CRITERIOS TÉCNICOS PARA ELABORAR

PROYECTOS DE CONSERVACIÓN

M.I. VINICIO A. SERMENT GUERRERO

JEFE DE LA UNIDAD DE SERVICIOS TÉCNICOS,

CENTRO S.C.T. NUEVO LEON

ASOCIACIÓN MEXICANA DE INGENIERIA DE VIAS TERRESTRES, A. C.

IX SEMINARIO DE INGENIERÍA VIAL

“INNOVACIONES EN EL CAMPO DE LA INGENIERÍA VIAL Y DE

TRANSPORTE”

“Voy a construir una carretera, dijo. En algún lugar,no sé, pero la construiré. Una carretera comonadie se la haya imaginado nunca. Una carreteraque acaba donde empieza... y, ¿sabe qué le digo?,la haré lo suficientemente larga como para quequepa toda mi vida, curva tras curva, todo lo quemis ojos han visto y no han olvidado.”

Alessandro Baricco (Esta historia)

GENERALIDADES

La construcción de carreteras desarrolla a las civilizaciones,

siendo necesarias con el suministro de alimentos y comercio.

GENERALIDADES

Los más grandes constructores de caminos en la historia

antigua fueron los romanos.

GENERALIDADES

Muchas de las carreteras importantes hoy en día, fueron

construidas hace muchos años para condiciones diferentes a las

que se usan en la actualidad

GESTIÓN

• Cuando los recursos son limitados es importante conocer el

estado de la red carreteras para establecer una estrategia de

inversión eficiente, eficaz y efectiva.

• Existen aplicaciones informáticas que facilitan al gestor la

toma de decisiones partiendo de modelos de comportamiento

de pavimentos previamente definidos.

Sister

HDM 4

Sipumex

El proceso de mantenimiento de pavimentos consta

de 4 pasos:

Recolección de datos

Modelos/análisis

Criterios/optimización

Implementación

• Condición estructural del pavimento• Condición funcional del pavimento• Condición del tráfico• Costos y beneficios

• Consecuencias• Nivel de financiación necesario• Calendario de actividades de mantenimiento

• Predicciones del rendimiento de los pavimentos• Predicciones de daños• Costos y beneficios de la operación de tráfico• Costos y beneficios de la operaciones de pavimento

• Min. Condiciones funcionales de los pavimentos• Min. Condiciones estructurales de los pavimentos• Min. Costo general o máx. beneficios netos

El proceso de mantenimiento de pavimentos consta

de 4 pasos:

Recolección de datos

Modelos/análisis

Criterios/optimización

Implementación

• Condición estructural del pavimento• Condición funcional del pavimento• Condición del tráfico• Costos y beneficios

• Consecuencias• Nivel de financiación necesario• Calendario de actividades de mantenimiento

• Predicciones del rendimiento de los pavimentos• Predicciones de daños• Costos y beneficios de la operación de tráfico• Costos y beneficios de la operaciones de pavimento

• Min. Condiciones funcionales de los pavimentos• Min. Condiciones estructurales de los pavimentos• Min. Costo general o máx. beneficios netos

SISTEMA

DE G

ESTIÓN

Para preservar el estado físico de la red federal de carreteras

libres, la SCT desarrolla anualmente los siguientes

subprogramas:

• Conservación rutinaria, para la atención cotidiana de la red, incluyendo bacheo, pintura, señalamiento y limpieza.

• Conservación periódica, dirigida a restituir la calidad de la superficie de rodadura con vidas útiles de 3 a 6 años.

• Reconstrucción de tramos, para restituir sus características originales y darles una vida útil de más de 10 años.

• Reconstrucción de puentes, para reforzar las estructuras y soportar el paso de las cargas.

• Señalamiento horizontal y vertical para mejorar la seguridad y confort de los usuarios.

• Atención a puntos de conflicto, para reducir la incidencia de accidentes.

Normalmente estamos predispuestos a los métodos de

conservación antiguos, dejando a un lado las nuevas metologías

que se han desarrollado con la finalidad de atender las nuevas

condiciones que presentan los caminos, las cuales no son las

mismas con las que se proyectaron.

