MONOGRAFÍA COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE DISEÑO Y …

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MONOGRAFÍA COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE DISEÑO Y

PATOLOGÍAS EN EL PAVIMENTO FLEXIBLE.

MONOGRAFÍA PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE INGENIERA CIVIL

ANGIE TATIANA CAMARGO ZANGUÑA

DIRIGIDO POR:

MSc. Ing. WILSON ENRIQUE AMAYA TEQUIA

UNIVERSIDAD SANTO TOMAS DE AQUINO

DIVISIÓN DE ARQUITECTURA E INGENIERÍAS

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

2020

MONOGRAFÍA COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE DISEÑO Y PATOLOGIAS EN EL PAVIMENTO FLEXIBLE. 2

DEDICATORIA

A Dios por guiarme en el buen camino, permitiendo llegar hasta este punto sin dejar

de desfallezca en cada uno de mis objetivos.

A mi familia quienes son mi apoyo incondicional, por brindarme sus consejos,

compresión, por ayudarme y guiarme en cada paso que doy, con fortaleza y perseverancia

así cumplir mis metas.

A Natalia, Nayibe, Andrea, Tatiana, Javier y Daniel por ese aprecio, que son parte de

mi vida y que han influido en mi desarrollo profesional.


AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios por darme salud, fortalezas en cada situación que eh pasado.

A mis padres por todo lo que han hecho por mí, su incondional apoyo a través del tiempo.

A la UNIVERSIDAD SANTO TOMAS, a nuestros docentes por brindarnos

conocimientos, asesorías que empleare en mi vida profesional y cotidiana.


Nota de Aceptación

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Firma del jurado

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Firma del jurado


Tabla de contenido

1. Resumen ............................................................................................................9

2. Abstract ........................................................................................................... 10

3. Introducción .................................................................................................... 11

4. Objetivos ......................................................................................................... 13

4.1. Objetivo General .......................................................................................... 13

4.2. Objetivos Específicos ................................................................................... 13

5. Descripción del Tema ...................................................................................... 14

5.1. Pavimentos Flexibles ................................................................................... 14

6. Métodos de Diseño .......................................................................................... 19

6.1. Método AASHTO ........................................................................................ 19

6.1.1. Variables de Diseño .............................................................................. 22

6.1.2. Software (AASHTO93) ........................................................................ 29

6.2. Método Racional .......................................................................................... 31

6.2.1. Variables de diseño ............................................................................... 32

6.2.2. Software (DEPAV) ............................................................................... 37

7. Comparación Entre los Métodos de la AASHTO -93 y Racional...................... 38

8. Patologías del Pavimento ................................................................................. 40

8.1. Fallas más Comunes..................................................................................... 42

8.1.1. Fisuras Longitudinales y Transversales ................................................ 42

8.1.2. Fisuras en Bloque ................................................................................. 45

8.1.3. Piel de Cocodrilo .................................................................................. 46

8.1.4. Hundimiento ......................................................................................... 48


8.1.5. Descascaramiento ................................................................................. 49

8.1.6. Baches .................................................................................................. 50

8.1.7. Parches ................................................................................................. 52

8.1.8. Exudación ............................................................................................. 53

8.1.9. Afloramiento de Agua ........................................................................... 54

9. Conclusiones y Recomendaciones ................................................................... 56

10. Glosario ........................................................................................................... 57

11. Referencias ...................................................................................................... 61


Lista de Tablas

Tabla 1 Capacidad de drenaje. .................................................................................. 24

Tabla 2 Coeficiente de drenaje (recomendados). ....................................................... 24

Tabla 3 Niveles de confiabilidad sugeridos. .............................................................. 26

Tabla 4 Índice de serviciabilidad. .............................................................................. 26

Tabla 5 Abscisa correspondiente a un área a la confiabilidad R en la curva de

distribución normalizada. .............................................................................................. 27

Tabla 6 Coeficiente de poisson para diferentes materiales ........................................ 34

Tabla 7 Comparación de los métodos de diseño ........................................................ 38

Tabla 8 Tipos de daños en pavimentos flexibles (INVIAS).......................................... 41


Lista de Figuras

Figura 1 Diagrama de distribución de los esfuerzos con la profundidad. ................... 15

Figura 2 Pavimento flexible vía Barquereña ............................................................. 15

Figura 3 Estructura de pavimento flexible convencional. ........................................... 17

Figura 4 Método de diseño AASHTO-93 .................................................................... 22

Figura 5 Software ecuación AASHTO 93 ................................................................... 31

Figura 6 Método de diseño racional .......................................................................... 32

Figura 7 Fisura longitudinal (FL).............................................................................. 43

Figura 8 Fisura transversal (FT). .............................................................................. 44

Figura 9 Fisura en bloque. ........................................................................................ 46

Figura 10 Piel de cocodrilo. ...................................................................................... 48

Figura 11 Hundimiento y piel de cocodrilo. ............................................................... 49

Figura 12 Descascaramiento. .................................................................................... 50

Figura 13 Baches (BCH) ........................................................................................... 51

Figura 14 Parches (PCH) .......................................................................................... 52

Figura 15 Exudación (EX) ......................................................................................... 53

Figura 16 Afloramiento de agua ................................................................................ 55


1. Resumen

Los pavimentos flexibles son estructuras sobre capas superpuestas dependiendo de las

cargas que transitan en cada capa, son utilizadas en zonas de abundante tráfico. En este

documento, se presenta una investigación en el diseño del pavimento flexible, realizando

una descripción de las capas de la estructura del pavimento y el desarrollo o evolución de

los métodos de diseño; se eligió dos métodos (ASSHTO y racional) dando a conocer cada

una de las variables que son utilizadas, con la recolección de información se hace una

comparación entre estos métodos. Así mismo se da a conocer los tipos de patologías que

se presentan desde sencillas condiciones hasta tener una falla en toda la estructura del

pavimento flexible; con el fin de mostrar las patologías más comunes exponiendo sus

causas y efectos que se pueden generar. Siendo aspectos de gran importancia para la

formación de los ingenieros.

Palabras clave: Estructura, método, pavimento flexible, patologías, variables.


2. Abstract

Flexible pavements are structures on superimposed layers depending on the loads that

transit in each layer, they are used in areas of abundant traffic. In this document, an

investigation on the design of flexible pavement is presented, making a description of the

layers of the pavement structure and the development or evolution of the design methods;

two methods were chosen (ASSHTO and rational) giving to know each one of the variables

that are used, with the collection of information a comparison between these methods is

made. Likewise, the types of pathologies that are presented from simple conditions to

having a failure in all the structure of the flexible pavement are made known; with the

purpose of showing the most common pathologies exposing their causes and effects that

can be generated. Being aspects of great importance for the formation of engineers.

KEYWORDS: Structure, method, flexible pavement, pathologies, variables.


3. Introducción

Desde el principio de los tiempos, la existencia del ser humano; se ha observado su

necesidad por comunicarse, por el cual fue desarrollado diversos métodos para la

construcción de caminos, desde los caminos a base de piedra y aglomerante hasta nuestra

época con métodos perfeccionados basándose en la experiencia que conducen a grandes

autopistas de pavimento flexible o rígido (Sayago, 2014). En el mundo se ha establecido

medios de trasporte que son fundamentales en cada sector ya sea económico, social y

político. Con el tiempo se han dado conocer varios métodos de diseño generados con los

conocimientos empleados en la antigüedad con el fin de prolongar la vida útil de las vías.

