CONTENIDO INFORME DE ESTUDIO DE REHABILITACIN VA: PASTO - RUMICHACA SECTOR: K70+00 - K81+000 (CEDABAL - PASTO) 1. ASPECTOS GENERALES 1.1 OBJETIVO DE ESTUDIO 1.2 LOCALIZACIN DEL PROYECTO 1.3 PARMETROS PRINCIPALES DE LA VA 2. ESTADO ACTUAL DE LA CALZADA 2.1 DESCRIPCIN DE DAOS PRESENTES EN LA CALZADA 2.1.1 Clasificacin de daos 2.1.2 Tipo y nivel de gravedad de los daos 2.1.3 Descripcin e interpretacin de los daos prevalecientes 2.2 EVALUACIN DEFLECTOMTRICA 2.1.1 Descripcin de los trabajos de campo 2.2.2 Perfil deflectomtrico del tramo 2.3 PERFIL ESTRATIGRFICO DE LA CALZADA 2.3.1 Trabajos de campo 2.3.2 Perfil estratigrfico 2.3.3 Perfil de consistencia de la subrasante 2.4 EVALUACIN DE LAS CONDICIONES DEL DRENAJE 2.4.1 Criterios de evaluacin 2.4.2 Resultado de la evaluacin 3. UNIDADES HOMOGNEAS DE DISEO 4. MODELO DEL PAVIMENTO EXISTENTE

CONTENIDO

4.1 OBJETIVO 4.2 ABSCISA REPRESENTATIVA PARA EL MODELO 4.3 INVESTIGACION GEOTECNICA PARTICULAR 4.4 MODELO DE LA UNIDAD DE DISEO #1 4.5 MODELO DE LA UNIDAD DE DISEO #2 4.6 MODELO DE LA UNIDAD DE DISEO #3 5. DISEO DE LA SOLUCIN DE LA REHABILITACIN 5.1 PERIODO DE DISEO DE LA REHABILITACIN 5.2 TRNSITO DE DISEO 5.3 CARACTERIZACIN DE MATERIALES PARA REHABILITACIN 5.3.1 Concreto asfltico mezclado en caliente 5.3.1.1 Mdulo dinmico 5.3.1.2 Relacin e Poisson 5.3.1.3 Deformacin de traccin admisible 5.3.2 Deformacin vertical de comprensin admisible sobre la subrasante 5.4 DISEO 5.4.1 METODO RACIONAL 5.4.2 METODO AASHTO 5.4.2.1. Parmetros de Diseo 5.4.2.2. Diseo 5.4.3 METODO INSTITUTO NORTEAMERICANO DEL ASFALTO 5.4.3.1 Parmetros de Diseo 5.4.3.2 Metodo Ina Procedimiento Deflectomtrico 5.4.3.3 Metodo Ina Espesores Efectivos 5.4.4 COMPARACIN DE LAS ESTRUCTURAS OBTENIDAS POR LOS DIFERENTES MTODOS 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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INTRODUCCION INTRODUCCIN Cualquier pavimento construido, aunque est bien diseado, llega en algn momento a requerir reparaciones para prolongar su vida til durante un lapso suficiente que justifique la inversin. Los pavimentos en general, en el transcurso del tiempo presentan una serie de daos de diverso origen y naturaleza. En este trabajo se presenta el diseo de la solucin de rehabilitacin para la va Pasto Rumichaca, sector Cebadal Pasto; la cual segn el estudio deflectomtrico, su serviciabilidad se ve afectada debido al mal estado de la va. Se pretende dar la mejor solucin econmica y estructural que satisfaga con las solicitaciones futuras de carga. Para el diseo de la solucin se analizaron las alternativas obtenidas por los tres mtodos de diseo desarrollados en clase: Mtodo Racional, Mtodo INA y Mtodo AASHTO.

