UNIVERSIDAD SAN PEDRO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL “Evaluación de la estructura del pavimento rígido en el jr. San Martin de la ciudad de Caraz – 2018” TESIS Para obtener el título profesional de ingeniero civil AUTOR: Nei Sonia Morales Aguas ASESOR: Solar Jara, Miguel Ángel Caraz – Perú 2018 Índice general Contenido Palabra clave – key words – línea de investigación I Título II Resumen III Abstract IV I). Introducción 01 II). Metodología 55 III). Resultados 70 IV). Análisis y Discusión 75 V). Conclusiones 76 VI). Recomendaciones 77 VII). Agradecimiento 78 VIII). Referencia Bibliográfico 79 IX). Anexo y Apéndice 81 Lista de Tablas Tabla 01: Sustancias Perjudiciales en el Agua N.T.P 339.008 17 Tabla 02: Granulometría de la Grava 19 Tabla 03: Sustancia Perjudiciales en la Grava 19 Tabla04: Granulometría de la Grava 20 Tabla 05: Cuadro de Calificación del PCI 36 Tabla 06: Correlación de Categoría de Acción con un Rango de PCI 37 Tabla 07: Variable 51 Tabla 08: Técnicas e Instrumentos de Investigación 56 Tabla 09: Niveles de Severidad de Losas Subdivididas 64 Tabla 10: Niveles de Severidad de Descascaramiento de Juntas 68 Lista de figuras Figura 01: Pavimento flexible 09 Figura 02: Sección Típica Transversal Pavimento Rígido 10 Figura 03: Esquema del Comportamiento de Pavimento 12 Figura 04: Rotura de Esquina 27 Figura 05: Fisuras Longitudinales 28 Figura 06: Fisuras de Durabilidad 28 Figura 07: Daño del Sellado de Juntas 29 Figura 08: Bacheo Menor 30 Figura 09: Bacheo Mayor 30 Figura 10: Bombeo 31 Figura 11: Desprendimiento superficial, Mapa de Fisuras, Fisuras Erráticas 32 Figura 12: Asentamiento o Fallas 32 Figura 13: Losa Cuarteada 33 Figura 14: Fisuras por Contracción 33 Figura 15: Desprendimiento (en Juntas Longitudinales y Transversales) 34 Figura 16: Desprendimiento en la Esquina 34 Figura 17: Número Mínimo a Unidades a Evaluar 38 Figura 18: Desviación Estándar 39 Figura 19: Intervalo del Espaciamiento 40 Figura 20: El Máximo Número Permisible 42 Figura 21: Ajuste de Números de Valores Deducidos 42 Figura 22: Índice de Condición de Pavimento 43 Figura 23: Ensayo de Laboratorio 46 PALABRA CLAVE Tema Evaluación del pavimento rígido Especialidad pavimento KEY WORDS Topic Evaluation of the pavement rigid Especialización Pavement LINEA DE INVESTIGACION DE PRE GRADO FACULTAD DE INGENIERIA OCDE Sub - Línea de líneas o PROGRA investigaci Objetivo Sub Discipli Campos de MA Área ón área na Investigaci ón Innovar en el diseño de infraestruct ura del transporte 2. procurando 2.1 Ingenierí Ingenier INGENIERÍ una mejor Ingenier a del Transporte ía y Pavimento A CIVIL calidad del ía transport tecnolog producto civil e ía y/o servicio , seguridad y sostenibilid ad I TITULO: “Evaluación de la estructura del pavimento rígido en el jr. San Martin de la ciudad de Caraz – 2018” II Resumen La presente investigación tuvo como propósito evaluar la estructura del pavimento rígido en el Jirón San Martin del Distrito de Caraz - provincia de Huaylas, departamento de Áncash 2018. Para lograr el objetivo propuesto se tomó en cuenta la vía de Jirón San Martin – Caraz, de acuerdo al registro proporcionado por el MTC – descentralizado de Huaraz – Ancash, para su evaluación de la vía. La evaluación se efectuó siguiendo el método PCI (índice de condición de pavimentos), de la norma ASTM 5340. S e utilizo la técnica de la observación y se utilizó como instrumento una ficha técnica de observación, para el cual se dispuso de una regla y una cinta métrica. Los datos obtenidos fueron procesados mediante el software Excel de acuerdo al PCI y para el análisis se elaboró tablas, gráficos, etc. En la investigación se analizó la severidad, el valor deducido, valor deducido corregido, empleando ábacos y por último se determinó el índice de condición del pavimento (PCI) de la vía de Jirón San Martin – Caraz. De los datos analizados para la vía Jirón San Martin – Caraz se obtuvo como resultado lo siguiente: en el JR. San Martin con un PCI = 42,36 % con una calificación mala; de acuerdo a la calificación de las vía principal necesita rehabilitación en su mayoría. III ABSTRACT The objective of this research was to evaluate the rigid pavement structures in the Jiron San Martin district of Caraz - province of Huaylas, department of Ancash 2018. To achieve the proposed objective, the Jiron San Martin - Caraz road was taken into account. according to the registration provided by the MTC - decentralized Huaraz - Ancash, for its evaluation of the route. The evaluation was carried out following the PCI method (pavement condition index), of the ASTM 5340 standard. I used the technique of observation and used an instrument of observation as a tool, for which a rule was available and a tape measure The data obtained were processed using Excel software according to the PCI and for the analysis, tables, graphs, etc. were prepared. The investigation analyzed the severity, the deducted value, corrected value deducted, using abacuses and finally the pavement condition index (PCI) of the Jirón San Martin - Caraz road was determined. From the data analyzed for the Jirón San Martín - Caraz road, the following was obtained as a result: in the JR. San Martín with a PCI = 42.36% with a bad rating; According to the qualification of the main roads, most of them need rehabilitation. IV I.-Introducción Aspectos Generales: Los pavimentos rígidos son pavimentos en los cuales su capa superior está compuesta por una losa de cemento hidráulico, la cual se encuentra apoyada sobre una capa de material denominada base o sobre la sub rasante. Siendo diseñadas de acuerdo a reglamento establecido. Los pavimentos tiene una durabilidad variable según el comportamiento de los factores inherente a este tipo de construcciones, tales como el proceso constructivo, el clima, el uso, el mantenimiento, los materiales, etc. de tal manera que en función a cada uno de estos factores dependa su comportamiento y su durabilidad. En este contexto de investigación estamos considerando diversos tipos de patologías que abarcan las imperfecciones visibles, como grietas de esquina, grietas lineales, pulimiento de agregados, fisuras en bloque, losas divididas descascara miento de junta, descascara miento de esquina y parche pequeño. Con la finalidad de indicar el grado de afectación que cada combinación de clase de daño nivel de severidad y densidad tiene sobre los pavimentos rígidos y debemos considerar que en la mayoría tienen de uno o más tipos de patologías, lo que implica que tendrán diversos niveles de vulnerabilidad ante fenómenos que puedan ocurrir. Es así que esta investigación, propone conocer el nivel de integridad estructural de los pavimentos rígido del Jirón San Martin del Distrito de Caraz - provincia de Huaylas, departamento de Áncash, mediante la evaluación visual, empleando la metodología del PCI (índice de condición de pavimento), para determinar un valor (de 0 a 100), el mismo que indicara su estado y rango de clasificación. Para obtener datos reales del estado de la estructura del pavimento rígido y así buscar optimas soluciones en las diferentes etapas del ciclo de vida de la vía. 1 Justificación La evaluación de la estructura del pavimento rígido del Jr. San Martin permitió observar en qué condición se encuentra, determinando sus fallas, y plantear una mejor alternativa para un mejor servicio de transitabilidad, consiguiendo que la vía cumpla con las condiciones diseñadas como: comodidad, seguridad, durabilidad, etc. La presente investigación permitió conocer de cerca la realidad del pavimento en el área de estudio, pese a las restricciones, pero permitió plantear algunas alternativas de solución. Se escogió esta zona de estudio debido al gran volumen de tránsito y como consecuencia el deterioro evidente del pavimento del Jirón principal e importante de la ciudad de Caraz. Importancia Los ingenieros de pavimentos de todo el mundo se enfrentan cotidianamente al reto de combatir las fallas a que están expuestos los pavimentos, ya que las carreteras, calles, avenidas, jirones etc. forman parte de la columna vertebral de la sociedad económica que va en aumento por consiguiente para ello es necesario e importante realizar una evaluación de los daños ocasionados en las vías y plantear alternativas de solución. Limitaciones: En el desarrollo del trabajo, se ha podido observar un cierto grado de hermetismo en cuanto al acceso de información referido a los expedientes técnicos con que cuentan estas obras de pavimentación. También la escasa información bibliográfica y recursos económicos, pues se trata de una evaluación visual y superficial más no experimental. Ubicación y Accesibilidad El Distrito de Caraz, políticamente pertenece a la provincia de Huaylas, departamento de Ancash, siendo creado como tal el 25 de Julio del año 1857; fue elevado de villa a la categoría de ciudad mediante Ley S/N, de fecha 16 de Abril de 1,861, y se ubica a una 2 altitud de 2,256 m.s.n.m, latitud Sur de 09º02’40” y longitud Oeste 77º 48’28” y cuenta con una superficie total de 2,292.78 Km2. El distrito de Caraz, tiene los siguientes límites: por el Norte con los Distritos de Santa Cruz, por el Sur con los Distritos de Yungay y Pueblo Libre, por el Este con el Distrito de Yungay, por el Oeste con los Distritos de Mato y Huata. Ámbito de intervención del proyecto – jirón San Martin.- El área a intervenir comprende el jirón San Martin, tramo entre la Av. 28 de julio y la Carretera Central, en el distrito de Caraz, provincia de Huaylas, departamento de Ancash. A continuación se muestra la ubicación del Jirón San Martin. A continuación se muestra la ubicación del Jirón San Martin. JR. SAN MART IN 3 Prunell S. (2011) en su investigación “Estudio de patologías en pavimentos de hormigón”.Se afronta el estudio de los principales mecanismos que originan el deterioro de los pavimentos de hormigón. El hormigón es un material cuasi-frágil, con una baja capacidad de deformación bajo tensiones de tracción. Solicitaciones mecánicas, reacciones perjudiciales y el medio ambiente pueden producir el desarrollo de tensiones de tracción en el hormigón. Estas tensiones de tracción dan como resultado una fisuración que puede afectar negativamente el comportamiento del hormigón. Sin embargo, se puede minimizar el potencial para la fisuración con precauciones adecuadas en las prácticas de diseño, materiales y construcción. Se realiza una identificación de las fallas, sus posibles causas, su clasificación y los métodos de reparación adecuados. Se concluyó que: La mayoría de los deterioros hallados, pueden producirse por causa de uno o varios factores simultáneos. Es conveniente seguir un catálogo de deterioros de pavimentos rígidos para la identificación y calificación de fallas, para realizar un diagnóstico certero en cada caso. Debe considerarse el mantenimiento de los pavimentos como un punto importante para evitar deterioros de severidad alta, ya que en todos los casos, implican la reparación total del pavimento, incidiendo en un costo de reparación más elevado en comparación con uno de severidad baja o media. Estudiar los distintos tipos de deterioro y sus orígenes, ayuda a prevenirlos, para evitar la inseguridad e incomodidad del tránsito y aplicar las técnicas de reparación adecuadas. En las visitas a ciertos proyectos de pavimento rígido, se observó que no existía un correcto y adecuado control de calidad en su construcción, debido a que se deja de lado ciertos parámetros necesarios para que un pavimento rígido, cumpla eficientemente con su vida útil. Entre los procesos observados por las constructoras y fiscalizadoras, que más afectaron a la estructura del pavimento rígido se pudo citar que se debe a la ineficiente control de materiales, temperaturas inadecuadas, procesos de curado deficientes, cortes de juntas en tiempos no idóneos, utilización de maquinaria inapropiada. 