Tomo c - Volumen III Pavimentos Feb-27-09

RUTA DEL SOL ESTUDIO DE FACTIBILIDAD TECNICA

NUEVA CARRETERA VILLETA – GUADUERO – PUERTO SALGAR

VOLUMEN III. PAVIMENTOS Enero de 2009

Revisión 2 Pág. 1 de 23

PROYECTO RUTA DEL SOL

C) ESTUDIO DE FACTIBILIDAD TECNICA

NUEVA CARRETERA VILLETA – GUADUERO - PUERTO SALGAR

VOLUMEN III

PAVIMENTOS

RUTA DEL SOL ESTUDIO DE FACTIBILIDAD




TABLA DE CONTENIDO 1 INTRODUCCIÓN Y METODOLOGÍA ................................................................................. 4 1.1 OBJETIVOS ......................................................................................................................... 4 1.1.1 Objetivos Generales ............................................................................................................. 4 1.1.2 Objetivos Específicos ........................................................................................................... 4 1.2 METODOLOGÍA ................................................................................................................... 5 2 INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA VIAL ................................................................................ 6 3 DETERMINACIÓN DEL NESE............................................................................................. 8 4 DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ............................................................. 11 4.1 ESTABLECIMIENTO DE LOS PARÁMETROS AASHTO .................................................. 11 4.2 ESTABLECIMIENTO DE PARÁMETROS MECANICISTA ................................................ 12 4.3 ESPESORES RESULTANTES .......................................................................................... 13 4.4 CARRETERA DINDAL - CAPARRAPÍ .............................................................................. 13 4.4.1 Descripción ......................................................................................................................... 13 4.4.2 Alcance de Intervenciones ................................................................................................. 14 4.4.3 Dimensionamiento de pavimentos ..................................................................................... 15 5 CONDICIÓN DEL PAVIMENTO AL FINAL DEL PERÍODO DE MANTENIMIENTO ......... 17 5.1 CONSIDERACIONES SOBRE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN A EMPLEAR ................... 21 6 ANEXOS ............................................................................................................................ 23





TABLA DE FIGURAS

FIGURA 1. ESQUEMA DE SECUENCIA DE ACTIVIDADES DESARROLLADAS ............................................. 5 FIGURA 2. SECCIÓN TÍPICA DISEÑO DE DISEÑO CARRETERA DINDAL - CAPARRAPÍ .......................... 14

LISTADO DE CUADROS

CUADRO 1. RESUMEN DE CANTIDAD DE APIQUES Y ENSAYOS DE LABORATORIO EJECUTADOS ............. 6 CUADRO 2. REGISTRO ESTRATIGRÁFICO .......................................................................................... 7 CUADRO 3. DATOS DE TPD ............................................................................................................. 8 CUADRO 4. CRONOGRAMA DE ENTRADA DE OPERACIÓN DE NUEVAS CALZADAS ............................... 9 CUADRO 5. TASAS DE CRECIMIENTO................................................................................................. 9 CUADRO 6. FACTOR DE DAÑO PARA LAS CONDICIONES DEL PROYECTO ............................................ 10 CUADRO 7. PARÁMETROS DE DISEÑO DE LA VÍA AASHTO 1993 ...................................................... 11 CUADRO 8. COEFICIENTES HIDRÁULICOS DE LOS MATERIALES ......................................................... 12 CUADRO 9. CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS MATERIALES DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO 13 CUADRO 10. ESPESORES DE PAVIMENTO. ...................................................................................... 13 CUADRO 11. TABLA 3.5.3 ANCHOS RECOMENDADOS PARA CALZADAS. FUENTE MANUAL DE DISEÑO DE

CARRETERAS DEL INVIAS ...................................................................................................... 15 CUADRO 12. TABLA 3.5.4 ANCHOS RECOMENDADOS PARA BERMAS. FUENTE MANUAL DE DISEÑO DE

CARRETERAS DEL INVIAS ...................................................................................................... 15 CUADRO 13. COMPOSICIÓN DE LOS PARÁMETROS DE DESEMPEÑO PARA LA FASE 2, EN EL PERÍODO DE

SERVICIO MAYOR A 30 DÍAS ..................................................................................................... 19





1 INTRODUCCIÓN Y METODOLOGÍA EUROESTUDIOS S.L. fue contratado por la Corporación Financiera Internacional – IFC – como asesor en el área de Ingeniería para el proyecto de Estructuración de la Ruta del Sol. Dentro de los alcances de la consultoría en Ingeniería, entre otros, se contempla realizar el Estudio de Factibilidad (Fase II) de la nueva carretera entre Villeta – Guaduero y Puerto Salgar, el Estudio de en Fase I de la doble calzada Puerto Salgar – Ye de Ciénaga y Bosconia – Valledupar incluyendo el mejoramiento y rehabilitación de la vía existente y el Estudio Básico para la rehabilitación y mejoramiento del Tramo Bosconia – Carmen de Bolívar. Este documento contiene el estudio de pavimentos del Estudio de Factibilidad de la Nueva Carretera Villeta – Guaduero – Puerto Salgar.

