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8. DIAGNSTICO DEL PAVIMENTO

El diagnstico de la estructura de pavimento del corredor en estudio, se estableci a partir de su

evaluacin, desde la perspectiva del estado superficial y del estado mecnico, de acuerdo con

las siguientes actividades:

8.1 EVALUACIN DEL ESTADO SUPERFICIAL

Permite calificar las fallas de acuerdo con el tipo, severidad y extensin de las mismas y

determinar la influencia del perfil longitudinal de la va en la calidad de la rodadura. Su

determinacin involucra:

a. Inventario de Daos: Este procedimiento determina las caractersticas superficiales de la

estructura de pavimento, mediante una observacin visual y registro detallado del tipo,

extensin y severidad de los daos que la misma evidencia, a partir de las definiciones

establecidas en el Manual de Diagnstico del IDU. Este inventario se registr para cada uno

de los segmentos del corredor, que fueron identificados mediante el ((-ID, a partir de los

daos registrados en la Tabla 3. Los resultados se presentan en el ANEXO 2.

TABLA 3. IDENTIFICACIN DEL TIpo DE FALLOS - IDU

1 Losas Subdivididas 10 Fisuramiento Longitudinal

2 Dislocamiento 11 Fisuramiento Transversal

3 Fisura Longitudinal 12 Desgaste Superficial

4 Fisura Transversal 13 Ahuellamiento

5 Fisura Diagonal y de Esquina 14 Exudacin

6 Deficiencias material Sello 15 Corrugaciones y Desplazamiento7 Bache - Desintegracin Total 16 Piel de Cocodrilo8 Desgaste Superficial 17 Baches

9 Desportillamiento 18 Hundimiento

19 Fisuras en Bloque

Fuente: Manual de Diagnstico de !DU. Contrato Idu 092 de 2005

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b. Medicin del ndice de Rugosidad Internacional - IRI: Determina las variaciones relativas del

perfil longitudinal de cada uno de los segmentos del corredor. La medicin se realiz con el

rugosmetro MERLIN, previa verificacin de su estado de calibracin. Su cuantificacin es

uno de los factores principales para determinar el nivel de servicio, as como tambin para

establecer los criterios bsicos para la definicin de sectores homogneos, y para la

planificacin del mantenimiento vial y los costos de operacin. Los resultados se presentan

en las matrices de Diagnstico e Intervencin del Corredor Vial (Numeral 8.4, del presente

documento).

c. Determinacin de la Condicin Superficial del Pavimento: Para cada uno de los segmentos

del corredor vial se determin la condicin Global del Pavimento, en funcin de la

Metodologa PAVER, desarrollada por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos. Esta

metodologa se fundamenta en establecer un valor deducible (Pn), para cada tipo de falla

segn el porcentaje de dao y su severidad, que luego, mediante una expresin matemtica

sencilla, permite calcular el valor del MOR (Modified Distress Ratio) o condicin de falla del

pavimento por segmento. Para obtener los valores de Pn, se emplean las grficas calibradas

por TNM en el Documento Maestro de Inventario y Diagnstico Vial IDU-2000, para cada

tipo de dao, segn su severidad y extensin. Una vez se cuenta con la informacin del MDR

y con base en el ndice de Rugosidad Internacional (IRI) se obtiene el Overall Pavement

Index (OPI), el cual permite clasificar el desempeo funcional del pavimento. Las

expresiones utilizadas para el clculo del MOR y OPI son las siguientes, y los resultados

obtenidos se presentan en las matrices de Diagnstico e Intervencin del Corredor Vial

(Numeral 8.4, del presente documento).