4 Quiñonez (2014). En su revista “patologías del concreto para obtener el índice estructural del pavimento y la condición de la superficie”. En este estudio se aplicó el método del PCI para determinar el índice de condición estructural del pavimento de las veredas de ochocientos veinte paños de vereda, para identificar sus fallas existentes y cuantificar su estado. La metologia del trabajo es evaluativo visual a través de una hoja de evaluación. Se realizó un registro estadístico de las patologías y los valores del PCI obtenidos de muestra de diferentes calles de la ciudad de puerto Maldonado, donde se concluyó que se encuentra en estado bueno, con un PCI ponderado a 45.42 y las fallas encantadas fueron de tipo funcional, que provocan un tránsito inseguro e incómodo al peatón. Godoy, Á. y Ramírez R. (2006) en su investigación “Patología de pavimentos rígidos de la ciudad de Asunción”. La patología es el estudio de las enfermedades, como procesos o estados anormales de causas conocidas o desconocidas. A 34 años de la construcción del primer pavimento rígido en Asunción y a 15 años de la más reciente etapa de pavimentación con hormigón hidráulico de la ciudad, creímos pertinente realizar una evaluación de la situación funcional y estructural de los pavimentos rígidos de la ciudad y proponer soluciones a los defectos encontrados. El trabajo pretende determinar el origen de las fallas en los pavimentos rígidos de Asunción y con ello reducir la aparición de las mismas, así como bosquejar una política de gestión de mantenimiento vial aplicable a cualquier entorno urbano en el país. Partimos de la consideración que resulta de fundamental importancia llevar a cabo un monitoreo permanente de las obras construidas, para registrar las fallas que se van presentando y establecer una referencia a sus posibles causas. Se concluyó que: De los tramos analizados, algunos presentan deterioros prematuros que no son coincidentes con las expectativas de desempeño de los pavimentos rígidos (larga vida útil con mínimo mantenimiento). El mayor porcentaje de daños es atribuible a los inconvenientes por cobertura incompleta y deficiente de servicios sanitarios. Se contemplan entre esos daños los causados directamente por la rotura del pavimento para instalación o reparación de cañerías, así como los causados 5 indirectamente por la saturación de la subrasante con el consiguiente asentamiento de la fundación y pérdida de sustentación del pavimento rígido (formación de vacíos bajo las losas). Ruíz C. (2011) en su investigación “Análisis de los factores que producen el deterioro de los pavimentos rígidos”. Sangolquí, Ecuador. El presente estudio define un diagnóstico detallado de las patologías sufridas por varios proyectos en pavimento rígido del país y particularmente en la zona norte de Manabí, y que en base a un seguimiento riguroso se pudo constatar las diferentes causas que las provocaron. Para elaborar la presente tesis, fue necesario realizar un diagnóstico detallado de las vías más críticas en el país, especialmente la Chone-Canuto-Calceta- Junín-Pimpiguasí, en la que se evidencia deterioros severos en su estructura, lo que justifico elaborar diseños y ensayos en el laboratorio, para verificar si las características de los materiales utilizados en esta vía son los más adecuados. Las visitas a los diferentes proyectos y a las experiencias compartidas de los consultores y constructores permitieron recopilar un compendio de reparaciones adecuadas y consideraciones necesarias para evitar a futuro las patologías en los proyectos viales de pavimentos rígidos. Se concluyó que: Primeramente es necesario mencionar que la implementación de pavimentos rígidos en el país es una propuesta relativamente nueva, por lo que falta acumular experiencia en la construcción de los mismos, lo que constituye un factor determinante, para que se produzcan deterioros severos en sus estructuras. Por lo tanto es necesario regirse de manera estricta a las normas tanto de diseño como de mantenimiento de los pavimentos rígidos, con el fin de evitar y disminuir procesos de deterioro observados en el análisis del presente documento. Espinoza T. (2010).En su investigación “Determinación y evaluación del nivel de incidencia de las patologías del concreto en los pavimentos rígidos de la provincia de Huancabamba- Departamento de Piura”. 6 Se concluyó que: los pavimentos sufren grandes desperfectos por la mala ejecución y la calidad de los agregados de la zona y la inclemencia del tiempo y que el suelo tiene bastante responsabilidad en dichas grietas. Vergara I. (2015). En su investigación “Evaluación de la condición operacional del pavimento rígido, aplicando el método del pavimento condición índex (psi), en las pistas de Tarica av. Central, distrito de Independencia, provincia de Carhuaz, región Ancash, noviembre del 2015”. El presente trabajo servirá de base para la toma de decisiones que pudiera tomar la Municipalidad Distrital de Independencia de reparar o renovar los tramos de los pavimentos del barrio de Palmira Baja, de acuerdo al índice de condición de pavimentos, y la condición operacional de dichos pavimentos obtenidas como resultado del desarrollo del presente trabajo. Córdova E., Guerrero M. y Mautino A. (2013). En una investigación “determinación y evaluación de patologías del pavimento de concreto rígido en el barrio de Villón Alto - Distrito de Huaraz, Provincia de Huaraz- Región Ancash” Concluyen que las fallas del pavimento de concreto rígido del barrio de Villón Alto y evalúa el tipo de deterioro encontrados, para determinar las alternativas de solución del mismo. De acuerdo a lo revisado en los antecedentes se justifica la presente investigación en los aspectos social y del conocimiento. La insuficiencia de carreteras en nuestro país, el mal estado de las pocas que existen y la situación similar de déficit y descuido, con respecto a las vías urbanas, son un motivo suficiente para insistir en el desarrollo del tema antes mencionado. Las carreteras forman la columna vertebral de nuestras sociedades económicas. Es nuestra responsabilidad como ingenieros proporcionar soluciones de ingeniería de “mejor valor” para los problemas no sólo de nuestro sector sino de nuestros dirigentes políticos. 7 La importancia de conocer la situación actual del pavimento para la toma de decisiones correspondiente, en la vía Jiron San Martin – Caraz, mediante un estudio de las patologías del concreto, asimismo indicar el grado de afectación de cada patologías sobre la condición del pavimento, el cual permitirá determinar si se hace un mantenimiento de rutina, una rehabilitación o construcción nueva. Por lo expuesto nos planteamos el siguiente problema de investigación: ¿Cuál es la situación actual de la Estructura del pavimento en el Jr. San Martin Distrito de Caraz - provincia de Huaylas, departamento de Áncash 2018? Pavimento MTC (2008). Estructurado construida sobre la subrasantes de la vía, para resistir y distribuir los esfuerzos originados por os vehículos y mejorar las condiciones de seguridad y comodidad para el tránsito. Por lo general está conformado por las siguientes capas .subbase, base y rodadura. Pavimento Rígido MTC (2008). Constituido por cemento portland como aglomerante, agregados y de ser el caso aditivos. Clasificación de los Pavimentos: Pavimentos Flexibles: Barrantes (2009). Es una estructura formada por las capas que se muestran en la figura con la finalidad de cumplir con los siguientes propósitos: 8 Figura 01: Pavimento Flexible Fuente: Barrantes (2009) Soportar y transmitir las cargas que se presentan con el paso de vehículos. Ser la suficiente impermeable. Soportar el desgaste producido por el tránsito por el clima. Mantener una superficie cómoda y segura (antideslizante) para el rodamiento de los vehículos. Mantener un grado de flexibilidad para cubrir los asentamientos que presente la capa inferior (base o sub – base). Pavimentos Rígidos: Morales, (2005). Son pavimentos en los cuales su capa suprior está compuesta por una losa de cemento hidráulica, la cual se encuentra apoyada sobre una capa de material denominada base sobre la sub rasante. En este tipo de pavimento se pueden designar algunos tipos que son: hormigo simple con juntas con o sin barras de transferencia de carga, hormigón reforzado con juntas y barras de traspaso de cargas y hormigón continuo reforzado. La superficie de rodamiento de un pavimento rígido es proporcionada por losas de hormigón hidráulico, las cuales distribuyen las cargas de los vehículos hacia las capas inferiores por medio de toda la superficie de la losas y de las adyacentes, que trabajan 9 en conjunto con lo que recibe directamente las cargas. Por su rigidez distribuyen las cargas verticales sobre una área grande y con presiones muy reducidas. Salvo en borde de losa y junta sin pasa junta, las deflexiones o deformaciones elásticas son casi inapreciables. Este tipo de pavimento no puede plegare a las deformaciones de las capas inferiores sin que se presente la falla estructural. Este punto de vista es el que influye en los sistemas de cálculos de pavimento rígido, sistemas que combinan el espesor y la resistencia de hormigón de la losas, para una carga y suelos dados. Además de los esfuerzos a flexión y de compresión, este tipo de pavimento se va a ver afectado en gran parte los esfuerzos que tenga que resistir al expandirse o contraerse por cambios de temperatura y por las condiciones climáticas. Es por esto que su diseño toma como parámetros los siguientes conceptos. Volumen tipo y peso de los vehículos que transitaran por esa vialidad. - Módulo de reacción de la subrasantes. - Resistencia del concreto que se va utilizar. - Condiciones climáticas. Figura 02: Sección típica transversal pavimento rígido Fuente: Armijos 2009 Tipos de Superficie La superficie de rodadura es un factor que influye directamente en el tráfico, es así que la velocidad que desarrolla un vehículo que circula por una trocha carrózale, difiriere 10 tremendamente de la velocidad que este puede desarrollar al circular en una vía pavimentada. Pavimento Flexible También llamado pavimento asfáltico, el pavimento flexible está conformado por una carpeta asfáltica en la superficie de rodamiento, la cual permite pequeñas deformaciones en las capas inferiores sin que la estructura falle. Luego, debajo de la carpeta, se encuentran la base granular y la capa de subbase, destinadas a distribuir y transmitir las cargas originadas por el tránsito. Finalmente está la subrasante que sirve de soporte a las capas antes mencionadas. El pavimento flexible resulta más económico en su construcción inicial, tiene un período de vida de entre 10 y 15 años, pero tiene la desventaja de requerir mantenimiento periódico para cumplir con su vida útil. Pavimento Rígido La superficie de rodamiento de un pavimento rígido es proporcionada por losas de hormigón hidráulico, las cuales distribuyen las cargas de los vehículos hacia las capas inferiores por medio de toda la superficie de la losa y de las adyacentes, que trabajan en conjunto con la que recibe directamente las cargas. Por su rigidez distribuyen las cargas verticales sobre un área grande y con presiones muy reducidas. Salvo en bordes de losa y juntas sin pasa juntas, las deflexiones o deformaciones elásticas son casi inapreciables. Este tipo de pavimento no puede plegarse a las deformaciones de las capas inferiores sin que se presente la falla estructural. Este punto de vista es el que influye en los sistemas de cálculos de pavimentos rígidos, sistemas que combinan el espesor y la resistencia de hormigón de las losas, para una carga y suelos dados. Aunque en teoría las losas de hormigón hidráulico pueden colocarse en forma directa sobre la subrasantes, es necesario construir una capa de subbase o base para evitar que los finos sean bombeados hacia la superficie de rodamiento al pasar los vehículos, lo 11 cual puede provocar fallas de esquina o de orilla en la losa. La sección transversal de un pavimento rígido está constituida por la losa de hormigón hidráulico y la subbase, que se construye sobre la capa subrasantes. El pavimento rígido tiene un costo inicial más elevado que el pavimento flexible 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. Existen 5 tipos de pavimentos rígidos: De hormigón simple De hormigón simple con barras de transferencia de carga. De hormigón reforzado y con refuerzo continuo. De hormigón pres forzado. De hormigón fibroso. Figura 03: Esquema del comportamiento de pavimento Fuente: UNP Elementos que Integran un Pavimento Rígido Morales, O (2005).Los elementos que conforman un pavimento rígido son: subrasante, subbase y la losa de concreto. A continuación se hará una breve descripción de cada uno de los elementos que conforman el pavimento rígido. 12 a) Subrasante La subrasante es el soporte natural, preparado y compactado, en la cual se puede construir un pavimento. La función de la subrasante es dar un apoyo razonablemente uniforme, sin cambios bruscos en el valor soporte, es decir, mucho más importante es que la subrasante brinde un apoyo estable a que tenga una alta capacidad de soporte. Por lo tanto, se debe tener mucho cuidado con la expansión de suelos. b) Subbase La capa de subbase es la porción de la estructura del pavimento rígido, que se encuentra entre la subrasante y la losa rígida. Consiste de una o más capas compactas de material granular o estabilizado; la función principal de la subbase es prevenir el bombeo de los suelos de granos finos. La subbase es obligatoria cuando la combinación de suelos, agua, y tráfico pueden generar el bombeo. Tales condiciones se presentan con frecuencia en el diseño de pavimentos para vías principales y de tránsito pesado. Entre otras funciones que debe cumplir son: • Proporcionar uniformidad, estabilidad y soporte uniforme. •Incrementar el módulo (K) de reacción de la subrasante. • Minimizar los efectos dañinos de la acción de las heladas. • Proveer drenaje cuando sea necesario. • Proporcionar una plataforma de trabajo para los equipos de construcción. c) Losa La losa es de concreto de cemento portland. El factor mínimo de cemento debe determinarse en base a ensayos de laboratorio y por experiencia previas de resistencia y durabilidad. Se deberá usar concreto con aire incorporado donde sea necesario proporcionar resistencia al deterioro superficial debido al hielo-deshielo, a las sales o para mejorar la trabajabilidad de la mezcla. 13 Tipos de Pavimentos Rígidos: Los Pavimentos de Hormigón Simple. Se construyen sin acero de refuerzo y sin barras de transferencia de cargas en las juntas. Dicha transferencia se logra a través de la trabazón entre los agregados de las dos caras agrietadas de las losas contiguas, formadas por el aserrado o corte de la junta. Para que la transferencia de carga sea efectiva, es preciso tener losas cortas. Este tipo de pavimento se recomienda generalmente para casos en que el volumen de tránsito es de tipo mediano o bajo. (Miranda, Ricardo, 2010). Los Pavimentos de Hormigón Simple con Barras de Transferencia de Carga. Se construyen sin acero de refuerzo; sin embargo en ellos se disponen de barras lisas en cada junta de contracción, las cuales actúan como dispositivos de transferencia de cargas, requiriéndose también que las losas sean cortas para controlar el agrietamiento. Los pavimentos Reforzados. Contienen acero de refuerzo y pasa juntas en las juntas de contracción. Estos pavimentos se construyen con separaciones entre juntas superiores a las utilizadas en pavimentos convencionales. Debido a ello es posible que entre las juntas se produzcan una o más fisuras transversales, las cuales se mantienen prácticamente cerradas a causa del acero de refuerzo, lográndose una excelente transferencia de carga a través de ellas. (Miranda, Ricardo, 2010) Los Pavimentos con Refuerzo Continuo Se construyen sin juntas de contracción. Debido a su continuo contenido de acero en dirección longitudinal, estos pavimentos desarrollan fisuras transversales a intervalos muy cortos. Sin embargo, por la presencia de refuerzo, se desarrolla una gran transferencia de carga en las caras de las fisuras. 