1.1 OBJETIVOS 1.1.1 Objetivos Generales

• Diseñar la estructura de pavimento para la doble calzada proyectada en el Corredor A: Villeta – Guaduas – Guaduero - Puerto Salgar.

• Definir las condiciones del pavimento al final del periodo de mantenimiento. 1.1.2 Objetivos Específicos

• Determinar la capacidad mecánica del suelo que se empleará como cimentación de la

estructura de pavimento, mediante la caracterización físico-mecánica de la subrasante. • Establecer los parámetros para el diseño estructural, necesarios para el empleo de las

metodologías AASHTO y Mecanicista. • Definir el Número de Ejes Simples Equivalentes de 8.2 tn – NESE, a partir del TPD

proyectado para el período de diseño, según información suministrada por Steer Davis & Gleave – SDG.

• Dimensionar las estructuras de pavimentos de las calzadas proyectadas.





1.2 METODOLOGÍA Este informe se divide metodológicamente en tres etapas, que son: 1. Caracterización mecánica de los materiales de subrasante y determinación del número de

ejes simples equivalentes de 8.2 toneladas para un período de diseño de 10 años. 2. Diseño de las estructuras de pavimentos de las nuevas calzadas. 3. Formulación de las condiciones del pavimento al final del periodo de mantenimiento.

Estas etapas se desarrollaron siguiendo la secuencia que se presenta esquemáticamente en la Figura 1

Figura 1. Esquema de secuencia de actividades desarrolladas

Establecimiento de Propiedades Índice

• Apiques o Calicatas: Propiedades geomecánicas de materiales.

• Módulo Resiliente Subrasante – Mr

• Estudio de Tránsito • Determinación del NESE

I. Determinación de elementos de Diseño

II. Formulación de Alternativas Estructurales

III. Propuesta de metas para los parámetros de

desempeño

• Propuesta de parámetros y metas

• Discusión conjunta con el Gobierno de parámetros y metas para el proyecto.

• Cálculo de Espesores

ETAPA I ETAPA II ETAPA III





2 INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA VIAL La investigación geotécnica vial se encaminó a explorar el suelo de cimentación y a conocer las propiedades físicas de los diferentes materiales, con el fin de determinar su capacidad mecánica para resistir los esfuerzos a los cuales será sometida la estructura durante el período de vida útil previsto. Bajo el contexto anterior, la exploración del suelo se realizó mediante la ejecución de 32 apiques o calicatas de 1.50 m de profundidad. Dado que el objeto de estos apiques fue definir la estratigrafía y las propiedades geomecánicas de los materiales, se recuperó de cada una de las capas encontradas, muestras alteradas las cuales fueron debidamente identificadas y preservadas en bolsas plásticas para conservar al máximo su humedad. En los sitios donde ello fue posible se realizó el ensayo de Penetrómetro Dinámico de Cono-PDC, para determinar el valor del CBR in situ, mediante correlación matemática, empleando la siguiente fórmula:

CBR: 567 x (No. Dinámico)-1.40 Las muestras recuperadas se caracterizaron mediante observación visual, ensayos de clasificación, granulometría, humedad y límites de Atterberg. En el Cuadro 1, se indica el número de apiques efectuados a lo largo de la vía, así como el número de ensayos.

Apiques Granulometría Limites deConsistencia

HumedadNatural

CBR PDC

32 14 14 14 32 Cuadro 1. Resumen de cantidad de apiques y ensayos de laboratorio ejecutados Los registros de perforación y los respectivos reportes de laboratorio, se pueden consultar en el Anexo 1 de este informe, en medio digital. De acuerdo con los diferentes registros de perforación que se desarrollaron durante el programa de exploración subsolar, se obtiene la siguiente ilustración, que muestra de manera global la variación de los materiales encontrados, los cuales se han identificado según la clasificación de suelos USC. Cuadro 2. Registro estratigráfico