Grandes tramos de las carreteras de Colombia se trazaron siguiendo los caminos reales

coloniales, de igual manera que esto mejora las condiciones de trochas y caminos

indígenas. Buena parte de esta superposición de rutas obedece a las características de

nuestra topografía, donde se alternan valles, cordilleras y ríos que obligan a buscar los

puntos más accesibles para salvar las alturas y los puntos de mayor estrechez en el cauce

de los ríos, para vadearlos o construir los puentes. (Baquero, 2014)

Las metodologías de diseño tienen como fin simular analíticamente el comportamiento

de una estructura de pavimento, ante diferentes esfuerzos y condiciones a las cuales va ser

sometida, con el fin de determinar el periodo de vida útil. Para esto se establecen

metodologías de diseño, que tienen en cuenta diferentes variables o parámetros con ello se

diferencia una metodología con otra, los cuales están definidos en el desarrollo del

documento; está basado en dos metodologías de diseño que tienen como finalidad una

comparación entre sí.


Considerando que en todas las metodologías de diseño para estructuras de pavimento

flexible cumplen con criterios de dimensionamiento, con el tiempo se va generando un

desgaste en la carpeta de rodadura causando deformaciones y deflexiones en la subrasante,

representándose en ahuellamiento, fisuras o deformaciones longitudinales (Rodriguez,

Gutiérrez, & Anguas, 1998).


4. Objetivos

4.1. Objetivo General

➢ Analizar los métodos de diseño (AASHTO, RACIONAL) en fase de investigación,

identificación de patologías en pavimento flexible causas y efectos.

4.2. Objetivos Específicos

➢ Definir las variables de entrada en los diseños de pavimento flexible.

➢ Realizar una recopilación de información así construir una comparación entre estos

métodos de diseño.

➢ Identificación de patologías más comunes que se presenta en el pavimento flexible,

causas y efectos.


5. Descripción del Tema

Un pavimento está constituido por un conjunto de capas, relativamente horizontales,

que se diseñan y se construyen técnicamente con materiales apropiados y adecuadamente

compactados. Estas estructuras estratificadas se apoyan sobre la subrasante de una vía

obtenida por el movimiento de tierras en el proceso de exploración y que ha de resistir

adecuadamente los esfuerzos que las cargas repetidas del tránsito le trasmiten durante el

periodo, para el cual fue diseñada la estructura del pavimento. (Fonseca, 2002)

Características de los Pavimentos

➢ Ser resistentes a la acción de las cargas impuestas por el tránsito.

➢ Ser resistentes ante los agentes climáticos.

➢ Tener textura adecuada para el rodamiento con una fricción apropiada para evitar el

deslizamiento y además resistente al desgaste producido por el efecto abrasivo de

las llantas.

➢ Ser durable.

➢ Tener condiciones adecuadas respecto al drenaje.

➢ Ser económico.

➢ Debe ser el color adecuado para evitar reflejos y deslumbramiento y ofrecer una

adecuada seguridad de tránsito.

5.1. Pavimentos Flexibles

Se denominan pavimentos flexibles todos aquellos que están formados por una capa

bituminosa apoyada sobre una o varias capas de gran flexibilidad (base y subbase) que


trasmiten los esfuerzos al terreno de soporte o fundación mediante un mecanismo de

disipación de tensiones, las cuales van disminuyendo con la profundidad (Sandoval, 2011).

Figura 1

Diagrama de distribución de los esfuerzos con la profundidad.

Nota Fuente: Adaptado de Nociones sobre métodos de diseño de estructuras de

pavimentos para carreteras (p.282), por C.H. Higuera,2011, Imprenta y publicaciones

universidad pedagógica y tecnológicas de Colombia.

Figura 2

Pavimento flexible vía Barquereña

Nota Fuente: Adaptado de pavimento flexible vía Barquereña [Fotografía], por Z.R

ingeniería s.a., (http://www.zringenieriasa.com/img/obras/via-barquerena.jpg).

http://www.zringenieriasa.com/img/obras/via-barquerena.jpg


Las capas que forman un pavimento flexible son:

➢ Carpeta asfáltica: Es la capa superior del pavimento flexible y es colocado sobre

la base granular con la finalidad de sostener directamente el tránsito. Asimismo, es

la capa de mejor calidad debido a que debe ofrecer características como fricción,

suavidad, control de ruido y drenaje (Soto & Choque, 2015).

➢ Base: Es la capa que recibe parte de los esfuerzos producidos por los vehículos. La

carpeta es colocada sobre ella, porque la capacidad de carga del material friccionante

es baja en la superficie por falta de confinamiento. Regularmente esta capa además

de la compactación necesita otro tipo de mejoramiento (estabilización) para poder

resistir las cargas del tránsito sin deformarse y además de transmitirlas en forma

adecuada a las capas inferiores. El valor cementante en una base es indispensable

para proporcionar una sustentación adecuada a las carpetas asfálticas delgadas. En

caso contrario, cuando las bases se construyen con materiales inertes y se comienza

a transitar por la carretera, los vehículos provocan deformaciones transversales

(Ingenieria civil (apuntes), 2009)

➢ Subbase: Es la capa de material especificado y con un espesor de diseño, el cual

soporta a la base y la carpeta asfáltica. Además, se utiliza como capa de drenaje y

controlador de la capilaridad del agua. Dependiendo del tipo, diseño y

dimensionamiento del pavimento (Soto & Choque, 2015).

Es una capa compactada por materiales naturales u obtenidos mediante trituración,

a través de un proceso de producción controlado para obtener un material con

características estructurales adecuadas a un costo razonables. Se diferencia de la

capa de base por poseer especificaciones menos restrictivas en cuanto a su


plasticidad, graduación y capacidad soporte. Su principal función es proporcionar

aporte estructural al pavimento, pero también reduce la migración de finos de las

capas inferiores hacia la capa de base (Cardenas, Arévalo, & Poveda, 2009)

➢ Subrasante: Es la parte de una carretera que sirve para el soporte de las capas de

pavimento, por tanto, debe cumplir características estructurales para que, los

materiales seleccionados que se colocan sobre ella se acomoden en espesores

uniformes y su resistencia debe ser homogénea en toda la superficie para evitar fallas

en los pavimentos., en algunos casos, esta capa está formada solo por la superficie

del terreno. En otros casos, cuando en estado natural el material de corte del lugar

es de muy baja calidad, se tendrá que hacer un proceso de mejoramiento,

estabilización y luego darle el grado de compactación necesario para obtener la

subrasante adecuada (Solano, 2014)

Figura 3

Estructura de pavimento flexible convencional.

Nota Fuente: Adaptado de Análisis cualitativo del flujo de agua de infiltración para el

control del drenaje de una estructura de pavimento flexible en la ciudad de Bogotá D.C.,

por F.L. Castaño, J.M Herrera, J.N. Gómez, F. Reyes, 2009 y autor.


El desarrollo de los métodos de diseño de pavimento puede conceptualizare a lo largo

del tiempo. Antes de la segunda guerra mundial, los métodos de diseño se fundamentan en

las características de los suelos de fundación y en la comparación de pavimentos similares

que habían tenido buena duración. Se conoce que el tráfico tiene efecto sobre el diseño,

pero su única medición se base en el conteo de vehículos, su clasificación en cuanto a

intensidad-pesado, medio o ligero y la carga máxima por eje. Se dispone más de 18

métodos de diseño (Corredor, 2010).

Después de la ejecución de la segunda guerra mundial hasta 1988, según Gustavo

Corredor, 2010 Se estudian los efectos de la acción de las cargas en la actuación de los

pavimentos, se cuantifican los diversos factores que participan en el diseño y su influencia

en el comportamiento de la estructura; se considera, en especial, el efecto de las cargas y

su número de aplicaciones sobre el pavimento, y la cuantificación del “grado de falla” de

la estructura. Se analizan teóricamente los factores de diseño y se corrigen, o ajustan, estas

bases en función del comportamiento real ante el tráfico. En esta etapa han tenido gran

influencia los “Ensayos de Carreteras”, modelos a escala natural que han sido el

fundamento de los métodos actuales.

