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Soluciones Alternativas y Tratamientos para Vías de Bajo
Volumen de TráficoCarlos M. Chang, Ph.D., P.E.
Temario
1. Objetivo2. Conceptos Fundamentales3. Aspectos Técnicos4. Estabilización de Suelos5. Tratamientos Superficiales6. Comentarios sobre Seguridad Vial7. Recomendaciones Finales
Presentar alternativas de diseño, construcción, y mantenimiento para vías de bajo volumen de tráfico y destacar la importancia de una adecuada gestión vial integral para conservarlas en buena condición.
Objetivo
El Pavimento es una estructura de varias capasconstruida sobre la subrasante del camino pararesistir y distribuir los esfuerzos originados por losvehículos y mejorar las condiciones deseguridad y comodidad para el tránsito.
La Subrasante es la superficie terminada de lacarretera nivel de movimiento de tierras (corte yrelleno), sobre la cual se coloca la estructura delpavimento.
Definiciones Básicas
Características Generales de las Vías de Bajo Volumen de Tráfico- Alto potencial de influenciar en el desarrollo
económico y social en las comunidades.
- El tipo de tráfico que circula por las vías de bajovolumen de tráfico (motorizado y no motorizado).
- Velocidad por la que circula en las bajosvolúmenes de tráfico.
- Dificultad en mantener una transitabilidad continua durante todas las estaciones climáticas.
Distribución de la Red VialGranjas Caseríos Aldea Centro de
ComercioCentro Distrital Centro Regional Capital /
PuertoInfraestructura de Transporte Típica Trocha Trocha / Sendero Sendero / Camino
TierraCamino Tierra o
Grava 1-2 carriles Camino Grava o TS
1-2 carriles, Camino TS o CA
Tráfico Típico TNM TNM TNM0-5 TMD 5-50 TMD
TNM >100 TMD >1500 TMD20-200 TMD
Distancia Típica 1-5 Km. 1-10 Km. 5-20 Km. 10-50 Km. 20-100 Km. 50-200 Km.% del Valor del Patrimonio Vial
% de la Red Vial
Responsabilidad
Tipo de Red Vial Infraestructura de Transporte Rural Caminos Principales, Provinciales y Municipales
Comunidad
Gobierno LocalGobierno Provincial / Central
0%
40%
20%
0%
20%
40%
“Trochas” “Caminos” “Carreteras”Fuente: BANCO MUNDIAL
Red Vial Primaria• Carreteras con 2 o mas carriles• Carreteras asfaltados o con concreto• Tráfico mayor que 500 TMD• Tráfico de larga distancia• Función esencialmente económica• Enfoque es la reducción del costo del
transporteAnálisis Costo Beneficio (CB) utilizando el
modelo HDM-4Fuente: BANCO MUNDIAL
Red Vial Secundaria• Carreteras y Caminos de 1.5 a 2 carriles• Caminos no revestidos o revestidos (asfalto
concreto, tratamientos superficiales)• Tráfico menor que 500 TMD• Traficó de media distancia• Función económica y social• Enfoque es la reducción del costo del
transporte, midiendo también el impacto social
Análisis Costo Beneficio (CB) utilizando el modelo RED o el modelo HDM-4
Fuente: BANCO MUNDIAL
Red Vial Terciaria• Caminos de 1 a 2 carriles• Caminos o trochas no revestidas en su gran
mayoría • Tráfico menor a 50 TMD • Tráfico de corta distancia• Función esencialmente social• Enfoque es el impacto social, midiendo la
eficiencia de las inversiones y/o un criterio múltiple
Análisis Costo Eficiencia (CE) o AnálisisCriterio Múltiple (CM)
Fuente: BANCO MUNDIAL
Clasificación FuncionalCaminos Calles y
Caminos Principales, Provinciales y Municipales Infraestructura de Transporte Rural AvenidasRed Vial Primaria Secundaria Terciaria UrbanaClasificación Funcional Arterial Colector AccesoResponsabilidad Nacional Provincial o Municipal Gobierno Local Comunidad Municipal
Regional (Urbanos)% de la Red Vial +- 10% +- 10% +- 10% +- 70% N.A.
