INGENIERO CIVILrepositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/14815/1/ESCALA... · 2018-04-04 · i...

I

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO DE TITULACION

PREVIO A LA OBTENCION DEL TITULO DE

INGENIERO CIVIL

NUCLEO ESTRUCTURANTE: VIAS

TEMA

ESTUDIO DE LAS POSIBLES CAUSAS DEL AHUELLAMIENTO EN LA

VIA PROVINCIAL DE ENLACE AL PUENTE ALTERNO NORTE

(GUAYAS-007) DESDE EL KM 7 HASTA EL KM 4 DEL TRAMO LA

AURORA – NUEVO YAGUACHI.

AUTOR

ESCALA DIAZ ERIKA JENNIFFER

TUTOR

ING. VICENTE LEON TOLEDO, M.Sc.

2015 – 2016

GUAYAQUIL – ECUADOR

I

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios por darme la vida y esperanza día a día, por darme las fuerzas y las

ganas de no desmayar en esta promesa de meta cumplida, por su infinita bondad y por ser la

luz que ilumino mi camino durante mi carrera y que me ha permitido culminar uno de mis

grandes anhelos.

A mis padres abuelos y a mi madre por darme el apoyo incondicional, moral, por haber

creído en mí y nunca dejar de hacerlo, porque no perdieron la fe y la esperanza de que

terminaría con éxito el camino a mi profesión.

A mi esposo por su apoyo incondicional, moral y económico, por impulsar con sus

concejos que no desmaye en alcanzar año a año estudiantil esta meta profesional.

A mi querida Facultad de Ciencias Matemáticas y Física de la Universidad de Guayaquil,

de la cual me llevo los mejores recuerdos.

Mi eterna gratitud a mi Tutor el Ing. Vicente León Toledo, Msc. Por su ayuda en la guía

y desarrollo de mi proyecto, también agradezco con sinceridad a mis maestros del curso de

titulación a los Ing. Javier Córdova e Ing. David Stay Msc., porque también fueron parte del

desarrollo de investigación de este trabajo de titulación.

A las entidades públicas y privadas tales como: H. Concejo Provincial del Guayas,

Comisión de Transito del Ecuador y al Laboratorio de suelo y materiales Ing. Dr. Arnaldo

Ruffilli. Por permitirme desarrollar con su apoyo el desarrollo de mi investigación y

proporcionar los datos oportunos requeridos.

A cada una de las personas que durante mi etapa estudiantil superior aportaron con sus

conocimientos, concejos y motivación a seguir luchando en alcanzar con éxito y valor esta

meta profesional.

Gracias por haber formado parte en esta etapa de mi vida… de corazón… Erika.

II

DEDICATORIA

Dedico este trabajo de titulación a Dios por darme la inteligencia, el valor y las ganas de

poder lograr alcanzar esta meta profesional.

A mis padres abuelos, a mi madre, a mi esposo, a mis hijos y a mi hermano materno, a

ellos va dedicado este trabajo de titulación desarrollado con el corazón, este trabajo que es la

integral de cada año de lucha, optimismo, esperanza en mi vida estudiantil superior, porque

fueron el motor principal de no desmayar y cuando ya no tenía fuerzas estaban ahí en el

momento oportuno, para alentarme a seguir adelante, porque el camino hasta aquí, no fue

fácil, estuvo lleno de obstáculos, de lágrimas, de resistencia, de perseverancia. Obstáculos

que pude vencer gracias a su apoyo y amor incondicional.

A ti… mi Papi Ángel, por ese amor de padre. A ti va dedicado desde mi corazón hasta el

cielo, donde sé que estas celebrando con orgullo, porque lo logramos…

A todos ustedes mi familia dedico este trabajo fruto de nuestro esfuerzo y dedicación.

Por siempre… Erika…

III

TRIBUNAL DE GRADUACION

Ing. Eduardo Santos Baquerizo, M.Sc. Ing. Vicente León Toledo, M.Sc.

DECANO TUTOR

Ing. Gustavo Ramírez Aguirre, M.Sc. Ing. Julio Vargas Jiménez.

VOCAL VOCAL

IV

DECLARACION EXPRESA

Art.- XI del reglamento de graduación de la Facultad de Ciencias Matemáticas y

Físicas de la Universidad de Guayaquil.

La responsabilidad por los hechos, ideas y doctrinas expuestos en este trabajo de

titulación, corresponde exclusivamente al autor, y el patrimonio intelectual del trabajo de

titulación de grado corresponderá a la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL.

Escala Díaz Erika Jenniffer

C.I.# 092166328-2

V

PROLOGO

El fenómeno del ahuellamiento es uno de los daños presentes que se observan en las

capas asfálticas que componen las estructuras de pavimentos flexibles y semirrígidos. Este

fenómeno se puede definir como la deformación vertical que se va acumulando en el

pavimento debido al paso repetitivo de los vehículos, el cual genera la formación de

depresiones longitudinales a lo largo del recorrido de las llantas. Puede generar fallas

estructurales o funcionales en los pavimentos y ocurre en cualquier capa de la estructura; sin

embargo se ha demostrado y reportado que la mayor parte del ahuellamiento se forma en la

capa asfáltica.

El presente estudio tiene como propósito investigar las causantes del problema del

ahuellamiento especifico de 3km que se ha presentado en una parte de la vía Provincial de

Enlace al Puente Alterno Norte (Guayas- 007), Tramo La Aurora- Nuevo Yaguachi; de tal

manera de identificar los factores que pudieron haber influido en la generación de la

deformación permanente (ahuellamiento) en el tramo especificado.

Como parte del estudio, se ha evaluado los factores relacionados con el tráfico y el clima,

así como los módulos elásticos lineales de los materiales con la técnica de Análisis

Multicanal de Ondas Superficiales (MASW), determinando si las causas obedecen a un

fenómeno localizado en la superficie de rodadura o si es consecuencia de la deformación del

subsuelo de fundación; determinándose entonces si el origen del daño es constructivo, de

diseño y/o asociado a las condiciones del sector. Todo esto es importante porque permitirá

mostrar y evidenciar el comportamiento del pavimento flexible en carreteras con

características semejantes al Sector “La Aurora – Nuevo Yaguachi”, así como proponer

alternativa de solución para corregir el problema presentado en el sector en estudio y para

otros proyectos viales de similares características.

VI

INDICE DE CONTENIDOS

AGRADECIMIENTO ................................................................................................................I

DEDICATORIA ....................................................................................................................... II

TRIBUNAL DE GRADUACION ........................................................................................... III

DECLARACION EXPRESA .......................................................................................... IV

PROLOGO ................................................................................................................................ V

CAPITULO I

EL PROBLEMA .................................................................................................................. - 1 -

1.1. Planteamiento del problema. ...................................................................................... - 1 -

1.2. Delimitación del problema. .................................................................................... - 2 -

1.3. Objetivos .................................................................................................................... - 3 -

1.3.1. Objetivo General ................................................................................................. - 3 -

1.3.2. Objetivo Específicos ........................................................................................... - 3 -

1.4. Objeto ..................................................................................................................... - 3 -

1.5. Campo .................................................................................................................... - 4 -

1.6. Justificación. .......................................................................................................... - 4 -

CAPITULO II

MARCO TEORICO ............................................................................................................ - 6 -

2.1. PAVIMENTO ............................................................................................................ - 6 -

2.1.1. Definición de pavimentos desde el punto de vista del técnico. .......................... - 6 -

2.1.2. Definición de pavimentos desde el punto de vista del usuario. .......................... - 6 -

2.1.3. Ciclo de vida del pavimento. .......................................................................... - 7 -

2.2. CLASIFICACION DE LOS PAVIMENTOS. ................................................... - 8 -

2.2.1. Pavimento Flexible. ........................................................................................ - 8 -

2.3. FUNCIONES DE LAS CAPAS DE UN PAVIEMENTO FLEXIBLE. ............... - 8 -

2.3.1. Subbase granular. ................................................................................................ - 8 -

2.3.2. Base granular. ................................................................................................. - 9 -

2.3.3. Carpeta Asfáltica. ............................................................................................ - 9 -

2.4. PRINCIPIOS PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE. ................... - 10 -

2.5. ESTUDIO DE TRÁFICO. ................................................................................... - 11 -

2.5.1. Parámetros de proceso de cálculo del estudio de tráfico. ................................. - 11 -

VII

2.5. Metodología de reconocimiento del índice de condición de pavimento “Pavement

Condition Index” (PCI). .............................................................................................. - 16 -

2.6. Tipos de daños del pavimento asfaltico. .............................................................. - 17 -

2.7. Deformación del pavimento flexible. .................................................................. - 17 -

2.7.1. Ahuellamiento. .................................................................................................. - 18 -

2.8. GEOFÍSICA CON APLICACIÓN A LA GEOTECNIA. ................................... - 18 -

2.9. ANALISIS DE LA CAPA DE RODADURA – ASFALTO ............................... - 20 -

CAPITULO III

METODOLOGIA .............................................................................................................. - 21 -

3.1. Tipos de Investigación ......................................................................................... - 21 -

3.2. Métodos de Investigación. ................................................................................... - 21 -

3.3. Técnicas y herramientas de la Investigación. ...................................................... - 22 -

3.4. PROCESOS APLICADOS A LA INVESTIGACION DEL AHUELLAMIENTO

EN LA VIA PROVINCIAL DE ACCESO AL PUENTE ALTERNO NORTE

(GUAYAS-007) DESDE EL KM 7 HASTA EL KMK 4 DEL TRAMO LA AURORA –

NUEVO YAGUACHI. ............................................................................................... - 23 -

3.4.1. Determinación del Pavement Condition Índex (Índice de Condición de

Pavimento) – PCI en Pavimento Flexible. .................................................................. - 23 -

3.4.1.1. Característica general de la vía de estudio. .................................................... - 23 -

3.4.1.2. Desarrollo del Análisis del PCI (Pavement Condition Index). ...................... - 24 -

3.4.2. Módulos Elásticos Lineales de los materiales con técnica de Análisis Multicanal

de Ondas Superficiales. (MASW)............................................................................... - 44 -

INFORME DE ENSAYO: .......................................................................................... - 44 -

Ubicación .................................................................................................................... - 44 -

REMI – 1- Km 4 ........................................................................................................ - 44 -

REMI-2 Km 6 ............................................................................................................. - 45 -

REMI-3- Km 7 ............................................................................................................ - 45 -

Objetivos del método .................................................................................................. - 45 -

Fundamentos del método ............................................................................................ - 46 -

Ventajas del método .................................................................................................... - 46 -

Arreglo geométrico del ensayo ................................................................................... - 46 -

EQUIPOS UTILIZADOS ........................................................................................... - 46 -

RESULTADOS DEL ENSAYO EN CAMPO ........................................................... - 47 -

REMI – 1..................................................................................................................... - 48 -

CURVA DE DISPERSION ........................................................................................ - 49 -

VIII

INFORMACION OBTENIDA A PARTIR DEL ENSAYO DE CAMPO ................ - 50 -

CURVAS COMPARATIVAS .................................................................................... - 51 -

REMI – 2..................................................................................................................... - 52 -




REMI - 3 ..................................................................................................................... - 56 -




