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EVALUACIN DE DEFLEXIONES A NIVEL DE RASANTE DE LAS VIAS

URBANAS DE CHICLAYO SECTOR ESTE

Chiclayo, Agosto del 2013

1. ANTECEDENTES DEL PROYECTO

Proyecto : Mantenimiento de la Infraestrutura vial de la ciudad de Chiclayo

Ubicacin : Provincia de Chiclayo. Regin Lambayeque

Entidad : Municipalidad Provincial de Chiclayo

Contratista : TDM

Meta principal : Rehabilitacin de la red vial urbana de la ciudad de Chiclayo

2. OBJETIVOS

Determinacin de la condicin estructural del pavimento utilizando la Viga de Benkelman

con una frecuencia de 200 mts en ambos carriles a lo ancho de la calzada existente

Determinacin de los sectores crticos de baja serviciabilidad de las vas urbanas.

3.- EQUIPOS UTILIZADOS

Viga Benkelman de doble brazo

Volquete C2, cargado en el eje posterior con 8,200 Kg (4100 Kg x rueda dual). Presin de

inflado de las llantas traseras de 80 libras/pulg .

02 diales de precisin 0.01 mm

Odmetro

Termmetro

Herramientas, Chalecos, banderines, Conos de seguridad, etc.

4. CONDICIONES DE LA VIA EXISTENTE

Las vas de la ciudad de Chiclayo se encuentran a nivel de carpeta asfltica, la mismas que en

su mayora presentan fisuras y grietas de tipo longitudinal y transversal y piel de cocodrilo

4.1 EJES EQUIVALENTES CONSIDERADOS

Debido a que no se cuentan con estudios de trfico se han considerado los siguientes ejes

equivalentes:

EAL = 2000 000 para vas principales con transito pesado (Deflexin Admisible: 87 x 10-2 mm)

EAL = 1000 000 para vas principales con trnsito liviano (Deflexin Admisible: 104 x 10-2 mm)

EAL = 500 000 para vas secundarias (Deflexin Admisible: 123 x 10-2 mm)

Esto garantizar que los espesores de recapeo asfltico calculados sean los adecuados y que

permitan una adecuada transitabilidad para un perodo de diseo de 10 aos como mnimo

5. FUNDAMENTO TERICO

El ensayo est basado en la Norma Tcnica ASTM D 4695, el mismo que se ha adaptado al

nivel de implementacin y a las condiciones propias de nuestra realidad mediante la Norma

MTC-E 1002.

La deflectometra es el estudio de las deformaciones verticales de la superficie de una calzada,

a consecuencia de la accin de una carga de solicitacin, (respuesta del pavimento por la

accin de una carga dinmica o esttica).

Las fallas estructurales fundamentales dependen de la magnitud y frecuencia de las

deformaciones recuperables y de la acumulacin de las deformaciones permanentes en la

estructura de un pavimento, bajo la accin de cargas mviles y/o estticas; de esta manera la

deflexin es una medida de la respuesta del conjunto sub-rasante-pavimento frente a una

determinada carga normalizada, indicando la adecuabilidad del mismo desde el punto de vista

estructural.

Para la evaluacin estructural por deflectometra, se utilizar un ensayo no destructivo

mediante la viga de Benkelman el cual es un dispositivo mecnico que mide los

desplazamientos de un punto de contacto colocado entre las ruedas duales de un camin bajo

el eje de carga, con una determinada presin de inflado en los neumticos y una carga pre-

establecida en el eje; es decir se mide la flecha mxima de la lnea de deformacin bajo una

carga constante.

6. METODOLOGIA

Las deflexiones en campo se han determinado a 0 cm, 25 cm, 50 cm, 75cm, 100 cm. y final (>5

m, Deflexin mxima), del centro geomtrico de la rueda dual, la deflexin a 25 cms. servir

para determina el Radio de Curvatura.

Las estaciones de carga fueron espaciadas cada 200 m, en los bordes de la calzada en forma

alternada entre el carril izquierdo y derecho de cada eje vial, es decir se han realizado medidas

de deflexiones en ambos carriles respectivamente, ida y vuelta por lo general en el borde

externo.

Las medidas de deflexiones se han realizado, ubicando el punto de medida a 1.0 m. del borde

de la calzada considerndola como zona ms crtica.

Para establecer la Deflexin Corregida del Pavimento existente, se han procesado los datos

deflectomtricos mediante frmulas y factores de correccin, aplicando el mtodo CONREVIAL.

Para la presente evaluacin se ha adoptado el procedimiento Canadiense que coincide con el

mtodo del Instituto del Asfalto, los cuales determinan la Deflexin Recuperable del Pavimento.

Mediante este mtodo, se ha obtenido los siguientes parmetros:

Deflexin mnima, Deflexin mxima, Deflexin Promedio (D), Deflexin Caracterstica

(Dc) y Deflexin Admisible (Da) para los ejes equivalentes, con un horizonte de 10 aos.

El Radio de Curvatura (Rc), se ha calculado mediante la siguiente frmula:

R = 10*( 25 ) = 6250

2( Do-D25 ) 2(Do- D25)

Donde:

R = Radio de Curvatura (m)

Do = Deflexin recuperable en el eje vertical de la carga, en centsimas de milmetros.