Características Físicas2 o mas carriles pavimentados
1.5 a 2 carriles pavimentados o en grava
1 a 2 carriles en grava o tierra
Senderos o Trochas
Normalmente tramos de 50 a
200 Km.Normalmente tramos de 20 a 100 Km.
Normalmente tramos de 5 a 20
Km.
Normalmente tramos de 1 a 5
Km.
Características de Tráfico > 500 TMD 50-500 TMD < 50 TMD + Mucho TNM
Esencialmente TNM
Evaluación Económica Si Si No NoEvaluación Social No Complementar Si SiEvaluación Financiera Peajes No No NoEvaluación Técnica Si Si Si NoEvaluación Medio Ambiental Si Si Si NoEvaluación de Seguridad Vial Si Si Si No
Fuente: BANCO MUNDIAL
CAMINOS CON SUPERFICIE DE RODADURA NO REVESTIDAa. Caminos de tierra, constituidos por suelo natural y
mejorado con grava seleccionada por zarandeo.b. Caminos de grava (lastrados), constituidos por una
capa de revestimiento con material natural pétreo,seleccionado manualmente o por zarandeo, de tamañomáximo de 75 mm.
c. Caminos afirmados, constituidos por una capa derevestimiento con materiales de cantera, dosificadosnaturalmente o por medios mecánicos (zarandeo), con unadosificación especificada, compuesta por una combinaciónapropiada de tres tipos de material: piedra, arena y finos oarcilla
d. Caminos afirmados con superficie de rodaduraestabilizada.
CAMINOS CON SUPERFICIE DE RODADURAREVESTIDA
Pavimentos flexibles:Compuestos por capas granulares (subbase y basedrenantes) y una superficie de rodadura bituminosa enfrío como: tratamiento superficial bicapa, lechadaasfáltica o mortero asfáltico, slurry seal,micropavimento en frío, macadam asfáltico, carpetasde mezclas asfálticas en frío.
Pavimentos semi-rígidos: conformados por capas asfálticas (base asfáltica ycarpeta asfáltica en caliente); también se consideracomo pavimento semirrígido, la estructura compuestapor carpeta asfáltica en caliente sobre base tratadacon cemento o base tratada con cal. Dentro del tipo depavimento semirrígido, se ha incluido también lospavimentos adoquinados.
Pavimentos rígidos:conformados por losa de concreto de cementohidráulico y una subbase granular para uniformizar lascaracterísticas de cimentación de la losa.
Las soluciones básicas son alternativastécnicas, económicas y ambientales, queconsisten principalmente en la aplicación deestabilizadores de suelos, recubrimientosbituminosos y otros, posibilitando que las capasde rodadura de las carreteras de bajo volumen detráfico, tengan una mayor vida útil y presentenun mejor nivel de servicio.
¿ Qué son las soluciones básicas?
El mejoramiento de la vida útil, está referida a incrementar el periodo de diseño de 2- 5 años (afirmado) a 5- 10 años (solución básica), y la posibilidad de programar las actividades de mantenimiento periódico en tiempos previsibles, lo que no ocurre actualmente con las capas de afirmado sin revestimiento convencional.
Vida Util
OBJETIVO PRINCIPAL ES ESTABILIZAR CAMINOS SECUNDARIOS Y TERCIARIOS DE LAS REDES VIALESPARA MANTENER COMUNICACIÓN CON LAS COMUNIDADES
Ing. Sion Atencio – MOP Panama
De este modo, las soluciones básicas además delos beneficios de orden técnico y económicoantes mencionados, tienen efectos sociales yambientales favorables, que se logran en lazona de influencia de la carretera, plasmados enla mejora de la calidad de vida de la población(habitantes aledaños y usuarios), menorescostos de operación de los vehículos, menorimpacto ambiental sobre los recursos hídricos ycalidad del aire, principalmente.