FAMILIA DE CURVAS ............................................................................................ - 60 -

3.4.2. ESTUDIO DE TRÁFICO DEL DISEÑO DEFINITIVO ................................. - 65 -

3.4.2.1. Antecedente histórico de estudio de tráfico ................................................... - 65 -

3.4.2.2. Estimaciones de trafico etapa de diseño definitivo ........................................ - 66 -

3.4.2.3. Cálculo de TPDA de diseño proyectado a 30 años. ....................................... - 66 -

3.4.2.4. Sección típica de la vía de diseño .................................................................. - 68 -

3.4.3. ESTUDIO DE TRÁFICO ACTUAL. ................................................................... - 69 -

3.4.3.1. Antecedente actual de estudio de tráfico ...................................................... - 69 -

3.4.3.2. PRINCIPALES REGISTROS REALES DE TRAFICO DESDE INICIOS DE

FUNCIONAMIENTO DE VIA. ................................................................................. - 70 -

3.4.3.3. CALCULO DE TPDA ACTUAL REAL. ..................................................... - 73 -

3.4.3.4. ESTUDIO DE LA CAPA DE RODADURA (CARPETA ASFALTICA). .. - 74 -

3.4.3.5. Registró fotográfico de procesos de análisis de muestra de la capa de rodadura. .-

74 -

3.6.2. RESULTADO DE ENSAYOS DE LABORATORIO DE SUELO DE LA CAPA

DE RODADURA (CARPETA ASFALTICA). .......................................................... - 86 -

CAPITULO IV

RESULTADO DE INVESTIGACION Y ESTUDIOS DE CAMPO ................................ - 96 -

4.1. Metodología utilizada para determinar el Índice de Condición del Pavimento - PCI

(Pavement Condition Index). ...................................................................................... - 96 -

4.2. Determinación de los Módulos Elásticos Lineales de los materiales aplicando la

técnica de “Análisis Multicanal de Ondas Superficiales (MASW)”. ......................... - 96 -

4.3. Estudio de tráfico real existente. ......................................................................... - 97 -

4.4. Estudio y determinación de la capa de rodadura (carpeta asfáltica). ................. - 98 -

IX

CAPITULO V

CONCLUSION Y RECOMENDACION ........................................................................ - 101 -

5.1. CONCLUSION. ................................................................................................. - 101 -

5.2. RECOMENDACIONES. ....................................................................................... - 103 -

BIBLIOGRAFIA

- 1 -

CAPITULO I

EL PROBLEMA

1.1. Planteamiento del problema.

En el Ecuador existen cuatro regiones con climas bien definidas por lo que el

comportamiento de los cementos asfalticos es diferente, observándose que se presenten

deformaciones en sus pavimentos, las cuales comprometen el confort y la seguridad, y en

consecuencia la calidad de la circulación de los usuarios.

En el presente trabajo se describe un estado de deformacion del pavimento flexible en la

Vía Provincial de enlace al Puente Alterno Norte (Guayas-007), la misma que se ha

convertido en una principal arteria del tráfico pesado de la provincia del Guayas y del País.

Se procedera a establecer las posibles causas del comportamiento a la deformacion plastica

(ahuellamiento) en un tramo de 3 km del cual comprende desde el km 7 hasta el km 4

considerando el sentido La Aurora Nuevo Yaguachi.

Imagen 1-1: Ubicación de vía en la Red Vial concesionada de la Provincia del Guayas.

Fuente: Conorte S.A.

- 2 -

1.2. Delimitación del problema.

La carretera está localizada en la Vía Provincial de enlace al Puente Alterno Norte

(Guayas-007). en la red vial CONORTE S.A., que consta de 20 km de vías de acceso y un

puente de 816 metros de longitud sobre el rio Babahoyo, el cual permite un rápido acceso a

Guayaquil por el lado Norte, dando gran facilidad especialmente a los vehículos pesados y

extra pesados que transportan carga con destino al puerto marítimo.

El tramo La Aurora – Nuevo Yaguachi desde el km 7 hasta el km 4, con un ancho actual

de vía de 10,30 m incluido sus dos espaldones de 1,50 m cada uno, es el sector que presenta

actualmente deformaciones en el pavimento flexible (ahuellamiento).

Imagen 1-2 : Vía Provincial de enlace al Puente Alterno Norte (Guayas-007), desde el tramo

La Aurora – Nuevo Yaguachi

Fuente: Google Earth

- 3 -

1.3. Objetivos

1.3.1. Objetivo General

Analizar e investigar las posibles causas que provocan la deformación del pavimento

flexible (ahuellamiento), desde el km 7 hasta el km 4 del tramo La Aurora – Nuevo Yaguachi

de la Vía Provincial de enlace al Puente Alterno Norte (Guayas-007).

1.3.2. Objetivo Específicos

Investigar y procesar la documentación técnica histórica del diseño y

construcción de la vía.

Realizar el estudio de tráfico actual para determinar la situación real de carga a

la que está sometida la estructura del pavimento.

Desarrollar una comparación de la demanda de la capacidad de carga entre el

tráfico vehicular de diseño y el tráfico vehicular actual.

Evaluar la actual estructura del pavimento mediante el los métodos AASHTO

93 y método de la Técnica de Análisis Multicanal de Ondas Superficiales (MASW)

Calcular el PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) del tramo en estudio.

Aplicar una metodología para encontrar las causas y/o condicionantes que

provocan la deformación (ahuellamiento) en la estructura actual del pavimento

flexible.

En función del diagnóstico de las causantes del ahuellamiento en el pavimento

flexible, proponer alternativa de solución para corregir el problema de la deformación

en el tramo propuesto y para otros proyectos viales de similares características.

1.4. Objeto

Identificar las posibles causas del ahuellamiento del tramo La Aurora – Nuevo

Yaguachi, en la Vía Provincial de enlace al Puente Alterno Norte (Guayas-007).

- 4 -

1.5. Campo

Utilización del método AASHTO 93 y la Técnica de Análisis Multicanal de Ondas

Superficiales (MASW), que permiten encontrar la razón por la cual se origina la

deformación plástica (ahuellamiento) en la estructura de diseño actual de la vía.

Imagen 1-3: Vía Provincial de enlace al Puente Alterno Norte (Guayas-007), km 7 inicios de

deformaciones (ahuellamiento) dentro de los 3km en estudio.

Fuente: Erika J. Escala Díaz

1.6. Justificación.

El propósito de este proyecto es determinar el comportamiento de la estructura del

pavimento flexible ante la carga vehicular real, la cual nos va a proporcionar las posibles

causas de las fallas por deformación plástica (ahuellamiento).

Estas fallas son dañinas para la estabilidad de los pavimentos asfalticos, existen

preocupaciones en el Ecuador para prevenir su presencia anticipada, tomándose en

consideración aspectos determinantes como son el diseño del pavimento, calidad de

materiales, procesos constructivos, entre otros aspectos que aseguren un mejor

comportamiento del pavimento antes esta posible deformación.

- 5 -

ZONA ABSCISA INICIAL UNIDAD DE MUESTREO

NOROESTE 6+968,50 2

CODIGO VIA ABSCISA FINAL AREA DE MUESTREO(m2)

GUAYAS 007 6+937 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10

Daño Severidad Total Densidad (%)Valor

deducido

15 L 229,95 100,00 50

INDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO

PCI-01 CARRETERA CON SUPERFICIE ÁSFALTACA

EXPLORACIÓN DE LA CONDICIÓN POR UNIDAD DE MUESTREO ESQUEMA

INSPECCIONADO POR

Vista del ahuellamiento.

Grieta de reflexión de junta. Hinchamiento.

Desnivel carril / berma. Desprendimiento de agregados.

Grietas long. y transversal.

Cantidades parciales

Corrugación. Ahuellamiento.

Depresión. Desplazamiento.

Daño

Piel de cocodrilo.

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILFACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS


229,95

Parcheo.

Exudación. Pulimiento de agregados.

Agrietamiento en bloque. Huecos

Abultamientos y hundimientos. Cruce de vía férrea.

Grieta de borde. Grieta parabólica (slippage)

Escala Diaz Erika Jenniffer

.

Imagen1-4: Presencia de Ahuellamiento en la vía de estudio


- 6 -

CAPITULO II

MARCO TEORICO

2.1. PAVIMENTO

2.1.1. Definición de pavimentos desde el punto de vista del técnico.

El pavimento es una estructura formada por capas, sobre la que actúan cargas periódicas

en su superficie y debe ser capaz de transmitir durante su vida útil las tensiones inducidas por

las cargas hacia la subrasante y hacia los materiales que comprenden en sus capas, de tal

forma que no se superen las tensiones y deformaciones puntualizas admisibles.

2.1.2. Definición de pavimentos desde el punto de vista del usuario.

El pavimento es una estructura que debe permitir la circulación del tránsito, en

condiciones de seguridad, confort y comodidad, bajo cualquier condición climática, durante

un tiempo establecido.

- 7 -

2.1.3. Ciclo de vida del pavimento.

Imagen 2-1: Esquema del ciclo de vida del pavimento

Fuente: Manual_Nevi_12_volumen 2B

- 8 -

2.2. CLASIFICACION DE LOS PAVIMENTOS.

El pavimento de clasifica en:

Pavimentos flexibles.

Pavimentos rígidos.

Pavimentos semirrígidos.

Pavimentos articulados.

2.2.1. Pavimento Flexible.

Los pavimentos flexibles están formados por una capa superficial de rodadura apoyada

generalmente sobre dos capas no rígidas tales como la base y sub –base.

Imagen 2-2: Estructura Típica de un Pavimento Flexible

Fuente: www.google.com

2.3. FUNCIONES DE LAS CAPAS DE UN PAVIEMENTO FLEXIBLE.

2.3.1. Subbase granular.

La subbase granular tiene las siguientes características:

Función Económica: Esta capa es netamente económica en efecto al espesor total del cual

se requiere para su nivel de esfuerzo en la subrasante sea igual o menor que su propia

resistencia, es preferible distribuir las capas de menor calidad la cual es frecuentemente más

barata.

http://www.google.com/

- 9 -

Capa de transición: Esta capa de material de subbase actúa como filtro de la base

impidiendo que los finos de la subrasante la contamine perjudicando su calidad.

Distribución de esfuerzos: En la capa de subbase continua la disipación de esfuerzos

transmitidos por la base permitiendo que las presiones verticales de la subrasante sean

mínimos a lo admisible.

Resistencia: La subbase debe soportar los esfuerzos transmitidos por las cargas de los

vehículos a través de la capa superior.

2.3.2. Base granular.

Función Económica: La capa de base tiene una función barata analógicamente a la que

tiene la subbase.

Drenaje: Su función es drenar el agua que se introduzca a través de la carpeta asfáltica o

capa de rodadura o por las bermas así también como impedir la elevación capilar.

Distribución de esfuerzos: la función principal es la de absorber los esfuerzos horizontales

generados en la carpeta asfáltica.

Resistencia: proporciona un elemento resistente que transmite la subbase y la subrasante

los esfuerzos producidos por el tráfico en una intensidad conveniente.

2.3.3. Carpeta Asfáltica.

Superficie de rodadura: La carpeta debe proporcionar una superficie uniforme, estable al

tráfico y resistir los efectos abrasivos.

Impermeabilidad: Debe impedir el paso del agua al interior de la estructura de pavimento

hasta donde sea posible.

- 10 -

Distribución de esfuerzos: La función principal de la capa de rodadura o carpeta asfáltica

es básicamente disipar los esfuerzos generados horizontalmente (comprensión y tensión) por

los vehículos

Resistencia: A la tensión y compresión generada por los vehículos.

2.4. PRINCIPIOS PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE.

La guía de diseño para estructura AASHTO 93 fue diseñada para proporcionar

recomendaciones de determinación de estructura de pavimento y recomendaciones que

incluyen los espesores de estructura de cada uno de sus componentes. Para el desempeño del

pavimento se involucra más los requerimientos de materiales, construcción y control de

calidad.