Entre los más conocidos están:

➢ Carretera Experimental de Maryland (USA)

➢ Carretera Experimental WASHO (USA)

➢ Carretera Experimental LARR (Alemania)

➢ Experimento Vial de la AASHO (USA)


Los métodos de diseño de pavimento son guías desarrolladas por diferentes entidades

gubernamentales, con el fin de proveer las herramientas necesarias para el diseño de

estructuras de pavimento (Corredor, 2010).

6. Métodos de Diseño

6.1. Método AASHTO

El método AASHTO 93, es de carácter empírico, lo que hace que sea difícil establecer

las relaciones propuestas para condiciones diferentes a las que ya existentes, situación que

representa dificultades al momento de aplicarlo a condiciones locales de un proyecto, lo

que hace necesario la combinación de conocimientos empíricos con conceptos

mecanicistas (Vargas, Romero, & Soriano, 2014).

Evolución del método AASHTO

➢ Entre los años 1958 a 1960 se realizaron los experimentos viales de las AASHTO.

➢ En 1961 fue creada la primera Guía de diseño AASHTO.

➢ Entre 1961 y 1962 se realiza la Guía provisional de AASHTO.

➢ En 1972 se revisó la Guía provisional de AASHTO.

➢ En 1986 apareció la Guía de diseño de estructuras de pavimento AASHTO.

➢ En el año 1993 surgió la guía de diseño de estructuras de pavimentos AASHTO con

el concepto del proceso de diseño de sobre capas.

➢ En el año 1998 se presenta el suplemento para la Guía presentada en el 1993 que

estaba enfocada en el diseño de pavimentos rígidos. En esta etapa de la Guía de

diseño AASHTO se comenzó con los principios mecanicista.


➢ En el año 2002 se publica la guía de diseño mecanicista empírica, mejor conocida

como mechanistic- empirical pavement design guide (MEPDG). Guía mecanicista-

empírica para diseño de pavimentos

El dimensionamiento de la estructura de un pavimento flexible es un tema que ha

ocupado a los ingenieros de carreteras desde comienzo del siglo pasado; durante mucho

tiempo, se han utilizado métodos que tienen gran correlación experimental y considerables

tiempos de uso para su verificación (Vargas, Romero, & Soriano, 2014).

Siendo el método AASHTO el primer en manejar carga equivalente por eje en el mundo

en 1962. Este tipo de cantidad manejada para medir el tráfico se popularizó con el pase del

tiempo y actualmente es la forma más utilizada de medir el tráfico el tráfico en países como

Inglaterra, Canadá Estados Unidos y Colombia. Los métodos de diseño aplicados en

Colombia, son aplicados en el país algunos años después de haber sido implementados en

sus países de origen (Tarazona, 2002).

Unos años después de la introducción de la metodología del Instituto del asfalto, la

metodología Shell empezó a aplicarse en el país, convirtiéndose en el procedimiento oficial

de diseño en Colombia por aproximadamente 10 años. Después de tiempo, la metodología

Shell fue reemplazada por la también racional metodología AASHTO, entre 1988 y 1993

(Tarazona, 2002).

El método de la AASHTO – 1993 (Guide for the design of pavement structures) es una

versión revisada que ofrece cambios en el diseño de pavimentos flexibles. En esta

modificación aparece el número estructural (SN) deja de ser adimensional para convertirse

en un parámetro de longitud, representando un factor ficticio de pavimento.


En consecuencia, existirían muchas posibles combinaciones de espesores que satisfagan

un determinado valor del número estructural, sin embargo, se recomiendan ciertas

condiciones que limitan estas posibles soluciones y evitan el evento de presentar diseños

poco prácticos y construibles, como son los análisis multicapa con verificación por capas

y de estabilidad y posibilidad de construcción (espesores mínimos) (Rincon & Higuera,

2017).

Ecuación 1: Formula de diseño e indicando el significado de cada variable

logW18

= ZRSO+9.36log(SN+1)-0.20+

log(∆PSI)4.2-1.5

0.40+1094

(SN+1)5.19

+2.32logMR-8.07 (1)

Donde:

SN: Número estructural (pulg)

W18: Numero de cargas de 81 Kips (80kn o 8.2 Toneladas) previstas

ZR: Abscisa correspondiente a un área a la confiabilidad R en la curva de distribución

normalizada. (Desviación estándar normal)

S0: Desvió estándar de todas las variables

ΔPSI: Perdida de serviacibilidad

MR: Modulo resiliente de la subrasante (psi)


6.1.1. Variables de Diseño

Figura 4

Método de diseño AASHTO-93

Nota Fuente: Adaptado de Diseño de la estructura de pavimento flexible por medio de los

métodos INVIAS, AASHTO 93 e Instituto del asfalto para la vía la YE – Santa lucia

barranca Lebrija entre las abscisas K19-250 a K25-750 única en el departamento de cesar,

por M.A Salamanca, S.A Zuluaga,2014 y Autor.

Número estructural (SN). Capacidad del sistema para soportar las solicitaciones del

tráfico, el número estructural es una función el espesor de las capas y coeficiente de drenaje,


es un valor que expresa la resistencia que requiere un pavimento. Cuenta con un software

(AASHTO93) para hallar esta variable.

Ecuación 2 Valor de SN

SN=a1D1+a2D2m2+a3D3m3 (2)

Donde:

a1: Coeficiente de capa asfáltica

d1: Espesores de la capa de mezcla asfáltica (pulg)

a2: Coeficiente capa base granular

d2: Espesores de la capa de base granular (pulg)

m2: Coeficiente de drenaje base granular

a3: Coeficiente capa subbase granular

d2: Espesores de la capa de mezcla asfáltica (pulg)

m2: Coeficiente de drenaje subbase granular

Drenaje. El valor del coeficiente depende de la capacidad del drenaje, que se determina

de acuerdo al tiempo que tarda el agua en ser evacuada y el porcentaje de tiempo está

expuesto a niveles de humedad en el trascurso del año.


Tabla 1

Capacidad de drenaje.

Calidad del drenaje Tiempo que tarde el agua

en ser evacuada

Excelente 2 horas

Bueno 1 día

Regular 1 semana

Malo 1 mes

Muy malo Agua no drena

Nota. Fuente. American Association of State Highway and Transportation officials -

AASHTO-1993.guide for desing if pavement structures. Washington, D.C y Autor.

Tabla 2

Coeficiente de drenaje (recomendados).

Calidad del

drenaje

Porcentaje de tiempo en que la nueva estructura de

pavimentos está expuesta a niveles de humedad cercanos

a la saturación

menos de 1% 1 - 5% 5 - 25% más del

25%

Excelente 1.40-1.35 1.35-1.30 1.30-1.20 1.2

Buena 1.35-1.25 1.25-1.15 1.15-1.00 1.0

Regular 1.25-1.15 1.15-1.05 1.00-0.80 0.8

Pobre 1.15-1.05 1.05-0.80 0.80-0.60 0.6

Deficiente 1.05-0.95 0.80-0.75 0.75.0.40 0.4



Tránsito (W18). Flujo de vehículos que lleven personas o bienes (o ambas cosas) que

circulan en un determinado tramo de carretera, en una vía, en un camino. Los componentes

del tránsito, también para los efectos pertinentes del estudio estarán referidos a: los

vehículos, la carretera, personas, bienes. También recordemos que la ingeniería de transito


tiene que ver además de la carretera, la red, terminales, tierras adyacentes y otros modos

de transporte (Corea y Asociados S.A., 2008).

Tipos de transito

➢ Transito actual (Ta): Es la composición de una cantidad de vehículos que durante

una unidad de tiempo viajan en ambas direcciones, en una determinada carretera o

entre un origen y un destino (Corea y Asociados S.A., 2008).

Si se trata de un proyecto para construir una nueva vía, el tráfico actual se obtiene

de la suma del tránsito existente y el transito desviado.

➢ Transito existente (TE): Es el número de vehículos que utiliza la carretera y se

determina mediante un conteo.