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1. ASPECTOS GENERALES

INFORME DE ESTUDIO DE REHABILITACIN VA: PASTO - RUMICHACA SECTOR: K70+00 - K81+000 (CEDABAL - PASTO) 1. ASPECTOS GENERALES 1.1 Objeto de Estudio Disear una estructura sobre el pavimento existente, con el fin de devolver su servicialidad, comodidad y economa en los costos de operacin. Esta estructura se disea teniendo en cuenta un nuevo periodo de diseo y de acuerdo a las solicitaciones de las cargas generales por los vehculos que van a utilizar la va, adems se busca sea factiblemente econmica.

1.2 Localizacin del Proyecto Este proyecto se ubica al sur del Departamento de Nario, en la va que conduce de Pasto a Rumichaca (lmites con Ecuador), de esta va se rehabilitar el sector que comprende a Cebadal Pasto. El departamento de Nario cuenta con una red vial de 673.9 Km, de los cuales 538.9 Km se encuentran pavimentados y los 135.1 Km sin pavimentar.

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1. ASPECTOS GENERALES

1.2.1 Topografa La porcin Andina es volcnica y posee elevadas mesetas: Pasto Ipiales, Tquerres. Su territorio est erosionado por profundos valles y gargantas como el del Pata y Guitara. 1.2.2 Hidrografa Comprende ros como el Pata, Telemb, Putumayo, Mira, Juanamb y el lago de la Cocha. 1.2.3 Actividades Econmicas Es un departamento eminentemente agrcola debido a su diversidad de climas permitiendo la produccin de trigo, cacao, papa, caa de azcar, tabaco, arroz y caf. La ganadera sobresale por sus especies vacuna, caprina y ovina. En los ros se explota oro y platino en baja proporcin. La industria artesanal es la ms importante.

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1. ASPECTOS GENERALES

1.2.4 Clima Aunque La regin goza de una variedad de climas se considera una temperatura media anual del lugar del proyecto es de 20C y una precipitacin media anual de 1760mm/ao.

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2. ESTADO ACTUAL DE LA CALZADA

2. ESTADO ACTUAL DE LA CALZADA 2.1 DESCRIPCIN DE DAOS PRESENTES EN LA CALZADA 2.1.1 Clasificacin de Daos La va presenta daos que comprometen la capacidad estructural del pavimento y daos en la capa de rodadura que inicialmente no comprometen su capacidad estructural, de acuerdo a su naturaleza se clasifican en dos grupos as: a) Daos estructurales Daos asociados a la fatiga de las capas de las capas asflticas Daos asociados a la alteracin del perfil longitudinal Daos asociados a la inestabilidad de la banca b) Daos superficiales Daos asociados a deficiencias de diseo y construccin de la carpeta asfltica. Daos asociados a la calidad y afinidad de los materiales La calificacin de los daos se describe en la figura 1, en la cual se consignan mediante convenciones: BUENO. Color verde REGULAR. Color amarillo MALO. Color rojo Los criterios para la calificacin de las fallas asociadas a las diferentes categoras de daos se enuncian a continuacin: 2.1.1.1 Daos Asociados a la Fatiga de las Capas Asflticas. Se realiza el anlisis para los dos carriles en conjunto. 5