Beneficios
La estabilización de suelos se define como elmejoramiento de las propiedades físicas de un suelo através de procedimientos mecánicos e incorporaciónde productos químicos, naturales o sintéticos.
La estabilización de suelos consiste en dotar a losmismos, de resistencia mecánica y permanencia detales propiedades en el tiempo. Las técnicas sonvariadas y van desde la adición de otro suelo, a laincorporación de uno o más agentes estabilizantes.Cualquiera sea el mecanismo de estabilización, esseguido de un proceso de compactación.
Razones para Estabilizar Suelos
Mejorar la Propiedades de los Suelos Cambio de Volumen Resistencia a la Humedad Compactibilidad
Rápida ConstrucciónAdecuada Plataforma de TrabajoMejora la Capacidad de Soporte de la
Subrasante
Principales Criterios de Aplicación
Las condiciones climáticas de cadaproyecto (temperatura y precipitacionespluviales), según su ubicación (costa, sierra yselva), es determinante para la selección de laalternativa de solución. Por ejemplo, con unestabilizador que funciona bien en una carreterade la costa, no se obtendría el mismo resultado enla sierra o selva.
AGENTES ESTABILIZADORES
• CEMENTO PORTLAND– Gravas, arenas y limos.– Suelos con baja plasticidad.
• CAL VIVA O CAL HIDRATADA.– Suelos con 10% o más de arcilla.
• ASFALTOS.– Suelos granulares.
• CLORURO DE SODIO Y CALCIO.– Suelos con gradación ideal y excelente capacidad de carga.
• ESTABILIZADORES QUIMICOS– Suelos de granos finos arcillosos.(Polímeros y Enzimas)
Ing. Sion Atencio – MOP Panama
METODOS DE ESTABILIZACIÓN DE SUELOS
• MECÁNICOS (peso volumétrico)• DRENAJES (consolidación)• ELECTRICOS (electrosmosis)• QUIMICOS (Puzolanas. Polímeros, Enzimas,
aceites, asfaltos,etc.)
TODAS LAS ESTABILIZACIONES SON CORRECTIVAS Y PREVENTIVAS CONTRA LAS CONDICIONES ADVERSAS DURANTE LA CONSTRUCCIÓN Y LA VIDA DE LA OBRA.
Ing. Sion Atencio – MOP Panama
Modificación de Suelos
Cambio inmediato de las propiedadesde un suelo para que las operacionesde construcción puedan progresar. Los cambios pueden no serpermanentes.
Normalmente es utilizado para crearuna plataforma de trabajo que facilite la construcción del pavimento
Estabilización de Suelos
Cambio permanente de las propiedadesde un suelo de tal manera que loscambios en las propiedades se mantengan a lo largo de la vida enservicio del pavimento.
Estabilización de la Subrasante, Subbase, o Base Granular
Intercambio Catiónico
+
++
+ +
+
+
++ +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++++
++++++
++++
++++
++++
Partícula de Arcilla
Superficie de ArcillaCargada Negativamente
Distancia Original
Distanciareducidadespués delintercambioionico y encogimientode la capade agua
Iones de Sodio
Iones de Calcio
Dipolar H2O
+_
+_
+_ +_
+_
+_
+_
+_
+_ +_ +_ +_ +_ +_
+_ +
_ +_
+_ +
_
+_
+_
+_ +
_ +_
+_ +
_
+_ +_ +_+_
+_ +_ +_
+_
+_
+_
Floculación/Aglomeración
Partículas No Estabilizadas de Arcilla
Arcilla Depués de floculación/aglomeración
Mecanismos de Estabilización
Mecanismo Suelo Arcilloso
Suelo Arenoso
Intercambio Catiónico X
Floculación X
Aglomeración X
Hidratación X X
Reacción Puzolánica X
Principales Criterios de Aplicación La aplicación de la solución más adecuada, es de acuerdoa las características particulares de cada proyecto,principalmente en función a su ubicación y tipo de suelopredominante.
