tipos de fallas en pavimentos rÍgidos y flexibles
TRANSCRIPT
METODOLOGÍAS PARA LA EVALUACIÓN DE FALLAS EN PAVIMENTOS FLEXIBLES Y RÍGIDOS
PAVIMENTO RIGIDO
Un pavimento rígido se compone de losas de concreto hidráulico que en algunas
ocasiones presenta un armado de acero. Este tipo de pavimentos no puede plegarse a
las deformaciones de las capas inferiores. La sección transversal de un pavimento
rígido está compuesta por la losa de concreto hidráulico que va sobre la sub base y
éstas sobre la subrasante. Tiene un costo inicial más elevado que los pavimentos
flexibles y su período de vida varía entre 20 y 40 años. El mantenimiento que requiere
es mínimo y se orienta generalmente al tratamiento de juntas de las losas.
PAVIMENTO FLEXIBLE
Por otro lado un pavimento flexible cuenta con una carpeta asfáltica en la superficie de
rodamiento, la cual permite pequeñas deformaciones de las capas inferiores sin que
su estructura se rompa. Este tipo de pavimento está compuesto principalmente de una
carpeta asfáltica, de la base granular y de la capa de subbase. El pavimento flexible
resulta más económico en su construcción inicial, tiene un período de vida de entre 10
y 15 años, pero tienen la desventaja de requerir mantenimiento periódico para cumplir
con su vida útil.
EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS
La evaluación de pavimentos permite conocer el estado situacional de la estructura y
establecer medidas correctivas para cumplir objetivos de serviciabilidad.
EVALUACIÓN ESTRUCTURAL:Existen diferentes métodos de evaluación de pavimentos. En muchos casos los
resultados de varios ensayos pueden compararse entre sí con el objeto de confirmar
las razones del deterioro o de la falla y, de esta manera, entender mejor el
comportamiento del mismo.
La evaluación estructural de un pavimento existente abarca necesariamente los
siguientes trabajos:
• Evaluación superficial de la condición del pavimento.
• Evaluación del sistema de drenaje.
• Determinación de espesores y tipos de materiales constituyentes de la
estructura de
• pavimento.
• Medición de deflexiones superficiales del pavimento.
Los métodos de evaluación estructural se dividen en dos grupos, los Ensayos
Destructivos y lo Ensayos No Destructivos.
Entre los ensayos destructivos más conocidos están las calicatas que nos permiten
obtener una visualización de las capas de la estructura expuestas, a través de las
paredes de ésta y realizar ensayos de densidad “in situ”. Estas determinaciones
permiten obtener el estado actual del perfil a través de las propiedades reales de los
materiales que lo componen.
Las calicatas facilitan además la toma de muestras en cantidad, para su posterior
clasificación en el laboratorio, de cuyos resultados se puede establecer el uso más
efectivo, al momento de realizarse las tareas de rehabilitación. Los trabajos
suministran información adicional como:
Los espesores de las capas conformantes.
Los contenidos de humedad.
La posible causa del deterioro de la capa (agrietamientos)
La densidad de cada capa
La capacidad de soporte en el material de subrasante.
Por otro lado se pueden efectuar ensayos mediante perforaciones con la ayuda de
equipos de calado, barrenos, saca muestras, etc. Esta metodología, en comparación
con las calicatas es más sencilla, menos costosa, más rápida y provoca menores
interrupciones en el tránsito. Como desventaja, no se puede realizar determinaciones
de densidad “in situ” por cuestiones de espacio. Sólo puede registrar potencia de cada
capa.
En cuanto a los ensayos no destructivos, éstos se pueden llevar a cabo mediante
medidas de las deflexiones que son una herramienta importante en el análisis no
destructivo de los pavimentos. La magnitud de la deflexión deformada producida por la
carga, son útiles para investigar las propiedades “in situ” del pavimento. Se trata de
aplicar una solicitación tipo y medir la respuesta de la estructura.
El sistema quizás más difundido de medición de deflexiones es mediante el empleo de
la Viga Benkelman. Este dispositivo se lo utiliza para realizar mediciones en sectores
en los que se observan fallas visibles y en los que no se observan fallas, de esta forma
es posible acotar las propiedades actuales del pavimento “in situ”, e integrar sus
resultados para una interpretación global.
Otro equipo con el que se pueden realizar mediciones es con un deflectómetro de
Impacto. Éste es un método no destructivo, que sirve para la evaluación estructural de
pavimentos y conocimiento detallado de su estado. Esta técnica es de alto
rendimiento, sin mayores interferencias al tránsito de las vías y además es utilizado de
forma rápida y precisa.
Deflexiones en PavimentosLa deflexión en los pavimentos no es más que la respuesta de los mismos ante un
estímulo, en general cargas impuestas por el tráfico. La deflexión en los pavimentos es
la deformación vertical bajo el punto de aplicación de la carga. En definitiva la
deflexión es la integración matemática de las deformaciones verticales con la
profundidad
Dependiendo de la estructura de pavimento considerada, la sub-rasante contribuye
entre un 70 a 95% de la deflexión medida en la superficie del pavimento. Por esta
razón se puede afirmar que la mayor deflexión en los pavimentos es causada por la
compresión elástica de la sub rasante.