2. ESTADO ACTUAL DE LA CALZADA

Bueno: Corresponde a capas asflticas no fisuradas o con menos del 5% de fisuras de la clase de dos. Las fisuras de la clase dos son apreciables desde una distancia de 4.5m y tienen una abertura menor a 6.4 mm. Regular: Capas asflticas en las que las fisuras han llegado a conectarse entre si formando fisuras cerradas tipo piel de cocodrilo, con menos de 5% de fisuras clase tres, que son aquellas que atraviesan toda la capa y tienen una abertura superior a 6.4 mm. Malo: Pavimentos con mas del 5% de fisuras clase tres, y en donde los segmentos entre las fisuras adquieren movilidad y se aflojan bajo carga. 2.1.1.2 Daos Asociados a las Deformidades del Perfil. El anlisis se hace sumando la longitud de los dos carriles (100m en seccin de 50m). Bueno: Cuando no existe ahuellamiento transversal (rodadas) y en ms del 90% de la longitud (es decir 90m sumando los dos carriles). No se presentan asentamientos o hundimientos. Regular: En menos del 50% de la longitud hay alteracin del perfil y/o existe un ahuellamiento apenas insinuado. Malo: En mas del 50% de la longitud se presenta alteracin del perfil y/o existe un marcado ahuellamiento. 2.1.1.3 Daos asociados a la estabilidad de la banca. Se realiza el anlisis para los dos carriles en conjunto. Bueno: No existe en la seccin ninguna falla (fisura longitudinal transversal o en media luna) que indique inestabilidad de la banca. Regular: Existe un sitio localizado que presenta fisura longitudinal, transversal o en media luna. Malo: Se presenta fisura longitudinal a lo largo de la seccin y/o dos o ms puntos de inestabilidad. 2.1.1.4 Daos asociados a deficiencias en el diseo o fabricacin de la capa 6

2. ESTADO ACTUAL DE LA CALZADA

asfltica. Se hace el anlisis para los dos carriles en conjunto. Bueno: No existe ninguna falla local o puntual en la seccin y en ms del 90% de la superficie hay ausencia de fallas que pudiesen considerarse generalizadas. Regular: Existe entre una y cinco fallas puntuales y/o mas del 50% de la superficie no presenta fallas generalizadas. Malo: Existen ms de cinco fallas puntuales y/o ms del 50% de la superficie presenta fallas generalizadas. 2.1.1.5 Daos Asociados a la Calidad de los Materiales y su Afinidad. Se hace el anlisis para los dos carriles en conjunto. Bueno: Con relacin a los daos que puedan presentarse en forma puntual no existe ninguno en la seccin y mas del 90% de la superficie no presenta fallas que pudiesen considerarse generalizadas. Regular: existe entre una y cinco fallas puntuales y/o ms del 50% de la superficie no presenta fallas generalizadas. Malo: Existen mas de cinco fallas puntuales y/o ms del 50% de la superficie presenta fallas generalizadas.

2.1.2 Tipo y Nivel de Gravedad de los Daos La descripcin de los daos en los cuales se determina su tipo y gravedad se registran en la figura No 1 de acuerdo a la calificacin anteriormente descrita.

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2. ESTADO ACTUAL DE LA CALZADA

MEDICION DE LOS DAOS Se muestra a manera de ejemplo de la identificacin, clasificacion y medicion de los daos de uno de los kilmetros del tramo de via en estudio, para esto se adopto el comprendido entre las abscisas K 72 + 000 y K 73 + 000. La siguiente es la representacin grafica de los daos encontrados en campo, en la cual encontramos su clasificacin y magnitud.20 2 1. 5 15 1 . 0 25

----- --K72 + 000 --- --200 ------- -

----

----

----

K72 --- + 100 40 --

----30

----

(22.5

)

K72 + --25 -1. 5 15

3

K72 + 200 --- -----

----

----

----

K72 ----- + 300 ---

90

----

K72 + 400 --- -----

(22. 5)

--- --K72 + 400 ---

----

----

----

--- +--- ---K72 500 --2 40

----

--- + 600 --K72 -----9 2

K72 + 600 --- ----15 3

---1 11

----

---3 10

K72 + 700 --- ----801 20 1. 5

---30

K72 --- + 800 ----(18)2 28

K72 + 800 --45 --

11

----

30

K72 + 900 --20 --

K73 + 00045

----

----

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----

Cuantificacin de los daos: Falla piel de cocodrilo ( PC Falla en bloque ( FB ), 2 ), und. ( M2) --- und. ( M ) ----Regular Mal Buen estado ---estado estado 8