CV

Relleno

G

G

G

GG

CL5.3%

G GCV

SC15.4%

S12.3%

SC8.4%

SC7.3%

GC9.8%

G G

G

G

G G

G

G G G G

S32.9%

G

G

M

G

SC6.4%

CL5.8%

M9.4%

CH8.6%

M6.8%

M10.2% M

9.2%

CL8.9%

CL5.5% M

2.9%

Roca

M17.3%

M20.3%

S

SC18.38%

M10.3%

M10.4%

M31.1%

M26.8%

M8.6%

M29.6%

CL32.9%

M31.4%

M23.4%

M22.6%

G

Roca

CL

M33.8%

CL10.3%

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

k0+0

00

k1+0

00

k2+0

00

k3+0

00

k4+0

00

k5+0

00

k6+0

00

k7+0

00

k8+0

00

k9+0

00

k9+5

00

k10+

000

k11+

000

k12+

000

k17+

800

k22+

500

k23+

000

k23+

800

k24+

600

k25+

400

k26+

200

k27+

000

k27+

800

k28+

500

k29+

200

k29+

900

k30+

600

k31+

300

k32+

000

k32+

700

k33+

400

k34+

100

PERFIL ESTRATIGRÁFICO VILLETA - GUADUAS - GUADUERO

Capa Vegetal Arenas Gravas Limos Arcillas Cuadro 2. Registro estratigráfico Del Cuadro 2 , se puede observar que:

a. Superficialmente se encuentran materiales granulares tipo gravas y arenas, que en ocasiones alcanzan la profundidad de la calicata o apique.

b. Los materiales granulares se apoyan sobre materiales finos tipo limos y arcillas de baja plasticidad. El CBR varía de 2,9 a 33,8%, estos porcentajes altos se deben al nivel de consolidación natural al que han sido sometidos los materiales.

c. Para diseño de pavimentos se adopta un valor de 8 % de CBR, que deberá garantizarse en la obra, en el caso en que el Concesionario opte por realizar este diseño.





3 DETERMINACIÓN DEL NESE Considerando que de acuerdo con los lineamientos planteados por el Gobierno Nacional, la ejecución de las obras de nuevas calzadas y de la rehabilitación de la existente se deben llevar a cabo en el término de 5 años, una vez adjudicada la Concesión. Steer Davies & Gleave – SDG, entregó el valor de los TPD deducidos por ellos, las tasas de crecimiento que corresponden a este escenario y la secuencia de entrada en servicio de nuevas calzadas. En tal sentido la determinación del NESE(Número de ejes simples equivalentes de 8.2 Ton) de diseño, se realizó a partir del análisis de los datos proporcionados como se presenta en el Cuadro 3.

AÑO TPD 2014 8.913 2015 9.398 2016 9.750 2017 10.115 2018 10.494 2019 10.661 2020 10.832 2021 11.005 2022 11.181 2023 11.360 2024 11.542 2025 11.727 2026 11.914 2027 12.105 2028 12.299 2029 12.495 2030 12.695 2031 12.898 2032 13.105 2033 13.315 2034 13.528 2035 13.744 2036 13.964 2037 14.187 2038 14.414 2039 14.645 2040 14.879

Fuente: SDG Cuadro 3. Datos de TPD





SECTOR HOMOGÉNEO TRAFICO 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024

Número Desde Hasta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16-A Villeta Guaduas

Nota: Al finalizar la barra de color amarillo se indica el año en el que entra en funcionamiento la nueva calzada. Fuente: SDG Cuadro 4. Cronograma de Entrada de Operación de Nuevas Calzadas

Año 2014 2015 2018 Tasa 5,44% 3,74% 1,60%

Fuente: SDG Cuadro 5. Tasas de crecimiento Los valores de TPD presentados en la tabla anterior se proyectaron al período de diseño de 10 años, con las tasas de crecimiento proporcionadas por SDG, y se calculó el NESE de 8.2 toneladas, a partir de los factores de equivalencia de carga por tipo de vehículo (Factor Daño - FD), el Factor de Distribución Direccional – FDD y el Factor Carril - FDC, teniendo en cuenta la siguiente expresión:

FDCFDDFDVTPDNESE oyectado ×××××=∑ 365%Pr Donde: NESE: Número de Ejes Simples Equivalentes %V: Porcentaje de vehículos comerciales o pesados Composición vehicular FDD: Factor de Distribución Direccional: Corresponde a la distribución del NESE por cada

dirección, generalmente para las carreteras se emplea un valor del 50%. FDC: Factor de Distribución por Carril: Corresponde a la distribución del NESE de acuerdo con

el número de carriles en una misma dirección. Se establece de acuerdo con lo estipulado en la página II-9, del documento Guide for Design of Pavement Structures - AASHTO de 1993, donde se indica un valor del 100%, para las vías que tengan un carril de circulación por cada sentido.

FD: Factor Daño por tipo de vehículo; representa los niveles de agresión de un eje dado con

relación a un eje patrón de 8.2 toneladas. El Factor Daño para el proyecto, se estableció conforme a los valores reportados en el Informe de Pavimentos del Tramo Puerto Salgar – Ye de Cienaga y Bosconia Valledupar1, con el objeto de mantener las mismas condiciones de cargas, por ser el tramo que da continuidad al presente proyecto. Los valores adoptados se reportan en el Cuadro 6.