Por consiguiente, no hay solución de caráctergeneral, debiendo seleccionarse la alternativa aplicablea cada proyecto, por cuanto no es posible utilizarindistintamente un determinado estabilizador, en diversostipos de suelos y/o condiciones climáticas.
1-VENTAJAS TECNICAS DE LA ESTABILIZACION
REDUCE EL INDICE PLASTICO (LL , LP ).
AGLOMERA LAS PARTICULAS BAJO LA MALLA # 40.
INCREMENTA SIGNIFICATIVAMENTE EL CBR (resistencia mecánica).
REDUCE LAS EXPANSIONES Y CONTRACCIONES DEBIDAS A LOS CAMBIOS DE HUMEDAD (estabilidad volumétrica).
INCREMENTA LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN INCONFINADA.
Aplicación de uno o más riegos alternados de asfalto y de agregado sobre una capa granular (generalmente base ).
Propósito:
- Otorgar una cubierta impermeable a la superficie existente ( base granular ).
- Proveer una adecuada resistencia a la acción abrasiva del tránsito.
TRATAMIENTO SUPERFICIAL
Dependiendo del número de riegos los tratamientos superficiales se clasifican en :
• Simples• Múltiples
Tratamiento Superficial Simple: Cuando se trata de una única aplicación de asfalto seguida de un riego de agregado.
Tratamiento Superficial Múltiple: Si son dos ómás los riegos alternados de asfalto y agregado.
TIPOS DE TRATAMIENTO SUPERFICIAL
Evitar el polvo y la contaminación del aire
Evitar la penetración de agua en las basesgranulares.
Brindar una superficie de rodadura económica y duradera a caminos con base granular y con niveles de tránsito medios a bajos.
FUNCIONES DEL TRATAMIENTO SUPERFICIAL
Tratamientos Superficiales Simples:
Consiste en una sola aplicación uniformemente distribuida de ligante bituminoso, seguido de una aplicación de árido de tamaño tan uniforme como sea posible. Esta se realiza sobre una superficie acondicionada y con una estructura apropiada a las condiciones de solicitación a que va a estar expuesta.
TIPOS DE TRATAMIENTO SUPERFICIAL
Tratamientos Superficiales Dobles:
Son dos riegos alternados y uniformemente distribuidos de ligante bituminoso y árido sobre una superficie acondicionada previamente. El tamaño medio del árido de cada distribución sucesiva es la mitad o menos del tamaño medio de la capa precedente. El espesor total es aproximadamente igual al tamaño máximo nominal del árido de la primera aplicación.
-
TIPOS DE TRATAMIENTO SUPERFICIAL
Tratamientos Superficiales Simples:- Espesor aproximado de 10 a 12,5 mm.
(Tamaño Máximo del agregado utilizado)- Utilizados como sello en la superficie de rodadura
Tratamientos Superficiales Dobles:- Espesor aproximado es de 20 a 25 mm.(Tamaño Máximo del agregado de la 1ª aplicación).
- Utilizados principalmente para mejorar el estándar de caminos con volúmenes de tránsito medianos a ligeros.
TIPOS DE TRATAMIENTO SUPERFICIAL
Para un buen comportamiento del tratamientosuperficial, el asfalto a utilizar deberá cumplir al menos con los siguientes requisitos básicos:
- Al momento del riego que este lo suficientemente fluido tal que permita lograr una aplicación uniforme.
- En el momento de aplicar el agregado debe tener unna viscosidad adecuada, de manera de desarrollar un embebido y adhesión rápida entre ligante y agregado, así como también con la superficie existente.
Materiales: Asfalto
- Al momento de dar pase al tránsito deberá tener la suficiente viscosidad para retener el agregado en su sitio y prevenir el desprendimiento de partículas pétreas con el paso de los vehículos.