14 Normalmente un espaciamiento de juntas que no exceda los 4.50 m tienen un buen comportamiento en pavimentos de hormigón simple, así como uno no mayor a 6 m en pavimentos con pasa juntas, ni superior a 12 m en pavimentos reforzados. Espaciamientos mayores a estos, han sido empleados con alguna frecuencia, pero han generado deterioros, tanto en las juntas, como en las fisuras transversales intermedias. Los Pavimentos con Hormigón Pres forzado Están constituidos a base de losas que han sido previamente esforzadas y de esta manera no contienen juntas de construcción. Se han ensayado varios sistemas de pres fuerzo y potenzado con el fin de llegar a soluciones de pavimentos de espesor reducido, gran elasticidad y capacidad de soporte, y reducción de juntas. Gracias al sistema de pres fuerzo se han podido construir losas de más de 120 m de longitud, con una reducción del 50% del espesor de la losa. Sin embargo pese a los esfuerzos para desarrollar esta técnica, en carreteras se han producido más Dificultades que ventajas. Ha tenido en cambia más aplicación en aeropuertos en los cuales ha habido casos de un comportamiento excelente, tanto en pistas como en plataformas. (Miranda, Ricardo, 2010). Los Pavimentos de Hormigón Fibroso En este tipo de losas, el armado consiste en fibras de acero, de productos plásticos o de fibra de vidrio, distribuidos aleatoriamente, gracias a lo cual se obtienen ventajas tales como el aumento de la resistencia a la tensión y a la fatiga, figuración controlada, resistencia al impacto, durabilidad, etc. con una dosificación de unos 40 kg/m3 de hormigón, es posible reducir el espesor de la losa en 30 % y aumentar el espaciamiento entre juntas por lo que puede resultar atractivo su uso en ciertos casos a pesar de su costo. Materiales Necesarios para la Elaboración de una Estructura de Pavimento de Concreto Hidráulico 15 Rebolledo, V (2010). Deterioro en pavimento flexible y rígido, menciona las ventajas y desventajas del uso de pavimento rígido. Ventajas:  El hormigón reflecta la luz, lo que aumenta la visibilidad y puede disminuir los costos de iluminación en las calles hasta un 30%, en cantidad de luminarias y consumo de energía.  Es fácil darles "rugosidad" a los pavimentos de hormigón durante su construcción, para generar una superficie que provea de mayor adherencia.  A diferencia del asfalto, el hormigón puede soportar cargas de tráfico pesadas sin que se produzca ahuellamientos, deformaciones o lavado de áridos.  La superficie dura del hormigón hace más fácil el rodado de los neumáticos. Estudios han demostrado que aumenta la eficiencia de combustible de los vehículos.  El hormigón se endurece a medida que pasa el tiempo. Después del primer mes, el hormigón continúa lentamente ganando 40% de resistencia durante su vida.  El hormigón tiene una vida promedio de 30 años.  Los pavimentos de hormigón frecuentemente sobrepasan la vida de diseño y las cargas de tráfico.  Los pavimentos de hormigón tienen un mayor valor a largo plazo debido a su mayor expectativa de vida con los mínimos requerimientos de mantención.  La durabilidad del hormigón disminuye la necesidad de reparación y/o mantenciones anuales, en comparación con pavimentos asfálticos. Desventajas:  Tiene un costo inicial mucho más elevado que el pavimento flexible.  Se deben tener cuidado en el diseño. 16 Materiales Necesarios para la Elaboración de una Estructura de Pavimento de Concreto Hidráulico Cemento El cemento a utilizar para la elaboración del concreto será preferentemente Portland, de marca aprobada oficialmente. Si los documentos del proyecto o una especificación particular no señalan algo diferente, se emplearán los denominados CPO (Cemento Portland Ordinario) y CPP (Cemento Portland Puzolánico) dependiendo del caso y con sub - clasificaciones. Estos cementos corresponden principalmente a los que anteriormente se denominaban como Tipo I y Tipo II. Es importante que se cumplan respectivamente con los requisitos físicos y químicos que se señalan en el MTC. El cemento en sacos se deberá almacenar en sitios secos y aislados del suelo, en acopios de no más de siete metros (7 m) de altura. Si el cemento se suministra a granel, se deberá almacenar en sitios aislados de la humedad. La capacidad mínima de almacenamiento deberá ser la suficiente para el consumo de un día ó una jornada de producción normal. Todo cemento que tenga más de dos (2) meses de almacenamiento en sacos o tres (3) en silos, deberá ser examinado por el Supervisor del proyecto, para verificar si aún es susceptible de utilización. Agua. El agua que se emplee en la fabricación del concreto deberá cumplir con la norma NTP debe ser potable, y por lo tanto, estar libre de materiales perjudiciales tales como aceites, grasas, materia orgánica, etc. En general, se considera adecuada el agua que sea apta para el consumo humano. Así mismo, no deberá contener cantidades mayores de las sustancias químicas que las que se indican en la siguiente tabla, en partes por millón: Descripción Limite permisible Cloruros 300ppm. 17 Sulfatos 300 ppm. Sales de magnesio 150ppm. Sales solubles totales 1500ppm. PH Mayor de 7 Sólidos en suspensión 1500 ppm. Materia orgánica 10 ppm. Tabla 01: Sustancias Perjudiciales en el Agua N.T.P 339.00 Fuente: Cemex El pH, medido según norma ASTM D, no podrá ser inferior a cinco (5). El contenido de sulfatos, expresado como SO4, no podrá ser mayor de un gramo por litro (1g/l). Su determinación se hará de acuerdo con la norma ASTM D-516. Su contenido de ión cloro, determinado según norma ASTM D-512, no podrá exceder de seis gramos por litro (6 g/l). Materiales pétreos Estos materiales se sujetarán al tratamiento o tratamientos necesarios para cumplir con los requisitos de calidad que se indican en cada caso, debiendo el contratista prever las características en el almacén y los tratamientos necesarios para su ulterior utilización. El manejo y/o almacenamiento subsecuente de los agregados, deberá hacerse de tal manera que se eviten segregaciones o contaminaciones con substancias u otros materiales. Perjudiciales y de que se mantenga una condición de humedad uniforme, antes de ser utilizados en la mezcla. Grava El agregado grueso será grava triturada totalmente con tamaño máximo de treinta y ocho (38) milímetros, resistencia superior a la resistencia del concreto señalada en el proyecto, y con la secuencia granulométrica que se indica a continuación: 18 Malla % QUE PASA 2” 50.00 mm 100 1 ½” 37.50 mm 95 - 100 ¾” 19.00 mm 35 - 70 3/8” 9.50 mm 10 - 30 Número 4 4.75 mm 0 - 5 Tabla 02: Granulometría de la Grava Fuente: Cemex El contenido de sustancias perjudiciales en el agregado grueso no deberá exceder los porcentajes máximos que se indican en la siguiente tabla. Tabla 03: Sustancias Perjudiciales en la Grava Sustancias perjudiciales % Partículas deleznables 0.25 Partículas suaves 5.00 impurezas 1.00 Carbón mineral y/o 1.00 lignito Fuente: Cemex Cuando la muestra esté constituida por material heterogéneo y se tengan dudas de su calidad, el Especificador podrá ordenar se efectúen pruebas de desgaste de los Ángeles, separando el material sano del material alterado o de diferente origen, así como pruebas en la muestra constituida por ambos materiales, en la que estén representados en la misma proporción en que se encuentren en los almacenamientos de agregados ya 19 tratados o en donde vayan a ser utilizados. En ninguno de los casos mencionados se deberán obtener desgastes mayores que cuarenta por ciento (40%). En el caso de que se tengan dudas acerca de la calidad del agregado grueso, a juicio del Supervisor se llevará a cabo la determinación de la pérdida por intemperismo acelerado, la cual no deberá se mayor de doce por ciento (12%), en el entendido que el cumplimiento de esta característica no excluye las mencionadas anteriormente. Arena El agregado fino o arena deberá tener un tamaño máximo de nueve punto cincuenta y unos milímetros (9.51 mm) con la secuencia granulométrica que se indica a continuación: Tabla 04: Granulometría de la Grava Malla % QUE PASA 3/8” 9.5 mm 100 Número 4 4.75 mm 95 - 100 Número 8 2.36 mm 80 - 100 Número 16 1.18 mm 50 - 85 Número 30 600 µm 25 - 60 Número 50 300 µm 10 - 30 Número 100 150 µm 2 - 10 Número 200 75 µm 4 máximo Fuente: Cemex Patología del Pavimento Rígido Castillo, C Y Romero, G (2009). El concreto es uno de los materiales más utilizados en el mundo para la construcción y las patologías se trata de evaluar la durabilidad, el diagnóstico del deterioro que experimentan las estructuras del concreto; mediante estas 20 patologías se estudia las posibles causas, consecuencias y posibles soluciones de los daños en el concreto. Comúnmente se puede decir que la Patología del Concreto se define como el estudio sistemático de los procesos y características de las “enfermedades” o los “defectos y daños “que puede sufrir el concreto, sus causas, sus consecuencias y remedios. En resumen, en este trabajo se entiende por Patología a aquella parte de la Durabilidad que se refiere a los signos, causas posibles y diagnóstico del deterioro que experimentan las estructuras del concreto en los pavimento. El concreto puede sufrir, durante su vida, defectos o daños que alteran su estructura interna y comportamiento. Algunos pueden ser congénitos por estar presentes desde su concepción y/o construcción; otros pueden haberlo atacado durante alguna etapa de su vida útil; y otros pueden ser consecuencia de accidentes. Los síntomas que indican que se está produciendo daño en la estructura incluyen manchas, cambios de color, hinchamientos, fisuras, pérdidas de masa u otros. Para determinar sus causas es necesaria una investigación en la estructura, la cual incluye: - Conocimiento previo, antecedentes e historial de la estructura, incluyendo cargas de diseño, el microclima que la rodea, el diseño de ésta, la vida útil estimada, el proceso constructivo, las condiciones actuales, el uso que recibe, la cronología de daños, etc. - Inspección visual que permita apreciar las condiciones reales de la estructura. - Verificación de aspectos de la mezcla de concreto que pueden ser importantes en el diagnóstico, tales como la consistencia empleada; tamaño máximo real del agregado grueso empleado; contenido de aire; proceso de elaboración de los especímenes; procedimiento de determinación de las resistencias en compresión, flexión y tracción; verificación de características especiales o adicionales, según requerimientos. 21 - Conocimiento del diseño y cálculo de la estructura; los materiales empleados; las prácticas constructivas; y los procedimientos de protección y curado; los cuales son factores determinantes del comportamiento de la estructura en el tiempo. - Correspondiendo al Ingeniero Constructor y la Supervisión comprobar que se cumplan las Normas ASTM correspondientes. Los orígenes de estas patologías se producen por muchas causas dentro de ellas se encuentran: - El asiento plástico, la retracción plástica, retracción hidráulica, figuración en mapa. - Dentro de las deformaciones impuestas tenemos, la fluencia, variaciones térmicas, pretensado, asientos del terreno, cambios de color, erosión, congelación. - Por ataque biológico tenemos, agua de desagüe, invernaderos. - Por otro lado se tiene la agresión química, ataques por ácidos, ataques por sales, estados límites de servicio como figuración, corrosión; ataques por agua como agua pura, aguas de pantano, aguas de mar, también ataques por gases, por sulfatos, por sustancias orgánicas, anhídrido carbónico y se pueden presentar grandes daños por agregados contaminados o ataques por radiaciones. Mecanismos de Deterioro del Concreto Entre los mecanismos de deterioro que sufre el concreto, los cuales lo degradan o destruyen, por acción independiente o combinada de los mecanismos de daño por acciones físicas, mecánicas, químicas o biológicas La Meteorización Denominándose así a la alteración física, mecánica o química sufrida por el concreto bajo la acción de la intemperie (sol, viento, lluvia, hielo, u otros). Este fenómeno está muy influenciado por los cambios en la temperatura, la humedad y la presión (viento) 22 del medio ambiente; pero también, especialmente por la polución del mismo medio ambiente que es un factor de continuo crecimiento en los centros urbanos. La Decoloración y Manchado Son la acción y efecto de quitar o amortiguar el color de una superficie de concreto, como consecuencia de la meteorización, la presencia de eflorescencias, los ciclos de asoleamiento, los ciclos de humedecimiento y secado, la acumulación de polvo, el lavado por lluvia y/o el escurrimiento de agua. La Lixiviación Las aguas blandas, es decir aquellas que tengan pocas impurezas como aguas libres de sales; aguas de condensación industrial; aguas de fusión de glaciares, nieve o lluvia; y algunas aguas de pantano o subterráneas, disuelven los compuestos cálcicos del concreto de igual manera que los ácidos; y por lo tanto, el resultado es la descomposición y lixiviación de la pasta endurecida. La Expansión de la Masa de Concreto Se puede presentar como consecuencia de reacciones que forman nuevos productos que aumentan de volumen, como son: el ataque de sulfatos a la pasta de cemento hidratada y endurecida; o, las reacciones álcali-agregado que se dan entre los compuestos alcalinos del concreto y ciertos agregados reactivos. Los síntomas de expansión por ataque por sulfatos son microfisuras y fisuras aleatorias en la masa de concreto afectada, descascaramiento, ablandamiento de la masa, pérdida de resistencia y rigidez. En este caso, también se observa una reducción del pH del estrato acuoso de los poros superficiales, con riesgo de despasivación de la capa de recubrimiento del acero de refuerzo. Los síntomas básicos de la expansión por la reacción álcali-agregado, son una expansión generalizada de la masa de concreto con fracturas superficiales, profundas y aleatorias para estructuras masivas; y fracturas ordenadas para elementos delgados. 