1 A. ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD DUPLICACIÓN Y MEJORAMIENTO TRAMOS: VILLETA – YE DE CIÉNAGA Y BOSCONIA – VALLEDUPAR. Volumen III Pavimentos. Euroestudios, Noviembre de 2008.





.

Bus C2P C2G C3 C4 C5 > C5

1,00 1,14 3,44 3,44 3,75 3,48 4,40

Fuente Propia Cuadro 6. Factor de daño para las condiciones del proyecto Con los factores de equivalencia anteriormente establecidos y el TPD proyectado se obtuvo el NESE de 33.647.339 ejes equivalentes de 8,2 toneladas.





4 DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO Para el diseño se consideró plantear una estructura de pavimento conformada por una capa asfáltica con ligante modificado, apoyada sobre una base granular y ésta a su vez en una capa de subbase granular, la cimentación se consideró en material granular con un CBR de 8.0%. La metodología de diseño se fundamentó en el procedimiento AASHTO de 1993, realizando la verificación de deformaciones admisibles por metodología mecanicista. Los parámetros de diseño adoptados se relacionan a continuación.

4.1 ESTABLECIMIENTO DE LOS PARÁMETROS AASHTO La metodología de diseño se fundamentó en el procedimiento descrito en la Figura 3.2 del numeral 3.1.5 (página II-36) del documento AASHTO Guide for Design of Pavement Structures, empleando para la ecuación general que se presenta, los parámetros del Cuadro 7 y los descritos a continuación de la misma:

( ) ( )

( )

( ) 07.8log32.2

110944.0

5.12.4log

2.01log36.9log 10

19.5

10

101810 −×+

++

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

−Δ

+−+×+×= RoR M

SN

PSI

SNSZW

Parámetro de Diseño Valor Referencia

Nivel de Confiabilidad 95% Tabla 2.2 – Página II-9

Zr -1.645 Tabla 4.1 – Página I-62

Desviación Estándar 0.45 Página I-6

Serviciabilidad Inicial 4.2 Numeral 2.2.1 - Página II-10

Serviciabilidad Final 2.2 Numeral 2.2.1 - Página II-10 Fuente: AASHTO GUIDE FOR DESIGN OF PAVEMENT STRUCTURES

Cuadro 7. Parámetros de diseño de la vía AASHTO 1993

• Coeficientes Hidráulicos: Estos coeficientes se adoptan bajo la suposición de que la capa puede permanecer en condición aceptable bajo humedades cercanas a la saturación entre el 5% y el 25% del tiempo. Lo anterior se asume pese a que dentro del diseño se contempla la construcción de un sistema de drenaje superficial y subsuperficial, pero el cual en algún momento puede llegar a presentar problemas que induzcan la acumulación de agua en la estructura. Los valores adoptados son presentados en el Cuadro 8.





Capa Coeficiente Referencia*

Base Granular 1.0 Tabla 2.4-Página II-25 Subbase Granular 0.9

*AASHTO GUIDE FOR DESIGN OF PAVEMENT STRUCTURES

Cuadro 8. Coeficientes hidráulicos de los materiales • Coeficientes Estructurales: La capacidad mecánica, manifestada en el coeficiente

estructural de cada uno de los materiales, se establece de acuerdo con los requisitos que deben cumplir los mismos en función de las especificaciones técnicas que rigen actualmente, las cuales son impartidas por el INVIAS en las Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras de 2007. De este modo se tiene en cuenta las siguientes consideraciones:

Para la capa asfáltica se trabaja con el coeficiente estructural para asfalto modificado, a1 = 0.33, que le corresponde un módulo de 20.000 kg/cm2.

Para la capa de base se plantea trabajar con una tipo BG-1, con CBR mínimo de 80%, para el 100% de compactación del Proctor Modificado, cuestión que deberá garantizarse en obra mediante el procedimiento y frecuencia que se defina. Para estas condiciones el coeficiente estructural a2 y el módulo resiliente se obtienen empleando la gráfica 2.6 de la página II-19, del documento AASHTO Guide for Design of Pavement Structures 1993, la cual arroja valores de 0.135 y de 28.663 psi, respectivamente. De otro lado para la capa de subbase, se establece emplear una tipo SBG-1, con CBR de 40%, para el 95% de la compactación del Proctor Modificado, cuestión también que deberá garantizarse en obra. Los valores del coeficiente a3 y del módulo resiliente se obtienen de la gráfica 2.7 de la página II-21 de la AASHTO Guide for Design of Pavement Structures 1993. Para estas condiciones el coeficiente estructural a3 es de 0.115 y el módulo resiliente es de 16.230 psi.