(0.01 mm)

D25 = Deflexin recuperable en el eje vertical de la carga, en centsimas de milmetros, A

25 del eje de carga. (0.01 mm)

10 = Coeficiente por cambio de unidades.

En los Cuadros Deflexiones Benkelman, se consigna valores denominados Deflexin

corregida, los mismos que se sustentan partiendo de la premisa de que para un pavimento

asfltico, la magnitud de la deflexin aumenta a mayor Temperatura en las capas asflticas,

atribuyndole a la disminucin de la rigidez de dichas capas y de las capas subyacentes por

la temperatura, se ha optado la obtencin de la Deflexin Corregida mediante el

procedimiento de llevar los valores de las deflexiones a una temperatura Standard (20C),

mediante la siguiente ecuacin:

Dct = Dt

1* 10-3 x 1/cmC * e * (t - 20C) + 1

Donde:

Dct : Deflexin corregida por temperatura (a temperatura Standard de 20C).

Dt : Deflexin medida a la temperatura t del pavimento.

e : Espesor terico de la carpeta asfltica en cms.

T : Temperatura pavimento C.

Deflexin Mxima Admisible y Deflexin Crtica

Se adoptar los criterios a tener en cuenta para la obtencin de la deflexin admisible establecidos

en el Estudio de Rehabilitacin de Carreteras en el Pas Aspectos de Evaluacin de Pavimentos

desarrollados por el CONREVIAL.

En dicha normatividad se propone una relacin entre el nmero de ejes equivalentes y la deflexin

caracterstica admisible:

N = 1.15

Dadm4

En donde:

N = es el nmero de ejes equivalentes de 8.2 Tn acumulados (EAL) en millones.

Dadm = es la Deflexin Caracterstica Admisible (inicial) en mm.

Adems propone una relacin entre el nmero de ejes equivalentes y la Deflexin Caracterstica

Crtica:

N = 1.90

Dcr5.3

En donde:

N = es el nmero de ejes equivalentes de 8.2 Tn acumulados (EAL) en millones.

Dcr = es la Deflexin Crtica (terminal) en mm, es decir al trmino de su periodo de servicio.

En la misma norma propone el mtodo de espesores de refuerzo establecida por el Dr. Celestino

Ruiz, el cual es:

H = R log Do

0.434 Dh

En donde:

h = es el espesor del refuerzo en cms.

R = es coeficiente con dimensiones de un espesor, que expresa la capacidad del material de

refuerzo para reducir la deflexin del pavimento sub-yacente. Que de acuerdo al estudio

efectuado por CONREVIAL es de 17.

Do = Deflexin recuperable de la Viga de Benkelman (en centsimas de mm) del pavimento sin

refuerzo .

Dh = Deflexin recuperable de la Viga de Benkelman (en centsimas de mm) luego de colocar el

refuerzo.

Para el proyecto, las deflexiones mxima admisibles y las deflexiones crticas, se han obtenido de

acuerdo a los datos de ejes equivalentes encontrados en los tramos y las relaciones recomendadas

por la CONREVIAL, los resultados de los mismo se puede ver anexo al final de este informe; en la

cual se puede observar, que debido a las altas solicitaciones de carga en la va en estudio, las

deflexiones caractersticas encontradas son mayores que las deflexiones caractersticas criticas

obtenidas para los requerimientos de ejes equivalentes.

7. TRAMOS DE EVALUACION

Se han evaluado 37. Km del sector Este de la ciudad de Chiclayo segn el siguiente detalle:

a) Vias evaluadas del Expediente Tcnico

Nombre de va Incio Fin Nro.

Calzada Long x calzada

Long. Total calzada

Long. Total carriles (ml)

Av. Saenz Pea - Av. Vctor Raul Haya de la Torre

Ca. Mariscal Nieto Av. Chinchaysuyo 1 1,434.51 1,434.51 2869.02

Av. Jorge Chavez Av. Agricultura Ca. Mariscal Nieto 1 1,333.35 1,333.35 2666.7

Av. Fiztcarral Ca. Mariscal Nieto Av. Vctor Raul Haya 2 1,300.95 2,601.90 5203.8

Av. Agricultura Av. Chiclayo Av. Jorge Chavez 1 1,163.54 1,163.54 2327.08

Av. Oriente - Prolong. Jos Quiones

Av. Jorge Chavez Av. Saenz Pea 1 867.26 867.26 1734.52

Av. Miguel Grau (Sector Este)

Av. Oriente Av. Bolognesi 1 1,300.07 1,300.07 2600.14

Av. Jos Quiones Av. Oriente Ca. Vicente de la

Vega 1 1,108.13 1,108.13 2216.26

Av. Humbolt Av. Agricultura Av. Mesones Muro 1 933.28 933.28 1866.56

Ca. Arizola - 7 de Enero Av. Garcilazo de la

Vega Av. Libertad 1 638.39 638.39 1276.78

Av. Bolognesi (Sector Este)

Av. Saenz Pea Av. Fitzcarral 1 632.83 632.83 1265.66

Av. Mariscal Nieto Av. Saenz Pea Av. Jorge Chavez 1 683.18 683.18 1366.36

Total de ml evaluados:

25,392.88

b) Vias Adicionales evaluadas

Nombre de va Incio Fin Nro.