23 El Recubrimiento de Concreto Se hace sobre el acero de refuerzo es conocido como la capa protectora o “pasivadora” que protege al acero de la acción agresiva de ciertas sustancias o elementos que pueden ocasionar deterioro o corrosión del acero de refuerzo. Cuando esta capa pasivadora que debe ser densa, compacta y de espesor suficiente, pierde su capacidad de protección, se dice que se ha despasivado. La despasivación del recubrimiento de concreto se puede dar por el fenómeno de carbonatación de la capa de recubrimiento, que permite el acceso de agua, oxígeno u otras sustancias que pueden reaccionar con el acero de refuerzo. Evaluación de Pavimentos Higuera, (2015). Es una de las actividades más importantes del ingeniero de pavimentos, se requiere conocer la condición de los pavimentos para validar los criterios de diseño y establecer los programas de mantenimiento, con lo se permite: - Determinar la suficiencia estructural del pavimento. - Establecer las razones por las cuales se encuentra en el estado que presenta en el instante de la evaluación Una correcta evaluación de pavimentos incluye: - Evaluación funcional - Evaluación estructural Evaluación Funcional Cuando se habla de evaluación funcional, se refiriere al estado que la vía representa debido a los deterioros superficiales. La superficie de las carreteras se diseña y conserva siguiendo un sistema de coste efectivo, para proporcionar niveles aceptables de seguridad y calidad de rodadura para los usuarios de las carreteras y para preservar la integridad estructural del firme. 24 La mayoría de auscultaciones funcionales son del tipo superficial y definitivamente no destructivas, se pueden citar las siguientes características superficiales: - Resistencia a la rodadura - Resistencia al deslizamiento - Regularidad superficial o lisura (longitudinal y transversal) - Propiedades reflexivas y color - Ruido de contacto neumático – pavimento - Proyecciones de agua al paso de los vehículos - Consumos debidos al contacto neumático – pavimento - Permeabilidad y drenabilidad - Tiempo de congestión - Limpieza - Resistencia al ataque de los aceites y combustibles, entre otras. Los aspectos funcionales que usualmente se conocen con el apoyo de estas técnicas son la seguridad, comodidad, gastos de explotación, contaminación ambiental, etc. Evaluación estructural Las carreteras además de proporcionar una superficie segura y cómoda deben resistir la carga de los vehículos pesados que producen una pérdida lenta y progresiva de la capacidad inicial de resistir esas cargas. La forma más frecuente de establecer la capacidad estructural del firme es determinando la deflexión con desplazamiento vertical bajo una carga normalizada de referencia. La deflexión es un valor evolutivo que representa el estado estructural del firme, respecto a un valor inicial de deflexión mínima. Las técnicas de interpretación de los valores de la deflexión permiten cuantificar las actuaciones necesarias de refuerzo o 25 rehabilitación del firme. El valor de la deflexión se debe interpretar en función del firme y de los espesores de las capas que lo constituyen. La función estructural depende de la propia capacidad resistente (materiales y espesores), así como del estado de envejecimiento del pavimento, por lo que la auscultación estructural debe incluir mediciones de deflexión y una inspección visual. La metodología de auscultación estructural ha ido variando con el tiempo en función de los continuos avances de la tecnología y se requiere que los nuevos equipos de medición permitan la evaluación sistemática de los parámetros característicos del pavimento, posibilitando un buen rendimiento operacional y que su trabajo interfiera lo menos posible con el uso normal de la carretera. Los posibles resultados de una evaluación estructural son: - Evaluación de capacidad de soporte - Evaluación de transferencia de carga - Diseño de rehabilitaciones - Retro cálculo de los parámetros de resistencia de las capas - Monitorear cambios de las propiedades - Detectar pérdida de soporte en las esquinas - Realizar predicciones de vida remanente Deterioro de Pavimentos Tipos de Fallas en Pavimentos Rígidos Falla 1: Estallidos Los estallidos ocurren generalmente en climas cálidos, usualmente en correspondencia con juntas o fisuras transversales que no son lo suficientemente anchas para permitir la expansión de las losas de hormigón. El ancho insuficiente se debe, generalmente, a la infiltración de material no compresible en el espacio de la 26 junta. Cuando la presión debida a la expansión no puede ser liberada, los bordes de la losa pandean hacia arriba, o una fragmentación ocurrirá en proximidades de la junta. Los estallidos pueden presentarse también en aserrados o estructuras de drenaje. Es te tipo de patologías suele repararse inmediatamente debido a su alta potencialidad de daño severo que tiene para con las aeronaves. La razón por la cual los estallidos se mencionan aquí es por su importancia al momento de evaluar la habilitación de secciones cerradas. Falla 2: Rotura de Esquinas La rotura de esquinas es una fisura que intersecta las juntas a una distancia menor o igual que la mitad de la longitud de la losa a cada lado, medida desde la esquina de la losa. Las roturas de esquinas son causadas por repetición de cargas, combinadas con la pérdida del soporte y tensiones por alabeo. Una rotura de esquina se diferencia de un desprendimiento de la esquina por que la fisura se extiende verticalmente a través del espesor total de la losa, mientras que el desprendimiento de la esquina intercepta la junta con un ángulo. Figura 04: Rotura de Esquina Fuente: Manual de Diseño de vías de Superficie de concreto - PCI Falla 3: Fisuras Longitudinales, Transversales y Diagonales Estas fisuras, las cuales dividen la losa en dos o tres partes, son generadas por las solicitaciones producidas por la expansión y retracción o arqueo del pavimento (Para 27 losas divididas en cuatro o más partes ver las imágenes a continuación). Las fisuras de severidad baja están generalmente asociadas a alabeo o fricción, y no se considera que acarrean problemas estructurales serios. Las fisuras de mediana a alta severidad se producen por el trabajo del pavimento y se consideran patologías estructurales serias. Figura 05: Fisuras Longitudinales Fuente: Manual de Diseño de vías de Superficie de concreto - PCI Falla 4: Fisura de Durabilidad “D” La fisura “D” usualmente aparece como un patrón de fisuras en proximidad o paralela a una junta o a una fisura lineal. Está causada por la incapacidad del hormigón de soportar factores ambientales como los ciclos congelamiento y deshielo. Generalmente puede observarse un oscurecimiento de la zona alrededor de las fisuras finas de durabilidad. Este tipo de fisuración puede llevar eventualmente a la desintegración del hormigón a una distancia de 1 a 2 pies (300 a 600 mm) de la junta o la fisura. Figura 06: Fisuras de Durabilidad Fuente: Manual de Diseño de vías de Superficie de concreto – PCI Falla 5: Daño del Sellado de Juntas 28 El daño en el sellado de juntas es todo aquel que permite que partículas de suelo o rocas se acumulen en las juntas o que permita la infiltración del agua. La acumulación de materiales incompresibles no permite que las losas se expandan y puede llevar al alabeo, fragmentación o desprendimiento de material. La infiltración del agua a través del daño en el sellado de juntas puede causar ablandamiento y deterioro de la subbase, lo cual puede ser prevenido mediante la incorporación de selladores flexibles vinculados a los bordes de las losas. Las condiciones típicas de daño en el sellado de juntas incluyen: (a) desprendimiento del material de sellado, (b) extrusión del material de sellado, (c) crecimiento de material orgánico, (d) endurecimiento del sellador (oxidación), (e) pérdida de adherencia a los bordes de las losas, y (f) ausencia o falta de sellador en la junta. Figura 07: Daño del Sellado de Juntas Fuente: Manual de Diseño de vías de Superficie de concreto - PCI Falla 6: Bacheos Menores (menos de 0.5 m2) Un bacheo es un área del pavimento que ha sido reemplazada por un material de relleno. Con el fin de evaluación, el bacheo se divide en dos tipos: menores (áreas menores a 0,5 m2) y mayores (áreas mayores a 0,5 m2). Los bacheos mayores se describirán más adelante. 29 Figura 08: Bacheo Menor Fuente: Manual de Diseño de vías de Superficie de concreto – PCI 2 Falla 7: Bacheos Mayores (más de 0.5 m ) y Cortes para Instalaciones La definición es la misma que para bacheos menores. Un corte para las instalaciones se refiere al material utilizado para rellenar el área en el que se ha removido el pavimento original por haber colocado una instalación subterránea. Los grados de severidad en un corte para instalaciones son los mismos que para un bacheo común. Figura 09: Bacheo Mayo Fuente: Manual de Diseño de vías de Superficie de concreto - PCI Falla 8: Pérdidas Repentinas Una pérdida repentina se manifiesta por una pequeña pieza del pavimento que se desprende a causa de los ciclos de hielo y deshielo en combinación con agregados 30 expansivos. Las pérdidas repentinas varían aproximadamente entre 25 y 100 mm en diámetro y entre 13 y 51 mm en profundidad. Falla 9: Bombeo El bombeo se caracteriza por la expulsión de agua y material del sub suelo (o la sub base) a través de juntas o fisuras del pavimento, causada por la deflexión de la losa al recibir la carga del tráfico de las aeronaves. A medida que el agua es expulsada, transporta partículas de grava, arena, arcilla, o limo resultando en una pérdida progresiva del soporte para el pavimento. Manchas en la superficie y la presencia de material de la sub base o del subsuelo próximo a las juntas del pavimento son evidencia del bombeo. El bombeo próximo a las juntas indica un sellado de juntas pobre y una pérdida de soporte, que derivará en fisuración bajo la acción de la repetición de cargas. Se debe identificar el sellado de juntas defectuoso antes de identificar la presencia de bombeo. El bombeo puede ocurrir tanto en juntas como en fisuras. Figura 10: Bombeo Fuente: Manual de Diseño de vías de Superficie de concreto - PCI Falla 10: Desprendimiento superficial, mapa de fisuras, fisuras erráticas Un mapa de fisuras o fisuras erráticas se refieren a una red de fisuras poco profundas que se extienden solo a través de la superficie superior del hormigón. Las fisuras suelen intersectarse en ángulos de 120 grados. Las fisuras erráticas resultan usualmente por un curado inapropiado y/o acabado del hormigón y puede llevar al desprendimiento, desgranamiento superficial 31 El desprendimiento superficial puede alcanzar una profundidad aproximada de 6mm a 13mm. El desprendimiento superficial también puede ocurrir a causa de la presencia de sales para deshielo, una construcción mal ejecutada, por ciclos de congelamiento y deshielo, o por un agregado de mala calidad. Figura 11: Desprendimiento superficial, mapa de fisuras, fisuras erráticas Fuente: Manual de Diseño de vías de Superficie de concreto - PCI Falla 11: Asentamientos o Fallas Los asentamientos o fallas son diferencias de elevación en correspondencia con una junta o una fisura causados por un desplazamiento relativo (levantamiento) de la losa o consolidación no uniforme del material de la sub base o del sub suelo. Figura 12: Asentamiento o Fallas Fuente: Manual de Diseño de vías de Superficie de concreto – PCI 32 Falla 12: Losa Cuarteada Una losa cuarteada se define como aquella en la que las fisuras que se interceptan la dividen en cuatro o más piezas. Esto se debe a un exceso de cargas y/o un soporte inadecuado de la fundación. Si todas las piezas o fisuras están contenidas dentro una rotura de esquina, entonces la patología debe ser identificada como una rotura en esquina severa. Figura 13: Losa Cuarteada Fuente: Manual de Diseño de vías de Superficie de concreto - PCI Falla 13: Fisuras por Contracción Las fisuras por contracción son normalmente delgadas y se extienden algunos centímetros, no en la longitud total de la losa. Se forman durante el acabado y curado del hormigón y no se extienden a través del espesor total de la losa. Figura 14: Fisuras por Contracción Fuente: Manual de Diseño de vías de Superficie de concreto - PCI 33 Falla 14: Desprendimiento (en juntas Longitudinales y Transversales) El desprendimiento se refiere a la rotura de los bordes de losas a menos de 0,60 m de la junta. Usualmente, el desprendimiento no se extiende verticalmente a través de la losa