En cuanto a la subrasante, se reitera que se ha impuesto un valor de CBR de 8.0%, el cual deberá garantizarse durante la fase de construcción, el módulo resiliente se obtiene a partir de la siguiente expresión:

MR (psi) = 1500*CBR

4.2 ESTABLECIMIENTO DE PARÁMETROS MECANICISTA Una vez definidos los espesores de intervención por la metodología AASHTO, se realizó la verificación de los valores de deformación admisibles por metodología mecanicista, en función de los siguientes planteamientos: La deformación admisible a tracción en la fibra asfáltica inferior existente, se evaluó con la ecuación de Nottingham, mientras que la deformación admisible a compresión en la fibra superior de la subrasante, con Shell:





Nottingham: εt =0.00348 x N-0.204 Shell: εz = 0.0213 x N-0.25

Donde: �t: Deformación admisible por tracción en la fibra inferior de la mezcla asfáltica. �z: Deformación admisible por compresión en la fibra superior de la subrasante. En el capítulo anterior se proporcionó los argumentos pertinentes al cálculo de la resistencia a la fatiga, donde se consideró las siguientes características mecánicas para los materiales que conforman la estructura de pavimento (Ver Cuadro 9):

Capa Módulo (kg/cm2) Coeficiente de Poisson

Mezcla Asfáltica Nueva – Guaduero – Pto. Salgar 20000 0.35 Base Granular 2015 0.40 Subbase Granular 1141 0.45 Subrasante 800 0.46

Cuadro 9. Características mecánicas de los materiales de la estructura de pavimento

4.3 ESPESORES RESULTANTES Los espesores recomendados de estructura de pavimento que cumplen con los requerimientos admisibles se presentan en el Cuadro 10. Espesores de pavimento..

Rodadura (cm)

Base Granular(cm)

Subbase Granular

(cm) Cuadro 10. Espesores de pavimento.

4.4 CARRETERA DINDAL - CAPARRAPÍ La carretera nueva Villeta – Guaduero – Puerto Salgar recorre la rivera del Río Negro entre Guaduero y Cambrás, pasando por el punto conocido como Dindal. Considerando que desde este punto se puede acceder con facilidad al casco urbano del municipio de Caparrapí se planea mejorar las condiciones de operación de esta carretera. 4.4.1 Descripción El municipio de Caparrapí se comunica con la Inspección El Dindal por medio de una carretera de 18 Km de longitud, la cual tiene una pendiente media de 4.7%. Esta carretera hace parte de la ruta 50CN01 (CN = Carretera Nacional sin Pavimentar Territorial) del Instituto Nacional de Vías INVIAS, la cual comunica las poblaciones de El Dindal - Caparrapí y La Aguada. La Carretera parte de Caparrapí a una altura de 1200 msnm y desciende en una longitud de 16.25 Km hasta llegar al Río Negro el cual se encuentra en este punto a una altura de 400 msnm. En





este punto la vía se divide en dos: Un ramal continúa hacia el Sur por la margen derecha del Río Negro y el otro atraviesa el Río Negro por un puente para seguir hacia el norte hacia la población El Dindal en una longitud de 1.85 Km. Esta vía presenta un ancho de sección variable que oscila entre 4.0 m y 6.0 m, con cortes y rellenos importantes. Sobre esta vía se han realizado trabajos de rehabilitación de estructura, remoción de derrumbes y recuperación de bancas. En este momento la vía no está pavimentada y su superficie de rodadura está constituida en afirmado (base granular). La vía se caracteriza por encontrarse en terreno montañoso y por presentar inestabilidades geotécnicas. 4.4.2 Alcance de Intervenciones Teniendo en cuenta las características existentes de esta vía, se requiere mejorar las condiciones de operación de esta carretera mediante la pavimentación de la misma con las especificaciones definidas en el volumen III Pavimentos del Estudio de Factibilidad. De acuerdo con la topografía existente, es una carretera terciaria por su sección y velocidad de operación actual, por lo que a continuación se presentan las especificaciones geométricas existentes para esta carretera.(Figura 2)

• Velocidad de diseño: 30 Km/h • Tipo de terreno: Montañoso • Tipo de vía: Carretera terciaria • Número de carriles: 2 • Ancho de carriles: 2.50m • Ancho de bermas: 0.50m

Figura 2. Sección Típica Diseño de diseño carretera Dindal - Caparrapí Las especificaciones geométricas mínimas se extractaron del Manual de Diseño para Carreteras del Instituto Nacional de vías INVIAS, de las tablas 3.5.3. y 3.5.4 (ver Cuadro 11 y Cuadro 12).