Clculo del MDR:

MDR = 100 -j(fPn, 2)Donde:

MOR: Modified Distress Ratio, en espaol, ndice de Fallas Superficiales, vara de O a

100, donde, O simboliza una va completamente destruida y 100 una va en

perfecto estado superficial, de acuerdo con lo presentado en la Tabla 4. Es

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posible que durante el desarrollo de los clculos se encuentre un valor negativo

para el MOR pero por definicin se debe adoptar un valor mnimo de cero (O)

TABLA 4. INTERVALOS DE MDR

Estado Superficial Intervalo MOR

Excelente 100 y 79

Bueno 78 y 59

Regular 58 y 40

Malo 39 y O

Fuente: Manual de Diagnstico de !DU. Contrato ldu 092 de 2005

Pni: Peso de ponderacin del dao. Se obtiene de las curvas del sistema PAVER,

calibradas por TNM.

Clculo del OPL

((Se (o 198-02611111) )JO'12

OFf =MDRxS

Donde:

OPI: Overall Pavement Index, en espaol, ndice de Condicin Global del Pavimento.

Valor que permite calificar y clasificar la condicin superficial de la estructura de

pavimento, en trminos de serviciabilidad, movilidad, seguridad y comodidad. Se

tiene una valoracin de OPI = O para pavimentos en psimo estado y de 100 parapavimentos en excelente estado.

MOR: ndice de fallas superficiales.

IRI: ndice de Rugosidad Internacional (m/km)

De acuerdo con los lmites establecidos por el IDU sobre niveles aceptables de servicio, se

presenta en la Tabla 5 y la Tabla 6 los intervalos de IRI, MDR Y OPI, en relacin a la

clasificacin por color y al tipo de intervencin, respectivamente.

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Rev.: 1Hoja 22 15-11-07

(

TABLA 5. INTERVALOS DE IRI, MOR, OPI y ALTERNATIVA DE INTERVENCIN

Intervalo Intervalo Intervalo Tipos de Intervencinde IRI de MDR de OPI

0-6 79 - 97 70 - 100Mantenimiento RutinarioMantenimiento Peridico con un bajo nivel

7-9 40 -78 30 -70Mantenimiento RutinarioMantenimiento Peridico con un nivel medio a alto

> 10 0-39 0-30Rehabilitacin y/o ConstruccinMantenimiento Rutinario Posterior

FUENTE: MANUAL DE DIAGNOSTICO DEL IDU

TABLA 6. INTERVALOS DE IRI, MOR, OPI y CLASIFICACIN POR COLOR

Intervalo Intervalo Intervalo Calificacin Clasificacinde IRI de MDR deOPI

0-4 79-100 71-100 Excelente Verde

5-6 59-78 51-70 Bueno Amarillo

7-9 40-58 31-50 Regular Naranja

> 10 0-39 0-30 Malo RojoFUENTE: MANUAL DE DIAGNOSTICO DEL IDU

Conforme a la tabla anterior se presentan las siguientes definiciones:

:~ Mantenimiento Rutinario: Actividad tendiente a conservar la vida til de la estructura de

pavimento. Constituye una prctica preventiva y comprende las siguientes actividades: sello

de fisuras, limpieza de drenajes (alcantarillas, pozos de inspeccin, sumideros), limpieza de

obras adyacentes, demarcacin horizontal, limpieza de seales verticales.

tI Mantenimiento Peridico: Actividad tendiente a garantizar el perodo de vida til de la

estructura de pavimento. Puede constituir una prctica preventiva ylo correctiva, comprendelas siguientes actividades: parcheo, bacheo, colocacin de sobrecarpeta para mejorar

~ -regularidad superficial (sin aporte estructural).

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Rehabilitacin: Actividad necesaria para recuperar las condiciones iniciales de soporte de

carga y de estado superficiales de la estructura de pavimento, as como su nivel de servicio

en trminos de seguridad y comodidad. Constituye una prctica correctiva, comprende

actividades como: colocacin de sobrecarpeta de refuerzo (con aporte estructural) y/o

tcnicas alternativas como fresado y reciclado in situ, pudindose intervenir las capas

granulares superiores.