2. ESTADO ACTUAL DE LA CALZADA

Fisuras piel de cocodrilo: ( FPC)(22.5 40

)

25

90

(22. 5)

80

(18)

45

11

30

20

45

56

40x2+22.5+25x2+90x2+22.5+80x2+18+45x2+11x2+30x2+20x2+45x2+56x2= 947M 2 La cuantificacion se referenciara para un tramo de 200 m. de longitud y 3.5 m de ancho del carril evaluado, asi que el area de referencia sera de: Ar = 200 m x 3.5 m = 700 m2 Area Evaluada ( 1 Km ) = 1000 mts x 3.5 m = 3500 m2 Area con FPC en el area de estudio = 947 m2 Area de daos referenciada a 200m = 700m2 x 947 m2 / 3500 m2 = 189.4 m2 Porcentaje de Daos por FPC = 189.4 m2 x 100 / 700 m2 = 27.06 % Fisuras en Bloque: ( FB)56

56 x 2 = 112 m2 La cuantificacin se referenciara para un tramo de 200 m. de longitud y 3.5 m de ancho del carril evaluado, as que el rea de referencia ser de: Ar = 200 m x 3.5 m = 700 m2 Area Evaluada ( 1 Km ) = 1000 mts x 3.5 m = 3500 m2 Area con FB en el area de estudio = 112 m2 Area de daos referenciada a 200m = 700m2 x 112 m2 / 3500 m2 = 22.4 m2 Porcentaje de Daos por FPC = 22.4 m2 x 100 / 700 m2 = 3.2 % Clasificacion del tramo segn los daos encontrados: El tramo detallado se clasifica como MALO,ya que presenta una capa asfltica cuyas fisuras an llegado a conectarse entre si formando fisuras tipo 3 que son aquellas que atraviesan toda la capa y tienen una apertura superior a 6.4 mm en donde los segmentos entre fisuras adquieren movilidad y se aflojan bajo carga.

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2. ESTADO ACTUAL DE LA CALZADA

2.1.3 Descripcin e Interpretacin de los Daos PrevalencientesLocalizacin K70+000-K72+500 Descripcin de daos Predominio de fisuras longitudinales acompaadas pro u ligero hundimiento. En la abscisa K1+600 se presenta una falla puntual, en forma transversal, en el cruce de una alcantarilla. En general el tramo tiene un buen funcionamiento de cunetas y alcantarillas. Predominio de piel de cocodrilo, con fallas tipo fisuras longitudinales y fallas de borde generalizadas, adems se observa disgregacin del material ptreo. Se nota deficiencia en el sistema de drenaje. Presenta fisuras generalizadas, y adems se observa prdida de material ptreo, hay predominio de piel de cocodrilo que est en proceso de transformacin de baches. El sistema de drenaje funciona en forma irregular.

K72+500-K74+850

K74+850-K81+000

2.2 EVALUACIN DEFLECTOMTRICA 2.2.1 Descripcin de los Trabajos de Campo La evaluacin deflectomtrica se realiz mediante una viga Benkelman doble; se realizaron en los dos carriles, primero el lado derecho y luego el lado izquierdo, sobre la huella externa cada 100 metros en forma intercalada cada 50 metros, previa marcacin con pintura del pavimento cada 500 metros. En el anexo No 1 se presenta la cartera de campo para el tramo en estudio. Con los datos de la cartera de campo se convirtieron las deflexiones Do y D25 tomadas bajo ciertas condiciones particulares de temperatura de las capas asflticas, a deflexiones Do y D25, en condiciones de referencia. Ver figura 2. 2.2.2 Perfil Deflectomtrico del Tramo Con los datos de la cartera de campo resultados de las medidas de la viga Benkelman, y con ayuda del programa DEFLEX, se determin el perfil deflectomtrico del tramo . Ver figura 3. En forma conjunta con el perfil deflectomtrico, se determin el perfil dado por los radios de curvatura. 10