Por otra parte se debe considerar que la magnitud de la deformación en un material
considerado en cualquier punto de la estructura de pavimento está directamente
relacionada con el estado triaxial de esfuerzos, por lo que para las mismas
condiciones cuando decrecen los esfuerzos verticales en la sub-rasante, la deflexión
también decrece. Esto significa que al incrementar los espesores de las capas o
incrementar su rigidez, la deflexión decrece.
Medición de Deflexiones con la Viga Benkelman
La Viga Benkelman es probablemente el más popular y económico equipo de medición
de deflexiones superficiales del pavimento y el mismo permite medir el rebote de la
deflexión estática de un pavimento asfáltico bajo la aplicación de una carga.
Funciona según el principio de palanca: los dos brazos de la viga rotan alrededor de
un eje horizontal, de manera tal que cualquier movimiento del extremo de la viga en
contacto con el pavimento, produce un movimiento proporcional en el extremo
opuesto, el cual es registrado por un dial extensómetro.
La carga de medición es de 18000 libras y la proporciona un camión con un eje trasero
simple, llantas dobles y presión de inflado entre 80 y 90 lb/pulg2.
Existen distintos tipos de Vigas Benkelman para realizar mediciones de deflexiones de
Pavimentos. Las más comunes son:
Viga Simple: Corresponde a la viga que cuenta con un solo palpador o brazo de
medición y por ende un solo dial extensómetro para la medición de la máxima
deflexión (D0).
Viga Múltiple: Corresponde a la viga que cuenta con más de un brazo palpador
articulado en una misma base de referencia y por ende más de un dial extensómetro
para la medición de la máxima deflexión (D0) y subsecuentes deflexiones alejadas una
distancia “r” del punto de máxima carga “0”. El caso más común corresponde a la Viga
Doble que cuenta con dos brazos de medición. Este tipo de medición también es
posible realizarlo utilizando varias Vigas Benkelman Simples simultáneamente.
EVALUACIÓN SUPERFICIAL:Como se puede observar, un extremo de la viga es
colocado entre las ruedas traseras de un vehículo cargado con aproximadamente
8.200 Kg. y el otro extremo se encuentra fijo sobre el pavimento, en el momento en
que el vehículo cargado avanza, el pavimento se recupera y el extensómetro colocado
en la zona central de la viga mide dicha recuperación.
A continuación se incluye un esquema del cuenco de deflexiones en un pavimento
flexible debido a la aplicación de una carga:
Equipo requerido para las mediciones en campo:• Viga Benkelman.
• Camión volteo Tipo 2RD con carga de 8.2 ton en eje trasero.
• Cauchos tamaño 10-00-20 u 11.00.20 (en buen estado).
• Presión de inflado de los cauchos entre 80 y 90 psi.
• Carga balanceada.
• Medidor de presiones de inflado.
• Termómetro (de dial o infrarrojo) para medir temperatura del pavimento.
• Termómetro de bulbo, para medir temperatura ambiental.
• Martillo y destornillador.
• Recipiente con aceite (o agua).
• Camioneta pick-up.
• Utensilios menores.
• Conos de seguridad.
• Chalecos de seguridad.
• Banderas de seguridad.
DETALLE DEL EQUIPO DE MEDICIÓN DE DEFLEXIONES (VIGA BENKELMAN):
Procedimiento de mediciónA continuación se describe el procedimiento de campo para ejecutar el ensayo:
1. Carga y pesado del camión.
2. Progresivado de la vía, para marcar la ubicación de los puntos de medición.
3. Medición de la distancia desde el borde externo o línea de demarcación, para la
ubicación de “las morochas” traseras del camión, las cuales deben estar sobre la
huella de circulación de los vehículos.
La distancia desde el centro entre ruedas de “la morocha” derecha (en el sentido de
circulación) hasta el borde o línea de demarcación debe ser:
4. Centrado de la punta delantera de la viga entre las dos ruedas de la morocha.
5. Nivelación de la viga y colocación de la aguja del extensómetro en una lectura que
permita que el vástago recorra -sin trabarse- la magnitud de la deflexión medida.
6. Recordar que el vástago del extensómetro se moverá en el sentido contrario al
normal (“regresará”), ya que lo que se está midiendo es el “rebote” de la deflexión.
7. Ordenar que el camión comience a avanzar a baja velocidad.
8. Detener el camión cuando alcance el punto de la lectura final (aproximadamente a 9 metros del punto de arranque -lectura inicial).
9. Algunos Ingenieros realizan una “lectura intermedia” cuando el camión ha avanzado
desde el punto de arranque una distancia igual a la que hay entre la punta de prueba y
el primer apoyo (“pata”) de la viga (2,43 m en algunos equipos).
10. Prestar atención a la escala y graduación del dial de lectura en el anillo del
extensómetro, ya que existen varios tipos en el mercado.
11. Cada hora, en condiciones normales, registrar la temperatura en la superficie del
pavimento (con un termómetro infrarrojo) o haciendo un orificio entre 1,0 y 1,5 cm. de
diámetro y entre 4 y 5 cm. de profundidad en el cual debe llenarse con agua, luego de
lo cual se debe colocar un termómetro de dial.
12. Cada hora, en condiciones normales, registre la temperatura del aire mediante un termómetro adecuado.
Rellenado de planillas de mediciones de deflexiones de viga de benkelman
Evaluación Estructural. Toma de Muestras de Pavimento Existente (Evaluación Destructiva)
Éste tipo de evaluación se fundamenta en la toma de muestras representativas de los materiales que conforman las diferentes capas del pavimento en una vía.