➢ Transito desviado o atraído (TAt): Es el resultante del crecimiento esperado del

tránsito, desvió de otras carreteras u otros medios de transporte (tránsito atraído), a

la carretera proyectada (nueva o mejorada) en virtud de un menor costo de

transporte (Corea y Asociados S.A., 2008).

➢ Transito futuro (Tf): Se compone del valor proyectado del tránsito a partir del año

en que espera sea concluida la ejecución del proyecto (Corea y Asociados S.A.,

2008).

➢ Transito normal (Tn): Es el resultante del crecimiento esperado del tránsito en las

vías existentes, aunque no se lleve a cabo un proyecto. Es calculado aplicándose las

tasas de crecimiento, obtenidas a través del análisis por métodos estadísticos del

tránsito pasado (Corea y Asociados S.A., 2008).

Confiabilidad (R). El valor que toma este parámetro en función de la importancia de la

vía, de acuerdo a los parámetros establecidos por las AASHTO.


Tabla 3

Niveles de confiabilidad sugeridos.

Tipo de camino Confiabilidad recomendada

Zona urbana Zona Rural

Rutas interestatales y autopistas 85-99.9 85-99.9

Arterias principales 80-99 75-99

Colectores 80-95 75-95

Locales 50-80 50-80



Serviciabilidad (ΔPSI). Capacidad de servir al tipo de tránsito para el cual ha sido

diseñado, así se tiene un índice de serviciabilidad. En el diseño del pavimento se debe elegir

serviciabilidad inicial y final.

Tabla 4

Índice de serviciabilidad.

Índice de serviciabilidad (p) Calificación

0 - 1. Muy mala

1 - 2. Mala

2 - 3. Regular

3 - 4. Buena

4 - 5. Muy buena



P=PO-Pt (3)

➢ Serviciabilidad inicial

PO=4,2 Para pavimento flexible


➢ Serviciabilidad final

Pt=2.5 o más para caminos muy importante

Pt=2.0 para caminos de menor transito

Desviación estándar (ZR). Permite incluir un grado de seguridad en el proceso de

diseño para que las alternativas de estructuras propuestas se comporten satisfactoriamente

bajo las condiciones de tránsito y ambientales que se generen en el periodo de diseño (Niño

& Bautista, 2014) .

Tabla 5

Abscisa correspondiente a un área a la confiabilidad R en la curva de distribución

normalizada.

Confiabilidad (R) Valor de ZR

50 -0,000

60 -0,253

70 -0,524

75 -0,674

80 -0,841

85 -1,037

90 -1,282

91 -1,340

92 -1,405

93 -1,476

94 -1,555

95 -1,645

96 -1,751

97 -1,881

98 -2,054

99 -2,327

99.9 -3,090

99.99 -3,750


AASHTO-1993. (guide for desing if pavement structures). Washington, D.C y Autor.


Desvió estándar de todas las variables (SO). Este parámetro tiene en cuenta el error

o desviación del diseño, la variación de la predicción del tráfico y el comportamiento

estructural, la AASHTO remienda un So entre 0.40 y 5.0.

Módulo resiliente de la subrasante (MR). Para hallar el valor modulo resiliente se

puede lograr por algunos procedimientos.

➢ Efectuando ensayos de módulo resiliente en laboratorio (Método AASHTO T-274)

sobre muestras representativas, bajo condiciones de esfuerzo y humedad similares

aquellas de las épocas predominantes en el año, es decir las estaciones

climatológicas durante las cuales se obtendrán valores significativamente diferentes.

Estos resultados permitirán establecer relaciones entre diferentes módulos

resilientes y contenidos de humedad, que puedan ser utilizadas conjuntamente con

estimaciones de "humedades en sitio" bajo el pavimento, para establecer valores de

módulo resiliente para las diversas estaciones climatológicas. El "Módulo Resiliente

(MR)", es el resultado de un ensayo dinámico, y se define como la relación entre el

esfuerzo repetido masivo (Ø) y la deformación axial recuperable (∑a) (Corredor,

2010).

MR=∅d

∑a (4)

➢ Estimando los valores "normales" de módulo resiliente de los materiales, a partir de

propiedades conocidas, tales como CBR, plasticidad, contenido de arcilla, etc.

Luego, mediante la aplicación de relaciones empíricas se estima el módulo resiliente

para diferentes épocas del año.


• CBR: (California Bearing Ratio) El ensayo CBR se emplea para evaluar la

capacidad portante de terrenos compactados como terraplenes, capas de firme,

explanada, así como en la clasificación de terrenos (Geotecnia facil, 2020).

En este ensayo se compara la presión o esfuerzo necesario para introducir 1/2”

(12.7mm) de un pistón con características estandarizadas en el área del suelo,

con la presión requerida para penetrar el mismo pistón en un material estándar

de California. El resultado se expresa como un porcentaje y permite evaluar la

calidad relativa de los suelos usados en subrasantes y capas de subbases y bases

(INVIAS, 2007)

• Plasticidad: El índice de plasticidad de un suelo es el tamaño del intervalo de

contenido de aguas, expresado como un porcentaje de la masa seca de suelo,

dentro del cual el material está en un estado plástico. Este índice corresponde a

la diferencia numérica entre el límite líquido y el límite plástico del suelo

(INVIAS, 2007)

6.1.2. Software (AASHTO93)

Hace poco más de 15 años, la realización de aplicaciones para el entorno de Windows

era bastante complicada antes de la introducción de visual Basic 1.0 en su primera versión

1961. Se anuncia en marzo de 1997 y en junio de 1998 las versiones de Visual Basic 5.0 y

6.0, respectivamente. Representaron un paso importante hacia posibilitar a los

desarrolladores en Visual Basic, programar en los nuevos niveles del funcionamiento, en

el ambiente libre que representa internet. Las características tales como el compilador del

código nativo, introdujeron aumentos hasta del 2.000 por ciento (Carlos M & Bucarelly,

2008).


Visual Basic es un lenguaje de programación orientado a objetos creado por la

Microsoft. Este lenguaje incorpora todas las herramientas necesarias para la creación de

cualquier aplicación para Windows. La programación en Visual Basic se basa en un

ambiente de desarrollo totalmente gráfico, que facilita la creación de interfaces gráficas, y

en cierta medida, también la programación misma (Carlos M & Bucarelly, 2008).

Eqaashto93 es un programa desarrollado en visual Basic 6.0 para Windows. Su objetivo

primordial es resolver las ecuaciones de la guía AASHTO de diseño de pavimentos de 1993

para el dimensionamiento de pavimentos flexibles y rígidos (Valera L. R., 2004).

Según (Valera L. R., 2004) se desarrolló este programa con el fin de resolver las

ecuaciones de los nomogramas del diseño de pavimentos del método AASHTO de 1993

para calcular:

➢ El número estructural (SN) para pavimentos flexibles.

➢ El espesor de la losa de concreto hidráulico para pavimentos rígidos

➢ El número de ejes equivalente (w18) que puede soportar una configuración

particular de cualquiera del pavimento (flexible o rígido).


Figura 5

Software ecuación AASHTO 93

Nota Fuente: Adaptado de ecuación AASHTO93, por dos programas para ingeniería

(2011),(http://retx988.blogspot.com/2011/12/dos-programas-para-ingenieria-

ecuacion.html).

6.2. Método Racional

En Colombia los métodos utilizados hasta finales de los años 70 fueron

fundamentalmente empíricos y solo con la introducción del método del instituto del asfalto,

las metodologías empezaron a buscar mayor soporte en la teoría y se volcán hacia la

propuesta racional y el estudio de las deformaciones y los esfuerzos al interior del

pavimento (Tarazona, 2002).

