1_diseño pavimentos orientado gestión

1

Diseo de Pavimentos Orientado a la Gestin Vial

Corredor Interocenico Per Brasil Tramo I

Ing. Rafael Menndez Acurio

Indice

1. Introduccin

2. Criterios de Diseo

3. Relevamiento de Informacin

4. Tramos de Diseo

5. Diseo de los pavimentos

6. Anlisis del ciclo de vida

7. Conclusiones

1. Introduccin

2

1. Disear la estructura de pavimento para el cumplimiento de los niveles de servicio del contrato de concesin durante el periodo de explotacin de 25 aos.

2. Definir los trabajos requeridos para:

Objetivos del diseo del pavimento orientado a la gestin vial

Puesta a puntoMantenimiento PeridicoMantenimiento Rutinario

3. Establecer la informacin de base para el sistema de gestin de pavimentos

Sub Tramos

Sector N Descripcin Longitud (km)

1 Marcona-Emp. 01S 0+00-39+668 39.688

2 Emp 01S-Nazca 445+600-483+200 38.332

3 Nazca 0+00-DV. Pampachiri 245+76 245.79

4 Dv. Pampachiri 245+76-Chalhuanca341+016 95.226Chalhuanca341+016

5 Chalhuanca 341+016- Emp. R03S 443+74 102.724

6 Emp. R03S_1 757+247-Abancay 772+500 15.253

7 Abancay 772+500-Puente Cunyac 869+23 96.73

8 Puente Cunyac 869+23-Cusco 961+933 92.703

9 Cusco 983+998 -Urcos 1019+505.3 31.202

Total 757.648

2. Criterios de Diseo

3

Componentes del diseo de pavimento

DiseoDel

Puesta a Punto

Mantenimiento+

= o d

e ni

vele

s rv

icio

Del Pavimento

MantenimientoPeridico

MantenimientoRutinario

+

Cum

plim

ient

de s

e r

Niveles de Servicio del Contrato

Nivel de servicio Parmetro Medida Tratamiento

superficial Carpeta asfltica

Reduccin del ancho de la superficie de rodadura Porcentaje mximo de reduccin de ancho 0%

Reduccin del paquete estructural existente a la toma de posesin

del contrato Porcentaje mximo de reduccin del espesor de cada

capa 10%

Huecos Porcentaje mximo de rea con huecos 0% 0% Porcentaje mximo de rea con fisuras mayores a 5 mm

de espesor 0% 0%

Fisuras Porcentaje mximo de rea con fisuras entre 2.5 y 54 mm 15%

Parches Porcentaje mximo de parches en mal estado (niveles de severidad medio o alto) 0% 0%

Ahuellamiento Porcentaje mximo de rea con ahuellamiento mayor a 12 mm 0% 0%

Hundimiento Porcentaje mximo de rea con hundimiento mayores a 25 mm 0% 0%

Exudacin Porcentaje mximo de rea con exudacin (sumados ambos niveles de severidad medio y alto) 0% 0%

Niveles de servicio del Contrato

y )Existencia de material suelo Porcentaje mximo de rea con material suelo 0% 0%

Existencia de obstculos Cantidad mxima de obstculos 0% 0% Peladuras Porcentaje mximo de rea con peladuras 0% 0%

Desprendimiento de bordes Porcentaje mximo de desprendimiento de bordes 0% 0% Grietas longitudinales en el centro

Nivel de servicio Parmetro Medida Tratamiento

superficial Carpeta asfltica

Grietas longitudinales en el centro de la calzada y en los bordes Porcentaje mximo de grietas longitudinales 0% 0%

Rugosidad para la recepcin de obras Media mvil de 1 km 2.5 IRI 2.0 IRI

Rugosidad durante el periodo de conservacin o servicio Media mvil de 1 km 4.0 IRI 3.5 IRI