:-J Reconstruccin: Actividad que comprende la construccin de una estructura nueva a partir

de una existente, cuando sta no es apta para las condiciones de servicio y seguridad

necesarios y la rehabilitacin no es suficiente. Implica intervenciones profundas, incluyendo

el retiro y reconformacin de las capas inferiores de la estructura de pavimento. La

estructura es nueva, pero los materiales no necesariamente.

.......... "

:~ Construccin: Ejecucin de una estructura de pavimento nueva, sobre vas que por su

estado de deterioro se encuentran en afirmado, o que no existen. Este tipo de intervencin

se considera adems, cuando es necesario modificar el diseo geomtrico de la seccin

transversal existente.

8.2 EVALUACIN DEL ESTADO ESTRUCTURAL

Proporciona informacin detallada del estado del pavimento desde el punto de vista de su

respuesta mecnica, es decir, evala la capacidad de las capas que conforman el pavimento,

para soportar las solicitaciones externas, tales como cargas de trnsito y agentes de

intemperismo. Su determinacin involucra:

a. Medicin Deflectomtrica: Es una medida de la respuesta elstica del conjunto pavimento-

subrasante frente a una determinada solicitacin (accin de las cargas dinmicas o estticas

de los vehculos). Las medidas obtenidas son funcin directa de la energa del impacto, de la

rigidez del conjunto de las capas estructurales, la temperatura ambiente y la temperatura del

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pavimento, a partir de esta informacin se determina el mdulo equivalente de la estructura

(Ep), el nmero estructural efectivo (SNEfectivo)y las caractersticas de la subrasante (Mdulo

Resiliente -MR). Esta medicin se realiz con el equipo dinmico Falling Weight Deflectometer

(FWD), cada 50 m a lo largo de cada calzada. Los resultados se presentan en el ANEXO 3.

b. Determinacin del SN: El SN efectivo, se obtiene por retroclculo a partir de las deflexiones

medidas con FWD, empleando la Metodologa descrita en la pgina III-96 del documento

Guide for Design of Pavement Structures - AASHTO 1993. Los resultados se exponen en el

ANEXO 3 Y en las Matrices de Diagnstico e Intervencin del Corredor Vial (Numeral 8.4, del

presente documento). Las expresiones empleadas para el clculo son:

:~ Correccin por carga de las deflexiones: Dado que la reaccin al aplicar la carga no

siempre es constante, se requiere la correccin por carga, respecto con la normalizada

que es de 40 KN. Esta correccin se realiza aplicando la siguiente ecuacin:

Prdi = di x-

II Po

di: Deflexin del sensor i, corregida a la carga Pro

Deflexin del sensor i, medida en campo con la carga de aplicacin Po.

Pr: Carga a la cual se normalizarn las mediciones.

Po: Carga (en KN) aplicada en las mediciones de campo.

tJ Correccin por temperatura de las deflexiones: Considerando el espesor promedio de

carpeta asfltica y la temperatura a la que se realizaron las mediciones, se calcula el

factor que afecta las mediciones de deflexin, respecto con la temperatura normalizada

de 20 oc. Para la correccin se consider el pavimento con base granular convencional, yla siguiente expresin:

Df(T) = Factor (T) x Df(t)

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Df(T): Deflexin corregida.

Factor (T): Factor de correccin segn la AASHTO.

Df(t): Deflexin obtenida en campo.

Clculo del Mdulo Resiliente de la subrasante:

M . = C[0.24PJN !)/sci)o drr

MR: Modulo Resiliente de la subrasante, psi

C: La gua AASHTO recomienda un valor de 0.33

P: Carga aplicada, libras

dr: Deflexin a una distancia r desde el centro de la carga, pulgadas

r: Distancia desde el centro de la carga, pulgadas.