Una falla que se comete en el momento de adaptar las metodologías extranjeras al caso

colombiano, es la de no realizar procedimientos especiales de medición de tráfico. La

fórmula para calcular ese factor para las metodologías racionales estadounidense aplicadas

en Colombia es la misma manejada en su país de origen, no considerándose con esto el

http://retx988.blogspot.com/2011/12/dos-programas-para-ingenieria-ecuacion.html

http://retx988.blogspot.com/2011/12/dos-programas-para-ingenieria-ecuacion.html


cambio real del tráfico en nuestro país, al encontrarse en vía de desarrollo y contar con una

tasa de crecimiento variables y en aumento (Tarazona, 2002).

Este método se basa en un modelo multicapa linealmente elástico en donde los

materiales se consideran homogéneos e isotrópicos, donde se supone una extensión

infinita en el sentido horizontal, los materiales se encuentras caracterizados por su

módulo de elasticidad de Young y la relación de poisson (Chaparro, 2015) .

6.2.1. Variables de diseño

Figura 6

Método de diseño racional

Nota Fuente: Adaptado de análisis comparativo entre diferentes metodologías de diseño


para estructuras de pavimento implementando los parámetros de diseños requeridos para

el corredor mulaló - loboguerrero por H.S Chaparro (2015) y autor.

Tránsito. La variable de tránsito se cuantifica con fines de diseño expresándola en ejes

equivalente de una carga de referencia, normalmente 8.2 toneladas, para la determinación

y el estudio de la variable se debe tener en cuenta en el Instituto nacional de vías de

Colombia (INVIAS).

Características de los materiales. Su objetivo es la obtención de modulo resiliente

de los suelos y materiales granulares no tratados, se puede estimar:

➢ Ensayos triaxiales dinámicos

➢ Determinación insitu

➢ Relación empírica de uso general

Modulo Resiliente. Al no ser determinado en el laboratorio. estos módulos se pueden

hallar por medio de correlaciones por medio de metodologías como la Shell, Barker.

Capas asfálticas. Se debe determinar el módulo dinámico de la mezcla asfáltica, este

módulo establece una relación funcional que vincula los esfuerzos aplicados y las

deformaciones resultantes para cada condición particular de temperatura y tiempo o

frecuencia de aplicación de la carga (Vargas W. n., 2012).

Los parámetros para el módulo de rigidez son los siguientes

➢ Temperatura

➢ Características y concentración volumétrica

➢ Grado de densificación


➢ Acción de las cargas y del tránsito (intensidad, frecuencia y velocidad media de

circulación)

Relación de Poisson

La relación de poisson se pueden asumir de la siguiente manera.

Tabla 6

Coeficiente de poisson para diferentes materiales

Material Rango Valor típico

Concreto asfáltico 0.35 - 0.40 0.35

Base granular o subbase 0.30 - 0.40 0.40

Material granular tratado con cemento 0.10 - 0.20 0.15

Suelos finos con granulares 0.30 - 0.50 0.40

Arcilla normal 0.42 0.42

Material estabilizado con cal 0.10 - 0.25 0.20

Hormigón, cemento portland 0.12 - 0.20 0.15

Nota. Fuente. Bastidas; C. B & Barreto, E. C. (1993). Caracterización dinámica de

materiales viales y su aplicación al diseño racional de pavimentos flexibles. (P.12).

Publicado por la Universidad del cauca.

Modelos de Fallas de los Materiales. En el comportamiento de pavimento flexibles es

importante controlar los deterioros por medio de la limitación de los valores de

deformaciones, deflexión de acuerdo a la intensidad del tránsito revisto en el periodo de

diseño.

➢ Fatiga de la capa asfáltica: Agrietamiento piel de cocodrilo o capas asfálticas

nueva se analizan a partir de la deformación unitaria horizontal por tensión de la

base de carpeta asfáltica (Garzon, 2017).


εt=(0.856*Vb+1.08)*Smix-0.36

*Nlab-0.20 (8)

Donde

𝜀𝑡: Deformación horizontal unitaria o específicos por tensión, en la base de la capa

asfáltica (cara inferior).

Vb: Contenido en volumen de asfalto en la mezcla (%)

Smix: Módulo dinámico del concreto asfaltico (N/m2)

Nlab: Número de repeticiones de 𝜀𝑡 para la fatiga, del concreto asfáltico en el pavimento

real

Ndis=Nlab*(Fdis*Frec)=10* Nlab (9)

Donde:

Ndis: Número de repeticiones de t para la falla (fatiga), del concreto asfáltico en el

pavimento

real (valor de diseño).

Fdis: Factor de calibración por dispersión de las cargas en el pavimento real (2 típico,

según SHELL).

Frec: Factor de calibración por recuperación (5 típico, según SHELL).

➢ Fatiga de la subrasante: se analiza a partir de la deformación unitaria vertical por

compresión en la parte superior de la subrasante.


εv=2.8E-02*N-0.25(50% de confiabilidad) (10)



Donde:

𝜀𝑣: Deformación vertical unitaria o específica por compresión, en la parte superior de la

subrasante.

N: Número de repeticiones de ejes de fatiga de la subrasante

Cálculos de Esfuerzos y Deformaciones. Estos cálculos se pueden utilizar programas,

en Colombia se utiliza DEPAV basado en el ALIZE III, que permiten calcular los esfuerzos

y deformaciones de la estructura de pavimentos relacionados con el dimensionamiento y

comportamiento.

Esfuerzos Admisibles. Se hace una comparación de estos valores con los limites

admisibles establecidos por las leyes de fatiga de los materiales.

➢ Deformación específica por tracción:

Etadm=0.00389*Ne-0.1626 (13)

➢ Esfuerzo de compresión:

σzadm=0.07*Esr

1+0.7logNe (14)

➢ Deformación específica por compresión:

Ezadm=2.8x10-2

*Ne-0.25 (15)


6.2.2. Software (DEPAV)

Este programa fue desarrollado por la universidad del Cauca por los ingenieros Carlos

Alberto Benavides, Alfonso Murgueitio Valencia y Efraín de Jesús Solano Fajardo, dentro

de la investigación Nacional de pavimento (INPACO) de 1993 (ingepav, 2019), como una

adaptación del programa francés ALIZE III del laboratoire central de pontos et chausspées.

El programa DEPAV calcula los esfuerzos y las deformaciones máximas producidas en las

interfaces de un sistema elástico multicapa por una rueda doble colocada en la superficie.

El sistema elástico multicapa puede estar constituido entre dos a seis capas caracterizadas

por el espesor, el módulo de elasticidad y la relación de Poisson (Carlos Alberto Benavides,

1994) .

El programa DEPAV incluye opciones sistematizadas para la selección de los diferentes

parámetros de diseño. Contiene un formulario para el cálculo del módulo resiliente de la

subrasante en condiciones monomodal y estacionales, así como un formulario para

determinar el tránsito de diseño en condiciones simplificadas (Rincon & Higuera, 2017).

WinDEPAV 2.6 es la más reciente entrega del software de apoyo para el análisis y

diseño de pavimentos basados en el programa DEPAV (ingepav, 2019).

El funcionamiento del programa DEPAV, es una interfase con el usuario, la cual realiza

el pre procedimiento (captura de datos) y post procedimiento (presentación de resultados)

de la información (Valera L. R., 2007).


7. Comparación Entre los Métodos de la AASHTO -93 y Racional

Tabla 7

Comparación de los métodos de diseño

AASHTO 1993 RACIONAL

Comparativo tránsito

Ambos diseños requieren el estudio de suelos y de tránsito, para dar comienzo con el

diseño de cada método.

Comparativo Software

Estos métodos de diseño se apoyan de modelos computacionales, donde el programa

ecuación AASHTO93 solo puede ser utilizado en el método AASHTO 1993, en cambio

DEPAV nos permite el uso para ambos métodos.

Ecuación AASHTO93 se obtiene el

número estructural, que representa el

espesor total del pavimento, siendo

transformado al espesor efectivo de cada

una de las capas que lo constituirán.

