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ii
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
TRABAJO DE TITULACIÓN
PREVIA A LA OBTENCION DEL TITULO DE
INGENIERO CIVIL
NÚCLEO ESTRUCTURANTE: VÍAS
TEMA:
ANALISIS DE LAS CAUSAS DEL DETERIORO EN EL PAVIMENTO
FLEXIBLE DE LA VÍA PRINCIPAL DE LA URBANIZACION MI LOTE 2,
UBICADA EN EL CANTON GUAYAQUIL, DE LA PROVINCIA DEL
GUAYAS
AUTOR
JOSÉ ALFREDO PISCO LAVAYEN
TUTOR
ING. GREGORIO BANCHÓN Z.
2015 - 2016
GUAYAQUIL - ECUADOR
ii
AGRADECIMIENTOS
A Dios, por darme la vida y la dicha de cursar por esta hermosa carrera.
A mis amigos: de carrera, de la vida, de trabajo, a todos ellos que de una u otra forma
hicieron que esta investigación sea posible.
iii
DEDICATORIA
A mis padres, por todo el esfuerzo, dedicación, paciencia, y amor que me
tuvieron para lograr llegar a donde estoy ahora, es por y para ellos este trabajo.
iv
TRIBUNAL DE GRADUACION
Ing. Eduardo Santos B. Ing. Gregorio Banchón Z.
DECANO TUTOR
Ing. Ciro Andrade Nuñez Ing. Gustavo Ramirez A.
VOCAL VOCAL
v
DECLARACION EXPRESA
ART. XI del Reglamento de Graduación de la Facultad de Ciencias
Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.
La responsabilidad por los hechos, ideas y doctrinas expuestos en esta unidad curricular
de titulación corresponderán exclusivamente al autor.
JOSÉ ALFREDO PISCO LAVAYEN
CI: 0924615602
vi
ÍNDICE GENERAL
CAPITULO I
CONTEXTUALIZACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
OBJETIVO GENERA……………………………………………………………….1
OBJETIVOS ESPECIFICO…………………………………………………………1
1.1 DELIMITACIÓN DEL TEM……………………………………………………...2
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEM…………………………………………….2
1.3 MARCO TEORIC………………………………………………………………4
1.4 PAVIMENTOS FLEXIBLES ...................................................................................... 4
1.5 TRAFICO .................................................................................................................. 4
1.6 CUENCAS HIDROGRÁFICAS ............................................................................... 11
1.7 CARACTERÍSTICAS DE LA CUENCA HIDROGRÁFICA ....................................... 11
1.8 DIVISORIA DE AGUAS .......................................................................................... 11
1.9 EL RÍO PRINCIPAL ................................................................................................ 12
1.10 AFLUENTES ........................................................................................................ 12
1.11 EL RELIEVE DE LA CUENCA .............................................................................. 12
1.12 SISTEMAS DE DRENAJES PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES .......................... 13
1.14 INTRODUCCIÓN A LA URBANIZACION MI LOTE ..…………………………14
vii
CAPITULO II
2.ESTRUCTURA Y DIMENSIONES VIA PRINCIPAL ……………………………...17
2.1 ANALISIS DE PAVIMENTOS ................................................................................. 18
2.2 DAÑOS EN PAVIMENTO DE VIA PRINCIPAL DE URBANIZACION MI LOTE 2 ... 19
2.3 DISEÑO GEOMETRICO DE LA VÍA PRINCIPAL ................................................... 22
2.4 CONTEO DE TRÁFICO .......................................................................................... 22
2.5 TPDS Y TPDA ......................................................................................................... 25
