la calzada Abultamiento


43

CONTENIDO

GENERALIDADES1





44

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 CONCLUSIONES

Se logró hacer una recopilación de catorce daños.

Se elaboró un catálogo de deterioros.

Se determinó el tipo de afectación de los deterioros.

Se planteó un modelo matemático .

Grado de influencia que cada clase de deterioro causa en cada índice45


5.1 CONCLUSIONES

Se cuenta con una metodología propia del país para la evaluación patológica de los pavimentos articulados. De la combinación del ICE y el ICF, resulta el ICP.

Con el fin de comprobar la coherencia de la metodología propuesta para calcular el ICP, se realizó un inventario de deterioros a unos tramos de vías en condiciones estructurales y funcionales diferentes

46


5.2 RECOMENDACIONES

Para el establecimiento del grado de influencia, valores y factores de penalización de los deterioros, se tomaron como referencia otras metodologías y manuales de otro tipo de pavimentos; sería bueno mediante observaciones de campo y demás estudios necesarios, calibrar dichos valores.

47


5.2 RECOMENDACIONES

Este proyecto es un primer paso en la investigación de la patología de los pavimentos articulados, por lo tanto este trabajo de grado queda presto e invita a que nuevos investigadores de la Escuela de Transporte y Vías de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia lo tomen como referencia y logren un trabajo mejor.

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patologia de pavimentos_articulados noviembre de 2011

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