EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS - DEFINICIONES

En un Sistema de Administración de Pavimentos, lo primero que se debe definir es la red de Pavimento que se desea evaluar. Una vez que la red o redes estén identificadas se deben definir los “Tramos y Secciones”. Un Tramo está dividido en una o más secciones uniformes para ejecutar las funciones de administración. Las Secciones se clasifican de acuerdo a su localización geográfica dentro de la red o de acuerdo a cualquier otro factor que se considere pertinente.

EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS - INTRODUCCIÓN AL MÉTODO PCI (II)

Las consecuencias del tiempo de un pobre mantenimiento están ilustradas en la Figura X.1. Si el M&R es ejecutado durante las primeras fases de deterioración, antes de un marcado declive en la condición del pavimento, por encima del 50% de los costos de la reparación puede evitarse, además también pueden evitarse períodos largos de cierre del trafico y desvíos. Un PMS es una valiosa herramienta que alerta al administrador del pavimento del punto crítico por el ciclo de vida de un pavimento.

Clasificación de la condición del pavimento

EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS - INTRODUCCIÓN AL MÉTODO PCI

En el pasado, los pavimentos eran mantenidos pero no administrados. La experiencia de los ingenieros en pavimentos, tendían a dictar la selección de las técnicas de Mantenimiento y Rehabilitación (M&R), con poca consideración al costo-ciclo de vida o realizaban la comparación con requerimientos de otros pavimentos en la red vial. En la actual economía, en una infraestructura con pavimento antiguo, un mayor acceso sistemático es necesario para determinar las necesidades y las prioridades del M&R. Las redes del pavimento deben ahora ser administradas, no simplemente mantenidas.

Un Sistema de Administración de Pavimentos (Pavement Management System, PMS), consiste en un método para seleccionar las necesidades de Mantenimiento y Rehabilitación y determinar las prioridades y el tiempo óptimo para repararlo por predicción futura de la condición del pavimento.

PAVIMENTOS DE CEMENTO PORTLAND MÉTODO PCA-98 - Problema Propuesto (II)

Dimensionar un pavimento rígido sobre la base de la siguiente información:
Autopista de 2 carriles (en zona rural)
Periodo de diseño = 20 años
T.P.D.A. = 10.850
Tasa de crecimiento anual = 4 % → FC = 1,50 (Tabla IX.3.)
Tránsito Pesado Promedio Diario TPPD = 21 % del T.P.D.A.

PAVIMENTOS DE CEMENTO PORTLAND MÉTODO PCA-98 - Problema Propuesto (I)

En las esquinas de una losa de 20 cm, con k = 3,5 kg/cm3 se han medido deflexiones del orden de 0,50 mm bajo una carga de eje sencillo de 8,2 ton, y de 1,1 mm bajo un eje doble de 16 ton de peso. Si se pronostican 7,1 x 106 pasadas, calcular el porcentaje de daño producido por erosión, por cada uno de los ejes.

PAVIMENTOS DE CEMENTO PORTLAND MÉTODO PCA-98 - Problema 2 - PROCESO DE CÁLCULO (II)

5º Los porcentajes de fatiga de la columna 5 se obtienen dividiendo los valores de la columna 3 entre los valores de la columna 4, multiplicando los resultados obtenidos por 100. Al final se suman los valores los daños parciales y se anotan al pie de la columna.

6º Las repeticiones permisibles por erosión de la columna 6, se obtienen utilizando la figura IX.3., al que se ingresa con los factores de erosión de la Tabla IX.4. (2,46 para ejes sencillos y 2,61 para ejes dobles).

7º Los porcentajes de erosión de la columna 7 se obtienen dividiendo los valores de la columna 3 entre los valores de la columna 6 y multiplicando los resultados obtenidos por 100. Al igual que en el análisis por fatiga, se suman los porcentajes de los daños parciales y se anotan al pie de la columna.

De acuerdo a los resultados obtenidos, el espesor asumido para las losas de hormigón, resulta adecuado y prevalece el criterio de erosión. En general el tráfico pesado ha de estar regido por este criterio, mientras que para el tráfico liviano, normalmente, el diseño estará controlado por el criterio de fatiga.