En el programa de ubicación del muestreo debe tomarse en cuenta el patrón de fallas
identificadas en el pavimento con el objeto de asegurar que las condiciones
significativas del pavimento sean consideradas, lo cual no implica que serán los sitios
problemáticos los únicos a ser muestreados, ya que como se indicó el objeto de la
exploración es conocer, a lo largo de la vía, cuál es la estructura característica.
En el caso de las capas asfálticas, las mismas son normalmente extraídas a través
de equipos de perforación para la toma de núcleos de capas (asfálticas y concreto
hidráulico), conocidos por su denominación en inglés con el nombre de Core-drill,
Medición de Deflexiones con Equipo Falling Weight Deflectometer (FWD)
El FWD es un equipo de medición de deflexiones de alto rendimiento, basado en
impulsos de carga, las cuales son transmitidas al pavimento por una masa que golpea
desde una cierta altura un plato de ensayo colocado sobre el pavimento. El equipo
cuenta con sensores (geófonos o sismógrafos según el modelo) que recogen los
impulsos generados por la caída de la carga.
Los sensores están colocados tanto en el punto de máxima carga como a ciertas
distancias de dicho punto, esto con la finalidad de modelar el “cuenco” de deflexiones
generado por el impacto de la carga sobre el pavimento. La transmisión de la carga a
la estructura es similar a la que produce el eje de un vehículo circulando a una cierta
velocidad sobre el pavimento.
En el caso de los suelos de fundación sub-rasante, sub-base y/o base, el muestreo
está dirigido a su identificación y caracterización de la capacidad soporte, además de
conocer los espesores de las diferentes capas y sus condiciones a lo largo de la vía en
estudio.
El muestreo puede adelantarse mediante diferentes tipos de sondeos exploratorios
entre los que destacan la ejecución de:
Taladros a Mano: son excavaciones por lo general de sección circular realizadas “a
mano” mediante el empleo de picos, palas, barras, “chícoras”, etc., con profundidades
entre 1 y 1,5 m. (máximo) y diámetros entre 50 y 70 cm., ejecutadas con el objeto de
medir los espesores de las capas presentes y obtener muestras de los diferentes
materiales detectados
Calicatas: son excavaciones de sección cuadrada con dimensiones mayores que los
taladros a mano, realizadas con el objeto de medir los espesores de las capas
existentes y obtener cantidades suficientes de muestra de cada una de las capas que
resulten de la exploración,
Perforaciones con Percusión, Penetración Normal (SPT):
En estos casos es recomendable la ejecución de perforaciones con recuperación
continua de muestras a cada metro, utilizando cilindro “muestreador” del tipo “cuchara
partida” de 64 mm. de diámetro, con avance inducido por percusión (golpes). Esta
metodología ofrece la posibilidad de realizar el Ensayo SPT (Standard Penetration
Test) en las capas de suelo del pavimento y su fundación. El Valor del SPT es utilizado
para conocer la capacidad soporte de los suelos en términos del CBR. Adicionalmente,
es posible determinar los tipos de materiales que conforman la estructura de
pavimento, así como clasificación de suelos, humedades naturales, etc.
ENSAYO DYNAMIC CONE PENETRATION (DCP) PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN DE SUELOS
El Ensayo para la determinación de la resistencia a la penetración de los suelos
mediante el empleo del Dynamic Cone Penetrometer (DCP) ó Penetrómetro Dinámico
de Cono (Norma ASTM D6951-03) es una herramienta simple y sencilla que permite
realizar una evaluación geotécnica en sitio de las capas de suelos que constituyen
bases, sub-bases y sub-rasantes de pavimentos.
En general es un ensayo indicativo de la resistencia al corte de los materiales
granulares.
El procedimiento consiste en hacer hincar una barra que finaliza en un cono a través
del suelo y dependiendo del número de golpes requerido para lograr una determinada
profundidad, es posible obtener algunas propiedades mecánicas de los suelos, entre
éstas el CBR ó California Bearing Ratio.
Con la evaluación superficial se busca reflejar el estado del pavimento a través de sus
características superficiales, presentes en el momento de la evaluación.
Estos dos componentes se complementan mutuamente, para permitir la obtención de
resultados, aplicables a la planificación de obras de mantenimiento, proyectos de
mejoramiento, elección de técnicas de reparación, control de calidad de
mantenimiento, y verificación de la capacidad portante de la estructura.
En la actualidad existen equipos de alta precisión, además de los métodos
tradicionales, para la evaluación estructural y la superficial, que permiten obtener
importantes datos referidos a la deformabilidad de la estructura bajo cargas
(deflexiones), regularidad de los perfiles transversales y longitudinales (rugosidad y
ahuellamiento), coeficiente de fricción, espesor y características de los materiales
componentes (utilizando el Geo radar), sin embargo esta información debe ser
complementada con un relevamiento visual de fallas.
Para los pavimentos de aeropuertos es necesario precisar algunas particularidades en
función de la magnitud de las cargas solicitantes, y la diversidad de soluciones
estructurales que se pueden dar, para las diferentes fallas que presenta el pavimento
en longitudes relativamente cortas, y los usos diferenciados que tienen las áreas
pavimentadas de un aeropuerto.