Unos de sus mayores objetivos son de promover información que pueda ser usada en el

desarrollo de criterios y procedimientos para el diseño de pavimentos.

El método de diseño propuesto en la guía es qué incluya consideraciones de los siguientes

ítems para diseñar:

a) Desempeño del pavimento

b) Trafico

c) Subrasante

d) Materiales de construcción

e) Ambiente

f) Drenaje

g) Confiabilidad

h) Ciclo de vida y costo

La guía de diseño ASSHTO 93 no puede hacer todas las consideraciones y reconoce que

es necesario adaptarse a las condiciones para cada tipo de región.

- 11 -

2.5. ESTUDIO DE TRÁFICO.

El estudio de tráfico analiza y determina la capacidad de volumen máximo de vehículos

que una carretera puede absorber. El tráfico en consecuencia afecta directamente a las

características del diseño geométrico de una vía.

En los proyectos viales, cuando se trata de mejoramiento de carreteras existentes o de

construcción es relativamente fácil cuantificar el tráfico actual y proyectar la demanda futura.

En cambio cuando se trata de zonas menos desarrolladas o inexplotadas la estimación de

tráfico.

2.5.1. Parámetros de proceso de cálculo del estudio de tráfico.

Para realizar el estudio de tráfico se desarrolla los siguientes parámetros de proceso y de

cálculo.

Conteo de tráfico: Existen dos tipos de conteos los cuales pueden ser manual y automático.

Periodo de observación: Se debe tener por lo menos un conteo manual de 7 días seguidos

de una semana que no esté afectada por eventos especiales.

Variaciones (factores) de tráfico: Son los factores que nos permiten establecer las

relaciones entre observaciones actuales y puntuales de los datos estadísticos llegando así a

determinar el TPDA del año en el que se efectúe el estudio. Se considera el hecho de que la

población se mueve por hábitos.

Cálculos de variaciones (factores): Existen factores de variación para llegar a obtener el

TPDA a partir de una muestra de conteo de tráfico, tales como:

Factor horario (FH): Transforma el volumen de tráfico que se haya registrado en un

número determinado de horas.

Factor diario (FD): Transforma el volumen de tráfico diario en promedio en volumen

promedio semanal.

m

D

m

DSDPT en *

7

2*

7

5...

Ecuación 2-1

- 12 -

Imagen 2-1: Factor mensual

Fuente: Dirección de estudios del MTOP para el año

2011.

Donde:

T.P.D.S : Tráfico Promedio Diario Semanal

S : Sumatoria

Dn : Días Normales (lunes, martes miércoles, jueves, viernes)

De : Días Feriados (sábado, Domingo)

m : Número de días que se realizó el conteo.

Factor semanal (FS): Transforma el volumen promedio semanal en volumen promedio

mensual. Factor calculado en base al consumo de combustible correspondiente al mes de

estudio de tráfico.

Factor mensual: Transforma el volumen promedio mensual en Volumen promedio diario

anual (TPDA).

Trafico futuro: El pronóstico del volumen del tráfico y su composición se basan en el

tráfico actual. En una predicción de tráfico de 15 a 20 años con el crecimiento normal de

- 13 -

trafico tanto generado como desarrollado. Este crecimiento puede ser de tráfico actual tales

como existente o desviado. Las proyecciones se las establece con la población, producción o

tasas de crecimiento poblacional que relacionen el tráfico vehicular.

Clasificación de carreteras según su tráfico. Para la clasificación de una carretera se

considera el volumen de tráfico proyectado TPDA tal como se lo muestra en la tabla

siguiente.

Tabla 2-1: Clasificación de carreteras.

Fuente: Normas de Diseño Geométrico - 2003

Las clases de carreteras pueden ser arteriales (clase I y II), colectoras (Clase I, II, III y IV)

y caminos vecinales (clase IV y V).

Configuración típica de vehículos: Los vehículos se clasifican principalmente en tres

categorías: livianos, pesados y extrapesados.

- 14 -

Pesos y cargas vehiculares: Los vehículos transmiten sus cargas o pesos al pavimento a

través de sus ejes los cuales inducen esfuerzos tanto cuando mayor considerable sea la carga.

Factores de equivalencia de carga por tipo de vehículo: Representa el mayor o menor daño

que un prototipo de vehículo causa aun pavimento. Dicho factor está representado por el

número de veces que pasa el eje normalizado de 8,2 toneladas por cada pasada del prototipo

de vehículo.

Factor de distribución por carril, Fca: En la distribución del flujo vehicular por carril,

AASHTO 93 recomienda como guía la siguiente tabla.

Tabla 2-2: Factor de distribución por carril.

Fuente: AASHTO Guide for Design of pavement Structures. Washington D.C., 1993.p.II-9

Nivel de confianza, R(%): Es una medida que incluye algún grado de seguridad que

permite asegurar que las alternativas de diseño duren el periodo de análisis. En la siguiente

tabla se muestra el nivel de confianza según el tipo de carretera.

Tabla 2-3: Nivel de confianza.

Fuente: AASHTO Guide for Design of pavement Structures. Washington D.C., 1993.p.II-9

a) Nivel de serviciabilidad: El nivel inicial (Po) para un pavimento asfaltico es de 4.2

y el nivel final depende del tipo de vía tales como: autopista (2.5 – 3.0), carreteras

(2.0 – 2.5).

- 15 -

b) Numero estructural del pavimento SN: Es una cifra abstracta que representa la

resistencia total de un pavimento para determinadas condiciones de la subrasante,

transito, índice de servicio y condiciones ambientales. La ecuación básica que

determina el numero estructural definida por la AASHTO es:

Ecuación 2-2

Donde:

N: Numero de ejes equivalentes de 18,000 libras (8.2 toneladas) en el carril de diseño

durante el periodo de diseño.

Zr: Desviación normal estándar.

So: Error normal combinado de la previsión del tránsito y del comportamiento.

ΔIPS: Diferencia entre el índice de serviciabilidad inicial Po y final Pt

Mr: Modulo resilente de la subrasante (lb/pulg2)

SN: Numero estructural indicativo del espesor total del pavimento

c) Determinación del espesor del pavimento: Se obtienen los espesores del pavimento

el cual se parte de un modelo estructural conformado por una cadena de capas

definidas por su tipo, su espesor (d) y su coeficiente estructural (a).

d) Módulo resilente de la subrasante, Mr: Es la propiedad que caracteriza los

materiales de la subrasante, se considera una medida de las propiedades elásticas

del suelo que presentan ciertas características no lineales, por medio de la

utilización de las deflexiones obtenidas se puede hacer un retrocalculo.

- 16 -

2.5. Metodología de reconocimiento del índice de condición de pavimento

“Pavement Condition Index” (PCI).

La metodología identifica una serie de daños, los cuales poseen cada uno una unidad de

medida y grados de severidad que de acuerdo a los reconocimientos se debe clasificar y

cuantificar para determinar posteriormente el índice de integridad estructural del pavimento y

condición operacional de la superficie.

Para poder determinar la clasificación del daño se debe seguir una unidad de muestreo,

información del inventario visual vial y cuantificación. Existen 19 tipos de daños

La determinación de la unidad de muestreo se debe dividir en secciones o abscisados que

varían de acuerdo al tipo, no se deben exceder el rango de área de 230m2

± 93 m2, se

deberán contemplar el tipo de rodadura que está constituida la vía de estudio.

Tabla 2-4: Formato de exploración de condición para carreteras con superficie asfáltica.

Fuente: Evaluación de la metodología PCI – Pavement Condition Index (PCI) para

pavimentos asfalticos. Ing. Esp. Luis R. Vázquez V.

- 17 -

2.6. Tipos de daños del pavimento asfaltico.

Los tipos de daños divididas entre funcionales y estructurales, considerando los agentes

que pueden ocasionar deterioros tales como el clima, transito, materiales utilizados en el

proceso constructivo.

Estos tipos de daños pueden ser los siguientes:

Daño en la mezcla asfáltica: exudación, ahuellamiento, meteorización/

desprendimiento de agregados y baches.

Daño en la capa subrasante: Abultamiento y hundimiento, corrugación, depresión,

grieta de borde, desnivel carril/ berma, grieta longitudinal y transversal,

ahuellamiento, hinchamiento.

Daños de tipo constructivos: Exudación, parcheo, baches, meteorización/

desprendimiento de agregados.

Daños por deterioro de la carpeta asfáltica (carga): Piel de cocodrilo, grieta

longitudinal y transversal, pulimiento de agregados, baches, desplazamientos,

grietas parabólicas (slipagge), meteorización/ desprendimiento de agregados.

Daños por deterioro de la carpeta asfáltica (clima): Agrietamiento en bloque,

grietas de reflexión de clima.

2.7. Deformación del pavimento flexible.

La deformaciones son cambios repentinos que repercuten negativamente en el confort de

los usuarios debido a los cambios apreciables de los perfiles de los pavimento.

En esta investigación se hablara solo de un tipo de deformación la cual es el

ahuellamiento.

- 18 -

2.7.1. Ahuellamiento.

Se deriva de una deformación permanente en cualquiera de las capas del pavimento o de la

subrasante. Un ahuellamiento importante puede conducir a una falla estructural por estar

sometido a una combinación de elevados niveles de tránsito, trafico pesa y/o lento y altas

temperaturas de servicio. Existen diferentes causas por la cual se produce la deformación de

ahuellamiento que pueden ser por consolidación, por desplazamiento, por compactación y por

efecto del movimiento plástico.

Ninguna deformación es despreciable, por más pequeña que esta sea siempre se van

acumulando y al final son observables, sin embargo existen factores que tienden aumentar la

magnitud de la deformación en la mezcla asfáltica que eventualmente producen el

ahuellamiento, estos factores actúan en conjunto y están relacionados al clima (altas

temperatura), al tráfico (cargas pesadas y velocidades de baja circulación), la susceptibilidad

térmica del asfalto, y otros.

2.8. GEOFÍSICA CON APLICACIÓN A LA GEOTECNIA.

La geofísica aplicada nació de la necesidad de resolver problemas asociados a la detección

de yacimientos de hidrocarburos y minerales del subsuelo. En la década 1970, se empezó a

aplicar la geofísica para el estudio de suelos blandos, en el campo de la ingeniería, en áreas

aluviales y depósitos sedimentarios.

Se define como el método para deducir las condiciones del subsuelo a través de las

observaciones de fenómenos físicos, naturales o artificiales, directos o indirectamente

relacionados con la estructura geológica del suelo.

- 19 -

FOTO 2-3: Datos Geofísicos de superficie y testificación de sondeos.

Fuente: Geofísica con aplicación a la Geotecnia – Curso Teórico Practico – HGS-Engineering

– 2014.

La aplicación de los ensayos geofísicos son los siguientes:

Determinación de profundidad de basamento rocoso.

Investigación de Rippability (velocidad sísmica del material).

Investigación para cimentaciones.

Estabilidad de taludes.

Localización de fallas y grietas geológicas.

Medición de velocidades sísmicas complexionales y de corte.

Calculo de módulo dinámico del subsuelo.

Mapeo estratigráfico.

Clasificación d suelos orientados a códigos de construcción.

Estudios de repuestas sísmicas locales.

Generación de espectros de diseño.

Medición de resistividad eléctrica del suelo.

- 20 -

2.9. ANALISIS DE LA CAPA DE RODADURA – ASFALTO

Para el análisis de la capa de rodadura se realizaran los siguientes ensayos de laboratorio

de suelo tales como:

1. Extracción de núcleos de cemento asfaltico: Estos núcleos también

conocidos como corazones de carpeta, serán sometidos a ensayos de tensión

directa, estabilidad, flujo y relación de vacíos. Los agregados obtenidos

mediante los ensayos antes citados se emplearan a análisis granulométricos.