Calzada Long x calzada

Long. Total calzada

Long. Total carriles (ml)

Av. Faustino Sarmiento - Av. Andrs Cceres

Ca. Mara Izaga Av. Fiztcarral 1 1,344.00 1,344.00 2688

Av. Saenz Pea Av. Nicols de Pirola Ca. Mariscal Nieto 1 1,373.00 1,373.00 2746

Av. Santos Dumont Av. Andrs Cceres Av. Victor Raul Haya 1 456.35 456.35 912.7

Av. Castaeda Iparraguirre

Av. Saenz Pea Prolg. Av. Jos

Quiones 1 374.52 374.52 749.04

Av. Nicols de Pirola

Av. Saenz Pea Prolg. Av. Jos

Quiones 1 374.52 374.52 749.04

Total de ml evaluados:

7,844.78

El nmero total de puntos evaluados ha sido de 285 puntos distribuidos asimtricamente en

toda la ciudad.

Las deflexiones obtenidas en campo son variables, de acuerdo a cada caracterstica del terreno

de fundacin, dependiendo del mantenimiento, trnsito circulante, aos de vida til, drenaje y

tipo de suelo de sub-rasante entre otros.

En el anexo adjunto a este informe, se presentan los datos de deflexiones de campo obtenidas,

as como los factores de correccin por temperatura y estacional.

8. RESULTADOS Y ANALISIS DE DATOS

Las medidas de deflexiones con la viga Benkelman han permitido determinar la variabilidad de la

capacidad estructural de los carriles longitudinales, tanto del carril izquierdo como el derecho, lo

que obliga a un estudio con criterio estadstico.

8.1 ANALISIS ESTADISTICO DE LAS DEFLEXIONES

Los estudios de Deflexiones recuperables han demostrado que las Deflexiones medidas en

una seccin de pavimento, presentan una distribucin de frecuencias que se asemejan a

una distribucin normal. Por lo tanto, a partir de las Deflexiones individuales, asumiendo que

se hallan distribuidas de acuerdo a la ley de Gauss se han determinado la Deflexin

promedio (Dp), la Desviacin Standard () y el Coeficiente de Variacin (Cv).

Para efectos de determinar la Deflexin Caracterstica (Dc), que representa mejor a una

seccin de comportamiento Estructural Homogneo; se utilizar la siguiente expresin:

Dc = Dp + 1.645 *

En la presente evaluacin se ha adoptado como Deflexin Caracterstica a aquella que

corresponde al 95 %, es decir la que es superada solo por el 5 % de las determinaciones.

A continuacin se presentan el resumen de las deflexiones: Deflexin Mnima, Mxima,

Promedio, Desviacin Estndar, Deflexin caracterstica y Coeficiente de Variacin

8.2 CALCULO DE ESPESORES DE RECAPEO

De acuerdo al fundamento terico y teniendo en cuenta los ejes equivalentes asumidos y a la

deflexin crtica calculada, se han calculado espesores de recapeo asfltico de hasta de 14 cm

en algunas vas de la ciudad, lo que indicara que estas vas necesitaran una reconstruccin

total para poder soportar las cargas de trnsito. Los detalles de los espesores calculados para

las vas consideradas en el Expediente Tcnico, se muestran en los siguientes cuadros:

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Las deflexiones caractersticas son muy variables en las vas de la ciudad de Chiclayo, la

mnima encontrada ha sido de: 26 x 10-2 mm (Av. Saenz Pea en el carril Sur-Norte) y la

mxima de 272.5 x 10-2 mm (Ca. Arizola-7 de Enero en el carril Sur-Norte)

La deflexin caracterstica ms baja es de: 51.3 x 10-2 mm (Av. Agricultura en el carril

Oeste Este) y la ms alta es de 288.7 x 10-2 mm (Ca. Arizola-7 de Enero en el carril

Sur-Norte)

Los tratamientos para mejorar la transitabilidad de las vas urbanas de la ciudad incluirn

rehabilitaciones mediante tratamiento superficial con Slurry Seal, recapeos asflticos de

1 1.5 y reconstruccin total de los pavimentos, en los cuales se podra recomendar

que la rasante existente previo fresado de la carpeta asfltica, servir de nueva sub-

rasante y sobre esta se construir el pavimento diseado de acuerdo a las solicitaciones

de las cargas vehculares.

10. PANEL FOTOGRAFICO

Foto 1: Evaluacin de deflexiones en Av. Miguel Grau, carril Sur-Norte, Cuadra 08. Sector Este de la ciudad

Foto 2: Evaluacin de deflexiones en el la Av. Fitzcarral, Carril Norte-Sur. Sector Este de la ciudad

11. DETALLE DE LAS DEFLEXIONES DE CAMPO

DEFLEXIONES SECTOR ESTE