2. ESTADO ACTUAL DE LA CALZADA

Ver figura4. 2.3 PERFIL ESTRATIGRFICO DE LA CALZADA 2.3.1 Trabajos de Campo Con el fin de conocer el perfil estratigrfico de las capas del pavimento existente, y determinar las caractersticas de cada una de ellas, se realizaron SONDEOS por medio de equipo de perforacin manual, cada 250 m de tal forma que coincidiera con la abscisa donde se realiz la deflectometra, para un nmero total de 41 sondeos con una geometra superficial de dimetro de 30 cm a una profundidad entre 60 y 80cm, su objetivo fue tomar las diferentes muestras para ser llevadas al laboratorio, y determinar sobre ellas las principales caractersticas del suelo como son: clasificacin del tipo de suelo, condiciones de humedad y plasticidad, condiciones granulomtricas . en la subrasante se determina su capacidad de soporte mediante el mdulo dinmico de cono, debidamente correlacionado. Los APIQUES, se realizarn sobre el punto de la calzada donde fue medida adoptada como representativa del modelo estructural de la seccin homognea, el objetivo principal es determinar el mdulo dinmico (E) y relacin de Poisson (u) de las capas que conforman la estructura del pavimento. Adems se determina el tipo secuencia y espesor de cada una de las capas. Se determin el CBR in situ para la determinacin de la capacidad de soporte de la subrasante.

2.3.2 Perfil de Consistencia de La Subrasante De acuerdo a los ensayos realizados de laboratorio a las diferentes muestras de la subrasante se ha determinado un perfil de consistencia para cada abscisa representativa de cada sector. (Fig.5).

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2. ESTADO ACTUAL DE LA CALZADA

2.4 EVALUACIN DE LAS CONDICIONES DEL DRENAJE 2.4.1 Criterios de Evaluacin Los criterios de la evaluacin de drenaje se calificarn como bueno, regular y malo, de acuerdo a una inspeccin visual realizada en secciones de 50 m a lo largo de toda la va. El grado de calificacin se describe a continuacin: Drenaje bueno (color amarillo): cuando la infraestructura de drenaje superficial y subdrenaje provista se considera adecuada y suficiente, a gozado de un buen mantenimiento y por consiguiente las degradaciones presenten en la calzada no son imputables a deficiencias del sistema del drenaje. Drenaje malo (color rojo): cuando la infraestructura de drenaje y dubdrenaje se juzga insuficiente y adems no ha gozado de un mantenimiento adecuado, circunstancias que han inducido fallas y acelerado el proceso de deterioro de las gradaciones presentes en la calzada. 2.4.2 Resultado de la Evaluacin El tramo presenta un sistema de drenaje conformado por cunetas en tierra a lado y lado de la va, y alcantarillas de una capacidad de 24 de dimetro, suficiente para evacuacin de las aguas superficiales; distanciadas entre s cada 100 metros aproximadamente. Entre las abscisas K7+00 presenta gran deterioro causado principalmente pro falta de mantenimiento; lo cual se refleja en el estado de la va.

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3. UNIDADES HOMOGNEAS DE DISEO

3. UNIDADES HOMOGNEAS DE DISEO De acuerdo a la respuesta estructural evaluada mediante el perfil deflectomtrico, se han determinado tres (3) secciones, que a la vez se correlacionan con la evaluacin de daos, las condiciones de drenaje y los resultados obtenidos por medio del estudio geotcnico. Las secciones homogneas determinadas son las siguientes: SECTOR 1 2 3 ABSCISA K70+000 -K72+500 K72+500 -K74+800 K74+800 -K81+000 LONGITUD (m) 2500 2.300 6.200

Las unidades de diseo estn limitadas en el perfil deflectomtrico. Ver figuras 6 y 7.