Pésimo

mantenimiento

Pésima inversión

En mantenimiento

Reconstrucción Estratégica de máximo costo

Estrategia de mínimo costo, Mantenimiento bien planeado

Buen mantenimiento hace que la carretera

esté siempre en buenas condiciones

CURVA (1)

CURVA (2)En esta imagen se

representa

esquemáticamente la

evolución de un pavimento

a través del tiempo.

El mantenimiento periódico

es aquel que se da cuando el

pavimento se encuentra aún

en buena condición, de

manera proactiva y no

reactiva.

CURVA DE DEGRADACIÓN DE

PAVIMENTO

Pésimo

mantenimiento

Pésima inversión

En mantenimiento

Reconstrucción Estratégica de máximo costo

Estrategia de mínimo costo, Mantenimiento bien planeado

Buen mantenimiento hace que la carretera

esté siempre en buenas condiciones

CURVA (1)

CURVA (2)

Representa esquemáticamente la evolución del

estado físico de un pavimento a través del tiempo.

CURVA DE DEGRADACIÓN DE

PAVIMENTO

Pésimo

mantenimiento

Pésima inversión

En mantenimiento

Reconstrucción Estratégica de máximo costo

Estrategia de mínimo costo, Mantenimiento bien planeado

Buen mantenimiento hace que la carretera

esté siempre en buenas condiciones

CURVA (1)

CURVA (2)

El mantenimiento periódico es aquel que se da cuando el pavimento se

encuentra aún en buena condición, de manera proactiva y no reactiva.

CURVA DE DEGRADACIÓN DE

PAVIMENTO

Pésimo

mantenimiento

Pésima inversión

En mantenimiento

Reconstrucción Estratégica de máximo costo

Estrategia de mínimo costo, Mantenimiento bien planeado

Buen mantenimiento hace que la carretera

esté siempre en buenas condiciones

CURVA (1)

CURVA (2)

CURVA DE DEGRADACIÓN DE

PAVIMENTO

Cuando nos encontramos ante un deterioro avanzado, el mantenimiento

no es suficiente, es necesaria una reconstrucción, es la alternativa de

mayor costo pues requiere sustitución o mejoramiento integral de las

c a p a s e x i s t e n t e s d e l p a v i m e n t o .

CRITERIOS TÉCNICOS

PROYECTO GEOMÉTIRCO

El estudio topográfico es de suma importanciapara poder revisar la geometría actual del caminoy en conjunto con el estudio de tránsito, detectarcon esto zonas o puntos específicos que pudieranrequerir correcciones en el alineamiento horizontaly vertical. Además de el se obtiene la informaciónnecesaria para cuantificar volúmenes de obra

Estu

dio

to

po

grá

fico

Levantamiento de: -Perfil longitudinal-Secciones cada 20 m en tangente

cada 10 m en curva

Inventario de: -Pasos inferiores de vehículos-Puentes-Obras de drenaje-Construcciones- Obras menores- Cualquier otro elemento de importancia

Contiene: -Trazado en Campo del Eje de Proyecto-Referencias del Trazo-Nivelación Diferencial del Terreno Sobre el Eje de Trazo

-Seccionamiento Transversal del Terreno-Entrega Física en Campo del Levantamiento Topográfico

N.PRY.CAR.1.01.002/07

DRENAJE• Una de las principales causas de deterioro es el

agua sin control en el pavimento.

• Daños:– Disminución de resistencia

– Plasticidad de suelos

– Erosión de taludes

– Disolución de partículas

– Acuaplaneo (Disminución de adherencia del neumático con la superficie de rodamiento)

– Disminución del esfuerzo cortante en materiales, causando asentamientos

OBJETIVOS DEL DRENAJE

Reducir al mínimo el volumen de agua que produce

afectaciones

Desalojar rápidamente el agua que llega a los caminos

Dentro del proyecto de

conservación, es altamente

recomendable que para el tramo

en estudio, se registren y se

presente la hidrología de cada

corriente drenada que presente

una obra menor o puente, y a

manera de revisión se dictamine

el funcionamiento de estas

obras, con base en los estudios

hidrológicos y el registro del

comportamiento de las mismas

durante los años que han dadoservicio.