Cuadro 11. Tabla 3.5.3 anchos recomendados para calzadas. Fuente Manual de diseño de carreteras del INVIAS

Cuadro 12. Tabla 3.5.4 anchos recomendados para bermas. Fuente Manual de diseño de carreteras del INVIAS 4.4.3 Dimensionamiento de pavimentos De manera conceptual se ha establecido un dimensionamiento de 30 cm de subbase, 15 cm de base granular y 5 cm de carpeta asfáltica MDC-2 sin polímeros considerando que se debe obtener un CBR del 8% en la subrasante de la carretera existente.





Estas dimensiones se han establecido de manera indicativa con fines presupuestales considerando que esta carretera debido a su antigüedad y al bajo nivel de tránsito, se clasifica como una vía terciaria. Sin embargo, el constructor deberá adelantar en Fase III los estudios pertinentes para determinar el tipo de intervención a realizar





5 CONDICIÓN DEL PAVIMENTO AL FINAL DEL PERÍODO DE MANTENIMIENTO

Una vez ejecutadas las obras y recibidas por el INVIAS, se llevará a cabo un programa de mantenimiento rutinario y periódico por parte del contratista de la obra, al cabo del cual la carretera deberá tener las características descritas en el cuadro 11 y que considera las siguientes premisas:

• Estos parámetros serán evaluados de manera individual, con el objeto que todos los

aspectos cubiertos por ellos, se cumplan a cabalidad. • Se establece que las mediciones se hagan por parte de la Interventoría debiendo

realizarse con equipos de tecnología avanzada y en las condiciones de calibración exigidas por cada equipo con el objeto de reportar datos altamente confiables.

• Con excepción del IRI cuya unidad básica de medida es el hectómetro, para el resto de parámetros la unidad más pequeña sobre la que se aplique la medida es el kilómetro, definiéndose para éstas unidades básicas de medida los valores mínimos o máximos puntuales, en tanto para el segmento de evaluación se aplican los valores mínimos o máximos promedio.

• Para las mediciones de IRI, fricción, textura y deflexiones, se deben emplear equipos de alto rendimiento, sobre los cuales se garantice su correcto estado de calibración durante la medición. Para garantizar el estado de calibración de los equipos, se debe establecer dentro del tramo del proyecto, pistas de calibración que deben ser empleadas como parte del proceso de validación de equipos. Estas pistas se deben examinar de manera periódica, para determinar su estado, pudiendo estar ubicadas inicialmente en las calzadas principales y posteriormente en las vías de servicio, una vez éstas se construyan. Lo importante en todo caso es que se trate de sitios bien definidos.

• Los reportes consolidados de los parámetros de desempeño deben ser semestrales, pero la obligación de cumplir con ellos es PERMANENTE.

En relación a la evaluación de la calidad de la obra y del mantenimiento, se definen los parámetros indicados en el numeral siguiente, los cuales se dividen en los Tipo 1, que hacen referencia a la comodidad y seguridad de los usuarios y los Tipo 2 que tienen que ver con la condición estructural de la vía. En el cuadro 11 se establece las características que se recomienda debe cumplir la carretera al cabo de los dos años de mantenimiento. . Los parámetros Tipo 1 se conformarán para esta Fase 2 de la siguiente manera:

IRI Ahuellamiento o roderas Resistencia al deslizamiento. (Fricción Transversal) Textura Señalización vertical Demarcación horizontal: pinturas y tachas

Los parámetros Tipo 2, se integrarán con los siguientes componentes:





Deflexiones. Baches Fisuras y grietas Estado del drenaje superficial.

A efectos de tener total claridad en los procedimientos de referencia se definen los siguientes elementos: (Cuadro 13. Composición de los parámetros de desempeño para la Fase 2, en el período de servicio mayor a 30 días

i. Valor Mínimo Promedio: será el que se aplique a un segmento de evaluación. Este segmento evaluación será la décima parte de cada tramo concesionado.

ii. Valor Mínimo Puntal: es el que se aplique a cada elemento básico de medida, esto es, un (1) kilómetro.

iii. Valor Máximo Promedio: será el que se aplique a un segmento de evaluación. Este segmento evaluación será la décima parte de cada tramo concesionado.

iv. Valor Máximo Puntal: es el que se aplique a cada elemento básico de medida, esto es, un (1) kilómetro, a excepción del IRI que tendrá como longitud básica de medida el hectómetro.

v. N.A.: No aplica





Parámetro Tipo Parámetro Propiedad evaluada Unidad de medida

Valor Mínimo Valor Máximo

Promedio Puntual Promedio Puntual

1

IRI Regularidad longitudinal m/km N.A N.A 3.0 3.5

Ahuellamiento o roderas Regularidad superficial transversal mm N.A. N.A 15 20

Fricción Transversal Fricción superficie – neumático Coeficiente de fricción 55 50 N.A N.A