El método de evaluación establecido por la norma ASTM 5340 – 93 permite determinar
la condición de los pavimentos de aeropuertos a través de un relevamiento visual,
siendo aplicable a pavimentos asfálticos, como a los de concreto de cemento Portland.
EVALUACIÓN FUNCIONAL DE PAVIMENTOSLas características superficiales o funcionales de los pavimentos afectan directamente a los usuarios de la vía, ya que durante el rodaje condicionan su:
Seguridad. Comodidad. Economía.
Adicionalmente, el rodaje genera un impacto ambiental por el ruido del contacto neumático pavimento, el cual afecta a usuarios y vecinos. En consecuencia, las principales características superficiales de un pavimento están dirigidas a controlar los siguientes aspectos:
Resistencia al Deslizamiento (Seguridad). Regularidad Superficial (Comodidad). Costo Usuario (Economía). Impacto ambiental.
Resistencia al Deslizamiento (Seguridad)El deslizamiento de un vehículo se produce en dos direcciones, cada una de las cuales son diferentes en cuanto a las leyes que lo rigen:
Deslizamiento en dirección longitudinal o en la dirección de marcha del vehículo. Ocurre cuando se aplica un esfuerzo de frenado. En la resistencia al deslizamiento longitudinal intervienen fundamentalmente dos componentes:
el rozamiento por adherencia neumático-pavimento la pérdida de energía debido a la histéresis del neumático
Es decir, el neumático no absorbe toda la energía aplicada; siempre existe pérdida de energía que se transforma en "calor", esto ocurre con materiales elásticos como el caucho.
Regularidad Superficial (Comodidad)
Las deformaciones del perfil transversal ocasionado por fallas como el ahuellamiento, afectan la calidad de rodaje. Éste tipo de deformaciones puede ser detectada mediante el empleo de la “Regla de 3 m.” que consiste en un listón de madera de la longitud indicada, el cual es posicionado de manera transversal al eje de la vía, pudiéndose medir la distancia entre la superficie del pavimento y la base de la regla.
A continuación se presentan algunos valores referenciales-informativos de calificación de la profundidad de la deformación tomados del documento: “Calidad ante la Rodadura” presentado por el Ing. R. Crespo en las Jornadas sobre la Calidad en el Proyecto y laConstrucción de Carreteras, celebrado en Barcelona-España (1999):
PERFIL LONGITUDINAL
REGULARIDAD SUPERFICIAL. CONCEPTO DE “SERVICEABILIDAD O SERVICAPACIDAD” INTRODUCIDO EN EL MÉTODO AASHTO PARA MEDIR LA “CALIDAD DE SERVICIO”El índice de Serviceabilidad Presente del Pavimento o Present Serviceability Index (PSI) tal como su nombre lo indica, se refiere a la condición actual del pavimento. Se trata de un parámetro que correlaciona -mediante análisis de regresión matemática
la opinión de un panel de expertos en lo referente a la calidad del rodaje, la cual sirvió para generar el concepto de Pavement Serviceability Rating (PSR) basado en encuestas como la que se muestra en la figura
(2) la condición superficial del pavimento definida en términos de la rugosidad del pavimento (utilizando rugosímetros y/o perfilómetros)
(3) evaluaciones visuales que reportan sobre la presencia de grietas, baches y ahuellamiento. Es por ello que el PSI representa la condición del Pavimento en el momento en que se realiza su evaluación, por lo que el mismo varía con el paso del tiempo.
El PSI varía en una escala que se desarrolla entre 0 (pavimento con condición superficialmuy pobre) y 5 (pavimento con condición superficial “perfecta”)
La Ecuación Original AASHTO para la determinación del Índice de Serviceabilidad dePavimentos Flexibles es la siguiente:
Dónde:SV = varianza de las deformaciones de la pendiente longitudinal cada 30 cm.RD = promedio aritmético de las deformaciones transversales o ahuellamiento en ambas huellas, medido con regla de 3 m. (pulgadas).C = Grietas mayores de 1000 pie2
P = Baches reparados en 1000 pie2
Índice de Rugosidad Internacional (IRI)
La irregularidad o rugosidad de la superficie de una vía es una medida de su serviceabilidad, es decir, refleja el grado de comodidad del usuario. Se han desarrollado una gran variedad de equipos para medir la regularidad superficial de los pavimentos y se ha adoptado mundialmente un índice único conocido como “Índice de Rugosidad Internacional” (IRI).
Desarrollado como medida estándar por el Banco Mundial entre finales de los años ochenta y comienzo de las años noventa, luego de un ensayo internacional realizado en Brasil, encaminado a su determinación.Conceptualmente el IRI relaciona la acumulación de desplazamientos del sistema de suspensión de un vehículo modelo, divididos entre la distancia recorrida por el vehículo auna velocidad de 80 km/hr. Se expresa en mm/m ó m/km.