- Cuando se aplique en la cantidad adecuada no debe exudar ni despegarse del agregado con los cambios de clima.
Ejemplos: CRS-2 (Emulsión Catiónica de Curado Rápido), CA 120-150, Asfaltos Modificados con Polímeros (Estiro-Butadieno-Estireno – SBS)
Materiales: Asfalto
Emulsiones asfálticas: CRS-2 : 50 – 85°C
Otras emulsiones ( CRS-1 , RS-1 , RS-2 ) : 50 – 85°C
Cementos asfálticos: CA 120-150 : 145 – 165 °C
Temperatura de Aplicación del Asfalto
- Los agregados pétreos a emplear deberán cumplir con requisitos de tamaño, granulometría, forma, limpieza, desgaste y propiedades superficiales.
- Debe ser en lo posible de un solo tamaño.- Idealmente debe ser de forma cúbica.- Debe estar limpio.- Debe estar compuesto por partículas sanas y
que no se rompan al paso del rodillo.
Materiales: Agregados
Desgaste Los Angeles (%) Máx. 25 Indice de Lajas (%) Máx. 30 Partículas chancadas (%) Mín. 70 Partículas lajeadas (%) Máx. 10 Desintegración con sulfato de sodio (%) Máx. 12 Adherencia Método Estático (%) Mín. 95 Fino por lavado (%) Máx. 0,5
Materiales: Requisitos de Calidad de los Agregados
Distribuidor de AsfaltoCamión con tanque aislado, bomba de presión, barra distribuidora, Sistema de control de cantidadde asfalto, termómetro.
Esparcidor de agregado ( gravilladora )Equipos autopropulsados
RodillosNeumáticos y lisos
BarredoraBarredoras mecánicas autopropulsadas
Equipo Utilizado para la Construcción de los Tratamientos Superficiales
Factores a Considerar para un Buen Comportamiento de los Tratamientos Superficiales
Análisis de calidad del asfalto
Análisis de calidad de los agregados pétreos
Dosificación
Verificación memoria de cálculo
Ajuste de parámetros de diseño en el campo
Preparación de la superficie
Calidad, terminación y barrido de la superficie
Imprimación
Factores a Considerar para un Buen Comportamiento de los Tratamientos Superficiales
Condiciones climáticas- No trabajar con neblina o amenaza de lluvia- Temperatura ambiente > 10ºC ( subiendo )
Distribuidor de asfalto- Control de temperatura del asfalto en el estanque- Altura correcta de la barra de riego- Abertura de boquillas- Limpieza de boquillas- Presión de bombeo- Control de velocidad del camión
Factores a Considerar para un Buen Comportamiento de los Tratamientos Superficiales
Distribuidor de agregado- Condiciones mecánicas adecuadas para asegurar
uniformidad en la distribución.
Rodillos- Selección del equipo y Nº de unidades necesarias- Peso y/o presión de contacto
• Ejecución y control- Secuencia constructiva- Control de dosis de riegos ( asfalto y agregado )- Procedimiento de rodillado- Barrido
Factores a Considerar para un Buen Comportamiento de los Tratamientos Superficiales
• Control de tránsito- Durante el desarrollo de la obra y una vez terminada
• Personal idóneo- Operadores de equipos- Laboratoristas Viales
REPÚBLICA DE NICARAGUAMINISTERIO DE TRANSPORTE E
INFRAESTRUCTURA
CAMINOS RURALES Y DESARROLLO A TRAVÉS DE
ADOQUINADO
MAYO 2015
CAMINOS RURALES ATRAVEZ DE MODULOS COMUNITARIOS DE ADOQUINADO EN
NICARAGUA• A partir del año 1996, el Banco Mundial a
través de la AIF y el GON han trabajado dela mano con la implementación de cincoprogramas de Rehabilitación yMantenimiento de Caminos Rurales através de Modulo Comunitarios deAdoquinado ( MCA´s) . En el año 2012 elBCIE suma sus esfuerzos y comenzó areplicar el modelo del programa deadoquinado con MCAS para la ejecución desus proyectos con destino a los sectoresRurales del país.