Revisión Hidrológica e Hidráulica

Período de retorno

25 años

50 años

MÉTODOS DE ANÁLISIS:• Racional Americano• Ven Te Chow• Talbot

Carreteras tipo:

B,C,D, Y E

A2, A4 Y A4S

SUBDRENAJE

Principal misión

– Controlar y limitar la

humedad de la

terracería y las

diversas capas del

pavimento

Funciones

– Interceptar y desviar

corrientes subterráneas

antes de que llegue al

lecho de la carretera

– Mantener el nivel

freático a una distancia

considerable del firme

– Sanear las capas de

pavimento evacuando el

agua que pudiera

infiltrarse en ellas

Subdrenaje en proyectos de conservación

Mediante el análisis hidrológico que se realiza para la revisión delas obras de drenaje, se debe revisar el comportamiento quepresenta el agua durante los periodos más críticos y dar lasrecomendaciones pertinentes o en el caso de existir subdrenajela revisión del funcionamiento actual.

Factores a considerar:

• Exploración geológica y

geotécnica

• Estudio de escurrimiento

regional

• Naturaleza del terreno

• Evidencias como

afloraciones, manantiales,

manchas de humedad

La revisión y/o diseño de un

sistema de subdrenaje NO

sigue NORMAS fijas, y se

apoya más en la práctica y

experiencia, por lo que se

necesita personal altamente

especializado y de

experiencia.

ANÁLISIS DEL TRÁNSITO

Cuando se trate de proyectos en carreteras el Tránsito

Diario Promedio Anual puede obtenerse de la información

de Datos Viales publicados por la Dirección General de

Servicios Técnicos de la SCT.

Se realizarán los Estudios de análisis de tránsito cuyo

objetivo es determinar las características del tránsito y

su evolución en un período que abarque la vida útil del

refuerzo del pavimento (Período de diseño).

ANÁLISIS DEL TRÁNSITO

En donde no se encuentren Datos Viales aplicables o suficientes

para formular la hipótesis del tránsito, será necesario la

realización de aforos, los cuales es recomendable realizarlos en

un período mínimo de una semana (de 6:00 a 18:00 hrs.). Cabe

recalcar que la presentación de los datos de tránsito diario

promedio anual (TDPA) deberá realizarse en ambos sentidos

EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS

• Antecedentes de la construcción y conservación: se recomienda se indiquen las etapas en que fue construido el tramo en estudio en los últimos 5 años. El HISTOREP detalla el tipo de mantenimiento y su fecha de ejecución.

• Deterioros: inventario de deterioros kilómetro a kilómetro conforme al Catálogo de Deterioros en Pavimentos Flexibles de Carreteras Mexicanas

• Índice de Servicio Actual (ISA): calificar el grado de confort y seguridad que el usuario percibe al transitar por un camino a la velocidad de operación, se califica el camino de una manera subjetiva en una escala de 0 a 5, por cada kilometro

• Índice Internacional de Rugosidad (IRI):mide la calidad de

rodadura de un camino, tiene sus orígenes en un programa

Norteamericano llamado Nacional Cooperative Highway

Reseach Program (NCHRP).

• El cálculo matemático del Índice Internacional de Rugosidad

está basado en la acumulación de desplazamientos en valor

absoluto, de la masa superior con respecto a la masa

inferior (en milímetros, metros o pulgadas) de un modelo de

vehículo.

• Medición de deflexiones: La medición de lasdeflexiones se utiliza ampliamente para evaluar lacapacidad estructural de los pavimentos en campo ydentro de la tecnología en pavimentos

Actualmente los equipos para evaluar la respuestaestructural de los pavimentos proporcionan informaciónacerca de :

– El módulo de elasticidad de cada capa.

– Rigidez combinada de los sistemas de pavimentos.

– Eficiencia en la transferencia de carga en las juntas de pavimentosde concreto hidráulico.

– Módulos de reacción de la subrasante.

– Espesor efectivo.

– Número estructural o valor de soporte del suelo.

– Capacidad de carga o capacidad de soporte del pavimento.

– Otros.

• Los parámetros anteriormente mencionados pueden utilizarseen el análisis y diseño de la rehabilitación y reconstrucción depavimentos rígidos y flexibles; valoración de la capacidadestructural

• El análisis de deflexión proporciona una técnica capaz deutilizar el módulo elástico equivalente de una estructura depavimento en lugar de obtener el módulo resiliente enlaboratorio de muestras pequeñas, y en algunas ocasiones demuestras alteradas.