Para caminos pavimentados el rango de la escala del IRI es de 0 a 12 m/km, donde 0 representa una superficie perfectamente uniforme y 12 un camino intransitable;
EQUIPO MERLÍN
Hoy en día se mantiene en uso el equipo -de bajo rendimiento en el caso de evaluaciones de redes viales- diseñado en 1990 por el TRANSPORTATION ROAD RESEARCH LABORATORY (TRRL) de Inglaterra para la medición de la rugosidad en pavimentos asfálticos, de hormigón y de tierra conocido como Equipo MERLÍN (MACHINE FOR EVALUATING ROUGHNESS USING LOW COST
INSTRUMENTATION). Dicho equipo guarda alta precisión y repetibilidad en los datos que suministra, lo cual se ha evidenciado luego de la comparación de valores IRI determinados en base a su uso y los obtenidos por la metodología estandarizada (ASTM: E 1364-90) basada en procedimientos de nivelación topográfica para la determinación del IRI. Esta circunstancia ha servido para que el Equipo MERLÍN sea utilizado como referencia en la calibración del resto de los equipos empleados para la medición de la rugosidad o regularidad superficial.
MediciónPara la ejecución de los ensayos se debe seleccionar un tramo de aproximadamente
400 m. de longitud, sobre un determinado canal de la vía. Se deben efectuar 200
mediciones estacionando el equipo a intervalos regulares, generalmente cada 2 m. de
separación. En la práctica esto se realiza tomando como referencia la circunferencia
del la rueda del MERLIN, que es aproximadamente esa dimensión, es decir, cada
ensayo se realiza al concluir una vuelta de la rueda. Para ello se coloca una señal o
marca llamativa sobre la rueda, la cual debe quedar siempre en contacto con el piso.
Ello facilita la labor del operador quién, una vez hecha la lectura, levanta el equipo y
controla que la llanta gire una vuelta haciendo coincidir nuevamente la marca sobre el
piso...
La prueba empieza estacionando el equipo al inicio del trecho de ensayo, el operador
espera que el puntero se estabilice y observa la posición que adopta respecto a la
escala colocada sobre el tablero, realizando así la lectura. Paso seguido, el operador
toma el instrumento por las manijas, elevándolo y desplazándolo la distancia constante
seleccionada para usarse entre un ensayo y otro (una vuelta de la rueda). En la nueva
ubicación se repite la operación y así sucesivamente hasta completar las 200 lecturas.
El espaciado entre los ensayos no es un factor crítico, pero es recomendable que las
lecturas se realicen siempre estacionando la rueda en una misma posición.
Detalle del Tablero de Medición incorporado al Equipo:
Planilla Recolección Manual de Datos leídos del Tablero y Anotados por el Ayudante del Operador, según Manual original del equipo
Interpretación de los Datos según MERLÍN (Criterio Ecuación Original)La siguiente ecuación corresponde a la originalmente definida por el TRANSPORTATIONROAD RESEARCH LABORATORY (TRRL) de Inglaterra cuando desarrolló el EquipoMERLÍN:
IRI = 0.593 + 0.0471 * D (2.4<IRI<15.9)
Donde:D : Representa la Dispersión de los datos obtenidos con el equipo MERLÍN (ValorMerlín), agrupados en intervalos de frecuencia y analizados en base a la distribuciónde frecuencias de las lecturas o posiciones adoptadas por el puntero. Dichos datosoriginalmente fueron representados en un histograma de frecuencia. A continuacióncitamos algunas referencias que ilustran sobre la elaboración e interpretación delcitado histograma.
FALLAS DE PAVIMENTOS FLEXIBLES Y RIGIDOS
Se presentara varias de las fallas de pavimentos flexibles y rígidos, las cuales son las
más comunes entre estos dos tipos.
FALLAS EN PAVIMENTO FLEXIBLE
Las fallas en los pavimentos flexibles pueden dividirse en tres grupos fundamentales
Fallas por insuficiencia estructural: Se trata de pavimentos construidos con
materiales inapropiados en cuanto a resistencia o con materiales de buena calidad,
pero en espesor insuficiente.
Fallas por defectos constructivos: Se trata de pavimentos que quizá estuvieron
formados por materiales suficientemente resistentes, pero en cuya construcción se
han producido errores o defectos que afectan el comportamiento conjunto.
Fallas por fatigas: Se trata de pavimentos que originalmente estuvieron en
condiciones apropiadas, pero que por la continua repetición de las cargas del tránsito
sufrieron efectos de fatiga.
Es importante que el evaluador del pavimento esté familiarizado con estos tipos de
falla, sus niveles de severidad y las formas de medición establecidas en el método.
Los tipos de fallas más comunes en pavimentos asfálticos son: grieta del tipo piel de
cocodrilo, de contracción, de reflexión de juntas, longitudinales y transversales,
baches, huecos, ahuellamientos, y desintegración o disgregación superficial. El resto
de los tipos de falla considerados en el método, son encontrados menos
frecuentemente.
A continuación se muestran en detalle las fallas más comunes en pavimentos
asfálticos:
Piel de Cocodrilo.- Falla estructural, causada por deficiencia de espesores del
pavimento, repetición de cargas mayores a la de diseño, deficiente drenaje.
Exudación.- Falla superficial causada por exceso de asfalto en la mezcla. En clima
cálido aflora el asfalto y forma una película resbaladiza y pegajosa
Agrietamiento en bloque.- Fisuras interconectadas en bloques rectangulares de
entre 0.30m. y 3 m.
Elevaciones y Hundimientos.- Elevaciones son pequeñas y localizadas
protuberancias. Los hundimientos son pequeños y abruptos
Grietas de Reflexión de Juntas.- Este daño ocurre solamente en pavimentos con
superficie asfáltica construidos sobre una losa de concreto de cemento Pórtland.