DEPAV se reduce el tiempo para encontrar

alternativas estructurales satisfactorias, con

miras a direccionar al diseñador hacia el

análisis y la interpretación de los resultados

(Rincon & Higuera, 2017)

Comparativo espesores

AASHTO93 nos arroja los resultados del

número estructural, para iniciar con los

Las deformaciones calculadas en este

método, deben ser mayores a las

deformaciones obtenidas por el programa


AASHTO 1993 RACIONAL

cálculos correspondientes para los

espesores de cada capa.

DEPAV. Garantizando los espesores y

deformaciones en las capas.

Comparativo materiales.

Es difícil establecer algún tipo de

relación que sea propuesta en diferentes

condiciones, lo que provoca que sea

difícil aplicarlo a condiciones locales de

un proyecto, de esta manera se deben

combinar conceptos mucho más

mecánicos con conocimientos empíricos.

Se trabaja con los esfuerzos admisibles, ya

que este método se basa en un modelo

multicapa linealmente elástico en donde los

materiales se consideran homogéneos e

isotrópicos, se supone una extensión infinita

en el sentido horizontal, los materiales se

encuentran caracterizados por su módulo de

elasticidad de Young y la relación de poisson

En este método para obtener la

caracterización de los materiales se

utiliza el módulo resiliente (MR), CBR,

drenaje, desviación estándar y

confiabilidad;

Para la caracterización de materiales solo se

tiene en cuenta módulo resiliente (MR), CBR

y el coeficiente de poisson.


8. Patologías del Pavimento

La tecnología que se ha desarrollado para pavimentos, tiene como meta evitar deterioros

y fallas, se han logrado establecer relaciones de causa efecto, para desarrollar normas de

criterio de proyecto y conservación (Rodriguez & Castillo, 1984).

En los pavimentos flexibles, dado que permiten altas deformaciones comparados con

otros tipos de pavimentos y el uso de las vías para cargas muy pesadas, se pueden presentar

daños que van desde sencillas condiciones de desgaste de la rodadura, hasta fallas

considerables en la totalidad de la estructura; se pueden realizar diferentes clasificaciones

respecto a los daños según el parámetro u objetivo teniendo en cuenta (Sarmiento, 2017):

➢ Según las características en funcionales o estructurales.

➢ Según el origen, cusa inicial y principal, se tiene los generadores por repetición de

las cargas vehiculares (transito) y otros producidos por factores ambientales, diseño,

construcción o materiales.

➢ Según la forma o geometría del área deteriorada se pueden clasificar en fisuras o

grietas (aisladas o interconectadas) y en deformaciones (transversales o

longitudinales).

➢ Según la capa en la cual se localizan o se inician los daños se presentan daños

superficiales, de interfase capa granular – capa cementada, capa granular o

subrasante.


Tabla 8

Tipos de daños en pavimentos flexibles (INVIAS).

TIPOS DE PATOLOGIAS

FISURAS

Fisuras longitudinales y transversales

Fisuras en juntas de construcción

Fisuras por deflexión de juntas o grietas en

placas de concreto

Fisuras en borde

Fisuras en bloque

Piel de cocodrilo

Fisuración por insipiente

Fisuración por deslizamiento de capas

Fisuras en media luna

DEFORMACIONES

Ondulaciones

Abultamiento

Hundimiento

Ahuellamiento

PERDIDAS DE LAS CAPAS DE LA

ESTRUCTURA

Descascaramiento

Baches

Parches

DAÑOS SUPERFICIALES

Desgaste superficial

Perdida de agregado

Pulimiento del agregado

Cabezas duras

Exudación

Surcos

OTROS DAÑOS

Corrimiento vertical de la berma

Separación de la berma

Aforamiento de finos

Afloramiento de agua

Nota. Adaptado de estudio de investigación del estado actual de las obras de la red nacional

de carreteras, por manual ara la inspección visual de pavimentos flexibles, convenio

(2003).


8.1. Fallas más Comunes

8.1.1. Fisuras Longitudinales y Transversales

Son discontinuidades en la carpeta asfáltica en dirección al tránsito o perpendicular al

mismo, son de indicio de las existencias de esfuerzos de tensión en alguna de las capas de

la estructura los cuales han superado la resistencia del material afectado.

➢ Longitudinales: fracturamiento que se extiende a través de la superficie del

pavimento paralelamente al eje de la calzada, Pueden localizarse en las huellas de

canalización de tránsito, próximos a los bordes en el eje o en correspondencia con

los anchos de distribución de las mezclas asfálticas; con frecuencia su ubicación es

indicativa de la causa o mecanismo más probable que la original, y por ende debe

ser tenida en cuenta durante la evolución. En sus instancias iniciales suele

presentarse como una fisura simple, pero a medida que avanza el deterioro del

pavimento, desarrolla ramificaciones laterales y fisuras paralelas, aspecto al que

suele referirse como “multiplicidad” (Departamento de admisiones y evaluación de

pavimentos, 2016)

Incremento en la longitud de las fisuras, debe decímetros a varios metros; ramificaciones

y multiplicación (fisuras múltiples) hasta dar lugar a agrietamiento tipo piel de cocodrilo.

La evolución es más rápida en las medidas que se posibilite el ingreso de agua a las capas

inferiores (climas lluviosos, bases susceptibles a las pérdidas de capacidad soporte por

efecto de agua) (Departamento de admisiones y evaluación de pavimentos, 2016).

Causas:


❖ Fatiga de la mezcla asfáltica sometida a repeticiones de carga que provocan

deflexiones

❖ Envejecimiento del asfalto.

❖ Espesor del pavimento inadecuado.

❖ Reflexión de fisura localizadas en una capa subyacente (delgados sobre

pavimentos antiguos muy agrietados, eventualmente grietas por retracción de

bases estabilizadas) o de juntas originadas en la construcción de ensanches

(particularmente cuando es diferente la rigidez entre materiales del antiguo y

nuevo pavimento) (Departamento de admisiones y evaluación de pavimentos,

2016).

❖ Baja capacidad de soporte de la subrasante.

Figura 7

Fisura longitudinal (FL)

Nota Fuente: Adaptado de fisuras longitudinales, Manual para la inspección visual de

pavimentos flexibles por Universidad nacional de Colombia e Instituto nacional de vías,

(2006).


➢ Transversales: fractura miento rectilíneo que se extiende a través de las superficies

del pavimento perpendicularmente al eje de la calzada. Puede afectar todo el carril

o ancho de la calzada como limitarse a los 6 m próximos al borde. A veces las fisuras

transversales se distribuyen a intervalos más o menos regulares, con espaciamientos

variables entre 5 a 20 m. al igual que las fisuras longitudinales pueden desarrollar

ramificaciones y fisuras paralelas” multiplicidad”

Causas

❖ Insuficiente espesor del pavimento frente a las cargas del tránsito.

❖ Falta de sobreancho y/o contaminación de las capas inferiores en la proximidad

de los bordes del pavimiento

❖ Retracción de mezcla asfáltica por perdida de flexibilidad debido a un exceso.

❖ Envejecimiento del asfalto.

Figura 8

Fisura transversal (FT).

Nota Fuente: Adaptado de fisuras transversal, Manual para la inspección visual de


(2006).


8.1.2. Fisuras en Bloque

Cuando se presenta este tipo de daño la superficie del asfalto es dividida en bloques de

forma aproximadamente rectangular. Los bloques tienen lado promedio mayor que 0.30m

(Grupo Tecnico - Convenio 587 de 2003, 2006).

Fisuras y grietas interconectadas que dividen la superficie del pavimento en polígonos

aproximadamente rectangulares. El tamaño de los bloques varia en un rango de alrededor

de 0.9 m2 hasta un máximo de 9 m2. Cuando los bloques resultan de mayor tamaño son

identificados generalmente como fisuras longitudinales o transversales (Departamento de

admisiones y evaluación de pavimentos, 2016).