sino que intercepta la junta en ángulo. El desprendimiento se produce por esfuerzos excesivos en la junta o por fisuras ocasionadas por la infiltración de materiales incompresibles o por sobrecarga de tráfico. La combinación de un hormigón débil (causado por fatiga) y sobrecarga de tráfico es otra causa del desprendimiento. Figura 15: Desprendimiento (en Juntas Longitudinales y Transversales) Fuente: Manual de Diseño de vías de Superficie de concreto - PCI Falla 15: Desprendimiento en la Esquina El desprendimiento en la esquina es el resquebrajamiento o el ondulado de la losa a una distancia dentro de aproximadamente los 2 pies (600 mm) desde la esquina. Se diferencia de la rotura de la esquina en que el desprendimiento se extiende con un ángulo para interceptar la junta, mientras que la rotura se extiende verticalmente a través de la losa. Figura 16: Desprendimiento en la Esquina Fuente: Manual de Diseño de vías de Superficie de concreto – PCI 34 Factores que Influyen en los Pavimentos  Trafico  Carga bruta y presión de llantas  Propiedades del terreno de fundición y materiales del pavimento  Repetición de carga  Radio de influencia de carga  Velocidad eje y configuración de rueda  Clima  Propiedades pluvial  Expansión por congelamiento  Deshielo del inicio de primavera  Contracción Y Expansión  Congelamiento – deshielo y húmedo - seco  Geometría del proyecto (diseño vial)  Distribución del Trafico en el pavimento  Posición de la estructura  Secciones de corte y relleno  Profundidad del Nivel Freático  Deslizamiento y problemas relacionados  Deposito ligeramente profundos  Construcción y Mantenimiento  Deficiencia en la compactación del terreno de fundición y/o cimiento  Fallas: instalaciones y Mantenimiento de juntas 35  Inadecuada colocación de guías en los niveles  Escarificado y eliminación de materiales superiores al especificado Evaluación de las Patologías El deterioro de las estructuras de un pavimento es una función de la CLASE DE DAÑO, SU SEVERIDAD Y CANTIDAD O DENSIDAD DEL MISMO. La formulación de un índice que tuviese en cuenta los tres factores mencionados ha sido problemática debido al gran número de posibles condiciones. Para superar estas dificultades se introdujeron los “valores deducidos”, como un arquetipo de factor de ponderación, con el fin de indicar el grado de afectación que cada combinación de clase de daño, nivel de severidad y densidad tiene sobre la condición del pavimento. El PCI es un índice numérico que varía desde cero (o), para un pavimento fallado o en mal estado, hasta cien (100) para un pavimento en perfecto estado. En el cuadro se presentan los rangos de PCI con la correspondiente descripción descriptiva de la condición del pavimento. Tabla 05: Cuadro de calificación del PCI Rango PCI % Estado 0 - 10 Falla 11 - 25 Muy Malo 26 - 40 Malo 41 - 55 Regular 56 - 70 Bueno 71 - 85 Muy Bueno 86 - 100 Excelente Fuente: Elaboración Propia 36 El Cálculo del PCI se fundamenta en los resultados de un inventario visual de la condición del pavimento en el cual se establece CLASE, SEVERIDAD y CANTIDAD que cada daño presenta. El PCI se desarrolla para obtener un índice de la magnitud estructural del pavimento y de la condición operacional de la superficie. La información de los datos obtenidos como parte del inventario ofrece una percepción clara de la causa de los daños y su relación con las cargas o con el clima. Se debe establecer el inventario de pavimento. Es Decir, los pavimentos se separan definiéndose los siguientes conceptos: RED: El conjunto de pavimentos a ser administrados SECCIÓN: La menor unidad de administración con características homogéneas (por ejemplo: tipo de pavimento, estructura, historia de construcción, condición actual, etc.) Tabla 06: Correlación de Categoría de Acción con un rango de PCI PCI Estado INTERVENCIÓN 0 – 30 Malo construcción 31 – 70 Regular rehabilitación 71 – 100 Bueno mantenimiento Fuente: Elaboración Propia Determinación de las Unidades de Muestreo Medina, P (2015).El muestreo se llevará a cabo siguiendo el procedimiento detallado a continuación:  Identificar tramos o áreas en el pavimento con diferentes usos en el plano de distribución de la red, tales como caminos y estacionamientos.  Dividir cada tramo en secciones basándose en criterios como diseño del pavimento, historia de construcción, tráfico y condición del mismo. 37  Dividir las secciones establecidas del pavimento en unidades de muestra.  Identificar las unidades de muestras individuales a ser inspeccionadas de tal manera que permita a los inspectores, localizarlas fácilmente sobre la superficie del pavimento.  Seleccionar las unidades de muestra a ser inspeccionadas. El número de unidades de muestra a inspeccionar puede variar de la siguiente manera: considerando todas las unidades de muestra de la sección, considerando un número de unidades de muestras 70 que nos garantice un nivel de confiabilidad del 95% o considerando un número menor de unidades de muestra. - Todas las unidades de muestra de la sección pueden ser inspeccionadas para determinar el valor de PCI promedio en la sección. Este tipo de análisis es ideal para una mejor estimación del mantenimiento y reparaciones necesarias. - El número mínimo de unidades de muestra “n” a ser inspeccionadas en una sección dada, para obtener un valor estadísticamente adecuado (95% de confiabilidad), es calculado empleando la siguiente ecuación y redondeando el valor obtenido de “n”. Figura 17: Número Mínimo a Unidades a Evaluar Fuente: Medina, P (2015). Al realizar la inspección se asume que la desviación estándar es 10. Esta suposición debe ser comprobada de la forma como se describe a continuación después de haber determinado los valores del PCI. Para subsiguientes inspecciones, la desviación estándar de la inspección precedente debe ser utilizada para determinar el valor de “n”. 38 Cuando el número mínimo de unidades a ser evaluadas es menor que cinco (n < 5), se recomienda evaluar todas las unidades. Si obtener el 95% de confiabilidad es crítico, la conveniencia del número de unidades inspeccionadas debe ser verificada. El número de unidades de muestra fue estimado en base a un valor de desviación estándar asumido. Calcular el valor actual de la desviación estándar de la siguiente manera: Figura 18: Desviación Estándar Fuente: Medina, P (2015). Selección de las Unidades de Muestreo para Inspección Unidades de muestra a ser inspeccionadas esté definido, calcular el intervalo de espaciamiento de las unidades utilizando el muestreo sistemático al azar. Las muestras deben ser igualmente espaciadas a través de toda la sección seleccionando la primera muestra al azar. El intervalo del espaciamiento “i” de las unidades a ser muestreadas debe ser calculado mediante la siguiente formula redondeando el resultado al próximo número entero menor: 39 Figura 19: Intervalo del Espaciamiento Fuente: Medina, P (2015). La primera unidad de muestra a ser inspeccionada es seleccionada al azar entre las unidades de muestra 1 hasta “i”. Las unidades de muestra en la sección que son incrementos sucesivos del intervalo “i” después de la primera unidad seleccionada al azar también son inspeccionadas Evaluación de la Condición 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: Equipos  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. 40 Procedimientos 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 registrar la información en el formato correspondientes. Se deben conocer y seguir estrictamente las definiciones y procedimientos de medida de daños. Se usa un formulario u “hoja de información de exploración de la condición” para cada unidad muestreo y en formatos cada reglón se usa para registrar un daño, su extensión y su nivel de severidad. Calculo del PCI de las Unidades de Muestreo Culminada la inspección de campo y con la información recolectada sobre las fallas existentes, se procede a calcular el PCI, el cual se basa en el término de “Valores Deducidos” de cada daño de acuerdo con la cantidad y severidad reportadas. El proceso de cálculo se divide en tres etapas, las cuales se detallan a continuación: Calculo del PCI para Pavimentos con Capa de Rodadura en Concreto Aplicando la Norma ASTM D5340 Etapa 1. Calculo de los valores Deducidos (DV)  Sumar la cantidad total de cada tipo de daño para cada nivel de severidad. El daño puede medirse en área, longitud o por número según su tipo.  Dividir la cantidad total de cada tipo de daño según el nivel de severidad entre el área total de la unidad de muestra y multiplicar el resultado por 100 para obtener la densidad porcentual para cada tipo y severidad de daño.  Determine el valor reducidos para cada tipo de daño y su nivel de severidad mediante las curvas denominadas “Valor Deducido del Daño” para pavimento rígido, las cuales se muestran en los anexos. 41 Etapa 2. Cálculo del Número Máximo Admisible de Valores Deducidos (m) Si ninguno o solamente un valor deducido individual es mayor que 2%, el valor reducido total es usado en lugar del máximo valor reducido corregido (CDV) para determinar el PCI; caso contrario, el máximo CDV debe ser determinado usando los pasos e y f.  Crear una lista de los valores Deducidos individuales deducidos de mayor a menor.  Se determina el número máximo admisible de valores Reducidos (m) utilizando la gráfica de ajuste del número de valores reducidos o la siguiente fórmula: Figura 20: El máximo Número Permisibles Fuente: Medina, P (2015). Figura 21: Ajuste de números de valores deducibles Fuente: Vásquez (2002) 42 El número de valores individuales deducidos se reduce al valor m, inclusive la parte fraccionaria. Si se dispone de menos valores deducidos que m se utilizan todos los que se tengan. Etapa 3. Cálculo del Máximo Valor Deducido Corregido (CDV) Luego de determinar el número máximo admisible de valores deducidos (m), se debe seguir un proceso de iteración para hallar el máximo valor deducido corregido. Primero se determina el valor deducido total, sumando todos los valores deducidos individuales.  Determinar el CDV con q (En la primera iteración q=m) y el valor deducido total en la curva de corrección pertinente al tipo de pavimento. la siguiente iteración, se cambia el menor valor deducido por 2% para luego sumar y hallar un nuevo valor deducido total, en este caso el valor q es igual a “m -1”. Se repite el mismo procedimiento hasta logra que q= 1.  El máximo CDV es el mayor de los CDV obtenidos en este proceso, valor que nos permitirá hallar el PCI haciendo uso de la siguiente fórmula: Figura 22: Índice de condición de pavimento Fuente: Medina, P (2015). 43 Calculo del PCI de una Sección de Pavimento Una sección de pavimento abarca varias unidades de muestreo. Si todas las unidades de muestreo son inventariados, el PCI de la sección, será promediado de los PCI calculado en las unidades de muestreo. Se utilizó la técnica del muestreo, se emplea otro procedimiento. Si la selección de las unidades de muestreo para inspección se hizo mediante la técnica aleatoria sistematizada o con base en la representatividad de la sección, el PCI será el promedio de los PCI de las unidades de muestreo adicionales se usa un promedio ponderado calculado de la siguiente forma: [(𝐍 − 𝐀) ∗ 𝐏𝐂𝐈𝐫] ∗ (𝐀 ∗ 𝐏𝐂𝐈𝐚) 𝐏𝐂𝐈𝐬 = 𝐍 Donde: PCIs: PCI de la sección del pavimento PCIr: PCI promedio de las unidades de muestreo aleatorio PCIa: PCI promedio de las unidades de muestreo adicionales N: Número total de unidades de muestreo en la sección A: Numero adicional de unidades de muestreo inspeccionadas. Manual de Daños Calidad de Tránsito (ride quality) Cuando se realiza la inspección de daños, debe evaluarse la calidad de tránsito para determinar el nivel de severidad de daños tales como las corrugaciones, para la presente investigación. A continuación se presenta una guía general de ayuda para establecer el grado de severidad de la calidad de tránsito. L: (Low: Bajo): se perciben las vibraciones en el vehículo (por ejemplo, por corrugaciones) pero no es necesaria una reducción de velocidad en aras dela comodidad o la seguridad; o los abultamientos o hundimientos individuales causan un 44 ligero rebote del vehículo pero creando poca incomodidad. Para el caso de la presente investigación esta será recorrida a pie y se observa el grado de abultamiento o hundimientos. M: (Medium: Medio): Las vibraciones en el vehículo son significativas y se requieren alguna reducción de la velocidad en aras de la comodidad y la seguridad-, o los abultamientos o hundimientos individuales causan un rebote significativo, creando incomodidad. Para el caso de presente investigación esta será recorrida a pie y se observara el grado de abultamiento o hundimientos. H: (High: Alto): Las vibraciones en el vehículo son una excesivas que reducirse la velocidad de forma considerables en aras de la comodidad y la seguridad; o los de abultamiento o hundimientos individuales causan un excesivo rebote del vehículo, creando un incomodidad importante o un alto potencial de peligro o daño severo al vehículo. Para el caso de presente investigación esta será recorrida a pie y se observara el grado de abultamiento o hundimientos. La calidad de transito se determina recorriendo la sección de pavimento en un automóvil de tamaño estándar a la velocidad establecida por el límite legal. Las secciones de pavimento cercanos a señales de detención deben calificarse a la velocidad de desaceleración normal de aproximadamente a la señal. Siendo la presente investigación para plataformas deportivas, no se analizaran patologías cuya causa es debido al tránsito. Ensayos de Laboratorio: Los ensayos de laboratorio que se efectuaron a las muestras obtenidas del campo están referidos a las Normas ASTM o en su equivalencia las Normas Técnicas Peruanas (NTP), según los requerimientos del estudio de las canteras y que permitan resumirse de la siguiente manera: 45 Figura 23: Ensayos de Laboratorio Fuente: NTP Granulometría: La granulométrica, la medición y graduación que se lleva a cabo de los granos de una formación sedimentaria, de los materiales sedimentarios, así como de los suelos, con fines de análisis, tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas, y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica (Berry, 2007). Método de determinación granulometría: El método de determinación granulométrico más sencillo es hacer pasar las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado (a modo de coladores) que actúen como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices. Para su realización se utiliza una serie de tamices con diferentes diámetros que son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor diámetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la columna de tamices se somete a vibración y movimientos rotatorios intensos, tomando 46 por separado los pesos de material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se colocó (Berry, 2007). CLASIFICACION AAHSTO MUESTRA: A-2-6 Grava y arena arcillosa o limosa M - 1 MUESTRA: M- 2 Material granular (35% o menos del total pasa N° 200) CLASIFICACION (S.U.C.S.) MUESTRA: LL: 32.8 LP: 16.64 IP: 16.16 Arena Arcillosa con M - 1 grava SC MUESTRA: LL: 32.8 LP: 16.64 IP: 16.16 M- 2 Arena con más del 12% de finos pasantes del Tamiz N° 200 Dónde: CS = Arena Arcillosa Contenido de Humedad: Contenido de humedad de un suelo es la relación, expresada como porcentaje, del peso de agua en una masa dada de suelo, al peso de las partículas sólidas. La determinación de contenido de humedad es un ensayo rutinario de laboratorio para determinar la cantidad de agua presente en una cantidad dada de suelo en términos de su peso en seco (Berry, 2007). 