2. Densidad bulk (peso unitario): Se usa para determinar la relación entre

masa /volumen de las partículas individuales y el volumen de vacíos entre

las partículas, se expresa en kg/m3 (lb/pie

3).

3. Ensayos de tracción indirecta, estabilidad y flujo: Permite imitar la

respuesta de un pavimento flexible y obtener la carga máxima que soporta

una mezcla antes de romper. Consiste en someter a comprensión diametral

una probeta cilíndrica, igual a definida en el ensayo Marshall, aplicando

una carga de manera uniforme de dos líneas hasta alcanzar la rotura.

4. Ensayo de extracción de asfalto (centrifugación): Por medio de este método

se obtiene el volumen de asfalto restando el peso inicial y final.

5. Ensayo de horno de ignición: Se determina el contenido de asfalto por

medio del horno de ignición (8.302.56), es el peso final obtenido después

de usar el horno.

6. Granulometría: Determina la composición granulométrica de las partículas

del material pétreo mediante su paso por una serie de mallas normalizadas

con determinadas aberturas.

- 21 -

CAPITULO III

METODOLOGIA

En este capítulo realizaremos los estudios e investigaciones necesarias para determinar las

posibles causas de las deformaciones en el pavimento flexible de la vía en observación.

3.1. Tipos de Investigación

Bibliográfica: Se consulta, se recopila y se analiza la información que vamos a adquirir

por medio del contrato de Concesión de Obras Publicas del honorable Consejo Provincial del

Guayas documentada sobre la Vía Provincial de enlace al Puente Alterno Norte (Guayas-

007).

Descriptiva: Al levantar la investigación en el área afectada nos permite conocer el

contexto del problema y que efectos tendrán a sus implicados.

Analítica: Estudiamos individualmente las diferentes deformaciones plásticas

(ahuellamiento), para proponer respuestas a la problemática.

3.2. Métodos de Investigación.

Método Teórico Analítico sintético: Este permitirá ejecutar un análisis del estudio

bibliográfico que será sintético, comprobado y examinado, ya que se requiere que sean

respaldados por una investigación profunda con pruebas de laboratorio de suelos, estudios

geofísicos y de tráfico.

Método científico: Les da rigidez investigativa necesaria para la labor del análisis del

proyecto.

Método Empírico - Observación: Levantamiento de investigación de la carretera por

medio del estudio de tráfico de este modo se va a examinar las cargas vehiculares que soporta

la estructura del pavimento efectivamente.

- 22 -

3.3. Técnicas y herramientas de la Investigación.

Se realizará un reconocimiento visual preliminar del tramo de vía en análisis dentro de los

3 km afectados del tramo La Aurora – Nuevo Yaguachi, para cerciorarse las condiciones

actuales generales de la carretera.

Se va a determinar el tipo de ubicación exacta de las perforaciones para tomar las

muestras respectivas y realizar los análisis de laboratorio tanto de la estructura de pavimento

como de briquetas de asfalto.

Recopilar suficiente información de campo ejecutada por el contratista y recomendaciones

del consultor o diseñador. (Planos, contratos y especificaciones técnicas…etc.)

Investigar, analizar y comparar el estudio de tráfico considerado en su diseño vial y

tráfico actual que soporta la vía.

Evaluar por el método del ASSHTO 93 la estructura de pavimento en la actualidad y

determinar si una de las capas de la estructura del pavimento genera la deformación

(ahuellamiento) en dicha vía.

Se aplicaran técnicas para determinar las causas que inducen la deformación

(ahuellamiento) en la estructura del pavimento flexible y proponer una opción para solucionar

el problema en el tramo propuesto.

- 23 -

3.4. PROCESOS APLICADOS A LA INVESTIGACION DEL

AHUELLAMIENTO EN LA VIA PROVINCIAL DE ACCESO AL

PUENTE ALTERNO NORTE (GUAYAS-007) DESDE EL KM 7 HASTA

EL KMK 4 DEL TRAMO LA AURORA – NUEVO YAGUACHI.

Los procesos aplicados para la investigación de las posibles causas del ahuellamiento en

la vía de estudio son los siguientes:

1. Determinación del indicie de condición de pavimento (PCI) en pavimento

Flexible.

2. Estudio de módulos elásticos lineales de los materiales con la técnica de análisis

multicanal de ondas superficiales (MASW).

3. Estudio de tráfico y determinación del TPDA actual.

4. Comparación y análisis del TPDA de diseño y el TPDA actual.

5. Análisis de la capa de rodadura (Asfalto) con los ensayos de laboratorio tales

como: Estabilidad y flujo, Densidad Bulk, ensayo de tracción indirecta, contenido

de asfalto, % de vacíos, factor de corrección y granulometría.

3.4.1. Determinación del Pavement Condition Índex (Índice de Condición

de Pavimento) – PCI en Pavimento Flexible.

3.4.1.1. Característica general de la vía de estudio.

El proyecto de la construcción de la vía Provincial de enlace al Puente Alterno Norte

(Guayas - 007) se desarrolló al noroeste de la ciudad de Guayaquil, en los límites fijados por

la carretera Durán - Yaguachi y por la vía Perimetral. Es una zona plana y baja, sus cotas

promedio están en el orden de los 2.50m IGM, periódicamente sufre los efectos de

- 24 -

inundaciones causadas por los desbordamientos del río Babahoyo, y los numerosos afluentes

que existen en el sector.

3.4.1.2. Desarrollo del Análisis del PCI (Pavement Condition Index).

Para el desarrollo del cálculo del PCI se realiza los siguientes pasos:

Inspección visual del área de estudio de la cual inicia en el km 7 y finaliza en el km 4 del

tramo de la vía Provincial de enlace al Puente Alterno Norte.

FOTO 3-1 Ubicación de tramo afectado de investigación

Fuente: Google Earth

Con el cuadro #2 del manual del PCI, se establece la longitud de la unidad de muestreo a

31.5 ya que nuestro ancho de calzada actual de la vía Provincial de enlace al Puente Alterno

Norte es de 7.30 m.

Tabla 3-2

Fuente: Manual de Pavement Condition Index

Una vez obtenido la longitud de muestreo se procede al abscisado dentro de los 3km a ser

evaluado por este método.

- 25 -


Toma de datos de campo tanto el área como la profundidad del ahuellamiento presente

dentro de los 3km estudiados.


Una vez medida la profundidad media del ahuellamiento se procede a revisar el manual

del PCI para establecer el grado de severidad que tiene cada tramo de abscisa evaluado.

- 26 -

Tabla 3-2

Fuente: Manual de Pavement Condition Index

Se ordena la información de campo para realizar el cálculo del PCI por el método de

computadora. Se cabe aclarar que en este proceso de evaluación del pavimento asfaltico solo

se muestran las abscisas de las áreas netamente afectada tales como las descritas en el cuadro

de muestreo del Índice de Condición de Pavimento, en los cuales se describe el único tipo de

falla a ser evaluada.

El Abaco utilizado para la determinación del valor deducido es el #15 que corresponde al

ahuellamiento. El valor obtenido se lo escribe en la celda correspondiente del cuadro de

cálculo del PCI.

- 27 -

Pasos para obtener dicho valor:

a. Totalizamos cada tipo y nivel de severidad de daño y lo registramos en la columna

TOTAL del formato PCI-01. El daño puede medirse en área, longitud o por número según su

tipo.

b. Dividimos la CANTIDAD de cada clase de daño, en cada nivel de severidad, entre el

ÁREA TOTAL de la unidad de muestreo y expresamos el resultado como porcentaje. Esta es

la DENSIDAD del daño, con el nivel de severidad especificado, dentro de la unidad en

estudio.

c. Determinamos el VALOR DEDUCIDO para cada tipo de daño y su nivel de severidad

mediante las curvas denominadas “Valor Deducido del Daño”

- 28 -


NOROESTE 7+000 1


GUAYAS 007 6+968,50 229,95

FECHA

01 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 L 198,45 86,30 48

TABLA PARA OBTENER LA SEVERIDAD DE DAÑOS

RECOMENDACIONES DE REPARACION

ABACO PARA DETERMINAR EL VALOR DEDUCIDO



Hinchamiento.

Desprendimiento de agregados.

EXPLORACIÓN DE LA CONDICIÓN POR UNIDAD DE MUESTREO

Grieta de borde.

Parcheo.

ESQUEMA

Grieta parabólica (slippage)

Desplazamiento.

Ahuellamiento.

Cruce de vía férrea.

Huecos

Pulimiento de agregados.

31,5 *6,3


Corrugación.

Depresión.

OBSERVACIONES DE RANGOS




Grieta de reflexión de junta.

Desnivel carril / berma.


INSPECCIONADO POR


Daño

Piel de cocodrilo.

Exudación.

Agrietamiento en bloque.

Abultamientos y hundimientos.

UNIDAD DE MUESTREO #1


- 29 -


NOROESTE 6+968,50 2


GUAYAS 007 6+937 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 L 198,45 86,30 48








INSPECCIONADO POR








Daño

Piel de cocodrilo.



31,5 *6,3

Parcheo.








- 30 -


NOROESTE 6+937 3


GUAYAS 007 6+905,50 229,95

FECHA

11 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 L 166,95 72,60 46








INSPECCIONADO POR


Daño

Piel de cocodrilo. Parcheo.








Grietas long. y transversal. Vista del ahuellamiento.


31,5 *5,3






- 31 -


67 6+905,50 4


GUAYAS 007 6+874 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 M 166,95 72,60 46






INSPECCIONADO POR


Daño


Grietas long. y transversal. Vista del ahuellamiento.


31,5 *5,3



Corrugación.





Ahuellamiento.








- 32 -


NOROESTE 6+874 5


GUAYAS 007 6+842,50 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 L 229,95 100,00 50









31,5 *7,3

Ahuellamiento.








Corrugación.


INSPECCIONADO POR


Daño







- 33 -


NOROESTE 6+157,5 6


GUAYAS 007 6+126 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 H 135,45 58,90 65









31,5 *4,3

Ahuellamiento.








Corrugación.


INSPECCIONADO POR


Daño







- 34 -


NOROESTE 6+126 7


GUAYAS 007 6+094,50 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 H 229,95 100,00 90





Hinchamiento.



31,5 *7,3












INSPECCIONADO POR


Daño







- 35 -


NOROESTE 6+094,50 8


GUAYAS 007 6+063,50 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 H 229,95 100,00 90





Hinchamiento.



31,5 *7,3












INSPECCIONADO POR


Daño







- 36 -


NOROESTE 6+063,50 9


GUAYAS 007 6+031,50 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 H 229,95 100,00 90





Hinchamiento.



229,95












INSPECCIONADO POR


Daño







- 37 -


NOROESTE 6+031,50 10


GUAYAS 007 6+000 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 H 229,95 100,00 90




Hinchamiento.



31,5 *7,3












INSPECCIONADO POR


Daño







- 38 -


NOROESTE 6+000 11


GUAYAS 007 5+968,50 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 H 229,95 100,00 90





Hinchamiento.



31,5 *7,3












INSPECCIONADO POR


Daño







- 39 -






GUAYAS 007 5+937 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 H 229,95 100,00 90





Hinchamiento.



229,95












INSPECCIONADO POR


Daño





- 40 -




NOROESTE 5+937 13


GUAYAS 007 5+905,5 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 H 229,95 100,00 80





Hinchamiento.