Deflexin mxima 25.015.1max

=

ESALD

4

3. Relevamiento de Informacin

EVALUACION ESTRUCTURAL

TRAFICO

CLIMA

Espesores, perfil estratigrfico Densidades, muestras, ensayos

de laboratorioCALICATAS

DEFLECTOMETRIA

RELEVAMIENTO VISUAL DE FALLAS

Deflexin mxima, Modulos de elasticidad

Tipologa de fallas, metrado de fi d f t

Tramificacion por transito

Tramificacion por clima y altitud

Sectorizacin por deflexion

TRAMOS Y ESPESORESREVISION DE INFORMACIN

Tramificacin por suelo de fundacin

IMD por tramos y sub tramos, tasas de crecimiento, y ESAL

ALTITUD Y CLIMA

Proceso de relevamiento de la informacin

PROSPECCION DE CANTERAS Y BOTADEROS

RUGOSIDAD

FRICCION

FALLAS

VIDEO

GEORADAR

EVALUACION FUNCIONAL

fisuras y defectos

Espesores de capas hasta 0.75 cm de profundidad

Sectorizacion por IRI

ENSAYOS DE LABORATORIO Y DISEO

DE MEZCLAS

IFI

IRI

AHUELLAMIENTOS Ahuellamiento en mm

IDENTIFICACION DE SUB TRAMOS UNIFORMES

Relevamiento de informacin

Relevamiento Visual:Fisuras, ahuellamientos

Georadar (GPR):Espesores

5


Ahuellamiento con ultrasonido (TPL)


Rugosidad y textura con perfilmetroLaser

Deflectmetro de Impacto (FWD)

TRABAJOS DE CAMPOExcavacin de calicatasDensidad de campoToma de muestras

TRABAJOS DE LABORATORIOContenido de humedad

Ensayos de campo y laboratorio

Contenido de humedadAnlisis granulomtricoLmites de consistenciaPeso especfico de los slidosRelacin humedad-densidad (proctor modificado)Relacin soporte California (CBR)

6

Ejemplo del resultado de Relevamiento visual

% AREA FISURADA

0%10%

20%30%

40%50%

60%70%

80%90%

100%

0 + 000 20 + 000 40 + 000 60 + 000 80 + 000 100 + 000 120 + 000 140 + 000

Progresiva del proyecto (km)

Area

Fisu

rada

%

Progresiva del proyecto (km)

BACHEOS VS BACHES VS PIEL DE COCODRILO

0

200

400

600

800

1000

1200

0 + 000 10 + 000 20 + 000 30 + 000 40 + 000 50 + 000 60 + 000 70 + 000 80 + 000 90 + 000 100 + 000 110 + 000 120 + 000 130 + 000 140 + 000 150 + 000

Progresiv a del Proy ecto (Km)

m^2

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

BACHEO (m2) BACHES (m2) PIEL DE COCODRILO (m2)

ESPESORES DE PAVIMENTO0

0.2

0.4

0.6

0.8

0 + 000 5 + 000 10 + 000 15 + 000 20 + 000 25 + 000 30 + 000 35 + 000 40 + 000 45 + 000

Prof

undi

dad

(m)

carpeta base su base relleno

Ejemplo de resultados de Espesores y Mdulo resilente de suelo de fundacin

0 + 000 5 + 000 10 + 000 15 + 000 20 + 000 25 + 000 30 + 000 35 + 000 40 + 000 45 + 000Progresiva (km)

SUELO DE FUNDACION

0250500750

1,000

0 + 000 2 + 000 4 + 000 6 + 000 8 + 000 10 +000

12 +000

14 +000

16 +000

18 +000

20 +000

22 +000

24 +000

26 +000

28 +000

30 +000

32 +000

34 +000

36 +000

38 +000


Mod

ulo re

silen

te (M

pa)

M r derecha M r izquierda Sub Tramo 1 sub t ramo 2 sub t ramo 3 sub tramo 4 sub tramo 5

Ejemplo de resultados de Deflexin y rugosidad

DEFLEXIONES

0.0

20.0

40.0

60.0

450 + 000 452 + 000 454 + 000 456 + 000 458 + 000 460 + 000 462 + 000 464 + 000 466 + 000 468 + 000 470 + 000 472 + 000 474 + 000 476 + 000 478 + 000 480 + 000 482 + 000 484 + 000 486 + 000 488 + 000 490 + 000


Defle

xin

(x^ -

2mm

)

Do derec 2007 Do izqu 2007 Sub Tramo 1 2007 sub tramo 2 2007 Do

INDICE DE RUGOSIDAD INTERNACIONAL I.R.I

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

450 + 000 452 + 000 454 + 000 456 + 000 458 + 000 460 + 000 462 + 000 464 + 000 466 + 000 468 + 000 470 + 000 472 + 000 474 + 000 476 + 000 478 + 000 480 + 000 482 + 000 484 + 000 486 + 000 488 + 000 490 + 000


I.R.I.