~: Clculo del Mdulo Equivalente de la estructura:

do: Deflexin medida en el centro del plato de carga, corregido a 20C

p: Carga del Plato, psi

a: Radio del plato de carga, pulgadas

D: Espesor total de la estructura de pavimento, pulgadas

MR: Mdulo de resiliente de la subrasante, psi

Ep: Mdulo efectivo de la estructura de pavimento, psi. Se obtiene por un proceso

iterativo.

hrsllh,'n td-e,(l~'S'l'IffU'11JUrba80;CP.Ht.I'' {,le tl'()cllmtm,la,~n

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Hoja 26 15-11-07

tl Clculo del Nmero Estructural efectivo:

SNeflivu = O.0045DifEP

8.3 CLASIFICACIN DE LOS CORREDORES VIALES

Con base en los ndices de Funcionalidad del Pavimento (MOR, IRI, OPI), el Nmero de Ejes

Simples Equivalentes (NESE) y el Nmero Estructural Efectivo (SNefectivo),se efecta la

clasificacin de los corredores viales con base en los diferentes rboles de decisin o

flujogramas que presenta el Manual de Diagnstico del IDU, donde se jerarquiza el tipo de

intervencin a realizar de acuerdo con la tipologa de colores (Ver Tabla 7).

TABLA 7. JERARQUIZACIN DE LAS VAS POR TIpOLOGA DE COLOR

L ]".

!=stado(le No. de Fichas DeScripcin de Intervencin\,

. ,.... ' CO.r1didn IDU

Se prev la realizacin de labores de mantenimientoVerde Excelente 1,4 Y 11 rutinario como actividades suficientes para sostener el

Estado de Condicin que presenta la va.Se prev la realizacin de actividades de mantenimientorutinario como actividades suficientes para sostener el

Amarillo Bueno 2, 5, 8, 12 Y 15 Estado de Condicin que presenta la va. A diferencia de lasverdes, estas vas tambin requerirn de obras y labores demantenimiento peridico,Se prev la realizacin de labores de mantenimientoperidico como las nicas posibles para lograr obtener un

Naranja Regular 6, 9, 13 Y 16Estado de Condicin bueno en el caso de presentarcapacidad estructural. De lo contrario se plantea lanecesidad de realizar actividades de rehabilitacin oreconstruccin.Se prev la necesidad de realizar actividades de

Rojo Malo 3, 7, 10, 14 Y 17 rehabilitacin o reconstruccin, Estas actividades seencuentran fuera del alcance de este contrato.

Fuente:ManualdeDiagnstico- IDU

De la metodologa del IDU, se toma como referencia nicamente la clasificacin por colores,

ms no la intervencin propuesta en los flujogramas, ya que sta se propone de acuerdo con las

condiciones propias del corredor en estudio.

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Hoja 27 15-11-07

8.4 RESULTADOS DEL DIAGNSTICO

De acuerdo con la metodologa expuesta anteriormente, se presenta en la siguiente pgina la

Matriz de Inventario y Diagnstico del corredor vial. Al respecto, cabe mencionar en cuanto al

estado superficial de la estructura de pavimento, que la calzada occidental se caracteriza por

presentar un porcentaje alto de daos del tipo piel de cocodrilo y desgaste superficial. En menor

escala, se presentan fisuras en bloque, longitudinales y transversales, y algunos baches. Los

valores de MDR son inferiores a 39 y los de OPI menores a 30, lo que clasifica como rojo segn

la Tabla 6, de este documento. No obstante, dada la tipologa de daos, se encontr una buena

condicin de regularidad superficial de la estructura, por cuanto se obtuvo valores bajos de IRI,

del orden de 1.0. En cuanto a la capacidad estructural, se obtuvieron valores altos de nmero

estructural, del orden de 7.7, calculado ste por retroclculo a partir de las deflexiones medidas

con el equipo FWD. Al respecto es importante mencionar, que el corredor cuenta con un

espesor considerable de material granular, superior a un (1) metro.

En la calzada oriental, los fallos caractersticos corresponden a piel de cocodrilo en alto nivel, y

en menor escala, desgaste superficial, fisuras en bloque, transversales y longitudinales, baches

y hundimientos. Los valores de MDR en su mayora son inferiores a 39 y los de OPI menores a

30, lo que clasifica como rojo segn la Tabla 6 de este documento. La condicin de regularidad

superficial de la estructura, arroj valores de IRI, del orden de 3 a 6. En cuanto a la capacidad

estructural, se obtuvo valores altos de nmero estructural, del orden de 8.0.