229,95












INSPECCIONADO POR


Daño





- 41 -




NOROESTE 5+905,5 14


GUAYAS 007 5+874,0 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 Piel de cocodrilo. 11 Parcheo. FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 H 229,95 100,00 90





Hinchamiento.



229,95











INSPECCIONADO POR


Daño





- 42 -


Foto: Erika J. Escala Díaz


NOROESTE 5+874,0 15


GUAYAS 007 5+842,50 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 H 229,95 100,00 90




Hinchamiento.




229,95












INSPECCIONADO POR


Daño





- 43 -






GUAYAS 007 5+811,00 229,95

FECHA

1 de Octubre 2015

No. No.

1 11 FOTOGRAFIA

2 12

3 13

4 14

5 15

6 16

7 17

8 18

9 19

10


deducido

15 H 229,95 100,00 90









31,5 *7,3

Ahuellamiento.








Corrugación.


INSPECCIONADO POR


Daño





- 44 -

3.4.2. Módulos Elásticos Lineales de los materiales con técnica de Análisis

Multicanal de Ondas Superficiales. (MASW).

INFORME DE ENSAYO:

Ubicación

REMI – 1- Km 4

Fuente:

Ing. Geólogo. Ignacio Rene Ochoa Mayo

- 45 -

REMI-2 Km 6

Fuente: Ing. Geólogo. Ignacio Rene Ochoa Mayo

REMI-3- Km 7


Objetivos del método

Obtener en el área de investigación, un análisis espectral de las ondas superficiales de baja

frecuencia del tipo Rayleigh, incluidas en el ruido sísmico ambiental, o generadas

- 46 -

artificialmente y a partir de estas con la aplicación de un software incluido en el módulo del

SeisImager a partir de un proceso de inversión obtener la velocidad de las ondas de cortes Vs.

Fundamentos del método

Evalúa las ondas Rayleigh que se transmiten por la superficie del terreno, cuyo rango de

profundidad es proporcional a su longitud de onda (λ). Su velocidad de propagación, se

define como velocidad de fase CR, y la relación entre estas con la Velocidad de las ondas de

cortes S se expresa como CR = 0,94 Vs.

Ventajas del método

Su capacidad para investigar de forma sencilla hasta varias decenas de metros de

profundidad incluso en medios en los cuales se den inversiones de velocidad, es decir donde

Vs no crezca necesariamente o se encuentren capas intercaladas de mayor y menor VS.

Arreglo geométrico del ensayo

Arreglo geométrico tipo Lineal con el empleo de 12 geófonos espaciados 5 m cada uno.

EQUIPOS UTILIZADOS

Sismógrafo- Marca Geometrics

Modelo ES-3000

Fuente de energía: Microtremores.

Ordenador y registrador de Datos: Con software para sismo

controlador e interpretación.

Cable conductor: Con una longitud de 115 mts. con 24 conectores para 24 geófonos.

- 47 -

RESULTADOS DEL ENSAYO EN CAMPO

Parámetros calculados Formula

Poisson Ѵ= (Vp/Vs) 2

-2/2(Vp/Vs) 2

-2

Módulo de Rigidez G= ɣ Vp2

Módulo Elástico E= 2 G ( Ѵ+1)

Vs - Velocidad de la Onda Cortante

Vp - Velocidad de la Onda Longitudinal

Gmax – Modulo de Rigidez Máximo

Eel – Modulo Elástico

ϒ – Densidad

V – Poisson

- 48 -

REMI – 1

Fuente: Ing. Geólogo Ignacio Rene Ochoa Mayo

- 49 -

700

650

600

550

500

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0

Ph

ase

ve

locity (

m/s

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Frequency (Hz)

Dispersion curve : 2.dat-21.dat

CURVA DE DISPERSION


- 50 -

INFORMACION OBTENIDA A PARTIR DEL ENSAYO DE CAMPO

Datos directos del ensayo Datos calculados

H(m) Vs (m/s) Vp (m/s) ϒ(kg/m3) Vp/Vs v Gmax (Mpa) Eel (Mpa)

0.0 471 1800 1.91 3.82 0.46 42.30 123.79

1.1 474 1798 1.91 3.80 0.46 42.73 125.02

2.3 475 1794 1.91 3.78 0.46 43.00 125.77

3.7 86 1352 1.77 15.77 0.50 1.30 3.90

5.3 88 1363 1.77 15.50 0.50 1.37 4.11

7.0 130 1411 1.79 10.86 0.50 3.02 9.02

8.9 97 1387 1.77 14.33 0.50 1.66 4.98

11.0 224 1546 1.82 6.91 0.49 9.09 27.09

13.2 326 1660 1.85 5.09 0.48 19.68 58.24

15.6 480 1823 1.91 3.80 0.46 43.82 128.22

18.1 480 1338 1.75 2.79 0.43 40.36 115.13


- 51 -

CURVAS COMPARATIVAS


0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

13,0

14,0

15,0

16,0

17,0

18,0

0 100 200 300 400 500

Vs vs H 0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

13,0

14,0

15,0

16,0

17,0

18,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45Gmax vs H

- 52 -

REMI – 2


- 53 -

CURVA DE DISPERSION


- 54 -



H(m) Vs

(m/s)

Vp

(m/s)

ϒ

(kg/m3)

Vp/vs v Gmax

(Mpa)

Eel

(Mpa)

0.00 280 1592 1.81 5.69 0.48 14.19 42.10

0.52 281 1592 1.81 5.67 0.48 14.29 42.42

1.07 283 1594 1.81 5.63 0.48 14.50 43.03

1.66 286 1596 1.81 5.59 0.48 14.77 43.83

2.29 288 1598 1.81 5.54 0.48 15.06 44.68

2.96 290 1600 1.81 5.51 0.48 15.27 45.29

3.66 291 1600 1.81 5.50 0.48 15.31 45.40

4.40 289 1599 1.81 5.54 0.48 15.10 44.80

5.17 285 1596 1.81 5.61 0.48 14.67 43.54

5.99 279 1592 1.81 5.71 0.48 14.08 41.80

6.83 173 1477 1.78 8.53 0.49 5.32 15.90

7.72 151 1457 1.77 9.64 0.49 4.05 12.09

8.65 154 1466 1.78 9.53 0.49 4.20 12.56

9.61 100 1411 1.76 14.17 0.50 1.75 5.24

10.60 122 1441 1.78 11.82 0.50 2.64 7.90

11.64 64 1380 1.76 21.51 0.50 0.72 2.17

12.71 83 1397 1.76 16.92 0.50 1.20 3.60

13.82 112 1422 1.77 12.66 0.50 2.23 6.68

14.96 191 1499 1.79 7.86 0.49 6.49 19.38

16.15 243 1549 1.80 6.39 0.49 10.59 31.49

17.36 287 1594 1.81 5.56 0.48 14.85 44.05

20.00 350 1660 1.83 4.75 0.48 22.32 65.91


- 55 -

CURVAS COMPARATIVAS


- 56 -

REMI - 3


- 57 -

CURVA DE DISPERSION


- 58 -



H(m) Vs (m/s) Vp (m/s) ϒ

(kg/m3)

Vp/vs v Gmax

(Mpa)

Eel

(Mpa)

0.00 279 1647 1.88 5.91 0.49 14.57 43.28

1.07 293 1661 1.88 5.67 0.48 16.15 47.93

2.31 311 1680 1.88 5.40 0.48 18.18 53.90

3.71 325 1697 1.88 5.21 0.48 19.89 58.91

5.27 66 1412 1.78 21.55 0.50 0.76 2.29

7.01 136 1475 1.79 10.86 0.50 3.30 9.87

8.90 162 1484 1.78 9.15 0.49 4.68 13.98

10.96 230 1536 1.78 6.67 0.49 9.45 28.14

13.19 388 1695 1.83 4.37 0.47 27.58 81.22

15.58 388 1550 1.78 3.99 0.47 26.81 78.64


- 59 -

CURVAS COMPARATIVAS


- 60 -

FAMILIA DE CURVAS


- 61 -

Registro fotográfico del ensayo de método de análisis de ondas multicanal (MASW)


- 62 -


- 63 -


- 64 -


- 65 -

3.4.2. ESTUDIO DE TRÁFICO DEL DISEÑO DEFINITIVO

3.4.2.1. Antecedente histórico de estudio de tráfico

Para llegar al estudio de tráfico definitivo primero se pasó por un estudio de tráfico de

factibilidad el cual estuvo desarrollado por dos etapas y dos alternativas: La alternativa #

1,es aquella que describe el cruce del rio Babahoyo a la altura del Tejar, captaría mayor

tráfico que la alternativa #2, esta alternativa #1 se consideró que puede soportar un tráfico

superior a los 18,00.00 vehículos diarios y bordaría los 12,000.00 vehículos diarios de

prohibir el uso del puente Rafael Mendoza Avilés a los camiones y extrapesados en la

proyección del año 2030. La alternativa #2 es aquella de incrementar su capacidad vial sobre

los tramos del rio Daule del Puente Rafael Mendoza Avilés (RMA), el análisis indico que

sobre este tramo transitarían volúmenes superiores a los 60,000.00 vehículos diarios en la

proyección del año 2030.

En efecto se constituyeron importantes elementos de juicios que, entre otros aspectos

técnicos y económicos, permitieron al H. Consejo Provincial del Guayas (HCPG) tomara la

decisión de la alternativa #1 y esta fue analizada por el área técnica económica y no permitió

ser viable el proyecto.

Para el estudio de tráfico definitivo se obtuvo como resultado de TPDA de 6,080.00 mil

vehículos diarios con la proyección de 30 años, lo cual indica que en año 2030 se tendrá un

volumen anual de 21,768.00 mil vehículos, que transitara en una carretera de primer orden

RI – RII (Autopista), diseñada con las características geométricas correspondientes y

construirse por etapas en función al incremento del tráfico.

- 66 -

3.4.2.2. Estimaciones de trafico etapa de diseño definitivo

(ESTUDIO COMPLEMENTARIO)

Fuente: Departamento de Concesiones del GAD Provincial del Guayas.

3.4.2.3. Cálculo de TPDA de diseño proyectado a 30 años.

Para estas condiciones tenemos la siguiente composición de tráfico:

Livianos 13.753

Pesados 4.539

Extrapesados 3.476

TOTAL TPDA 21.768,00

(PROYECTADO)

- 67 -

Se determina el volumen horario direccional de diseño.

VHDD = TPDA * K * D (1+PT ET + PT1 ET1)

En que VHDD = Volumen Horario Direccional de Diseño

TPDA = Tráfico Promedio Medio Anual

K = Porción de DHDD en la hora de diseño (Hora pico)

PT = Porcentaje de vehículos pesados

PT1 = Porcentaje de vehículos extrapesados

ET = Equivalente de automóviles para vehículos pesados

ET1 = Equivalente de automóviles para vehículos extrapesados

VHDD = 21.768 * 0.20 * 0.53 (1+023 (1.7) + 0.07 (2))

= 3.533 vehículos por hora

Capacidad de la vía para V= 100 KPA

S= 1.800 VPH

S= Flujo de saturación

C= Capacidad Vía = 3*1800 = 5.400 VPH

CONDICIONES NORMALES

VHDD = 3.533 = 0.65

C 5.400

O sea, que se tendrá un nivel de servicio C.

Por lo tanto, el número de carriles (3) es correcto

- 68 -

3.4.2.4. Sección típica de la vía de diseño

La sección típica utilizada en el diseño, es la misma que se propuso en los estudios de

factibilidad, la cual consta de dos calzadas de tráfico, una en cada sentido. Cada calzada

tiene tres carriles de 3.68m cada uno, un espaldón exterior de 3.50m y uno interno de 1.25m.