47 ENSAYO N° C -1 C - 2 Profundidad (Mts.) 1.5 1.5 Peso de tara ᵻ MH 977 980 Peso de tara ᵻ MS 939 918 Peso de Tara 0 0 Peso de Agua 38 62 MS 939 918 Contenido de Humedad (%) 4.05 6.75 Próctor Modificado: Actualmente existen muchos métodos para reproducir, al menos teóricamente, en laboratorio las condiciones dadas de compactación en terreno. Históricamente, el primer método, respecto a la técnica que se utiliza actualmente, es el debido al Próctor y que es conocido como prueba Próctor estándar. El más empleado, actualmente, es el denominado prueba Próctor modificado en el que se aplica mayor energía de compactación que el estándar siendo el que está más de acuerdo con las solicitaciones que las modernas estructuras imponen al suelo. También para algunas condiciones se utiliza el que se conoce como Próctor de 56 golpes (Berry, 2007). METODO COMPACTACION "C" NUMERO DE GOLPES 56 C -1 C - 2 Energía de Compactación 27.7 kg.cm/cm3 27.7 kg.cm/cm3 Estándar Contenido Optimo de 8.50% 7.20% Humedad Densidad Seca Máxima 1.970 g/cm2 1.958 g/cm2 48 Limite Plástico: Es la humedad a partir de la cual un suelo deja de tener un comportamiento frágil para pasar a tenerlo plástico, es decir, la humedad límite entre el estado sólido y el plástico. A partir de esta humedad, el suelo puede sufrir cambios de forma irreversibles sin llegar a fracturar, y por debajo de esta el suelo no presenta plasticidad (Berry, 2007). Capacidad de Soporte (CBR): El Ensayo CBR (Ensayo de Relación de Soporte de California) mide la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo y para poder evaluar la calidad del terreno para sub- rasante, sub base y base de pavimentos. Se efectúa bajo condiciones controladas de humedad y densidad. Este es uno de los parámetros necesarios obtenidos en los estudios geotécnicos previos a la construcción, como también lo son el Ensayo Próctor y los análisis granulométricos del terreno (Berry, 2007). Causas Probables de las Fallas en los Pavimentos Tránsito Es uno de los factores más importantes ya que la evolución de las deformaciones y fisuras en el pavimento están ligadas a la magnitud de la carga por eje de rueda, duración de la aplicación y el número de repeticiones. Deficiencia del proyecto El empleo de métodos de diseño que resultan inadecuados en la actualidad o para la región trae consigo un mal dimensionamiento de la estructura del pavimento, no consideración de los factores ambientales, tipos de suelos, etc. Calidad de materiales Comienza con un ineficiente o en muchos casos ausencia del estudio de cantera, una preparación de los materiales con granulometría inadecuada. No hay un adecuado control de calidad de los materiales (agregado, cemento, agua). 49 Deficiencias durante el proceso constructivo Espesores menores que los previstos, elaboración inadecuada de las mezclas y estabilizaciones, deficiencias en el proceso de distribución, compactación o terminación. Factores Climáticos Factores importantes tales como las variaciones climáticas, que producen las contracciones de las mezclas; las precipitaciones, que originan los anillos y/o que se infiltran en las fisuras agravando las condiciones del pavimento. Factores Aleatorios Algunos factores no manejables cuantitativamente pero que se deben prever en el diseño son: aniegos, saturación de estructuras por fugas en las redes de agua y desagüe, y uno muy importante pocas veces considerado como es el aspecto social: aguas negras y desperdicios orgánicos arrojados sobre el pavimento. Deficiente mantenimiento Deficiente mantenimiento por escasez de equipo, fondos o personal capacitado, por empleo de materiales y/o técnicas inadecuadas, o bien, por una falta total de conservación. 50 Tabla Nº 07 Tablas de Fallas en Pavimentos Rígidos Posible Tipo de Denominación de Definición Causas tratamiento Falla la manifestación correctivo Desviación -Falta de soporte de la longitudinal de la Subrasante. Estabilización superficie del - Cambio volumétrico de losas. Asentamientos pavimento con de la Subrasante por Reconstrucció relación a su perfil modificación de su n localizada. origina estado de humedad Si el deterioro es generalizado, - Materiales reparar Hoyos en la deleznables como colocando una Baches superficie del Terrones de arcilla. carpeta Pavimento. - Mortero poco asfáltica, homogéneo. siempre que se garantice la adherencia entre Capas - Resellar Expulsión de agua -Presencia de agua juntas y con finos, a través debajo de la losa grietas. Fallas de de juntas, grietas y - Material de apoyo - Instalar regularidad Bombeo borde externo del erosionable drenes de y pavimento, al pasar - Tráfico pesado y borde. - superficie un vehículo pesado. frecuente. Estabilización de losas. - Mejorar el sistema de drenaje. - Erosión de la base en Severidad baja las inmediaciones de y media: Desplazamiento la junta. cepillado de la vertical diferencial Escalonamiento - Deficiencia en el superficie - de losas adyacentes, traspaso de cargas Severidad alta: en juntas o grietas. entre las losas. estabilización - Drenaje insuficiente. de losas y mejorar transferencia de cargas. - Para Contracción plástica Fisuras delgadas en cualquier nivel Concreto, que aparece Fisuramiento por forma de mapa que de deterioro: antes de la fragua retracción afectan solo la reparación de final, por secado superficie de la losa. espesor prematuro. parcial. 51 - Colocar un parche asfáltico. -Reparación Desintegración de espesor progresiva de la parcial. superficie - Concreto con exceso -Recubrir con perdiéndose primero de mortero o mal Desintegración una mezcla la textura y luego el dosificado. asfáltica y mortero, quedando - Curado inapropiado. garantizar la el árido grueso adherencia expuesto. entre capas. Posible Tipo de Denominación de Definición Causas tratamiento Falla la manifestación correctivo - Cepillado de la superficie. - Mala calidad del La superficie del - Colocar un agregado. pavimento parece sello de fricción, Textura - Acabado pulida sin textura garantizando la inadecuada inadecuado. superficial original, adherencia con - Contaminación haciéndolo resbaladizo el pavimento. de la superficie - Construir un micropavimento. - Reactividad - Severidad baja Grietas finas muy álcali- sílice de y media: cercanas y con forma los agregados que reparación de Agrietamiento por de un cuarto de luna y conforman el espesor parcial. - durabilidad. se inicia en las concreto, cuando Severidad alta: esquinas de las losas. estos se congelan reparación en Fallas de y expanden. todo el espesor. regularidad - Infiltración de y materiales superficie - Severidad baja: incompresibles sellado de juntas Descascaramiento, Son roturas o dentro de la junta y grietas. despostillamientos, desprendimientos del o grieta. - Severidad saltaduras en concreto a nivel de - Debilitamiento media y alta: juntas y grietas. juntas o grietas. de las juntas reparación de bordes debido al espesor parcial. tránsito intenso y pesado. Es cuando una sección - Altas de losa situada entre deflexiones en el - Estabilización dos grietas de borde del de losas. Punzonados contracción se rompe pavimento. - Reparación en y desciende bajo la - Bombeo de la todo el espesor acción de cargas súbase y pérdida repetidas de soporte. 52 - En parches - En parches asfálticos: asfálticos: remover y Área de una losa que capacidad reemplazar este ha sido removida o insuficiente. material. Parches reemplazada por un - En parches de - En parches de deteriorados material (concreto o concreto: concreto: asfalto), y que se insuficiente rehacer el encuentra deteriorada. traspaso de cargas parche en las juntas colocando pasadores. Levantamiento de - Losas de parte de la losa , - Reparar en longitud excesiva. localizado a ambos todo el espesor. - Mala colocación lados de una junta - Reconstruir la Levantamientos de pasadores transversal o grieta junta de localizados - Presencia de Habitualmente el contracción suelos expansivos concreto afectado se cuando a poca quiebra en varios corresponda. profundidad. trozos Tipo Denominación Posible de de la Definición Causas tratamiento Falla manifestación correctivo - Severidad media y baja: Son líneas de rotura que - Asentamiento de la sellado de juntas se presentan en el sentido cimentación. y grietas. Longitudinales del eje del pavimento, de - Fatiga de la losa. - Severidad alta: modo que separa la losa en - Losa de ancho reparación en dos partes. excesivo. todo el espesor. - Colocación de barras en cruz. - Severidad Grietas media y baja: - Asentamiento de la sellado de juntas cimentación. Son líneas de rotura que y grietas. - Espesor de la losa se presentan en sentido - Severidad alta: insuficiente para Transversales normal al eje del reparación en soportar las pavimento, de modo que todo el espesor. solicitaciones. separa la losa en dos partes - Colocación de - Cimentación no barras de nivelada. traspaso de carga o pasadores. 53 - Sobrecarga en las esquinas. - Deficiente - Severidad Grieta que origina un trozo transmisión de media y baja: de losa de forma cargas entre las sellado de juntas Esquina triangular, al interceptar la juntas. y grietas. juntas transversal y - Falta de apoyo de - Severidad alta: longitudinal. la losa, originado reparación en por la erosión de la todo el espesor. base o alabeo térmico. - Severidad media y baja: sellado de juntas - Puede deberse a y grietas. Son aquellas que siguen falta de soporte de - Severidad alta: Diagonales un curso casi diagonal a la la subrasante o reparación en línea central de la vía. calidades diferentes todo el espesor. de subrasante. - Colocación de barras de traspaso de carga o pasadores - Reparación en Son grietas que se todo el espesor, encuentran interconectadas Fatiga de la losa reemplazando Fracturación entre si y forman grandes o debido al tránsito longitudinal y Múltiple pequeños polígonos que intenso y pesado. transversalmente dan origen a numerosos toda la zona trozos separados afectada. Consecuencias Debido A Las Fallas En Pavimentos Costo de Operación de Los Vehículos Originan un mayor costo de operación de los vehículos que transitan sobre ellos. Algunos de estos son: Mayor consumo de combustible, gastos de mantenimiento, etc. Demora en el tiempo de viaje de los usuarios Obligan a la disminución de la velocidad de los vehículos, originando una demora en el tiempo para el usuario. Posibles Accidentes 54 Situaciones de alto riesgo de producir choques al tratar de esquivarlas, o al no percatarse de estos pueden causar accidentes y ala ves causar daño a la propiedad. Incomodidad de los usuarios Fuerzan al vehículo a pequeños sobresaltos y demás incomodidades. Falta de estética y su efecto en las reacciones sicológicas del conductor Conllevan al conductor evitar en lo posible pasar por dicha vía. El Objetivo General del presente estudio es: Evaluar qué tipos de fallas presentan la estructura del pavimento rígido en el Jr. San Martin de la ciudad de Caraz.  Determinar el tipo y nivel de las patologías de vías  Determinar el Índice de condición del pavimento rígido (PCI).  Determinar el índice de integridad estructural del pavimento rígido y de condición operacional.  Determinar las causas que originan las patologías. 55 II.