(m /

Km)

IRI derecho 2007 IRI Sub Tramo 1 2007 sub tramo 2 2007sub tramo 3 2007 sub tramo 4 2007 sub tramo 5 2007 sub tramo 6 2007

7

Ejemplo de resultados de ahuellamiento y textura superficialAHUELLAMIENTO

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

0 + 000 5 + 000 10 + 000 15 + 000 20 + 000 25 + 000 30 + 000 35 + 000


Ahue

llam

iento

(mm

)

Ahuellamiento derecho Ahuellamiento izquierdoSub Tramo 1 sub tramo 2

TEXTURA

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

450 + 000 455 + 000 460 + 000 465 + 000 470 + 000 475 + 000 480 + 000 485 + 000 490 + 000

SMTD @ 100m tex tura

g y ( )

Ejemplo de resultado de nmero estructural

NUMERO ESTRUCTURAL

6 0

8.0

10.0

12.0

SN (c

m)

SN derecho SN izquierda Sub Tramo 1 sub tramo 2 sub tramo 3sub tramo 4 Serie10

4.0

6.0

0 + 000 5 + 000 10 + 000 15 + 000 20 + 000 25 + 000 30 + 000 35 + 000


Resumen de rugosidad en todo el tramo

6.0

8.0

10.0

12.0

ad (I

RI) m

/km

0.0

2.0

4.0

0 + 000 100 + 000 200 + 000 300 + 000 400 + 000 500 + 000 600 + 000 700 + 000 800 + 000

progresiva acumulada

Rugo

sida

8

Resumen de Deflexin en todo el tramo

Deflectograma (Datos FWD convertidos a viga Benkelman)

200

250

300

2 mm)

0

50

100

150

0 + 000 100 + 000 200 + 000 300 + 000 400 + 000 500 + 000 600 + 000 700 + 000 800 + 000

Progresiva acumulada

Defle

xin

(x10-

2

Resumen de Area fisurada en todo el tramo

%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

e de

area

fisur

ada

0%

10%

20%

30%

40%

0 + 000 100 + 000 200 + 000 300 + 000 400 + 000 500 + 000 600 + 000 700 + 000 800 + 000

progresiva acumulada

porc

enta

je

4. Tramos de Diseo

9

Criterios para la sectorizacin del diseo

1. Estructura

2. Trnsito

3. Clima

4. Suelo de fundacin

5. Nmero estructural

6. Deflexin

7. Rugosidad

8. Ahuellamiento

Perfil longitudinal y tipos de cemento asflticos

Perfil Longitudinal del Proyecto y Ubicacin de Estaciones Metereologicas

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0+000 50+000 100+000 150+000 200+000 250+000 300+000 350+000 400+000 450+000 500+000 550+000 600+000 650+000 700+000 750+000

Distancia (km)

COTA

(msn

m)

PERFIL LONGITUDINAL CLIMA 1 CLIMA 2 CLIMA 3 Est. AbancayEst. Granja Kcayra Est. Pampa Galeras Est. Puquio Sector 1 Sector 2

6 8

Sectorizacin

ST1

ST1

ST1

ST1

ST1

ST1

ST2

ST2

ST2

ST2

ST2

ST2

ST3

ST3

ST3

ST3

ST3

ST4

ST4

ST4

ST4

ST4

ST5

ST5

ST5

ST5

ST5

ST6

ST6

ST6

ST6

ST6

ST7

ST7

ST7

ST7

ST7

ST8

ST8

ST8

ST8

ST8

estructura

transito

clima

suelo de fundacion

numero estructural

deflexion ST1

ST1

ST1

ST2

ST2

ST2

ST3

ST3

ST3

ST4

ST4

ST4

ST5

ST5

ST5

ST6

ST6

ST6

ST7

ST7

ST7

ST8

ST8

ST8

0 + 000 5 + 000 10 + 000 15 + 000 20 + 000 25 + 000 30 + 000 35 + 000 40 + 000

deflexion

rugosidad

ahuellamiento

10

SAN JUAN DE MARCONA EMPALME PANAM. SUR

Sub Tramo 2EMPALME PANAM. SUR (Ruta 01-S) - NAZCA

Sub Tramo 3NAZCA-DV. PAMPACHIRI

11

Sub Tramo 4DV. PAMPACHIRI-CHALHUANCA

Sub Tramo 5CHALHUANCA-EMP R03S

Sector 6 EMP. R03S-ABANCAY

12

Sub Tramo 7ABANCAY-PUENTE CUNYAC

Sub Tramo 8PUENTE CUNYAC-CUSCO

Sub Tramo 9CUSCO-URCOS

13

5. Diseo de Pavimentos

Proceso de Diseo

Proceso de Diseo

DISEO DETALLADO AASHTO 1993

CONSIDERACIONES NO ECONOMICAS

si

Mejor alternativa

AASHTO 1993

ESPECIFICACIONES TECNICASPRESUPUESTO PLANOS

INFORME FINAL

14

EstrategiadeConservacin

D0>Dadm=(1.15/N18)

%fisuras>20%area total

Ahuellamiento>0.5"Hrefuerzo>3"