La mediana central tiene un ancho total de 8m, y servirá además, como colector de aguas

lluvias de los carriles interiores de las calzadas. La pendiente transversal de las calzadas es

del 2%, y de los espaldones 4%. El ancho total de la vía en su parte superior es de 39.60m.

Debe indicarse, que el número de carriles diseñados está de acuerdo con el volumen

horario direccional, obtenido del estudio de tráfico proyectado a 30 años de vida útil de la vía.

En cuanto a la cota de la rasante de la vía, ésta se estableció en 4.60m, de acuerdo a lo

indicado en los estudios hidráulicos, a fin de estar cubierto de posibles inundaciones.

3.4.2.3. Diseño de pavimento resultante de proyectado.

El diseño resultante de la estructura del pavimento, fue el siguiente:

1.-Carpeta Concreto asfáltico (estabilidad Marshall 1800lb): 10 cm

2.- Base asfáltica (estabilidad Marshall 1200lb): 12cm

3.-Dren estabilizado con asfalto (estabilidad Marshall 800lb): 10 cm

4.-Base clase I: 15 cm

5.-Sub base clase I: 15 cm

- 69 -

6.-Material de mejoramiento: 80cm

Total = 142 cm

3.4.3. ESTUDIO DE TRÁFICO ACTUAL.

3.4.3.1. Antecedente actual de estudio de tráfico

La vía Provincial de Enlace al Puente Alterno Norte desde su construcción es

administrada por el Departamento de Concesiones del H. Concejo Provincial del Guayas

(H.C.P.G). Por medio de este departamento administrativo se obtuvieron los registros anuales

de tráfico desde el primer año (2004) de funcionamiento de la vía hasta el año 2014 gracias a

las recaudaciones de pago de peajes mostrando el real tráfico que circula por esta vía la cual

se ha convertido en la actualidad la principal vía de acceso al Puerto de Guayaquil para el

tráfico extrapesado.

La vía actualmente que actualmente está conformada por una sola calzada con 2 carriles de

ambos sentidos, el ancho de calzada de la vía es de 7,30 m y espaldones de 1,50 m de cada

lado, fue diseñada con un TPDA de 6080 vehículo día con una proyección de 30 años.


- 70 -

3.4.3.2. PRINCIPALES REGISTROS REALES DE TRAFICO DESDE INICIOS DE FUNCIONAMIENTO DE

VIA.

La vía provincial de enlace al Puente Alterno Norte (Guayas -007), entro en funcionamiento de circulación en el año del 2014.

Liviano Pesado Extra.p 3 Extra.p 4 Extra.p 5 Extra.p 6 Ufre 7 Ufre 8 TOTAL

PAN 176.201 872.512 158.728 22.961 258.588 148.571 1.851 0 1.639.412

TOTAL 176.201 872.512 158.728 22.961 258.588 148.571 1.851 0 1.639.412

2

0

0

4

ESTACIONESCATEGORIA


PAN 155.987 817.008 143.253 34.007 250.267 178.199 38 0 1.578.759

TOTAL 155.987 817.008 143.253 34.007 250.267 178.199 38 0 1.578.759

2

0

0

5

ESTACIONESCATEGORIA


PAN 162.313 991.541 164.811 54.235 266.786 189.087 277.595 3.862 2.110.230

TOTAL 162.313 991.541 164.811 54.235 266.786 189.087 277.595 3.862 2.110.230

2

0

0

6

ESTACIONESCATEGORIA

- 71 -


PAN 190.784 1.016.584 163.779 65.658 272.096 203.854 486.219 7.391 2.406.365

TOTAL 190.784 1.016.584 163.779 65.658 272.096 203.854 486.219 7.391 2.406.365

2

0

0

7

ESTACIONESCATEGORIA


PAN 203.032 970.507 160.961 81.908 262.868 224.225 168.915 2.062 2.074.478

TOTAL 203.032 970.507 160.961 81.908 262.868 224.225 168.915 2.062 2.074.478

2

0

0

8

ESTACIONESCATEGORIA


PAN 259.852 1.090.676 175.022 98.770 264.271 247.745 81.364 1.542 2.219.242

TOTAL 259.852 1.090.676 175.022 98.770 264.271 247.745 81.364 1.542 2.219.242

2

0

0

9

ESTACIONESCATEGORIA


PAN 295.540 855.505 159.571 103.050 245.743 271.933 71.996 1.316 2.004.654

TOTAL 295.540 855.505 159.571 103.050 245.743 271.933 71.996 1.316 2.004.654

2

0

1

0

ESTACIONESCATEGORIA

- 72 -


PAN 376.814 881.718 159.254 140.074 282.639 339.113 37.366 450 2.217.428

TOTAL 376.814 881.718 159.254 140.074 282.639 339.113 37.366 450 2.217.428

2

0

1

1

ESTACIONESCATEGORIA


PAN 373.169 703.649 154.489 131.185 262.266 382.912 172 1 2.007.843

TOTAL 373.169 703.649 154.489 131.185 262.266 382.912 172 1 2.007.843

2

0

1

2

ESTACIONESCATEGORIA


PAN 408.667 721.453 177.668 132.770 289.579 366.213 0 0 2.096.350

TOTAL 408.667 721.453 177.668 132.770 289.579 366.213 0 0 2.096.350

2

0

1

3

ESTACIONESCATEGORIA


PAN 464.755 854.316 193.945 137.419 317.800 403.240 0 1 2.371.476

TOTAL 464.755 854.316 193.945 137.419 317.800 403.240 0 1 2.371.476

2

0

1

4

ESTACIONESCATEGORIA

- 73 -


PAN 176.201,00 872.512,00 158.728,00 22.961,00 258.588,00 148.571,00 1.851,00 0,00 1.639.412,00

TOTAL 176.201,00 872.512,00 158.728,00 22.961,00 258.588,00 148.571,00 1.851,00 0,00 1.639.412,00

2

0

0

4

ESTACIONESCATEGORIA


PAN 464.755,00 854.316,00 193.945,00 137.419,00 317.800,00 403.240,00 0,00 1,00 2.371.476,00

TOTAL 464.755,00 854.316,00 193.945,00 137.419,00 317.800,00 403.240,00 0,00 1,00 2.371.476,00

2

0

1

4

ESTACIONESCATEGORIA

3.4.3.3. CALCULO DE TPDA ACTUAL REAL.

En el 2004 año de inicio de utilización de la vía se obtuvo un tráfico anual de registro de

1.639.412,00 mil vehículos anuales según el registro de pagos de peaje de ambos sentidos de

vía

El año 2014 se considera en este proyecto de investigación como el último año de resumen

real de tráfico anual por ser un registro completo de 12 meses. En este año se obtuvo un

registro de 2.371.476,00 vehículos anual.

El volumen de tráfico global anual del año 2014 se lo divide para los 365 días del año para

obtener el TPDA real por día durante las 24 horas.

Livianos: 464.755,00 vehículo / 365 días = 1.273,30137 vehículo/ día.

Pesados: 854.316,00 vehículo / 365 días =2.340,591781 vehículo / día.

Extra pesados: 193.945,00+137.419,00+317.800,00+403.240,00+1= 1,052.405, 00

vehículos / 365 días = 2.883,30137 vehículo/día.

Se obtiene los siguientes resultados con el resumen anual real del año 2014

Livianos 1.273,30

Pesados 2.340,59

Extrapesados 2.883,30

TOTAL TPDA 6.497,19

(REAL ACTUAL)

- 74 -

3.4.3.4. ESTUDIO DE LA CAPA DE RODADURA (CARPETA

ASFALTICA).

Para el análisis de la capa de rodadura de la vía provincial de Enlace del Puente Alterno

Norte se tomaron muestras de núcleos en los 3 km que se estudian en este trabajo de

investigación, los cuales solo se tomó la decisión de evaluar la muestra del km 6 debido a que

está en el momento de su extracción no cumplía con el espesor de diseño (10 cm) si no de 32

cm, esta muestra también se encontraba ahuellada.

A esta muestra se le realizaron los siguientes ensayos:

Densidad Bulk

Estabilidad y Flujo Con los ensayos anteriormente mencionados se determinó lo

siguiente:El % de asfalto

Granulometría

Calculo dé % de vacíos.

3.4.3.5. Registró fotográfico de procesos de análisis de muestra de la capa

de rodadura.

- 75 -

1. Extracción de núcleo en el km 7.


- 76 -




- 77 -



- 78 -




- 79 -

4. Corte del núcleo del km 6 en 5 muestras.



- 80 -

4. Densidad Bulk de las muestras del núcleo del km 6.



- 81 -

6. Ensayo de Tracción Indirecta.



- 82 -



- 83 -


7. Ensayo de Extracción.


- 84 -



- 85 -

8. Granulometría.


Los cálculos de porcentaje que pasa por los tamices de la malla cuadrada que se considero

es el de ¾” para el presente análisis de laboratorio de las probetas de extracción de núcleo.

Fuente: Especificaciones del MTOP – Capitulo 400 – Tabla 401-1.1

- 86 -

MUESTRA CARGA FLUJO

CAPA 5 251 6,75

CAPA 4 399 8

CAPA 3 620 9,75

CAPA 2 410 7,25

CAPA 1 440 6,5

3.6.2. RESULTADO DE ENSAYOS DE LABORATORIO DE SUELO DE LA CAPA DE RODADURA (CARPETA

ASFALTICA).

Datos obtenidos de los ensayos de laboratorio


Datos obtenidos del ensayo de tracción indirecto


OBSERVACION

DE MUESTRA

MUESTRA ABSCISA

ALTURA DE

LONGITUD DE

CORTE

DIAMETRO PESO INICIAL

PESO SATURADO

SUPERFICIALMENTE

SECO

PESO EN EL

AIRE

PESO

SUMERGIDO

RASANTE CAPA 5 6+000 5,3 9,4 905,14 905,6 905,5 536,7

CAPA 4 4,96 9.4 877,33 877,7 877,6 524,00

CAPA 3 7,23 9,4 1197,87 1202,6 1202,5 695,4

CAPA 2 5,9 9,4 947,2 951,6 951,5 544,5

SUBRASANTE CAPA 1 4,63 9,4 787,06 787,9 787,8 460,3

- 87 -

Datos obtenidos de la granulometría.

PROYECTO:

FECHA: OCTUBRE 2015

UBICACIÓN:

MUESTRA: #1 (SUBRAZANTE) PROFUNDIDAD: Capa de rodadura

TAMIZ PESO PARCIAL % RETENIDO

% RETENIDO

ACUMULADO

% PASANTE

ACUMULADO

ESPECIFICACION

3"

2 1/2"

2"

1 1/2"

1" 0,00 0,00 0,00 100,00 100

3/4" 0,00 0,00 0,00 100,00 90 - 100

1/2"

3/8" 120,41 16,74 16,74 83,26 56 - 80

1/4"

No. 4 110,40 15,35 32,09 67,91 35 - 65

No. 8 105,50 14,67 46,76 53,24 23 - 49

No. 10

No. 16

No. 20

No. 30

No. 40

No. 50 249,80 34,73 81,49 18,515 - 19

No. 80

No. 100

No. 200 52,00 7,23 88,72 11,282 - 8

Fondo 81,09 11,28 100,00 0,00

TOTAL 719,20

Operador: Escala Diaz Erika Jenniffer


LABORATORIO DE SUELOS Y MATERIALES ING. DR. ARNALDO RUFFILLI

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

ESTUDIO DE LAS POSIBLES CAUSAS DEL AHUELLAMIENTO EN LA VIA

PROVINCIAL DE ENLACE AL PUENTE ALTERNO NORTE (GUAYAS-007)

DESDE EL KM 7 HASTA EL KM 4 DEL TRAMO LA AURORA – NUEVO

YAGUACHI.