Generalmente la frecuencia de ensayos se lleva a cabo de lasiguiente manera:

• Ensayos a nivel de red de carreteras: intervalos de 100 a 500 m

• Ensayos a nivel de proyecto general: intervalos de 50 a 200 m

• Ensayos a nivel de proyecto detallado: intervalos de 10 a 100 m.

Es muy importante que las deflexiones medidas sean losuficientemente precisas para realizar estimaciones correctas delas características estructurales de los pavimentos a partir dedatos del FWD. Por tal razón, es indispensable la calibración decualquier equipo FWD que intervenga en proyectos derehabilitación de carreteras.

• Informe de Zonas Homogéneas: se busca la similitud entre

las diferentes mediciones. Las zonas homogéneas nos

ayudan a segmentar la carretera para la correcta evaluación y

por ende dar una alternativa incluso por zonas, que atienda a

las necesidades específicas de cada zona encontrada.

GEOTECNIA

• Conocidos la deflexión a lo largo del tramo y la inspecciónvisual, es necesario contrastar los resultados obtenidos con lasituación real del firme y para eso, es necesario realizaralgunas prospecciones en forma de calas y sondeos.

• En cada pozo a cielo abierto efectuado se identifican lascapas existentes del pavimento y terracerías, se determinan:

– los espesores

– grados de compactación

– se clasificarán visualmente y al tacto

– se toman las muestras representativas de cada capaobservada para determinar sus propiedades físicas y deresistencia (CBR), así como todos los ensayes de calidadcorrespondientes.

GEOTECNIA DEL CAMINO

Exploración

Geotécnica

• Perfil estratigráfico de cada P.C.A.

• Calidad y caracterización de cada material encontrado.

• Determinación de las propiedades de resistencia.

• Aporte para la zonificación de zonas homogéneas.

BANCOS DE MATERIALES

DETECCIÓN

o Observación del terreno

o PCA

o Posteadoras, barrenos y máquinas perforadoras

o Estudios geofísicos

o Fotointerpretación

o Sensores remotos

Distancia de bancos

Terracería, sub-base y

base

20 km

Carpeta asfáltica y agregados para

concreto

50 km

Criterios para localizar bancos

• Tipo de obra a la que se destinará el material

• Calidad; cumplir con la normatividad vigente de la dependencia

organismo responsable de la obra (SCT, CAPUFE, gobiernos

estatales o municipales, etc.).

• Accesibilidad; fácilmente accesibles y que se puedan explotar por

los procedimientos más eficientes.

• Distancia; seleccionarse los que produzcan las mínimas distancias

de acarreo.

• Facilidad de construcción; tener las propiedades que faciliten los

procedimientos constructivos más sencillos y económicos y que

requieran los mínimos tratamientos.

• Que la explotación no conduzca a problemas legales y

ambientales

• Costo.

VIDA REMANENTE• Tiempo durante el cual se acumularon las aplicaciones de los

ejes equivalentes que el pavimento resistirá, funcionando

adecuadamente después de la evaluación realizada.

Se debe recopilar la

información que se ha

comentado en puntos

anteriores ya que la

mayoría de los métodos

utilizan datos de estos

análisis y/o estudios como

datos de entrada para

poder dar un resultado

confiable.

Generalmente se recomienda que

se realice por tres métodos

diferentes, siendo los más

comunes el Método AASHTO 93,

Instituto de Ingeniería de la UNAM

(DISPAV-5) y el del Instituto

Norteamericano del Asfalto.

DETERMINACIÓN

DICTÁMEN TÉCNICO

Primer paso: Determinar la causa de la falla

Las fallas pueden ser:

• Estructurales

• Funcionales

Esta identificación de fallas sedebe realizar por personalcapacitado, ya que el no saberidentificar adecuadamente undeterioro, puede llevar a no dar lasolución correcta y que la inversiónno sea de utilidad para el buenestado del camino.

PROPUESTA DE AALTERNATIVAS• Generalmente en base a la vida remanente del pavimento se

recomienda que se propongan por lo menos tres alternativas quesean estructuralmente equivalentes para rehabilitar adecuadamenteel pavimento.

• Para analizar las propuestas es de suma importancia que losparámetros de resistencia y deformabilidad de los materiales autilizar sean los obtenidos mediante el Análisis Geotécnico delcamino.