2.6 EJES EQUIVALENTES Y DE CARGA DEL TRÁFICO .................................... 29
2.7 DETERMINACIÓN DEL NUMERO DE EJES DE CARGA ..................................... 29
2.8 COMPARATIVO DE DISEÑO TEORICO Y DIMENSIONES CONSTRUIDAS………..
EN VIA PRINCIPAL DE URBANIZACIÓN MI LOTE 2 .................................................. 31
2.9 CLASIFICACION DEL CAMINO (PARÁMETROS DE DISEÑO) ............................ 31
CAPITULO III
3. DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE……………………………………………33
3.1 VARIABLES EN EL DISEÑO DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE ............................... 33
3.2 SERVICIABILIDAD (PSI) ......................................................................................... 34
3.3 SERVICIABILIDAD INICIAL (PO) ............................................................................ 34
viii
3.4 CONFIABILIDAD ..................................................................................................... 34
3.4 DESVIACIÓN STANDARD (SO) ............................................................................. 35
3.5 MODULO RESILIENTE EFECTIVO DE LA SUBRASANTE .................................... 35
3.6 COEFICIENTE DE DRENAJE ................................................................................. 36
3.7 CARGA POR EJE SIMPLE EQUIVALENTE (ESAL´S) .......................................... 36
3.8 COEFICIENTES DE PAVIMENTO ......................................................................... 37
3.9 EXTRACCIÓN DE NUCLEOS EN PAVIMENTO FLEXIBLE……………………41
3.10 ANALISIS DE LAS CAPAS DE LA ESTRUCTURA .............................................. 47
3.11 MEJORAMIENTO CON MATERIAL DE PRÉSTAMO LOCAL ............................. 47
3.12 GRANULOMETRÍA .............................................................................................. 49
3.13 LIMITES LÍQUIDO Y PLÁSTICO .......................................................................... 50
BASE CLASE I .............................................................................................................. 53
3.15 BASE DE AGREGADOS ....................................................................................... 53
CAPITULO IV
4. SISTEMA DE DRENAJE………………………………………………………...58
4.1 CUENCA HIDROGRÁFICA……………………………………………………. 62
4.2 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN. ........................................................................... 66
4.3 PERIODO DE RETORNO. ...................................................................................... 66
4.4 INTENSIDAD DE LLUVIA ........................................................................................ 66
ix
4.5 MÉTODO RACIONAL .............................................................................................. 67
4.6 ANALISIS DE SISTEMA DE DRENAJE DE VÍA PRINCIPAL…………………..68
CONCLUSIONES………………………………………………………………..72
RECOMENDACIONES………………………………………………………… 75
ANEXOS
BIBLIOGRAFIA
x
ÍNDICE DE FIGURA
ILUSTRACIÓN 1 URBANIZACIÓN MI LOTE 2 ................................................ 14
ILUSTRACIÓN 2: UBICACIÓN DE SECTOR 3 DE MI LOTE 2 ........................ 16
ILUSTRACIÓN 3: SECCIÓN DE VÍA ............................................................... 18
ILUSTRACIÓN 4: URBANIZACIÓN MI LOTE 2 ............................................... 19
ILUSTRACIÓN 5: VARIACIÓN DEL VOLUMEN .............................................. 23
ILUSTRACIÓN 6: EXCAVACIÓN DE PAVIMENTO ......................................... 42
ILUSTRACIÓN 7: EXTRACCIÓN DE CILINDRO ............................................. 43
ILUSTRACIÓN 8: MUESTRA CILÍNDRICA DE PAVIMENTO .......................... 43
ILUSTRACIÓN 9: MEDICIÓN DEL PAVIMENTO CILÍNDRICO ....................... 44
ILUSTRACIÓN 10: TOMA DE MUESTRAS DEL SUELO ................................ 45
ILUSTRACIÓN 11: SISTEMA DE DRENAJE ................................................... 58
ILUSTRACIÓN 12: SISTEMA DE DRENAJE ................................................... 59
ILUSTRACIÓN 13 ............................................................................................ 59
ILUSTRACIÓN 14: CUENCA HIDROGRÁFICA ............................................... 63
ILUSTRACIÓN 15: ÁREA DE CUENCA ........................................................... 64
ILUSTRACIÓN 16: ANÁLISIS DE DRENAJE ................................................... 68
ILUSTRACIÓN 17: DETERMINACIÓN DE ÁREA DE CUENCA ...................... 69
ILUSTRACIÓN 18: DETERMINACIÓN DE ÁREA DE CUENCA ...................... 69
xi
ILUSTRACIÓN 19: SUB DREN ........................................................................ 75
ÍNDICE DE TABLA
TABLA 1 FACTOR DE ESTACIONALIDAD MENSUAL .................................................. 6
TABLA 2CONTEO DE TRAFICO .................................................................................... 9
TABLA 3: TRANSPORTES ........................................................................................... 24
TABLA 4: RESUMEN DEL CONTEO, FACTOR DE EXPANSIÓN ................................ 25
TABLA 5: FACTOR DE ESTACIONALIDAD ................................................................. 27
TABLA 6: FACTOR DE AJUSTE ................................................................................... 28
TABLA 7: ESAL´S ......................................................................................................... 30
TABLA 8: CLASIFICACIÓN DE CARRETERAS ........................................................... 31
TABLA 9: CLASE MOP Y TRAFICO ............................................................................. 32
TABLA 10: CONFIABILIDAD ......................................................................................... 34
TABLA 11: COEFICIENTE DE DRENAJE..................................................................... 36
TABLA 12: EJE SIMPLE EQUIVALENTE (ESAL´S) ..................................................... 36
TABLA 13 : COEFICIENTES DE PAVIMENTÓ ............................................................. 37
TABLA 14: MODULO DE RESILENCIA POTTER Y COWELL ..................................... 39
TABLA 15 : COMPARACIÓN DE ESPESORES PROPUESTOS VS. CALCULADOS . 40
TABLA 16: DIMENSIONES Y ESPESORES DE PAVIMENTOS .................................. 41
TABLA 17: NÚCLEO 1 .................................................................................................. 46
TABLA 18: NÚCLEO 2 .................................................................................................. 46
xii
TABLA 19: GRANULOMETRÍA ..................................................................................... 49
TABLA 20: LÍMITES DE ATTERBERG ......................................................................... 50
TABLA 21: LIMITE LÍQUIDO Y LIMITE PLÁSTICO ...................................................... 51
TABLA 22: PORCENTAJE EN PESO QUE PASA A TRAVÉS DE LOS TAMICES DE
MALLA CUADRADA PARA BASE CLASE 1 ................................................................. 54
TABLA 23: GRANULOMETRÍA ..................................................................................... 55
TABLA 24: GRANULOMETRÍA ..................................................................................... 56
TABLA 25: LÍMITES DE ATTERBERG ......................................................................... 57
TABLA 26: UBICACIÓN SUMIDEROS .......................................................................... 61
TABLA 27: CALCULO DEL ÁREA ................................................................................. 65
TABLA 28: COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA ........................................................... 67
TABLA 29: URBANIZACIÓN ......................................................................................... 70
TABLA 30: ÁREA DE APORTE ..................................................................................... 71
1
CAPITULO I
1. CONTEXTUALIZACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
OBJETIVO GENERAL
Analizar las causas del deterioro en el pavimento de la calle “A” de la
urbanización MI LOTE 2, ubicada en la parroquia Pascuales del cantón Guayaquil
de la provincia del Guayas.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Analizar y comparar el dimensionamiento construido en la vía versus el diseño
propuesto en este estudio en función a la carga recibida por el tráfico actual.