PAVIMENTOS DE CEMENTO PORTLAND MÉTODO PCA-98 - Problema 2 - PROCESO DE CÁLCULO (I)

1º Se ordenan los pesos por eje de la distribución vehicular, por miles de ejes comprendidos en el rango de una tonelada. Si a partir de un rango de carga el número de
pasadas es ilimitado, no es necesario obtener el porcentaje de daño en las columnas 5 y 7.
2º En la columna 2 se registran los pesos por eje corregidos por el factor de seguridad FS, considerando el mayor valor del rango.
3º Las repeticiones esperadas para cada rango de carga ya fueron obtenidas en la Tabla IX.8, por lo cual únicamente se copian en la columna 3.
4º Las repeticiones permisibles se obtienen utilizando la figura IX.2., con una proporción de esfuerzo de 10,8/48 kg/cm² = 0,225 para ejes sencillos, y para ejes dobles con una proporción de 9,4/48 kg/cm² = 0,196, considerando, además, el peso registrado en la segunda columna. Estos valores se anotan en la columna 4.

PAVIMENTOS DE CEMENTO PORTLAND MÉTODO PCA-98 - Problema 2 (III)

La tabla ha sido elaborada para 11340 camiones, de los cuales 8959 (79% del total) son vehículos de dos ejes de cuatro llantas, como este porcentaje es ligero el método lo descarta. La Columna 3 es la columna 2 corregida tomando en cuenta el tránsito ligero, es igual a Col.2/[1- (79/100)]. La columna 4 es la columna 3 multiplicada por el número de camiones pesados en el periodo de diseño dividida 1000. En el caso del ejemplo, para el periodo y el carril de diseño en una sola dirección, el número de camiones es de 10.821.374.

PAVIMENTOS DE CEMENTO PORTLAND MÉTODO PCA-98 - Problema 2 (II)

PAVIMENTOS DE CEMENTO PORTLAND MÉTODO PCA-98 - Problema 2 (I)

Dimensionar un pavimento rígido sobre la base de la siguiente información:
Autopista de 4 carriles (en zona rural)
Periodo de diseño = 20 años
T.P.D.A. = 11.340
Tasa de crecimiento anual = 4 % → FC = 1, 50 (Tabla IX.3.)
Tránsito Pesado Promedio Diario TPPD = 21 % del T.P.D.A.
Cálculo del Tránsito

PAVIMENTOS DE CEMENTO PORTLAND MÉTODO PCA-98 - Problema 1

En las esquinas de una losa de 24 cm, con k = 4,3 kg/cm3 se han medido deflexiones del orden de 0,75 mm bajo una carga de eje sencillo de 8,2 ton, y de 1,3 mm bajo un eje doble de 16 ton de peso. Si se pronostican 7,3 x 106 pasadas, calcular el porcentaje de daño producido por erosión, por cada uno de los ejes.

ACOTAMIENTOS (BERMAS)

Debido a que las zonas críticas de falla en pavimentos son las zonas de borde, se ha determinado la conveniencia de colocar varillas de acero en la unión del pavimento con sus acotamientos. Con este mecanismo de transferencia de cargas en los bordes, el pavimento tendrá menor posibilidad de fallar en esta zona, ya que se evitará el efecto de bombeo “pumping” y el efecto flexionante, en caso de presentarse erosión en la subbase, en las zonas de borde.

La construcción de acotamientos pavimentados, que actúan como elementos confinantes y de transferencia de carga, produce una disminución de los espesores del orden de 2,5 cm, debido a que en esas zonas al aplicar una carga se produce una transmisión de esfuerzos de orden del 85% del total del esfuerzo que se produciría sobre un pavimento sin acotamientos.
En general los acotamientos deben construirse con un espesor mínimo de 15 cm (6”) de espesor.

Tabla IX.12. Factor de Erosión, Junta sin Pasajuntas - Acotamiento pavimentado

Tabla IX.11. Factor de Erosión, Junta con Pasajuntas - Acotamiento pavimentado