Desnivel calzada – hombrillo.- Diferencia de elevación entre el borde del pavimento
y el hombrillo (margen al lado de la calzada, berma). Causado por erosión o
asentamiento del hombrillo ó elevación de la calzada.
Grietas Longitudinal y Transversal.- Fisuras paralelas y/ó transversales al eje de la
vía.
Huecos.- Descomposición y pérdida de la carpeta formando una cavidad, diámetros
menores de 0.90m. Bordes angulosos y verticales, crecen por efectos de la saturación.
Falla estructural consecuencia de la evolución de otras fallas y falta de mantenimiento.
Estos son algunas de las fallas que se puede visualizar en pavimentos flexibles, las
cuales las mayores de las fallas se presentan en el siguiente cuadro.
TABLA 1
Deterioros y fallas de pavimentos Flexibles
No DenominaciónNivel de severidad
ObservacionesBajo (L) Moderado (M) Alto (H)
1
Fisuración por
fatiga(Piel de
cocodrilo)
Longitudinales
finas, poco
interconectadas,
sin perdida de
material
Interconectadas,
leve perdida de
material
Bordes
redondeados
con pérdida
de material
2 Exudación
3Fisuración en
bloque
Sin pérdida de
material, sin
sellado,
ancho<6mm.
Buen sellado
ancho>6mm
Leve pérdida de
material, sin
sellado o mal
sellado, ancho
mayor de 6 mm
Con pérdida
de material
Bloques de
0,30x0,30m a
3m x 3m
4 Corrugación
Altura menor de
6 mm
Altura entre 6
mm y 13 mm
Altura mayor
de 13 mm
Pistas y Calles
de Rodaje
Altura menor de
13 mm
Altura entre 13
mm y 25 mm
Altura mayor
de 25 mmCabeceras
5Hundimiento
(depresión)
Profundidad
entre
3 y 13 mm
Profundidad
entre
13 y 25 mm
Profundidad
mayor de 25
mm
Pistas y Calles
de Rodaje
Profundidad
entre
13 y 25 mm
Profundidad
entre
25 y 50 mm
Profundidad
mayor de 50
mm
Cabeceras
6Erosión por
chorro de Jet
Área oscura,
prof. aprox.
13mm
7
Fisuración por
reflexión de
junta
Altura menor de
13 mmIdem 2 Idem 2
8
Fisuración lineal
(longitudinal o
transversal)
Idem 3 Idem 3 Idem 3
9Por derrame de
Combustible
10 Bacheo Buen estado Algo deterioradoMuy
deteriorado
11 Áridos pulidosApreciación al
tacto
12Peladuras
(disgregación)
¼ del diámetro
del
agregado
grueso
½ del diámetro
del
agregado
grueso
Pérdida de
agregados
13 Ahuellamiento
Profundidad
entre 6mm y
13mm
Profundidad
entre
13 y 25 mm
Profundidad
mayor de 25
mm
Regla de 3 m
14
Desplazamiento
porempuje de
losas de
Hormigón
Elevación menor
de
20 mm sin
fisuras
Elevación entre
20
y 40 mm, leve
fisuración
Elevación
mayor de 40
mm, gran
fisuración
15Fisuración por
Deslizamiento
16 Hinchamiento Elevación menor Elevación entre Elevación
mayor de 40
Pistas y Calles
de
20 mm
20
y 40 mmmm de Rodaje
Elevación menor
de
40 mm
Elevación entre
40
y 80 mm
Elevación
mayor de 80
mm
Cabeceras
FALLAS DE PAVIMENTO RÍGIDO
GRIETASLas grietas son manifestaciones muy frecuentes de fallas causadas por la contracción
del concreto, expansión de las losas de pavimento, defectos de suelo de fundación,
acción de cargas de tráfico, falta de juntas de expansión, contracción o de
construcción.
Los tipos de grietas son:
Grietas de esquina
Grietas diagonales
Grietas longitudinales
Grietas de restricción
Grietas transversales
GRIETAS DE ESQUINASon grietas diagonales que forman un triángulo con el borde o junta longitudinal y una
junta o grieta transversal. Estas grietas pueden originarse por acción de las cargas de
tránsito sobre esquinas sin soporte o por alabeo de las losas. También se originan por
acción de las cargas sobre áreas débiles de la sub rasante como se muestra en la
figura.
GRIETAS DIAGONALESSon grietas en diagonal con la línea central de pavimento. Estas grietas se
forman generalmente por la acción del tránsito sobre los extremos de losas que han
quedado sin soporte por la acción del bombeo de la sub rasante
GRIETAS LONGITUDINALES
Son grietas casi paralelas al eje central del pavimento. Su origen puede deberse a
falta de juntas longitudinales para eliminar los esfuerzos de contracción, materiales
expansivos en la sub base o sub rasante, esfuerzos de alabeo en combinación con las
cargas, pérdidas de soportes en los bordes longitudinales por efecto de la acción del
bombeo.
GRIETAS TRANSVERSALES
Son grietas en ángulos aproximadamente rectos con el eje central del pavimento.
Alguna de las causas principales son sobrecarga de flexión repetida, de las losas
sometidas a la acción del bombeo de la sub rasante, las fallas del suelo de
cimentación, la falta de juntas poco profundas, a la concentración del concreto.