A partir de la evaluacin de la condicin funcional, la condicin estructural y el trnsito del

corredor, se obtiene una clasificacin de color rojo, para ambas calzadas. Al sobreponer las

secciones transversales de las estructuras existente y nueva, se observa que lo aprovechable de

la actual es muy poco dadas las imposiciones geomtricas relacionadas con la ampliacin de 2 a

3 carriles, adems el consecuente desplazamiento del eje hacia el costado oriental hace que la

estructura deba ser reconstruida para generar una seccin transversal lo ms homognea

posible.

DIAGNSTICO E INTERVENCIN Dr~LCORREOOR VIAl., EP-FR-II-06

Proceso: Ejecucin de Proyectos I Procedimiento: Ejecucin de Estudios y Diseos de Obras de Ingeniera Civil I Instructivo: Estudios y Discos de PavmenlOS

C.ontrato: IDU 030 DE 2(X)6 (C-0l5) Fech~' 17JeAgostoJe2007

J'ginaldel

Objeto:Consultora a Precio Global Fijo sin Reajuste Para las Obras de Vas, InterS

Consorcio Doc. N: 50.30-106-575-DISCEI-SMA I

Rev.: 1Hoja 29 15-11-07

9. CLCULO DEL NMERO DE EJES EQUIVALENTES

Para el clculo del nmero de ejes simples equivalentes de 8.2 T (NESE), se emple la siguiente

expresin:

NESE = (TPDp x %V x Fo) X Foc x Foo x 365Donde:

TPDp: Trnsito promedio diario proyectado a 10 aos, por ser ste el perodo de diseo

establecido para pavimentos flexibles. La deduccin del TPD debe ser consultada en el

informe de Trnsito.

%V: Composicin vehicular de acuerdo con lo establecido en el informe de Trnsito.

Factor Dao. Se trabaj con los valores establecidos por la Universidad del Cauca

(Pesajes de vehculos comerciales realizados a nivel nacional en el ao 1.996 por el

INVIAS), los cuales se presentan en la Tabla 8.

TABLA 8. FACTOR DAO UNIVERSIDAD DEL CAUCA

FACTOR DAO

l"PC C2G C2P

1 3,44 1,14

C3 C4, es >csTIPO VEHCULO. , ". . , .. , .3,76 6.73 4.4 4.72

FDc: Factor de distribucin por carril. Se establece de acuerdo con lo estipulado en la Tabla

9, tomada de la pgina Ir-9, del documento Guide for Design of Pavement Structures -

AASHTO de 1993

TABLA 9. FACTOR DE DISTRIBUCIN POR CARRIL

~. ---

Nmero de Carriles en % de NESE de 8.2 t ...

cada Direccin en el carril de diseol.. (Factorde Distribucin)1 100

2 80 -100

3 60 - 80

4 50 -75

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FDD: Factor de distribucin direccional. Una vez se realiz el anlisis de trnsito por calzada,

se asumi como 1.0 por tener flujo vehicular hacia un mismo sentido cada calzada.

De cuerdo con el nmero de ejes simples equivalentes se establece la categora del trnsito, a

partir de lo estipulado en las Especificaciones IDU 2005:

TABLA 10.CATEGORAS DE TRNSITO

.....

Nivel deCategora del ...

? Trnsito l Trnsito

TO NAEC80 < 0.2

T1 0.2:5 NAEE-80

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TABLA 12. TPD PROYECTADOS Y CLCULO DEL NESE: CARRIL NORTE - SUR, CALZADA OCCIDENTAL

TABLA 13. TPD PROYECTADOS Y CLCULO DEL NESE: CARRIL SUR - NORTE, CALZADA ORIENTAL