Textura Macrotextura mm 0.5 0.4 N.A N.A

Señalización vertical retrorreflectividad % de reflectividad con relación al valor de instalación

75 (*) N.A N.A N.A

Demarcación horizontal retrorreflectividad

Milicadelas/m2*lux en Líneas blancas 250 200 N.A N.A

Milicadelas/m2*lux en Líneas amarillas 200 150 N.A N.A

Cantidad de tachas y defensas metálicas Deberá cumplirse plenamente con lo definido en el Manual (**)

2

Baches Abiertos No debe existir baches abiertos en ningún momento

Fisuras y grietas % área N.A N.A 3.0 4.0

Deflexión Capacidad mecánica

0.001 mm N.A N.A 400 500

Número Estructural Adimensional 4.5 4.5 N.A N.A

Estado del drenaje superficial

Condición de cunetas, alcantarillas, encoles y descoles.

Porcentaje de sección hidráulica obstruida o rota N.A N.A 5.0 8.0

Cuadro 13. Composición de los parámetros de desempeño para la Fase 2, en el período de servicio mayor a 30 días (*) El valor reportado será aplicado a cada señal, no siendo posible ningún tipo de promedio entre señales (**) Se trata del Manual de Señalización de 2004 del Ministerio del Transporte.

RUTA DEL SOL ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD

DUPLICACIÓN Y MEJORAMIENTO. TRAMOS: VILLETA – YE DE CIÉNAGA Y BOSCONIA - VALLEDUPAR



Como se ha mencionado anteriormente, los valores de los parámetros de evaluación que se presentan en el cuadro anterior deberán cumplir una vez realizadas las obras de construcción y llevado a cabo el programa de mantenimiento durante dos años, a que se ve obligado el Contratista de la obra. Al respecto de estas tablas se tienen las siguientes consideraciones:

1. En cuanto a la evaluación de la señalización, ello tiene que ver con la calidad de las señales verticales, la demarcación horizontal, las tachas reflectivas y las defensas metálicas, que deberán estar en concordancia con lo estipulado en el Manual de Señalización Vial del Ministerio de Transporte de Colombia en su versión de 2004 y actualizaciones posteriores. En relación con los materiales empleados en las defensas metálicas, cuya ubicación dependerá del estudio respectivo, éstos deberán cumplir con lo establecido en el artículo 730-07 de las Especificaciones Técnicas de Construcción de Carreteras del INVIAS. Las defensas metálicas tienen una importancia elevada en la seguridad vial, por lo que todas deben estar en perfecto estado, máxime cuando el mejoramiento de las condiciones de operación de la vía hacen prever mayores velocidades de desplazamiento. Los valores colocados para controlar la calidad de la señalización vertical y de la demarcación horizontal han sido tomados de los pliegos de condiciones que rigen los contratos de la última generación de concesiones y que a la fecha se consideran buenos.

2. La determinación de una deflexión máxima está asociada a una capacidad mecánica

mínima para una vida residual de 5 años. Para fijarla no sólo se debieron hacer algunos cálculos sino definir de manera clara el equipamiento requerido, lo que se establece siguiendo el procedimiento descrito en el AASHTO Guide for Design of Pavement Structures de 1993 en el capítulo 5 “Rehabilitation Methods With Overlays” de la parte III denominada “Pavement Design Procedures for Rehabilitation of Existing Pavements”. De manera general, el esquema para llegar a la deflexión máxima establecida consiste en determinar el valor de SN requerido para cada sector contractual a partir de la caracterización de la subrasante y del número de ejes simples equivalentes de 8.2 toneladas, proyectado al período establecido de 5 años, empleando la ecuación básica del método con una confiablidad de 95 por ciento. Posteriormente a partir de este valor, y siguiendo el procedimiento AASHTO se definió el valor de deflexión con el deflectómetro de impacto, FWD. La medición de la deflexión se hará cada 9 meses con el propósito que no siempre caiga en la misma época del año, considerando que las condiciones estacionales van a influir en la respuesta de la estructura.

3. En lo relacionado con la calificación de la deflexión y de acuerdo con lo antes

mencionado, ésta no puede ser considerada independiente de la capacidad estructural medida a través del SN, pero ella es el elemento con que se mide, en tanto que el SN es el resultado de un cálculo, que involucra a través de sus hipótesis, algunos elementos de incertidumbre. Por lo anterior y de cara a controlar la capacidad mecánica de la estructura de pavimento, la deflexión debe ser el principal criterio a seguir, no obstante lo cual también se establecen un valor mínimo de SN que deberá cumplirse en cada sector, y que se determinará a partir del procedimiento AASHTO mencionado.