- Metodología del Trabajo La investigación será de tipo APLICADA de tipo descriptivo, analítico no experimental y de corte transversal. Es descriptivo por describe una realidad, sin alterarla. Analítica por que estudia a detalle de cada patología y establece las posibles causas. Es no experimental porque se estudia el problema y se analiza sin manipular o modificar la variable. Es de corte transversal porque os datos han sido tomados en un momento dado, en un periodo exclusivo. Diseño de Investigación Se efectuó siguiendo el método PCI (índice de condición de pavimento), para el desarrollo de la siguiente investigación. Esquema del diseño: M O A E Dónde: M: Muestra O: Observación A: Análisis O: Evaluación Población y Muestra Para la presente investigación la población está dada por todo el pavimento a evaluar. Técnicas e Instrumentos de Investigación 56 Tabla 08: Técnicas e Instrumentos de Investigación TÉCNICA INSTRUMENTO Guía de observación Resumen. Observación Fichas técnicas de observación. Fuente: Elaboración Propia La evaluación de la condición incluye lo siguiente:  Regla y cinta métrica para establecer las profundidades de los ahuellamiento o depresiones, así como para medir las longitudes de los paños  Manual de daños del PCI con los formatos correspondientes y en cantidades suficientes para el desarrollo de la actividad Procesamiento y Análisis de la Información Para el presente proyecto de investigación el procesamiento de datos será posterior a los ensayos respectivos apoyados en una hoja de cálculo Excel y con el SPSS. Para realizar el análisis de los datos se tendrá presente:  Los datos serán procesados Excel y AutoCAD.  El análisis se realizará con tablas y gráficos, considerando los rangos de calificación de PCI. Para efectuar la evaluación superficial de pavimentos de la red vial seleccionada, se han considerada, se han considerado 3 pasos importantes a realizar en base a la necesidad de identificar los defectos o fallas del pavimento, que serán materia de evaluación específicamente en relación a las características físicas de la calzada y la superficie de rodadura. La evaluación a realizar para efectos prácticos considera la toma de datos como la base de la metologia principal a desarrollarse a partir de la inspección visual del pavimento, debiéndose hacer anotaciones de lo observado mientras se maneja o camina sobre la red 57 vial en estudio, en planillas específicamente preparadas para tal fin. Dentro de los elementos viales, prioritarios a ser inspeccionados están: Pasos para la Evaluación de Patologías del Pavimento Rígido A continuación de describen en forma resumida los pasos a seguir para efectuar la evaluación superficial de los pavimentos de la red vial materia de estudio, mediante la inspección visual de las vía. Paso 1: Inspecciones visuales de la vía: para tal efecto se efectuara un recorrido de la vía a estudiar, con la finalidad de obtener información sismatizada para lo cual será necesario seleccionar tramos de características y condiciones homogéneas. Para efectos de ayudar en el manejo de la información y obtener una imagen completa de la vía entre dos puntos. Los tramos eran cortados a través de los carriles en el mismo punto. Así, si en una dirección el tramo empieza en un punto diferente de otro, en la otra dirección, este deberá también ser artificiosamente dividido en dicho punto, aun pensando que no se requería hacerlo, constituyéndose en tramos apropiados para ser evaluados. Paso 2: Observaciones de falla: determinar las condiciones del pavimento recorriendo la via lentamente para observar manifestaciones de fallas. Se deben hacer dos o tres paradas por tramo para examinar las fallas en función de tipo, severidad y extensión de la manifestación y ocurrencia de dichas fallas. Paso 3: Registro en planilla de evaluación: se deberá efectuar registros de todo lo observado en el recorrido de la inspección visual, anotando todas las manifestaciones de fallas, en las unidades de medida correspondientes que permitan determinar los tratamientos de mantenimiento posibles de aplicar. De esta manera se tendrá definida la condición del 58 pavimento de determinada vía y/o red vial, que posibilitara definir la política de ejecución inmediata de los programas de conservación vial urbana. Descripción De Daños En Pavimento Rígido Observada En La Ciudad De Caraz 1. Grieta Transversal o Diagonal Fotografía N° 01: Descripción: Fractura miento o grietas de la losa que ocurre predominante perpendicular al eje de la calzada, o en forma oblicua a esta, dividiendo la misma en dos planos. Niveles de Severidad: Se definen tres niveles de severidad (bajo, mediano, alto) de acuerdo a las características de las fisuras, según la siguiente guía: L. (Bajo) Existen algunas de las condiciones siguientes:  Fisuras finas, no activas, de ancho promedio menor de 3 mm., sin saltaduras y escalamiento imperceptibles.  Fisuras selladas de cualquier ancho, con sello en condición satisfactoria; no hay signos visibles de despostillamiento y/o dislocamiento menor de 10 mm. M. (Mediano) Existen algunas de las condiciones siguientes:  Fisuras activas, de ancho promedio entre 3 y 10 mm., con despostillamiento y/o dislocamiento menor de 10 mm y saltaduras de ancho menores a 50 mm. 59  Fisuras selladas de cualquier ancho, con material de sello en condición insatisfactoria y/o despostillamiento y/o dislocamiento menor de 10 mm. H. (Alto) Existen algunas de las condiciones:  Fisuras activas de ancho promedio mayor de 10 mm y fisuras selladas, con despostillamiento severos y/o dislocamiento mayor de 10 mm., y saltaduras de ancho mayor a 50 mm. O escalamiento mayor a 6 mm. Medición Una vez identificada la severidad de la fisura, esta puede medirse:  Registrándola por losa, totalizada el número de losas afectadas por fisura transversal y/o longitudinales.  Determinar en número y la longitud de grietas para cada nivel de severidad  Si existen dos fisuras en una misma losa, se adopta el nivel de severidad de la fisura predominante.  Determinar la longitud total de grietas agrupadas por nivel de severidad, que tenga el sello en buenas condiciones. 2. Grieta Longitudinal Fotografía N° 02: 60 Descripción: Fracturamiento o grietas de la losa que ocurre predominante paralela al eje de calzada o que extienden desde una junta transversal hasta el borde de la losa, dividiendo la misma en dos planos. Niveles de Severidad: Se definen tres niveles de severidad (bajo, mediano, alto) de acuerdo al ancho de la fisura, condición y estado de los bordes, según la siguiente guía: L. (Bajo) Existen algunas condiciones siguientes:  Fisura fina, no activas, de ancho promedio menor de 3 mm., sin saltaduras y escalonamiento imperceptibles.  Fisuras selladas de cualquier ancho, con el material de sello en condición satisfactoria, no hay signos visibles de despostilla miento y/o dislocamiento. M. (Mediano) Existen algunas de las condiciones siguientes:  Fisuras activas, de ancho promedio entre 3 y 10 mm., con saltadura de ancho menor a 50 mm. O escalamiento menor a 15 mm.  Fisuras de hasta 10mm. De ancho acompañados de despostilla miento y/o dislocamiento de hasta 10 mm.  Fisuras selladas de cualquier ancho, con material de sello en condición insatisfactoria y/o despostilla miento y/o dislocamiento menor de 10 mm. H. (Alto) Existen algunas de las condiciones:  Fisuras de ancho mayor de 10 mm., saltaduras de ancho mayor a 50 mm. O escalamiento mayor a 15m.  Fisuras selladas o no, de cualquier ancho, con despostilla miento severos y/o dislocamiento mayor de 10 mm. 61 Medición: Una vez identificada la severidad de la fisura, esta pueda ser medida:  Determinar la longitud y número de grietas longitudinales para cada nivel de severidad  En metros lineales, totalizando metros lineales en sección o muestra.  En términos de números de losas afectadas, totalizando el número de estas que evidencien fisuras longitudinales.  Si existen dos fisuras en una misma losa, se adopta el nivel de severidad de la fisura predominante.  Determinar separadamente también la longitud de grietas longitudinales selladas, clasificándolas según nivel de severidad. 3. Grieta de Esquina Fotografía N° 04: Descripción: Es una fisura o grieta q o borde que delimita la losa a una distancia menor de 1.30 m a cada lado medida desde la esquina. Origina un trozo de losa de forma triangular al interceptar las juntas transversal y longitudinal, formando un ángulo de 50 grados con dirección al tránsito. Las fisuras de esquina se extienden verticalmente a través de todo el espesor de la losa. Niveles de Severidad: 62 Se definen tres niveles de severidad (bajo, mediano, alto) considerando la severidad misma de la fisura que origina, como el estado del pavimento comprendido por la misma y los bordes de la losa, de acuerdo con la siguiente guía L. (Bajo) Longitud con saltaduras menores al 10% de su longitud, el fracturamiento es definido por una fisura de severidad baja y el área entre esta y las juntas no se encuentran fisurado o bien hay alguna pequeña fisura. Escalamiento imperceptible y el trozo de esquina está completo. M. (Mediano) Saltaduras de severidad media o alta en más del 10% de longitud, el fracturamiento es definido por una fisura de severidad moderada y el área y las juntas se encuentran mediantemente fisurada. Saltadura de la grieta o junta menor a 15 mm. Y el trozo de esquina está completo. H. (Alto) Saltaduras de severidad media o alta en más del 10% de longitud, el fracturamiento es definido por una fisura de severidad alta y el área entre esta y las juntas se encuentra muy fisurado o presenta hundimiento. Saltadura de la grieta o junta es mayor o igual a 15 mm. O el trozo de la esquina está quebrado en dos o más pedazos. Medición: La fisura de esquina son medidas contando el número total que existe en una sección o muestra, generalmente en términos de número de losas afectadas por una o más fisuras de esquina está quebrando en dos o más pedazos.  Establecer el número de grietas de esquina para cada nivel de severidad  Clasificarlos con el más alto nivel de severidad presenta en al menos el 10% de la longitud.  Contiene una única fisura de esquina.  Contiene más de una fisura del mismo nivel de severidad.  Contiene dos o más fisuras de diferentes niveles de severidad. En este caso se registra el nivel de severidad correspondiente a las más desfavorables. 63 También puede medirse en metros lineales, totalizando metros lineales en la sección o muestra evaluada. 4. Losas Divididas Fotografía N° 05: Descripción: Fracturamiento o grietas de la losa de concreto conformado una mapa de fisuras, combinando fisuras longitudinales, transversales y /o diagonales, subdividiendo la losa en cuatro o más planos. Niveles de Severidad: Se definen tres niveles de severidad (bajo, mediano, alto) considerando la severidad misma de la fisura que detienen la malla y el número de paños en que queda dividida la losa, de acuerdo la siguiente tabla. Tabla 09: Niveles de Severidad de Losas Subdivididas Nivel de Severidad N°. de Paños en que se divide la losa L Bajo 4 ó 5 M Mediano De 6 a 8 H Alto Más de 8 Fuente: Elaboración Propia 64 Medición: Se miden contando la cantidad total que existe en una sección muestra, en términos del número de losas afectadas según su severidad. Si se registró como de severidad mediana a alta, no se cuenta otros daños que pudieron evidenciar la losa. El registro se lleva separadamente para cada nivel de severidad. 5. Fisuras en Bloque Fotografía N° 06: Descripción: Fracturamiento o grietas que subdividen generalmente una porción de la losa en planos o bloques pequeños de área inferior a 1 m cuadrado. Niveles de Severidad: Se establece tres niveles de severidad (bajo, mediano, alto) en base a la severidad de las fisuras que detienen la malla, de acuerdo con la siguiente guía: L. (Bajo) Bloque definidos por fisuras de severidad baja; los planos relativamente amplios y se mantienen ligados. M. (Mediano) Bloque definidos por fisuras de severidad moderada; los planos son más pequeños evidenciándose un moderado despostillamiento de los bordes de la fisura. 65 H. (Alto) Bloque definidos por fisuras de severidad alta; evidenciándose un severo despostillamiento de los bordes de la fisuras, con tendencia a formar bache. Medición: Una vez identificada la severidad de la falla, esta ´puede ser medida:  En metros cuadrados, totalizando metros cuadrados en la sección o muestra. En términos de cantidad de losas afectadas, totalizadando el número en la sección o muestra; de existir en una misma losa dos manifestaciones se adoptan el nivel de severidad de la fisura predominante. 6. Parchados Fotografía N° 07: Descripción: Un parche es una área superior a 0.1 m2 donde el pavimento original ha sido removido y reemplazado, por un material que puede ser hormigón o asfalto, para reparar el pavimento existen, también un parchado por reparación de servicios públicos es un parche que se ha ejecutado para permita la instalación o mantenimiento de algún tipo de servicio público subterráneo. Niveles de Severidad: Se definen tres niveles de severidad (bajo, mediano y alto) de acuerdo con lo siguiente guía: 66 L (Bajo) El parche se compara satisfactoriamente, con muy poco deterioro y con una percepción al movimiento vehicular leve. M (Mediano) El parche se encuentra moderadamente deteriorado: se evidencia un moderado deterioro o descascaramiento alrededor de sus bordes y/o existen un pequeño desnivel con el pavimento continúo; si se presentan daños en su interior, estos afectan su superficie y se detiene una percepción al movimiento vehicular moderada. H (ALTO) El parche está severamente dañado. La extensión o importancia de estos daños indican una condición de falla, siendo el reemplazo del parche necesario, asentamiento del perímetro es mayor de 5 mm. Medición: Se miden contando soperamente según el nivel de severidad, el número de losas afectadas en una determinada sección o muestra, de acuerdo a las siguientes premisas:  Si unas losas tiene una o más parches con el mismo nivel de severidad, se encuentra como una losa conteniendo esa falla.  