Las fisuras en bloques se diferencian de las fisuras tipo piel de cocodrilo en cuanto a

que en estas los polígonos son más pequeños, irregulares y de ángulo agudo.

Degradación de los borde y ángulos que forman los paños o bloques (desportillamiento

/ descascaramiento). Aumento de número de grietas transversales con el tiempo

(Departamento de admisiones y evaluación de pavimentos, 2016).

Causas

❖ Contracción del asfalto por su variación en la temperatura, generando ciclos de

esfuerzo - deformación.

❖ Envejecimiento prematuro del asfalto.

❖ Reflejo de grietas de contracción provenientes de materiales utilizados como

base.

❖ Mezcla asfáltica muy rígida como consecuencia de un exceso.


❖ Excesivo endurecimiento del bitumen por deficiencia durante el manipuleo y

elaboración de la mezcla asfáltica.

Figura 9

Fisura en bloque.

a) b)

Nota Fuente: Fisuras en bloque ubicado en el centro en la carrera 21 [Fotografía A Y B]

paipa-Boyacá, por Autor.

8.1.3. Piel de Cocodrilo

La piel de cocodrilo es un conjunto de fisuras interconectada que forman polígonos

irregulares, de hasta 0.5m de longitud en el lado más largo. El patrón es parecido a la piel

de un cocodrilo de ahí su nombre de esta falla. El agrietamiento se origina en el fondo del

paquete asfaltico, en la base, donde los esfuerzos y deformaciones unitarias de tensión son

elevados. De ahí, las grietas se propagan hacia la superficie como una serie de fisuras

longitudinales paralelas, que luego se conectan formando varias piezas (Velásquez, 2009).


Fenómeno asociado a las repeticiones de carga (fatiga), estas fisuras ocurren solo en

áreas expuestos a las solicitaciones del tránsito (principalmente huellas de canalización);

por ende, raramente cubren toda el área del pavimento (Departamento de admisiones y

evaluación de pavimentos, 2016)|.

Extensión progresiva del fenómeno en la superficie del pavimento. En su evolución

suele ir acompañados de ahuellamientos y/o hundimientos; progresan más o menos

rápidamente según las condiciones de tráfico, precipitación y drenaje, a las que están

expuestas, hasta originar baches.

Causas:

❖ Subrasante deformada.

❖ Reducción de la resistencia a fatiga de las mezclas asfálticas como consecuencia

de deficiente calidad de los materiales.

❖ Mezcla asfáltica rígida por el envejeciente u oxidación del asfalto.

❖ Obras de drenaje deficientes afectando las bases granulares.

❖ Obras de construcción, mantenimiento y reparaciones mal ejecutadas.

❖ Deficiencia en el diseño y elaboración de la mezcla asfáltica.

❖ Perdida de la capacidad estructural, disminuyendo la capacidad de resistencia.


Figura 10

Piel de cocodrilo.

Nota Fuente: piel de cocodrilo ubicado en el barrio la estación carrera 17D [Fotografía]

paipa-Boyacá, por Autor.

8.1.4. Hundimiento

Corresponden a depresiones localizadas en el pavimento a nivel de la rasante. Este tipo

de daño puede generar problemas de seguridad a los vehículos, especialmente cuando

contienen aguas pues puede producir hidro-planeo. los hundimientos pueden estar

orientados de forma longitudinales transversal con respecto al eje de la vía (Jaime, 2016).

La evaluación depende sustancialmente de las causas. Defectos constructivos

pueden pertenecer estables mucho tiempo. Cuando son atribuidos a la debilidad de la base

progresen rápidamente en severidad y extensión, dando lugar a baches (Departamento de

admisiones y evaluación de pavimentos, 2016).

Causas:

❖ Asentamiento de la subrasante o consolidación de estratos.


❖ Deficiencia en el drenaje que afectan a los materiales granulares.

❖ Diferencia de rigidez de los materiales (corte y terraplén)

❖ Inestabilidad de la banca

❖ Circulación de transito muy pesada.

Figura 11

Hundimiento y piel de cocodrilo.

Nota Fuente: Parche con hundimiento y piel de cocodrilo del pavimento flexible

ubicado en la carrera 17D [Fotografía] Paipa-Boyacá, por Autor.

8.1.5. Descascaramiento

Desprendimiento de la capa asfáltica superior, si afectar las capas asfálticas subyacentes.

Causas:

❖ Limpieza insuficiente previa a tratamientos superficiales

❖ Espesor insuficiente de la capa de rodadura asfáltica

❖ Mezcla asfáltica muy permeable.


Figura 12

Descascaramiento.


pavimentos flexibles por Universidad nacional de Colombia e Instituto nacional de

vías, (2006).

8.1.6. Baches

Desintegración total de la capa asfáltica que deja expuesto los materiales granulares lo

cual lleva el aumento del área afectada y al aumento de la profundidad debido a la acción

de tránsito. Dentro este tipo de deterioro se encuentras ojos de pescado que corresponde a

baches de forma redondeada y profundidad variable, con bordes bien definidos de una

deficiencia localizada en las capas estructurales (Grupo Tecnico - Convenio 587 de 2003,

2006).

Constituyen la manifestación ultima a la que se llega por evolución de otros daños como

consecuencia de la falta de mantenimiento oportuno. A media que progrese el deterioro del

pavimento, los baches aumentan la profundidad, número y extensión; este proceso se


acelera debido a la retención de aguas en las actividades abiertas y su infiltración a las

capas inferiores (Departamento de admisiones y evaluación de pavimentos, 2016).

Causas:

❖ Retención de aguas en zonas fisuradas.

❖ Falta de mantenimiento.

❖ Evolución de otros daños (agrietamientos, piel de cocodrilo, hundimientos)

❖ Retención e infiltración de aguas deprimidas.

❖ Deficiencia de espesores de capas estructurales.

❖ Zonas del pavimento o subrasantes es muy débil.

Figura 13

Baches (BCH)



(2006).


8.1.7. Parches

Los parches corresponden a áreas donde el pavimento original fue removido y

reemplazado por un material similar o diferentes, ya sea para reparar la estructura (a nivel

de concreto asfaltico o hasta los granulares) o permitir la instalación o reparación de alguna

red de servicio (Grupo Tecnico - Convenio 587 de 2003, 2006).

Área donde el pavimento original ha sido removido y reemplazado parcial o totalmente

con materiales similares a los originales o eventualmente diferente, con el propósito de

reparar el pavimento existente. Se trata de trabajo de mantenimiento que implica

necesariamente una alteración en la continuidad de la superficie y/o estructura del

pavimento (Departamento de admisiones y evaluación de pavimentos, 2016).

Causas:

❖ Procesos constructivos deficientes

❖ Solución a un daño inicial que alcanza niveles de severidad.

❖ Corrección de reparación defectuosa.

Figura 14

Parches (PCH)




vías, (2006).

8.1.8. Exudación

La exudación es una película de material bituminoso que se extiende sobre una

determinada área del pavimento, creando una superficie brillante, resbaladiza y reflectante

que generalmente llega a ser pegajosa (durante tiempo cálido). Debido a que el proceso de

exudación no es reversible durante el tiempo frío, el asfalto se acumulara en la superficie

(Pichilingue, 2012).

En algunos casos puede manifestarse acompañado de ahuellamientos.

Causas:

❖ Cantidades excesivas de asfalto.

❖ Asfaltos muy blandos.

❖ Excesiva dotación de asfalto en el riego de la liga.

❖ Sobre compactación de la mezcla o tratamiento asfalticos o dosificación para

condiciones de transito menores que las reales.

Figura 15

Exudación (EX)




vías, (2006).