BACHES
Son zonas específicas de la carpeta de rodamiento que se han desintegrado por
acción del tránsito, y en la mayoría de los casos como una combinación de fallas
producidas por grietas, deformaciones y bombeo.
DESCACARAMIENTOS Y ESCAMADURAS
Los descascaramientos y escamaduras son fallas en la superficie del concreto por
deterioro o rotura.
Los descascaramientos consisten en deterioro de la superficie del pavimento por
desgaste o conformación inadecuada. En la mayoría de los casos el efecto progresivo
tiende a profundizarse.
Los fenómenos de descascaramiento se producen por exceso de acabado, defectos
de la mezcla, poca calidad de los agregados o curado inapropiado. Las escamaduras
son las roturas del concreto en juntas, grietas y bordes del pavimento.
Estas son algunas de las muchas fallas que se pueden observar y encontrar en el
pavimento rígido.
Tabla 2
Deterioros y fallas de pavimentos de hormigón
No DenominaciónNivel de severidad Observacione
sBajo (L) Moderado (M) Alto (H)
1 Blow up Movimiento Movimiento Movimiento Pistas y Calles
Hinchamiento
menor a 13 mmentre 13 y 25
mmmayor a 25 mm de Rodaje
Movimiento
menor a 25 mm
Movimiento
entre 25 y 50
mm
Movimiento
mayor a 50 mm
Cabeceras y
Plataformas
2Rotura de
esquina
Baja Fisuración,
poca o ninguna
pérdida de
material
Moderada
fisuración,
alguna pérdida
de material
Alta fisuración,
gran pérdida de
material
Hasta 0,6 m de
la esquina.
Longitud mayor
de 75mm
3
Fisuración lineal
(longitudinal,
transversal ó
diagonal)
Sin bordes
rotos, sin
sellado, con
ancho menor
de 3mm.Buen
sellado
Bordes algo
rotos. Sin
sellado, ancho
3 a 25 mm
Bordes rotos
Ancho mayor
de
25 mm
Losas divididas
en 2 ó 3 partes
4
Fisuración por
envejecimiento
(fisuras en D)
Leve deterioro
sin vegetación
Mayor
deterioro,
bombeo,
vegetación
Gran deterioro,
Longitud mayor
10 % sin
sellado
Global
5
Rotura de
bordes de
juntas
Baja Fisuración,
poca o ninguna
pérdida de
material
Moderada
fisuración,
alguna pérdida
de material
Alta fisuración,
gran pérdida de
material
Hasta 0, 6m de
la junta.
Longitud mayor
de 0,6m
6Bacheo
pequeñoSin deterioro Leve deterioro Gran deterioro
Área menor a
0,5 m2
7
Bacheo
(parches
grandes)
Idem 6 Idem 6 Idem 6Área mayor a
0,5 M2
8 Desprendimient
os por
disgregación de
Más de 3 desprendimientos por m2 en toda la losa Diámetro entre
25 y 100 mm y
profundidad
áridosentre 13 y 50
mm
9 Bombeado
10
Fisuración en
mapa,
Descascaramie
nto
Solo fisuras sin
descascaramie
nto
Descascaramie
nto menor al 5
%
Descascaramie
nto mayor al 5
%
Red de fisuras
finas,
descascaramie
nto entre 6 y
13 mm
11 AsentamientoPequeña área
sin desintegrar
Mayor área con
desintegración
Gran área con
desintegración
Fisuras finas
cerca de
esquinas o
bordes
12
Cuarteamiento
(Losa
fracturada)
Idem 1
( 4 ó 5 partes)
4 ó 5 partes y
15 % fisuras
(M), 6 ó más
partes y 85 %
fisuras (B)
4 o 5 partes y
15 % fisuras
(A), 6 ó más
partes y 15 %
fisuras (M)
No calificar por
otros
deterioros
Losas divididas
en 4 ó más
13Fisuras de
contracción
Fisuras finas y
cortas que no
ocupan toda la
losa
14Fisuración a lo
largo de juntas
Movimiento
menor a 6 mm
Movimiento
entre 6 y 13
mm
Movimiento
mayor a 13 mm
Pistas y Calles
de Rodaje
Movimiento
menor a 13 mm
Movimiento
entre 13 y 25
mm
Movimiento
mayor a 25 mm
Cabeceras y
Plataformas
15 Fisuración de
esquinas
Idem 1 Sin
fisuras en la
esquina
Idem 1 Fisuras
leves en la
esquina
Idem 1
Mayores fisuras
en esquina
Aumenta
severidad si el
movimiento es
mayor a 13mm
ÍNDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO (PCI)
El método de evaluación de pavimentos PCI, fue desarrollado por M.Y. Shahin y S.D.
Khon y publicado por el cuerpo de Ingenieros de la armada de Estados Unidos en
1978.
El objetivo de este estudio fue desarrollar un Índice de Condición de Pavimentos (PCI)
para carreteras y calles para proveer al ingeniero de un método estándar para
evaluación de la condición estructural y de la superficie de una sección de pavimento,
y de un método para determinar necesidades de mantenimiento y reparación en
función de la condición de pavimentos.
Entre las características del método de evaluación del PCI, se puede citar las
siguientes:
Es fácil de emplear
No requiere de ningún equipo especial de evaluación, el procedimiento es
enteramente visual.
Ofrece buena repetibilidad y confiabilidad estadística de los resultados.
Suministra información confiable sobre las fallas que presenta el pavimento, su
severidad y área afectada.