- 88 -

PROYECTO:

FECHA: OCTUBRE 2015

UBICACIÓN:

MUESTRA: #2 PROFUNDIDAD: Capa de rodadura


% RETENIDO

ACUMULADO

% PASANTE

ACUMULADO

ESPECIFICACION

3"

2 1/2"

2"

1 1/2"

1" 0,00 0,00 0,00 100,00 100

3/4" 0,00 0,00 0,00 100,00 90 - 100

1/2"

3/8" 94,60 10,89 10,89 89,11 56 - 80

1/4"

No. 4 239,20 27,54 38,43 61,57 35 - 65

No. 8 146,40 16,85 55,28 44,72 23 - 49

No. 10

No. 16

No. 20

No. 30

No. 40

No. 50 238,80 27,49 82,78 17,225 - 19

No. 80

No. 100

No. 200 73,50 8,46 91,24 8,762 - 8

Fondo 76,10 8,76 100,00 0,00

TOTAL 868,60









- 89 -

PROYECTO:

FECHA: OCTUBRE 2015

UBICACIÓN:



% RETENIDO

ACUMULADO

% PASANTE

ACUMULADO

ESPECIFICACION

3"

2 1/2"

2"

1 1/2"

1" 100

3/4" 90 - 100

1/2" 0,00 0,00 0,00 100,00

3/8" 169,50 15,33 15,33 84,67 56 - 80

1/4"

No. 4 272,30 24,62 39,95 60,05 35 - 65

No. 8 181,70 16,43 56,38 43,62 23 - 49

No. 10

No. 16

No. 20

No. 30

No. 40

No. 50 350,50 31,70 88,08 11,925 - 19

No. 80

No. 100

No. 200 96,90 8,76 96,84 3,162 - 8

Fondo 34,90 3,16 100,00 0,00

TOTAL 1105,80









- 90 -

PROYECTO:

FECHA: OCTUBRE 2015

UBICACIÓN:



% RETENIDO

ACUMULADO

% PASANTE

ACUMULADO

ESPECIFICACION

3"

2 1/2"

2"

1 1/2"

1" 0,00 0,00 0,00 100,00 100

3/4" 0,00 0,00 0,00 100,00 90 - 100

1/2"

3/8" 121,00 14,42 14,42 85,58 56 - 80

1/4"

No. 4 268,10 31,95 46,36 53,64 35 - 65

No. 8 142,90 17,03 63,39 36,61 23 - 49

No. 10

No. 16

No. 20

No. 30

No. 40

No. 50 186,60 22,23 85,62 14,385 - 19

No. 80

No. 100

No. 200 63,20 7,53 93,15 6,852 - 8

Fondo 57,45 6,85 100,00 0,00

TOTAL 839,25









- 91 -

PROYECTO:

FECHA: OCTUBRE 2015

UBICACIÓN:

MUESTRA: #5 (Razante) PROFUNDIDAD: Capa de rodadura


% RETENIDO

ACUMULADO

% PASANTE

ACUMULADO

ESPECIFICACION

3"

2 1/2"

2"

1 1/2"

1" 0,00 0,00 0,00 100,00 100

3/4" 0,00 0,00 0,00 100,00 90 - 100

1/2"

3/8" 149,00 18,52 18,52 81,48 56 - 80

1/4"

No. 4 214,00 26,60 45,12 54,88 35 - 65

No. 8 118,80 14,77 59,89 40,11 23 - 49

No. 10

No. 16

No. 20

No. 30

No. 40

No. 50 191,40 23,79 83,68 16,325 - 19

No. 80

No. 100

No. 200 97,80 12,16 95,84 4,162 - 8

Fondo 33,50 4,16 100,00 0,00

TOTAL 804,50









- 92 -



- 93 -


En el proceso del ensayo de granulometría, se pudo observar que el retenido de la malla

3/8” es un material de canto rodado triturado y el pasante del mismo es arena gruesa. Lo cual

se determina que el diseño de asfalto de la carpeta asfáltica cumple con las especificaciones

del MTOP.

- 94 -

CODIGO DE

MUESTRAPI PF

M1 787,9 719,2

M2 951,6 868,6

M3 1202,6 1105,8

M4 877,7 839,25

M5 905,6 804,5

CALCULO DE PORCENTAJE DE ASFALTO

% DE ASFALTO

8,72

8,72

8,05

4,38

11,16

Cálculos de porcentaje de asfalto.

Fuente: Erika J. Escala Diaz

Estos valores se obtuvieron aplicando la fórmula que se describe a continuación:

Donde:

W1= peso inicial de la muestra.

W2= peso final de la muestra.

W3= Peso final del filtro.

W4= peso final del filtro.

- 95 -

PROYECTO:

UBICACIÓN:

USO:

ABSORCION : 0,639987 Cálculos: ESCALA DIAZ ERIKA JENNIFFER

Gravedad Específica del C.A. 1,015 gr/cm3

Gravedad Específica Bulk Promedio de los agregados: 2,643 gr/cm3 3,4137 3,8897

S.S.S. Aire Agua Dial Correg.

3% - 5% Min. 13% 65%-75% Min. 1800Lb. 8 - 14

% C. A.: Porcentaje de asfalto contenido en la muestra (Probeta) V.A.M. %:Porcentaje de Vacios en el agregado Mineral

S. S. S.: Saturado Superficialmente Seco. V.F.A. %:

V. a. % Contenido de Vacio

CONTROL DE CALIDAD EN CAPA DE RODADURA DE CONCRETO ASFALTICO MEZCLADO EN PLANTA

ESTUDIO DE LAS POSIBLES CAUSAS DEL AHUELLAMIENTO EN LA VIA PROVINCIAL DE ENLACE AL PUENTE ALTERNO NORTE (GUAYAS-007) DESDE EL KM 7 HASTA EL

KM 4 DEL TRAMO LA AURORA – NUEVO YAGUACHI.

LA AURORA - NUEVO YAGUACHI

CONTRATISTA: ESCALA DIAZ ERIKA JENNIFFEREspecimen ensayado por: Rafael Andrade C. -

Carlos Carbo V.CARPETA ASFALTICA

Constante del Anillo de Carga:0,06234 (3,4137+3,8897)Kg.

PROPIEDADES DE LA MEZCLA ASFALTICA

MUESTRA

Altura de

muestra a

ensayar

(cm.)

% C. A.Factor de

Correc.

Peso Muestra (gr.)

Volum.

(cm3).

Densidad

Bulk Kg/m3

Peso de

asfalto

Gr.

Volumen

de asfalto

Cm3.

Asfalto

absorcion %

Asfalto.

Efectivo

%

Agregado

%V.a. % V.A.M. %

V.F.A.

%

Peso unitario

de la

muestra.

Libras/pie ³

ESTABILIDAD (Lbs.)

Flujo

0,01´´

1 4,63 8,72 1,79 787,90 787,80 445,60 342,30 2,30 20,069 19,772 1,365 18,408 79,485 2,107 20,515 89,730 143,47 440 3313,02 6,50

2 5,9 8,72 1,14 951,60 951,50 535,10 416,50 2,28 19,921 19,627 1,355 18,272 78,899 2,829 21,101 86,594 142,42 410 3087,71 7,30

3 7,26 8,05 0,83 1202,60 1202,50 680,00 522,60 2,30 18,523 18,249 1,374 16,875 80,052 3,073 19,948 84,593 143,44 620 4664,84 10,00

4 4,96 4,38 1,56 877,70 877,60 495,60 382,10 2,30 10,060 9,911 1,427 8,485 83,094 8,421 16,906 50,188 143,18 399 3005,10 8,00

5 5,3 11,16 1,39 905,60 905,50 521,20 146,85 251384,40 2,36 26,289 25,900 1,359 24,541 1893,60 6,75

Especificaciones: Asphall Institute

Vacios llenos de asfalto.

79,180 -3,721 20,820 117,872

Resultados de ensayos ingresados en el formato de cálculo de control de calidad en la capa de rodadura

Fuente: Ing. Vicente León Toledo Msc.

- 96 -

CAPITULO IV

RESULTADO DE INVESTIGACION Y ESTUDIOS DE

CAMPO

4.1. Metodología utilizada para determinar el Índice de Condición del

Pavimento - PCI (Pavement Condition Index).

En este primer análisis de metodología aplicado a nuestro trabajo de investigación para

estudiar las posibles causas del ahuellamiento existente en la vía provincial de enlace al

Puente Alterno Norte (Guayas-007) se obtuvieron los siguientes resultados:

En el km 7 hasta el km 6 se obtuvieron severidades de L (baja) y M (media) indicando que

su grado de ahuellamiento es regular.

En el km 6 hasta el km 5 los resultados fueron H (alta) es donde existen daños altos de

ahuellamiento y es el kilómetro que más atención se debe tener con respecto al estudio de su

estructura de pavimento y capa de rodadura.

En el km 5 al km 4 los resultados fueron sin ninguno tipo de severidad, ya que en ese

kilómetro de vía en estudio, no se presentaron alteración ni en su capa de rodadura ni en la

estructura de pavimento.

4.2. Determinación de los Módulos Elásticos Lineales de los materiales

aplicando la técnica de “Análisis Multicanal de Ondas Superficiales

(MASW)”.

Una vez que se obtuvieron los cálculos de análisis de severidad en el pavimento de los tres

kilómetros de la vía de estudio, determinó que el km con más afectación es el km 6, se tomó

la decisión de evaluar la estructura de pavimento por el método de módulo elásticos lineales

- 97 -

de los materiales con técnica de análisis multicanal de ondas superficiales (MASW), debido a

que por ser una vía de importancia en la red vial de la Provincia del Guayas no se pudo

realizar la toma de muestras por medio de calicatas para poder evaluar y analizar la

estructura de pavimento existente de la vía de forma tradicional y por tal motivo se acudió a

los estudios de geofísica, cuyos resultados son los siguientes:

1.-El sector de la vía del Km 4 es el que presenta mejores condiciones geotécnicas

2.-El sector más desfavorable es el Km 6, influenciado por la presencia en la base del

terraplén de suelos aluviales acumulados por el Rio

3.-La deformación solo se produce en la capa de rodamiento producto al peso de los

vehículos pesados.

4.3. Estudio de tráfico real existente.

En el estudio de tráfico en la etapa de factibilidad o de diseño de la vía Provincial de

enlace al Puente Alterno Norte (Guayas-007) se obtuvo un TPDA de 21768,00 en la

proyección de 30 años, dando paso a que el consultor determinara que el diseño de pavimento

y características de la vía sea de primer orden (Autopista), recomendando que esta vía sea

construida en etapas según la demanda de trafico reales que se obtendrán en el monitoreo

anual de la vía.

En la etapa de construcción de la vía provincial de enlace al Puente Alterno Norte (Guayas

– 007) se consideró un TPDA de 6080,00 vehículos/día respetando el año de proyección de

30 años por el consultor. Actualmente la vía, está conformada por una calzada de dos

carrieles en ambos sentidos y dos espaldones de 1,50 m cada uno dando un total de 10,30 m

de ancho de calzada, soportando un tráfico promedio anual (TPDA) real de 6497,19

vehículos/día.