Si una losa tiene parches con más de un nivel de severidad, se cuenta como una losa con el mayor nivel de severidad observado.  Indicar por separado los parches de asfalto y los de hormigón. 7. Descascaramiento de junta Fotografía N° 08: 67 Descripción: Es la rotura de los bordes de la losa en los 0.60 m de la junta, generalmente no se extiende verticalmente a través de la losa si no que intercepta la junta en ángulos. Se origina por:  Esfuerzo excesivo en las juntas causadas por las cargas de tránsito o por la infiltración de materiales incomprensibles.  Concreto débil en la junta por exceso de manipulación. Niveles de Severidad: Tabla 10: Niveles de Severidad de Descascaramiento de Juntas Fragmento del Ancho de Longitud descascaramiento del descascaramiento descascaramiento > 0.6 m < 0.6 m Duros. No pueden < 102 mm L L removerse > 102 mm L M fácilmente (pueden fallar algunos pocos fragmentos). Sueltos. Pueden < 102 mm L M moverse y algunos < 102 mm L M fragmentos puedan faltar. Si la mayoría o todos los fragmentos faltan, el descascaramiento es superficial, menos de 68 25 mm Desapercibido. L a < 102 mm L M mayoría o todos los > 102 mm M H fragmentos han sido removidos. Fuente: Elaboración Propia Proceso: El proceso que se realizó en el campo fue manera visual, para el cual se inspecciono muestra al cual se midieron el tipo, cantidad y severidad de los daños de acuerdo con el manual de daños del PCI, registrándose en la hoja de inspección. Tipos de deterioros observados en la vía Es pertinente aclarar, que para el diagnóstico de las patologías observadas, se tomó en cuenta las siguientes consideraciones: La severidad se clasifico en: Alta, Media, Baja y no aplicada. Análisis El análisis se desarrolló siguiendo el método de evaluación normalizado para obtener al PCI, (cálculo de los valores deducidos, densidad y severidad), utilizando hojas de cálculos (Excel) para procedimientos de datos. La evaluación finalmente se realizó del estudio de diagnóstico de todas las patologías existentes en los pavimentos rígidos de las vías principales, siguiendo el método ASTM D 5340, calculándose el PCI restando de 100 el máximo CDV (valor deducido 69 corregido) y ubicándolo en el rango de calificación del PCI, para finalmente determinar el PCI y su rango calificación promedio. 70 III. Resultados Los resultados están comprendidos en lo siguiente:  Calculo del PCI para la vía principal Jr. San Martin seleccionada para el estudio, ubicado en la ciudad de Caraz, provincia de Huaylas, departamento de Áncash.  Resultados de los cálculos del valor de reducción individual (VR), ordenados en forma descendente obtenido mediante el uso de las densidades de cada patología en sus respectivos ábacos para la vía principal de la ciudad de Caraz, provincia de Huaylas, departamento de Áncash.  Resultados del cálculo del valor de reducción total, en su respectivo ábaco y la determinación del PCI de la vía seleccionada, siguiendo el procedimiento del manual del PCI.  Se encontró 6 fallas patológicas más frecuentes en el Jr. San Martin del siguiente porcentaje que se detalla en el siguiente cuadro: c Tipo de fallas Severidad Numero % Valor de de losas Densidad Reducción 28 GRIETA LINEAL H 133 42.36% 43 22 GRIETA DE ESQUINA M 29 9.24% 12 23 LOSA DIVIDIDA M 38 12.10% 22 31 PULIMERO DE AGREGADOS L 65 20.70% 5 39 DESCARAMIENTO DE JUNTA M 29 9.24% 6 29 PARCHEO GRANDE M 20 6.37% 3 TOTAL (%) 100.00%  Grafico detallado de los resultados obtenidos. 71 HOJA DE INSPECCIÓN: JR. San Martin HOJA DE INSPECCION DE CONDICIONES PARA UNIDAD DE MUESTRA Exploracion de la Condicion por Unidad de Muestra ZONA NÚMEROS DE LOSAS JR.San Martin 314 AREA 1000M2 INPECIONADA: NEI SONIA MORALES AGUAS N° DAÑO 28 GRIETA LINEAL (transversal,diagonal y longituinal) 22 GRIETA DE ESQUINA 23 LOSA DIVIDIDA 31 PULIMERO DE AGREGADOS SEVERIDAD DE FALLA 39 DESCARAMIENTO DE JUNTA 29 PARCHEO GRANDE (servivios utilitarios) L: Low M: Medium H: High BAJO MEDIO ALTO Tipo de fallas Severidad Numero de losas % Densidad Valor de Reducción 28 H 133 42.36% 43 22 M 29 9.24% 12 23 M 38 12.10% 22 31 L 65 20.70% 5 39 M 29 9.24% 6 29 M 20 6.37% 3 Fuente: elaboración propia 72 JR. SAN MARTIN DETERMINACION DEL NUMERO MAXIMO DE FALLAS DEL PERMITIDAS m = 1.00+(9/95)*(100 - VAR) m = 1.00 + (9/95)*(100 -43) m = 6.4 donde: m : Numero permito de VRs incluyendo fraciones (debe ser menor igual a 10) VAR : valor individual mas alto VRs N° VALOR DE REDUCCIÓN total q VRC 1 43 22 12 6 5 3 91 4 52 2 43 22 12 5 5 3 90 3 56 3 43 22 5 5 5 3 83 2 59 4 43 5 5 5 5 3 66 1 66 Maximo VRC = 66 PCI = 100 - 66 PCI = 34 CALIFICACION = MALO Fuente: elaboración propia 73 Grafico del Tipo de Falla J.R SAN MARTIN TIPO DE FALLAS Porcentaje Grieta Lineal 42.36% Grieta de Esquina 9.24% Losa Dividida 12.10% Pulimiento de Agreg. 20.70% Descargar Junta 9.24% Parcheo Grande 6.37% Grafico de Tipo de Falla 50.00% 42.36% 40.00% 30.00% 20.70% 20.00% 12.10% 9.24% 9.24% 10.00% 6.37% 0.00% GRIETA GRIETA DE LOSA PULIMIENTO DESCARGAR PARCHEO LINEAL ESQUINA DIVIDIDA DE AGREG. JUNTA GRANDE Fuente: elaboración propia 74 Calculo General del PCI PCI Y ESTADO DE LA VIA PRINCIPAL DE LA CIUDAD DE CARAZ DEPARTAMENTO DE ANCASH PROVINCIA VIA NUMERO DE LOSAS PCI ESTADO CARAZ JR. SAN 314 34 MALO MARTIN Fuente: elaboración propia Ensayo de Resistencia a la Comprensión de Testigos Extraídos con Perforación de Diamantina TESTIGO PESO LON DIAME DENSIDA AREA CARGA FACTO FC OBSERVACI GIT TRO D MAXIMA R DE ON UD CORR EC. N° ELEME (gr) (cm) (cm) gr/cm3 cm2 kg kg/cm2 NTO 1 M-1 492.50 7.17 5.08 3.389 20.27 4630.00 1.015 231.86 Tam. Max. Piedra 3/4" 2 M-2 532.10 9.80 5.08 2.679 20.27 6490.00 1.000 320.20 Tam. Max. Piedra 3/4" 3 M-3 476.70 7.40 5.08 3.178 20.27 5560.00 1.005 275.69 Tam. Max. Piedra 3/4" 4 M-4 335.00 6.53 5.08 2.531 20.27 3800.00 1.010 189.36 Tam. Max. Piedra 3/4" OBSERVACIONES: La extracción en obra fueron a longitud de 10 cm y las correcciones se tomaron según MTC E- 704 numeral 6.2 Antigüedad del Pavimento Rígido JR. San Martin 20 años 75 IV. Análisis y Discusión Al haber culminado el diseño de la investigación y evaluación en el Distrito de Caraz conformado por el JR. San Martin. Encontramos diferentes deterioros en las vía principal de la ciudad de Caraz podemos definir que en su mayoría corresponde a grietas lineales, puliremos de agregados, descascaramiento de junta y losas divididas de las estructuras de pavimento y son debido al alabeo por gradiente termino o humedad (frio, helada, y calor), la acumulación de material incomprensible en las juntas de dilatación, incorrecto proceso deconstrucción, agregados de mala calidad, mal fraguado o curado, falta de mantenimiento. Se encontraron en su gran mayoría una gran variedad de patologías en cada una de las vías principales, con una severidad de baja, media y alta. Del análisis se detalla las patologías encontradas en cada vía principal en la hoja de cálculo y resultado. La vía principal JR. San Martin: se encontraron 6 patologías y el porcentaje mayor obtenido fue la patología de grietas lineales con 42,36 %. c Tipo de fallas Severidad Numero % Valor de de losas Densidad Reducción 28 GRIETA LINEAL H 133 42.36% 43 22 GRIETA DE ESQUINA M 29 9.24% 12 23 LOSA DIVIDIDA M 38 12.10% 22 31 PULIMERO DE AGREGADOS L 65 20.70% 5 39 DESCARAMIENTO DE JUNTA M 29 9.24% 6 29 PARCHEO GRANDE M 20 6.37% 3 TOTAL (%) 100.00% Finalizando la investigación en la ciudad de Caraz, provincia de Huaylas Departamento de Áncash, se puede apreciar según la hoja de inspección de condiciones para la unidad 76 de muestra de vía principales, la existencia de diferentes tipos de fallas, siendo las patologías con mayor presencia las que se ordenan en orden decreciente: grietas lineales, puliremos de agregados, descascaramiento de junta, losas divididas, grietas de esquina, parcheo y fisuras de bloques. V. Conclusiones En la presente investigación de llego a las siguientes conclusiones:  La investigación se realizó de acuerdo al método PCI, el cual consiste en una calificación numérica asociada a la condición del pavimento que varía entre 0 y 100, siendo 0 la peor condición posible y 100 la mejor.  El PCI de la sección del pavimento se determina en base a los valores del PCI  El índice de condición del pavimento del Jr. San Martin = 34 (estado malo).  Se concluye que los pavimentos sufren grandes deterioros por la mala ejecución y mantenimiento de las mismas  Al realizar el ensayo de diamantina, el concreto se encuentra con una resistencia promedio de 254 kg/cm², por la presencia de grava redondeada como agregado grueso. 77 VI. Recomendaciones Se considera las siguientes recomendaciones:  Se recomienda realizar una rehabilitación de las vías de JR. San Martin ya que tiene un PCI de 42.36, es decir se encuentra en una calificación de estado malo. La rehabilitación es la actividad necesaria para devolver a la estructura de pavimento las condiciones que inicialmente se había mencionado, para el cual se puede realizar los siguientes trabajos:  Reemplazo de loza, reparación del espesor total de la losa, resellado de juntas, sobre capa de concreto adherido, mejoramiento del su drenaje etc.  Realizar una limpieza minuciosa de las juntas para su posterior sellado con materiales compresibles para evitar las filtraciones de agua y materiales incomprensibles como suelos y rocas.  Definir pendientes adecuado para evitar la acumulación de líquidos que puedan dañar la estructura del pavimento.  Determinar el grado de severidad de los diferentes deterioros para implementar reparaciones menores y garantizar la vía útil de la estructura del pavimento rígido.  Realizar pruebas de laboratorio de los suelos que se encuentran en el lugar, de tal manera que se verifique que si son apropiados para la cimentación de la estructura o que si se requiere mejorar los resultados. 78 VII. Agradecimiento Agradezco a Dios por las oportunidades que pone en mi camino a diario, por otorgarme fortaleza, amor y humildad, herramientas necesarias para alcanzar el éxito personal y laboral. A la Universidad San Pedro por haberme aceptado ser parte de ella y abierto las puertas de su seno científico para poder estudiar mi carrera profesional. A toda mi familia por el apoyo incondicional que me brindaron, por sus consejos y por no dejarme rendir. A los diferentes docentes por brindarnos sus conocimientos y su apoyo para seguir adelante día a día. Al personal del Laboratorio de Suelos de la Universidad San Pedro por prestarnos su apoyo y facilitarnos sus instalaciones para llevar a cabo ésta investigación. A todos mis compañeros y amigos de clase durante todos los niveles de universidad ya que gracias a su amistad y apoyo moral han aportado en un alto porcentaje mis ganas de salir adelante. Y a todos los que de alguna manera me apoyaron en la realización mi trabajo muchas gracias. 79 VIII. Referencia Bibliográfica Barrantes, S. (2009). “Pavimentos”. Berry, P. (2007). “Mecánica de Suelos”. México: México D.F. Castillo, C Y Romero, G (2009).”Rehabilitación de pavimentos rígidos en base al estudios de la carretera Tarija – potosí”. Córdova E., Guerrero M., Mautino A. (2013) “determinación y evaluación de las patologías del pavimento de concreto rígido en el barrio de Villón Alto - Distrito de Huaraz, Provincia de Huaraz- Región Ancash”. Espinoza T. (2010) “Determinación y evaluación del nivel de incidencia de las patologías del concreto en los pavimentos rígidos de la provincia de Huancabamba- Departamento de Piura”. Godoy A., Ramírez R. (2006). “Patología de pavimentos rígidos de la ciudad de Asunción”. Higuera V. (2015). “El estado de las vías de pavimento rígido y su incidencia en la circulación de tránsito pesado de la planta Holcim Latacunga del cantón Latacunga provincia de Cotopaxi”. Luis, V (2002). “Pavement Condition Index (PCI) para pavimentos asfalticos y de concreto en carretera”. Medina Palacios (2015).”Evaluación superficial del pavimento flexible del Jr. José Gálvez del distrito de Lince aplicando el método del PCI”. Recuperado de 80 http://repositorioacademico.upc.edu.pe/upc/bitstream/10757/581505/1/Medin a_PA.pdf Morales, O (2005). “Técnicas de rehabilitación de pavimento de concreto utilizando Sobre capas de refuerzo”. Recuperado de https://pirhua.udep.edu.pe/bitstream /Handle/11042/1343/ICI_129.pdf Norma CE.010 “Pavimento Urbano”. Norma MTC 012-2008-“Ministerio de Transporte y Comunicación- Perú” Prunell, S. (2011). “Estudio de las patologías en pavimentos de hormigón. La Plata, Argentina”. Ruíz C. (2011) “Análisis de los factores que producen el deterioro de los pavimentos rígidos”. Sangolquí, Ecuador. Vásquez, L. (2002). “Pavement Condition Index para Pavimentos Asfálticos y de Concreto en Carreteras”. Vergara I. (2015). “Evaluación de la condición operacional del pavimento rígido, aplicando el método del pavimento condición índex (psi), en las pistas de Tarica av. Central, distrito de Independencia, provincia de Carhuaz, región Ancash, noviembre del 2015”. 81 IX. Anexo y Apéndice Anexo 01: Curvas para el Pavimento de Concreto 82 83 84 Anexo 02: Ensayos de Laboratorio 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 Anexo 10: Panel Fotográfico Figura 01: Evaluación de fallas en el Jr. San Martin Figura 02: fallas encontradas en el Jr. San Martin 96 Figura 03: estructura del Jr. San Martin Figura 04: Realizando el ensayo de diamantina 97 Figura 05: Realizando el ensayo de granulometría Figura 06: Realizando el ensayo de Proctor modificado 98 Figuras 07: Realizando el ensayo de CBR Figuras 08: Realizando el ensayo de CBR 99 Figuras 09: Los testigos para la perforación de Diamantina Figuras 10: Ensayos de laboratorio Relación de Soporte CBR 100