• Hasta la fecha se han construido un totalde 1175.8 Km
OBJETIVOS DEL PROGRAMA DE CAMINOS RURALES ATRAVES DE MCA
Objetivo Principal: La solución integral a la red vial rural ligada al sectorproductivo.
Objetivos Secundarios: Disminuir los costos de transporte.
Promover el desarrollo socio-económico de losmunicipios y comunidades locales y de empresaspequeñas y medianas.
Disminuir la utilización de recursos norenovables.
Disminuir los costos de mantenimiento futuros.
Generar empleo a nivel local.
Promoción de la industria de la construcción,supervisión, etc.
Garantizar la transitabilidad permanente duranteel año.
Crear capacidades Técnicas- financieras en laspersonas de las zonas beneficiadas .
MARCO ESTRATEGICO DEL PROGRAMA DE ADOQUINADO A TRAVEZ DE MCAS
Generar formas alternativas deejecución de obras en formarápida y duradera (Mantto.tradicional vs adoquinado).
Mejorar y simplificar losprocesos de gestión de obrasen el MTI (diseño, contratación,supervisión, pagos).
Contribuir a la Estrategia deReducción de la Pobreza.
Quebrada Honda – San Francisco Libre, sección San Francisco Libre – Las Delicias (6.5 km)
Teustepe – San Jose de los Remates (13.42 Km)
SEGURIDAD VIAL
En los U.S. 70% de la red vial son de bajo volumende tráfico y se registran2.41 accidentes pormillón VMT comparadocon 1.56 accidentes pormillón en la vías de alto volumen de tráfico.
En Texas 40% de losaccidentes fueron fatales o resultaron enincapacidad comparadocon un 26% en otrasvías,
1. La recomendación general es REVESTIR las víasde bajo volumen de tráfico. Los tratamientossuperficiales tienen por finalidad, mejorar la vidaútil y nivel de servicio de las superficies derodadura de las carreteras no revestidas, quesufren rápido deterioro por efecto del tránsito y elclima, formándose baches, encalaminado,desprendimiento de agregados y emisión depolvo.
Recomendaciones
2. Los revestimientos permiten que las capas derodadura tengan menor grado dedeterioro, estén exentas de polvo, demandenmenor frecuencia de mantenimiento periódico, ypermitan el transito vehicular durantecualquier época del año.
Recomendaciones
3. Los tratamientos superficiales pueden implicar una mayor inversión inicial por la incorporación de un estabilizador al material conformante de la capa de base y un recubrimiento.
… mayor vida útil y menores costos de las actividades de mantenimiento, durante el periodo de servicio del proyecto, implicando una mejor utilización de los recursos.
Recomendaciones
Costos Totales
• Construcción/Rehabilitación
• Mantenimiento
• Costos de Operación de Vehículos
• Tiempo de Pasajeros y Carga
• Accidentes
= Costos de la agencia
+ Costos de los Usuarios de la Carretera
CB
Costos Totales
Costos Totales de la Sociedad
Mejorar Estándar
Costos de la Agencia
Costos del Usuario
CB
Es necesario difundir tecnologías aplicables a la construcción, rehabilitación, mejoramiento y mantenimiento de la infraestructura vial, brindando apoyo a través de normas y especificaciones a soluciones alternativas orientadas a un mejor desempeño de las vías de comunicación y a una gestión más eficiente de los recursos disponibles.
Plan de Acción
La infraestructura vial es NUESTRO PATRIMONIO, un bien de capital muy importante y de alto costo para un país.
Las carreteras representan del esfuerzo no sólo en inversión monetaria, sino también en el esfuerzo personal de millones de pobladores por integrarse.
Reflexión Final