Con relación a la evaluación del drenaje superficial, ésta incluye básicamente el estado de las cunetas y alcantarillas. Su calificación se efectuará con base en el porcentaje de la sección hidráulica que se encuentre interrumpida o rota y que incluye los demás





componentes del sistema conformado por cunetas, alcantarillas, encoles o descoles. Estos elementos deberán estar en buen estado en cuanto a sus materiales y en el caso de los descoles de las alcantarillas, éstos deberán ser lo suficientemente largos y bien construidos de tal forma que se eviten problemas de socavación de la estructura de pavimento. Con relación a los filtros el especialista en hidráulica podrá sugerir el procedimiento de inspección necesario.

4. Con respecto a las bermas, su condición no ha sido colocada dentro de los parámetros

de control, pero es impositivo que además de estar en condiciones adecuadas para servir de apoyo temporal a los vehículos, no teniendo grietas ni baches, su superficie no deberá estar más 1.0 centímetro por debajo de la superficie de rodadura de los vehículos.

5. El valor del IRI colocado obedece a lo que se exigen actualmente en la normatividad del

INVIAS, específicamente en el artículo 450-07, en el numeral 450.5.2.5 en su literal (d) que remite de manera plena al artículo 440-07 en el literal (e) del numeral 440.5.2.6. Para la conformación del IRI el planteamiento de cálculo es el siguiente: para cada kilómetro se tomará como valor representativo la media más una vez la desviación estándar, y para cada sector de estudio, se tomará el valor medio de los obtenidos para cada kilómetro. Lo anterior con el fin de que los sitios de alto deterioro superficial en un kilómetro dado, sean mínimos o no existan. La medición se hará cada 9 meses.

6. La evaluación de drenaje, se hará considerando el estado aparente determinado por

inspección visual de las cunetas, alcantarillas, encoles y descoles. En algunos sitios el análisis hidráulico respectivo podrá determinar procedimientos de evaluación específicos sin detrimento de lo anterior.

La primera medida que se haga en un sector contractual debe ser para todos los parámetros, y a partir de ahí, salvo el IRI y las deflexiones que se harán cada 9 meses, los demás parámetros se evaluarán y reportarán cada 6 meses.

5.1 CONSIDERACIONES SOBRE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN A EMPLEAR

1 Con relación a los equipos de medición del IRI, no se aceptarán dispositivos tales como el MERLIN, en ninguna de sus versiones. Sólo podrán ser utilizados equipos de medición continua del tipo denominado de respuesta, que puedan hacer la medición ininterrumpidamente a lo largo del corredor y con carácter dinámico. Los equipos como el MERLIN podrán ser empleados por el Concesionario para sus propósitos de control interno, más no para producir reportes a la entidad contratante. En el caso de evaluar sectores puntuales de poca longitud en los cuales no sea conveniente el desplazamiento de equipos de alto rendimiento, podrá utilizarse el método de mira y nivel.

2 Para la medida del ahuellamiento también se deberán emplear los equipos de medida continua con dispositivos de ultrasonido o los de rayos infrarrojos, que permitan evaluar





grandes tramos del proyecto. La medida con regla de tres metros sólo puede ser de referencia, no para dar reportes a la entidad contratante.

3 Los equipos de medición de la textura, deberán ser texturómetros de medida continua, no obstante su ajuste se hará con el ensayo de círculo de arena, que es el referido en este documento, dado que de momento no se tiene información de los valores obtenibles por estos equipos. Los sitios para medir la textura con el círculo deberán ser representativos de un sector específico y serán determinados por la Interventoría.

4 La evaluación de la fricción, se debe hacer con equipos de medida continua, tales como el SCRIM, el GRITESTER, el MU METER, o similares, que permitan un examen continuo de la fricción. El péndulo TRL sólo podrá usarlo el Concesionario para propósitos internos. El péndulo podrá emplearse no obstante en sitios muy puntuales donde la técnica de media continua no sea práctica ni representativa y de acuerdo con las determinaciones de la Interventoría.

5 Como se ha mencionado anteriormente, el reporte a la entidad contratante debe ser semestral, pero el cumplimiento debe ser permanente. Estas mediciones debe hacerlas la firma Interventora y con el acompañamiento del concesionario.





6 ANEXOS Se presenta a continuación los resultados referenciados a lo largo del documento de manera detallada en los siguientes anexos: ANEXO 1. REGISTRO DE LA EXPLORACIÓN SUBSOLAR Y REPORTES DE ENSAYOS DE LABORATORIO (Consultar en medio digital) ANEXO 2. MEMORIAS DE CÁLCULO DEL DISEÑO DE PAVIMENTOS

Tomo c - Volumen III Pavimentos Feb-27-09

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