• Dentro de cada proyecto se deberá definir de acuerdo a lascondiciones prevalecientes del tramo la condición para cual sediseñará, sea esta por deformación permanente y fatiga, o porpérdida del Índice de Servicio, esto según el método de diseñoaplicado, considerando para dicho análisis las estrategias deconservación que deberán realizarse durante la vida de servicio.

SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS

• Con la finalidad de poder seleccionar la alternativa de solución

que más convenga al tramo o camino en estudio es

recomendable realizar un resumen de las alternativas que

incluya los costos de construcción y conservación de cada

una de las propuestas, visualizando la nueva estructura y su

relación con el pavimento existente.

• El proyectista deberá de recomendar la que a su criterio y

análisis sea la mejor opción para conservación del tramo.

PROYECTO EJECUTIVO

Aspectos a considerar

• Planos de la Alternativa

Seleccionada

• Procedimiento

Constructivo

• Secciones Estructurales

Tipo de Pavimento

• Catálogo de Conceptos y

Cantidades de Obra

• Presupuesto

• Especificaciones

Generales y Particulares

Proyectos incluidos

• Proyecto de Geométrico

• Proyecto de Obras de

Drenaje y Subdrenaje

• Proyecto Constructivo de

Muros

• Proyecto de Señalamiento

Definitivo (H y V)

• Proyecto de Señalamiento

de Protección de Obra

• Proyecto de Barreras de

Protección

• Propuesta de un programa

de conservación

CRITERIOS TÉCNICOS EN OTROS PAÍSES

COSTA RICA COLOMBIA CHILE ARGENTINA TEXAS CALIFORNIA MÉXICO

GEOMETRÍA

DRENAJE Y

SUBDRENAJE

TRÁNSITO

GEOTECNIA

CLIMA

HISTORIAL

INVENTARIO DE

DETERIORORO

S

ÍNDICE DE

SERVICIO

ACTUAL

ÍNDICE

INTERNACIONA

L DE

RUGOSIDAD

MEDICIÓN DE

DEFLEXIONES

MEDICIÓN DE

DESLIZAMIENTO

O FRICCIÓN

VIDA

REMANENTE

SISTEMA DE

ADMINISTRACIÓN DE

PAVIMENTOS

CRITERIO TÉCNICO PARA

CONSERVACIÓNR

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CIÓ

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NT

OS

CONCLUSIONES• La red de carreteras es la cimentación de la economía de un

país, es la infraestructura básica por excelencia, permite la

construcción, mantenimiento y operación del resto de la

infraestructura física y permite el acceso a los servicios

básicos (alimentación, educación, salud).

• Los sistemas de gestión son una herramienta indispensable

para una adecuada toma de decisiones al definir los

programas y estrategias de mantenimiento, que permiten

obtener el máximo beneficio posible de las inversiones

realizadas. Sin embargo la información con que se les

alimenta no es suficiente para elaborar un proyecto ejecutivo.

Para ello deben realizarse estudios detallados que permitan

que las inversiones en obras sean las adecuadas.

• Las inversiones más rentables en el sector transporte son las de

mantenimiento de carreteras.

• No existen soluciones únicas, cada proyecto debe elaborarse

conforme a las condiciones específicas de cada tramo. no se deben

tomar decisiones en base a el aspecto de una carretera, la

superficie de rodamiento de una vialidad puede presentar

agrietamientos o deformaciones similares por muy diversas causas,

como en el cuerpo existen síntomas similares para enfermedades

diversas, así como un dolor de costado puede ser generado por

problemas hepáticos, renales, óseos, sicosomáticos, musculares,

etc. y por ello el tratamiento debe elegirse por un especialista una

vez determinada la causa mediante estudios y análisis, la solución

de los problemas de una carretera debe definirse por especialistas

en base a estudios y análisis suficientes.

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES

• No permitiríamos que al llegar al hospitalenfermos el administrador del mismo nos dijera,“que mal se ve, lo voy a mandar a que le apliquenquimioterapia y radiaciones porque eso, a vecescura el cáncer”, o peor aún, “con el dolor se lehicieron unas arrugas muy feas alrededor de losojos, entonces le vamos a hacer cirugía plásticapara quitárselas”.

• Implementar soluciones “novedosas”, de manerageneralizada, sin un proyecto adecuado puedellevar a fracasos estruendosos.

“No es nuestra fortuna la

que ha creado nuestros

caminos, son nuestros

caminos los que han

creado nuestra fortuna”

John F. Kennedy