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4. MODELO DEL PAVIMENTO EXISTENTE

4. MODELO DEL PAVIMENTO EXISTENTE 4.1 OBJETIVO La etapa de modelizacin consiste en definir un modelo estructural representativo de cada sector, tanto su perfil (materiales y espesores),como las caractersticas dinmicas de las capas. 4.2 ABSCISAS REPRESENTATIVAS PARA EL MODELO Para cada sector definido en el tramo, se determina la abscisa representativa, la cual es aquella que tiene un valor cercano a la deflexin caracterstica y la cual corresponde al percentil 85. SECCIN 1 2 3 ABSCISA K70+800 K73+800 K74+850 DEFORMACIN (1/100)mm 152 146 146 RC (m) 35 38 32

El percentil 85 se determin mediante el programa DEFLEX, determinando tambin los diagramas de frecuencia y frecuencia acumulada, dadas para la reflexin en cada abscisa. 4.3 INVESTIGACION GEOTECNICA PARTICULAR En cada uno de los sectores sobre la abscisa representativa, se realizaron apiques de 0.6*0.8 mt de seccin hasta una profundidad de un metro, en los H = 9cm CA cuales se determin espesor de capas, el valor de CBR insitu sobre la subrasante.E 1400 Kg/cm Resultado apiques figura 8-tabla=1.2

4.4 MODELO DE LA UNIDAD DE=DISEO #1 2 E 1200 Kg/cm

BG

H = 25cm

SBE = 425 Kg/cm2

H = 15cm 14

SR CBR =4%E = 230 Kg/cm2

4. MODELO DEL PAVIMENTO EXISTENTE

4.5 MODELO DE LA UNIDAD DE DISEO #2

CAE = 1650 Kg/cm2

H = 9cm

BGE = 1300 Kg/cm2

H = 20cm

SBE = 540 Kg/cm2

H = 30cm

SR CBR =4%E = 220 Kg/cm2

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4. MODELO DEL PAVIMENTO EXISTENTE

4.6 MODELO DE LA UNIDAD DE DISEO #3

CAE = 1350 Kg/cm2

H = 9cm

BGE = 1050 Kg/cm2

H = 20cm

SBE = 545 Kg/cm2

H = 30cm

SR CBR =4%E = 245 Kg/cm2

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5. DISEO DE LA SOLUCIN DE REHABILITACIN

5. DISEO DE LA SOLUCIN DE REHABILITACIN 5.1 PERIODO DE DISEO DE LA REHABILITACIN Se ha determinado plantear la rehabilitacin del pavimento, para un periodo de diez aos, partiendo de ao base el aos 2002, teniendo en cuenta que el estudio de aprobacin y construccin del proyecto se desarrolle durante un periodo de un ao y medio a partir de la fecha. 5.2 TRANSITO DE DISEO Para la determinacin del trnsito de diseo de la rehabilitacin del pavimento se tiene en cuenta solo el crecimiento del trnsito normal mas no del inducido y el atrado. Como mejor tendencia de la proyeccin del trnsito para este proyecto se ha determinado la lineal, la cual presenta la correlacin ms cercana a 1 (tabla 3, grfico 1). El resultado del trnsito futuro proyectado, transformado a nmero de ejes equivalentes en el carril de diseo N=1.3*10E7 ejes equivalentes de 8.2 tn. 5.3 CARACTERSTICAS DE LOS REHABILITACIN. Las especificaciones de los materiales empleados para la elaboracin de la mezcla, corresponden a las recomendaciones del Instituto Nacional de Vas las cuales se detallan a continuacin: 5.3.1 Base Granular (Norma INV-1996) 17 MATERIALES A UTILIZAR EN LA

5. DISEO DE LA SOLUCIN DE REHABILITACIN

ENSAYO Desgaste Solidez ndice de Plasticidad Equivalente de Arena Partculas Fracturadas ndice de Aplanamiento CBR Grado de Compactacin

INV - 1996 40% mximo 12% mximo