Los pasos requeridos para la evaluación de cada tramo o sección de vía están
orientados a:
Recorrer la vía en un vehículo “estándar” a la máxima velocidad permitida en la
misma.
Seleccionar dentro del tramo un sub tramo que represente la condición promedio
del pavimento en todo el tramo.
Determinar el valor del PCI en una sección del sub tramo. Es importante que la
sección seleccionada sea lo más representativa posible de la condición promedio
del pavimento en todo el tramo.
El grado de deterioro de un pavimento estará dado en función del tipo de falla, su
severidad (ancho de grieta, etc.) y de su densidad (% del área afectada)
El método se basa en la determinación del índice de Condición del Pavimento (PCI),
que resulta ser un indicador numérico que califica la condición superficial del
pavimento y da una medida de su estado actual sobre la base de las fallas y deterioros
observados en la superficie.
Si bien puede ser un indicador de la integridad estructural y de la condición operativa
del pavimento, el PCI no da una medida directa de la capacidad estructural, ni de su
resistencia.
El PCI establece una clasificación numérica de la condición del pavimento, que puede
variar entre 0 (cero) y 100 (cien), correspondiendo cero a la peor condición y cien a la
mejor. Los rangos de clasificación para el PCI se muestran en la siguiente Tabla. A
esta clasificación numérica se asocia una calificación literal denominada RATING DE
CONDICION DEL PAVIMENTO, que puede variar de "fallado" a "excelente", tal como
se muestra en la tabla antes indicada.
Índice de condición del pavimento y rating de condición del pavimento
Índice de condición del pavimento (PCI)
Rating de condición del pavimento
0 < PCI < 10 FALLADO
10 < PCI < 25 MUY POBRE
25 < PCI < 40 POBRE
40 < PCI < 55 REGULAR
55 < PCI < 70 BUENO
70 < PCI < 85 MUY BUENO
85 < PCI < 100 EXCELENTE
SECCIÓN DE EVALUACIÓN
Es un área del pavimento con iguales características de construcción, mantenimiento,
historia de uso y estado. Una sección debe tener además el mismo volumen de tráfico
e igual intensidad de uso.
Para pavimentos asfálticos
450 m2 de superficie más 180 m2 de tolerancia, si la superficie de la sección no es
divisible entre 450, o para acomodar condiciones especiales de campo.
Para pavimentos de hormigón
20 losas contiguas de hormigón, más 8 losas si el número total de losas de la sección
no es divisible entre 20, o para acomodar condiciones especiales de campo.
Cada "Unidad de Evaluación" debe ser claramente identificada, para su fácil
localización en el momento de efectuar el relevamiento y para su control y seguimiento
a través del tiempo.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El procedimiento varía de acuerdo con el tipo de superficie del pavimento que se
inspecciona. Debe seguirse estrictamente la definición de los daños de este manual
para obtener un valor del PCI confiable. La evaluación de la condición incluye los
siguientes aspectos:
a) Equipo
· Odómetro manual para medir las longitudes y las áreas de los daños.
· Regla y una cinta métrica para establecer las profundidades de los ahuellamientos o
depresiones.
· Manual de Daños del PCI con los formatos correspondientes y en cantidad suficiente
para el desarrollo de la actividad.
b) Procedimiento. Se inspecciona una unidad de muestreo para medir el tipo, cantidad
y severidad de los daños de acuerdo con el Manual de Daños, y se registra la
información en el formato correspondiente. Se deben conocer y seguir estrictamente
las definiciones y procedimientos de medida los daños. Se usa un formulario u “hoja
de información de exploración de la condición” para cada unidad muestreo y en los
formatos cada renglón se usa para registrar un daño, su extensión y su nivel de
severidad.
c) El equipo de inspección deberá implementar todas las medidas de seguridad para
su desplazamiento en la vía inspeccionada, tales como dispositivos de señalización y
advertencia para el vehículo acompañante y para el personal en la vía.
Cada "Unidad de Evaluación debe ser recorrida a pie por el evaluador, quien anotará
en una planilla el tipo de falla observada, la severidad de la misma y el número de
repeticiones de esa falla, o la superficie afectada, según corresponda. Cada tipo de
falla es identificada por un código numérico, en tanto que la severidad de la misma se
identifica con una letra.
´
FORMATO
ODOMETRO
CINTAMETRICA
En cada planilla de relevamiento se debe registrar:TIPO – NOMBRE DE FALLAS
Área
Sección
Tipo de superficie
Unidad de evaluación y superficie, expresada en número de losas ó m2
Tipo de deterioro
Severidad
Número de fallas
Superficie afectada por cada deterioro
El formato se llena de la siguiente manera:
1. Se coloca el número de cada tipo de falla encontrada que se ubica en la parte
superior del formato.
2. Se coloca el metrado en cada tipo de falla observado con su nivel de severidad
(Baja, Mediana o Alta)
3. Se obtienen los totales de cada tipo de falla.
4. Se calcula la densidad (%), que se obtiene del metrado entre el área total.
5. Se calcula los valores de deducción, que se obtienen de los gráficos de deducción
(anexo 3) con la densidad. Luego se obtiene la suma total.
6. Se calcula el valor de deducción corregido (VDC) (Anexo 3)
7. Por último se calcula el valor del PCI:
PCI = 100 - VDC