8.1.9. Afloramiento de Agua

Ascenso de agua capilar a la superficie del pavimento a través de los puntos más débiles

y fisuras de rodamiento. Se presenta una forma de mancha de agua alrededor de tales

puntos, por lo general después de una lluvia intensa con frecuencia suele ir acompañada de

otras manifestaciones. el agua forzada a través de grietas y poros por la presión que ejercen

las cargas dinámicas del tránsito, suele arrastrar material fino en suspensión que se deposita

en la superficie; pueden ocurrir también leves depresiones, o por el contrario levantamiento

en áreas circulares de aproximadamente 25 cm de diámetro (Departamento de admisiones

y evaluación de pavimentos, 2016).

Presencia de líquido en la superficie del pavimento en instantes en los cuales no está

lloviendo.

Destrucción progresiva del pavimento bajo la acción del agua. Desprendimiento de

agregados del revestimiento asfaltico y formación de baches (Departamento de admisiones

y evaluación de pavimentos, 2016).

Causas:

❖ Filtración de agua.

❖ Ausencia o inadecuado sistema de subdrenaje.


❖ Agua atrapada en una capa relativamente porosa entre dos capas

impermeables.

❖ Desplazamiento del agua reposada en interior del pavimento.

❖ Desplazamiento del agua a través de áreas débil de capacidad.

Figura 16

Afloramiento de agua

a) b)

Nota Fuente: Afloramiento de agua, inspección visual Togüi - Moniquirá [Fotografía A y

B], por Wilson Enrique Amaya Tequia, (2017).


9. Conclusiones y Recomendaciones

➢ Los métodos de diseño, cuentan con diferentes variables o parámetros que pueden

generar alguna variación en el dimensionamiento, que se necesitan para el diseño de

una estructura de pavimento flexible.

➢ El método de la AASHTO considera parámetros más rigurosos relacionando las

variables de serviacibilidad, confiabilidad, desviación estándar, drenaje, tránsito y

el método racional combina conceptos como la resistencia a la fatiga, relación de

poisson que se relaciona con el método de la SHELL.

➢ Las patologías más comunes que se pueden hallar en el pavimento flexible son

fisuras, hundimientos, ahuellamientos, baches, exudación, piel de cocodrilo,

parches.

➢ En el pavimento flexible se presentan fallas o patologías, de estas mismas se van

generando progresos del daño a corto o largo plazo, creando así una nueva patología.

➢ Se debe buscar el método de diseño que se amolde a la calidad de la información

que se tiene, con una buena caracterización de la subrasante, estimación tránsito,

correcta elección material y caracterización; para el éxito de una estructura de

pavimiento.

➢ El mantenimiento y estabilización de una vía, minimiza los deterioros generados por

el transito previniendo daños y costos de gran elevación al ser reparados; con el fin

de tener una mayor seguridad en los usuarios.


10. Glosario

➢ AASHTO: Acrónimo de American Association of state highways and transit

officials (asociación americana de oficiales de carreteras estatales y trasportes)

(AASTHO-1993.).

➢ Asfalto: Originalmente fue conocido como bitumen. Es líquido, viscoso, color negro

o gris oscuro. Los compuestos básicos son los hidrocarburos y derivados. Además,

es un material super impermeable, adherente e ideal para construir pavimento

(Rocas y minerales, 2016).

➢ Base: Capa que se encuentra bajo la capa de rodadura de un pavimento asfaltico.

Debe poseer alta resistencia la deformación, para soportar las altas presiones que

recibe (INVIAS, 2007).

➢ Berma: Fajas comprendidas entre los bordes de la calzada y las cuentas. Sirven de

confinamiento lateral de la superficie de rodadura, controlan la humedad y las

posibles erosiones de la calzada (INVIAS, 2007).

➢ Bituminoso: componente orgánico llamado betún, cuta característica es la

impermeabilidad.

➢ Carga: Peso que lleva algo o alguien, o que es capaz de llevar. (Básico escolar, 2015)

➢ Carretera: Camino pavimentado para el tránsito de vehículos.

➢ CBR: Ensayo de relación de soporte de california; mide la resistencia al esfuerzo

cortante de un suelo para poder evaluar la calidad del terreno para subrasante y base

de pavimentos (Construmatica, s.f.).

➢ Concreto asfáltico: Es un material compuesto por agregados embebidos en una

matriz de cemento asfaltico que llena el espacio dejado por estos los une. El cemento


asfaltico se mantiene flexible y provee integridad estructural cubriendo los

agregados y dándole a la mezcla propiedades cohesivas (Hugo, 2012).

➢ Deformación: Cambio que sufre un cuerpo o cosa tras haberle aplicado una serie de

fuerzas externas, como tensión o compresión, que producen la variación de su

tamaño o forma natural (Significados, 2019)

➢ Desplazamiento: Se entiende como el movimiento realizado por un cuerpo que se

desplaza, que se traslada, de un lugar a otro. (Raffino, 2020)

➢ Diseño: El momento del diseño implica una representación mental y posterior

plasmación de dicha idea en algún formato gráfico (visual) para exhibir cómo será

la obra que se planea realizar. (Copyright, 2008)

➢ Esfuerzo: La fuerza que se aplica contra algún impulso o resistencia (Significados ,

2018).

➢ Ejecución: Realización o la elaboración de algo, al desempeño de una acción o tarea,

o la puesta en funcionamiento de una cosa (Significados, 2019).

➢ Espesor: Se denomina espesor al grosor de un elemento: es decir, a qué tan grueso,

abultado o ancho. La idea de espesor también puede vincularse a la condensación o

la densidad de una sustancia. (Porto & Gardey, definicion.de, 2017)

➢ Estructura: Elementos que cumplen la función de resistir las cargas. Pera ello la

condición de estabilidad y equilibrio.

➢ Fatiga: Progresivo cambio estructural o rotura en un área localizada de un material

que está sometido a la acción de fuerza cíclicas repetidas por debajo de su resistencia

a la tracción.


➢ Fenómeno: cosa extraordinaria y sorprendente. (Básico escolar, 2015)

➢ Infiltración: el termino infiltración se refiere a la acción de introducir o infiltrar una

sustancia líquida en el suelo. (Significados, 2018)

➢ IN-SITU: Ensayos geotécnicos, constituyen una serie de técnicas variadas e

independientes con un objeto común; caracterización física y mecánica de las capas

que componen el suelo a través de parámetros medidos en el propio medio natural.

➢ Material: relativo a los aspectos físicos o corporales. cualquiera de los componentes

necesarios para hacer o construir algo. (Básico escolar, 2015)

➢ Método: Es un modo, manera o forma de realizar de forma sistemática, organizada

y/o estructurada. Hace referencia a una técnica o conjunto de tareas para desarrollar

una tarea. (Significados, 2018)

➢ Obra: la palabra provine del latín “opera” que quiere decir trabajo; cosa hecha o

producida por un individuo o varios. Este término se le atribuye a la estructura de

una edificación o construcción que está en proceso de ajuste o arreglo.

(conceptodefinicion.de, 2015)

➢ Patología: Comportamiento del suelo debido a los esfuerzos no controlados puede

generar lesiones (Construmatica, s.f.).

➢ Pavimento flexible: Tipo de pavimento constituido por una capa de rodadura

bituminosa apoyada generalmente sobre capas de material no ligado (INVIAS,

2007).

➢ Procedimiento: Consiste en seguir ciertos pasos predefinidos para el desarrollar una

labor de manera eficaz (Porto & Gardey, Definiciones, 2008).


➢ Variables: Representa a aquello que varía o que está sujeto a algún tipo de cambio

(Porto & Gardey, Definiciones, 2008).

➢ Subbase: Se encuentra entre la base y la subrasante en un pavimento asfaltico.

Debido a que está sometido a menores esfuerzos que la base.

➢ Subrasante: Superficie especialmente acondicionada sobre la cual se apoya la

estructura del pavimento (INVIAS, 2007).

➢ Superficie: contorno o límite de los cuerpos que limita el espacio que ocupan y los

separa del espacio circundante. Extensión de tierra. Aspecto exterior de algo.

(Básico escolar, 2015)


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