Para obtener el TPDA real se consideró el resumen anual del año 2014 por estar la

sumatoria total de vehículos/día tales como: livianos, pesados y extrapesados, que hacen uso

- 98 -

de la vía en estudio en sus 365 días del año, convirtiéndose en una información completa,

por tal razón no se realizó con los registros de resumen anual de tráfico del vigente año

(2015) , año en el cual se realiza el presente estudio de las posibles causas que causan el

ahuellamiento en la vía de enlace al Puente Alterno Norte (Guayas-007) desde el km 7 hasta

el km 4 del tramo la Aurora – Nuevo Yaguachi .

El TPDA real de 6497,19 vehículos/día, es un tráfico extrapesado que está afectado

actualmente a una parte de la estructura de pavimento flexible que compone la vía

provincial de enlace al Puente Alterno Norte , la parte afectada de la estructura del pavimento

es la capa de rodadura.

4.4. Estudio y determinación de la capa de rodadura (carpeta asfáltica).

Una vez que se determinó que una de las capa de la estructura de pavimento flexible está

sometida a cargas extrapesadas (tráfico) se procedió a sus respectivo análisis de laboratorio.

En la etapa de factibilidad del proyecto de construcción de la vía, el consultor recomendó

que la carpeta asfáltica debe cumplir con el diseño de ESTABILIDAD MARSHALL de

1800lb con espesor 10cm y esta recomendación de diseño resultante se aplicó en su

construcción actual.

Para el presente análisis se extrajeron muestras de núcleos o corazones de la capa de

rodadura en los kilómetros considerados para el estudio del presente trabajo de investigación,

como es el km 7, el km 6, el km 5 y el km 4.

En los Km 7, 5 y 4 se encontraron muestras de 10 cm y de 15 cm debido al recapeo de

mantenimiento que la vía ya ha tenido desde el 2004 que fue inicio de la utilización de vía.

En estos kilómetros no existe una severidad alta de ahuellamiento su severidad fluctúan desde

ninguno a medio según los resultados de la metodología de índice de condición del

pavimento (PCI).

- 99 -

En el km 6 se encontraron muestras de 32 cm de capa de rodadura y es donde se encuentra

la mayor severidad de ahuellamiento en la vía. Una de las tres muestras de núcleos extraídas

se consideró para ser analizadas y poder determinar si la capa de rodadura de cemento

asfaltico cumple con los parámetros establecidos en las normas del M.T.O.P. A este núcleo se

lo subdividió mediante corte estándar en cinco sub muestras las cuales se las determino con

los códigos de M1-M2-M3-M4-M5, y se realizaron los ensayos de:

Densidad Bulk

Estabilidad y Flujo Con los cuales se determinó: El % de asfalto

Granulometría

Calculo dé % de vacíos.

Los resultados obtenidos en los cálculos de cada ensayo se los ingreso en el cuadro de

propiedades de la muestra asfáltica, para verificar si estos cumplen con el diseño de asfalto

recomendados por el consultor en las factibilidades, la estabilidad Marshall de 1800lb que es

para un tráfico que está en un rango de liviano a pesado, se concluyó que dichos valores no

cumplen con los parámetros establecidos en el M.T.O.P.

Los valores que están fuera de su rango en la estabilidad Marshall de 1800lb son:

Porcentaje de asfalto contenido en la muestra (Probeta) = %CA

Contenido de vacío = V. a. %

Vacíos llenos de asfalto = V.F.A. %

Los parámetros que debe cumplir el diseño de la capa de rodadura están establecidos en la

norma MTOP capítulo 400, ver tabla que describen a continuación:

- 100 -

Fuente: Especificaciones del MTOP – Capitulo 400


- 101 -

CAPITULO V

5. CONCLUSION Y RECOMENDACION

5.1. CONCLUSION.

Ha objeto de evaluar los espesores de las capas de base y subbase, se empleó la

metodología no destructiva In Situ, utilizando el dispositivo Sismógrafo de análisis

multicanal de ondas superficiales (MASW), observándose como resultado que los espesores

encontrados en sitio, así como la calidad de los materiales empleados cumplen con las

Especificaciones del MTOP y NEVI.

Los parámetros y medidas tomadas en el sitio fueron utilizadas para diseñar la estructura

de la vía, es decir la conformación de espesores que garanticen el adecuado desempeño de la

misma, para lo cual se ha considerado: El tipo de tráfico, la proyección en el tiempo de

servicio, las condiciones climáticas, considerando el tipo de vía en análisis, Se empleó para el

análisis el método ASSTHO 93, encontrándose que los espesores y la calidad de los

materiales empleados en la Base y sub base son suficientes para soportar el trafico actual y

futuro a 20 años.

Se procedió a evaluar la calidad de la capa de rodadura, para lo cual se empleó la

metodología destructiva, la misma que incluye la extracción de núcleos.

En laboratorio se realizó los ensayos empleando las Normas ASSTHO 93, tal como:

Estabilidad y flujo, Densidad Bulk, ensayo de tracción indirecta, contenido de asfalto, % de

vacíos, factor de corrección y granulometría.

Observándose que para el tráfico extrapesado que se mantiene hasta la presente fecha, el

deterioro de pavimento se da sobre la capa de rodadura mas no en los espesores de base y

subbase, esto se debe a que en el proceso de elaboración del concreto asfaltico se excedió o

- 102 -

se colocó en exceso la cantidad requerida de cemento asfaltico, siendo esta una zona de clima

cálido la mezcla presenta susceptibilidad al incremento de temperatura.

Se podría concluir que la conjugación de estos parámetros mencionados ha hecho que el

ahuellamiento en la vía sea permanente y de manera notoria superficialmente.


- 103 -

5.2. RECOMENDACIONES.

Para el mejoramiento o reconformación de los tramos estudiados de la vía, se presentan

las siguientes recomendaciones.

1.- Si ya están presentes los ahuellamientos, se debe retirar la carpeta asfáltica que tiene

exceso de asfalto.

2.- Diseñar el cemento asfaltico a colocar en la capa de rodadura que se ajustara a los

parámetros de estabilidad Marshall mínimo requerido de 2200lb que exige actualmente la

vía, ver tabla 405.5.4 y tabla 405-5.5de las normas MTOP capítulo 400 que se referencian en

la página 109 del presente trabajo de investigación.

3.- Si el material de los agregados de la granulometría que serán empleados en el diseño

del cemento asfaltico para la capa de rodadura, es de tipo canto rodado t y arena gruesa, estos

deben de ser triturados y adecuadamente compactados para que logren componer una mezcla

densa, también se debe considerar de importancia en su diseño que la mezcla tenga un bajo

porcentaje de vacíos, para aumentar los puntos de contacto entre las partículas que componen

la mezcla asfáltica y disminuir la debilidad a que la mezcla se compacte por causas de

demanda del tráfico que circula en la vía.

4.- Las muestra probadas en laboratorio deben de ser compactadas con densidades

comparables a la que van a tener la capa de rodadura en sitio donde recibirán las cargas reales

de tráfico.

5.- La temperatura empleada en los ensayos de laboratorio beben de ser relativamente

altas (60° C) para producir las condiciones más desfavorables a las que estará sometida la

carpeta asfáltica.

6.- De acuerdo a los resultados de investigación obtenida de la mezcla asfáltica los datos

en campo se debe tener muy en cuenta el cuadro de ensayo por penetración y temperatura

como le recomienda las especificaciones técnicas de las normas MTOP capítulo 400 ver

- 104 -

cuadro adjunto. El empleo de asfaltos de baja penetración disminuye el riesgo de las

deformaciones plásticas (ahuellamiento) en las mezclas asfálticas y cuando son de alta

penetración, provocan que las mezclas asfálticas sean muy susceptibles a las deformaciones

plásticas (ahuellamiento).

Por eso es recomendable utilizar cemento asfaltico más duros con mayor viscosidad en los

climas cálidos para la implementación de la capa de rodadura en la vía provincial de enlace al

Puente Alterno Norte (Guayas-007) y en otras vías de igual características en el País.


7.- Para el diseño del pavimento asfaltico se debe proyectar maximo a 20 años de

acuerdo a las recomendaciones de las especificaciones de las normas MTOP.

- 105 -

BIBLIOGRAFIA

NEVI-12 (Norma para Estudios y Diseño Vial)- Volumen 2 libro B

Estudio-de-Trafico - scribd.com

Estudios-de-factibilidad-del-puente-alterno-norte - grupovera.com

M.T.O.P (Ministerio de Transporte y Obras Publicas) – especificaciones

generales para la construcción de caminos y puentes, capítulo 100 y 400.

Deformaciones en pavimentos flexibles – prezi.com

Ahuellamiento y fatiga en mezclas asfálticas – Hugo Alexander Rondón

Quintana, Fredy Alberto Reyes Lizcano, Laura Ángela González Ortiz y

Sergio Eduardo Vásquez Ardila.

Ministerio de Transporte. Universidad Nacional de Colombia. INVÍAS

(2006).

Manual para la Inspección Visual de Pavimentos Flexibles. Colombia

AASHTO Guide for Design of Pavement Structures 1993, Published by the

American Association of State Highway and Transportation Officials,

Washington DC, 1993.

Geofísica con aplicación a la geotecnia, curso teórico practico, septiembre

2014, Lima Perú.

Resumen anuales PAN – Departamento de Concesiones del H. Consejo

Provincial del Guayas.

- 106 -

REPOSITARIO NACIONAL EN CIENCIA Y

TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO de tesis

TITULO Y SUBTITULO: ESTUDIO DE LAS POSIBLES CAUSAS DEL AHUELLAMIENTO EN LA VIA PROVINCIAL DE ENLACE AL PUENTE ALTERNO

NORTE (GUAYAS-007) DESDE EL KM 7 HASTA EL KM 4 DEL TRAMO LA AURORA – NUEVO YAGUACHI.

AUTOR/ES:

ESCALA DIAZ ERIKA JENNIFFER REVISORES:

ING. VICENTE LEON TOLEDO. MSc. ING. GUSTAVO RAMIREZ AGUIRRE. MSc. ING. JULIO VARGAS JIMENEZ

INSTITUCIÓN: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICA

CARRERA: INGENIERIA CIVIL

FECHA DE PUBLICACIÓN: 2015 - 2016 N. DE PAGS: 114

ÁREAS TEMÁTICAS: VIAS DE COMUNICACION

PALABRAS CLAVE: < DISEÑO DE FACTIBILIDAD – AHUELLAMIENTO DE VIA><ENLACE PUENTE ALTERNO NORTE (GUAYAS-

007)><KM7 – KM4 – TRAMO LA AURORA – NVO. YAGUACHI>.

RESUMEN: El presente estudio tiene como propósito investigar las causantes del problema del ahuellamiento especifico de 3km que se ha

presentado en una parte de la vía Provincial de Enlace al Puente Alterno Norte (Guayas- 007), Tramo La Aurora- Nuevo Yaguachi; de tal manera

de identificar los factores que pudieron haber influido en la generación de la deformación permanente (ahuellamiento) en el tramo

especificado. Como parte del estudio, se ha evaluado los factores relacionados con el tráfico y el clima, así como los módulos elásticos

lineales de los materiales con la técnica de Análisis Multicanal de Ondas Superficiales (MASW), determinando si las causas obedecen a un

fenómeno localizado.

N. DE REGISTRO (en base de datos): N. DE CLASIFICACIÓN:

DIRECCIÓN URL (tesis en la web):

ADJUNTO URL (tesis en la web):

ADJUNTO PDF: x SI NO

CONTACTO CON AUTORES/ES: Teléfono:046013176 E-mail:[email protected]

CONTACTO EN LA INSTITUCION: Nombre: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

Teléfono: 042-283348

E-mail:

mailto:[email protected]

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