Base: reciclado+espumado

MAC+polmeros

MAC

Altitud>3500

4

15

Oportunidad de la intervenciones

Variacin del Numero estructural con el tiempo

3.03.54.04.55.0

uctu

ral S

N

SNPP21ra fase

2da fase

0.00.51.01.52.02.53.0

0 5 10 15 20 25N de aos

Nme

ro e

stru

3ra fase

NiveldeIntervencin

Criterio Alternativa1 Alternativa2

MantenimientoRutinario

IRI

16

Diseo del pavimentoVariacin del Numero estructural con el tiempo

0 51.01.52.02.53.03.54.04.55.0

Nm

ero

estru

ctur

al S

NSN PP1SN PP2SN sin PPSN total

0.00.5

0 5 10 15 20 25

N de aos

Indice efectiv idad SN

0

50

100

PP1 PP2 Todo inicio

Puesta a punto

Indic

e de

efe

ctivi

dad

Diseo del pavimento

Variacin del IRI con el tiempo

1.502.002.503.003.504.00

4.505.00

IRI (m

/km)

IRI PP1IRI PP2IRI TOTALIRI S/PP

1.000 5 10 15 20 25

N de aos

Indice efectiv idad IRI

050

100

PP1 PP2 Todo inicio

Puesta a punto

Indic

e de

ef

ectiv

idad

Diseo del pavimento

Variacin de la deflexin con el tiempo

120 0140.0160.0180.0200.0

xin

Do

Do PP1

Do PP2

0.020.040.060.080.0

100.0120.0

0 5 10 15 20 25N de aos

Defle

x Do PP2

Do total

Do s/PP

17

7. Conclusiones

Ttulo

Evolucin de deterioro

3.0

3.54.0

4.55.0

AL 100

120

140

160

180

AL

0.00.5

1.01.5

2.02.5

0 5 10 15 20 25Edad en aos

IRI/E

SA

0

20

40

60

80

100

Do/E

SA

IRI/ESAL 5 aosDo/ESAL 5 aosfisuras/ESAL

Resumen de resultadosSN efec VS Mr diseo VS Modulo Elastico

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000Distancia Acumulada

Mdu

lo en

MPa

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

SN (p

ulg)

Mr de diseo (Mpa) Modulo Elastico (Mpa)S i 4 S i 5

DEFLEXIONES VS RUGOSIDAD

1.0

21.0

41.0

61.0

81.0

101.0

121.0

141.0

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000

Distancia acumulada (km)

Defle

xion

(mm

x10

-2

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

Rugo

sidad

IRI (

m/km

)

deflex rugosidad

18

Resumen del Estado de la Va

SN Efect. VS SN Req

5.0

6.0

7.0

8.0

4 2E+07

5.6E+07

7.0E+07SN EfectivoSN ReqSECTOR 1SECTOR 2SECTOR 3SECTOR 4SECTOR 5

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000Distancia

SN

0.0E+00

1.4E+07

2.8E+07

4.2E+07 SECTOR 5SECTOR 6SECTOR 7SECTOR 8SECTOR 9ESAL

El relevamiento de informacin con tecnologa avanzadasimplifica el proceso, reduce tiempos y permite contar coninformacin ms detallada.

El trabajo con empresas especializadas permite integrar susexperiencias al diseo del pavimento.

Lecciones aprendidas

Se requiere mejorar los procedimientos de laboratorio paracontar con informacin confiable en forma oportuna.

Implementar un sistema de gestin de pavimentos quecomprenda todas las concesiones de la Corporacin paraaprovechar las experiencias previas y mejorar la prediccin delcomportamiento del pavimento

Integracin del equipo de diseo, construccin y concesionariodesde el inicio de los trabajos.

El Reto

Del estado actualA mantener este estado

Al menor costo

19

Las acciones necesarias

Implementar investigaciones y monitoreo en:Tramos de pruebaPruebas especialesEnsayos in situTecnologa de materiales (estabilizantes, polmeros, aditivos)Anlisis mecanstico de pavimentos

Las acciones necesarias

Implementar un sistema de gestin de pavimentos que permita:

Ordenar la informacin de los inventarios y relevamientos de todos los tramos en concesin integrada a un sistema de informacin geogrfica (SIG)Monitorear la evolucin del estado de los tramosAnalizar la informacin y desarrollar/adaptar modelos deAnalizar la informacin y desarrollar/adaptar modelos de prediccin del comportamiento del pavimentoEstablecer estndares de conservacinEvaluar economicamente las alternativas de conservacinSistematizar las experiencias para futuras concesiones,

QUE HACER EN EL PAVIMENTO, DONDE, COMO Y CUANDO

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