Determinar mediante extracción de núcleo el correcto dimensionamiento del
pavimento y analizar en laboratorio las capas que lo conforman a fin de
corroborar si estos cumplen los parámetros requeridos según las normas de
construcción de vías.
Evaluar el sistema de drenaje diseñado para la vía en mención.
2
1.1 DELIMITACIÓN DEL TEMA
La vía en la que se presenta el problema de agrietamiento del pavimento flexible
tiene una longitud de 570 ML aproximadamente, con un ancho de 13m con dos carriles
de 6.45m cada uno separados por un bordillo parterre en la mitad de la vía, dicha vía
pertenece al proyecto urbanístico del GOBIERNO DESCENTRALIZADO Y AUTÓNOMO
DE GUAYAQUIL, MI LOTE 2. Este proyecto está ubicado en el Km 12.5 vía a Daule,
ingresando por la calle ROSAVIN, teniendo como referencia las instalaciones de la
empresa BIG COLA y aproximadamente a 3 km hacia el oeste.
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El proyecto urbanístico MI LOTE 2 se encuentra ubicado a la altura del Km 12.5
vía Daule ingresando por la calle ROSAVIN, aproximadamente a 3 km desde las
instalaciones de la empresa BIG COLA. La configuración del terreno donde se encuentra
implantada la urbanización es un valle, tierras rodeadas de cerros.
La avenida principal de la urbanización MI LOTE 2 presenta un agrietamiento en
su capa de rodadura a modo de piel de cocodrilo, problema que no debería de
presentarse ya que la avenida es una vía recién construida y por lo tanto no debería tener
dichas fallas.
3
Se plantea la primera hipótesis de que el tráfico que esta estructura recibe no es
el indicado para este tipo de vías según su diseño, ya que se observa el paso de vehículos
pesados a lo largo del periodo de ejecución de esta obra, ya sean volquetas, mixers,
cabezales transportando maquinaria pesada, etc.
Otra de las hipótesis planteadas es que debido a las características del terreno de la
urbanización, fue proyectado un gran sistema de drenaje de AALL compuesto por
bordillos cuneta, badenes, sumideros (simples, dobles, transversales), tirantes, cámaras,
colectores y un canal de AALL de hormigón armado en el centro de toda la urbanización
para la correcta evacuación de las aguas que vengan de las precipitaciones.
Conociendo la ubicación y configuración del proyecto podemos deducir que, al menos el
sector 3, se encuentra en un gran plano inclinado, teniendo a la avenida principal de la
urbanización en la zona más baja de dicho plano. Expuesto todo esto, se plantea la
problemática de que el sistema de drenaje de aguas superficiales de la calle A no es
suficiente para el correcto funcionamiento de la misma, puesto que por el plano inclinado,
todas las aguas subterráneas, por gravedad, convergen en la estructura del pavimento.
4
1.3 MARCO TEORICO
1.4 PAVIMENTOS FLEXIBLES
Pavimentos flexibles denominamos a aquellos cuya estructura (conjunto de
elementos) se flexiona o deflecta debido a las cargas que transitan sobre el mismo. Su
uso común es en zonas de alto tráfico como vías, aceras, parqueaderos.
En lo que respecta su estructura, podemos señalar que esta se encuentra constituida,
por lo general, por una capa superficial que está en contacto con el tráfico y que
normalmente ha sido elaborada por una mezcla asfáltica. La capa base es la que está
por debajo de la capa superficial y está, normalmente, construida a base de agregados,
con alta resistencia a la deformación para soportar las altas presiones que recibe. Y la
capa sub base, por debajo de la base y la capa de rodadura, sometida a menores
esfuerzos que la base, su calidad puede ser inferior y normalmente la constituyen
materiales locales granulares.
1.5 TRAFICO
Se define como tráfico a la cantidad de vehículos automotores que pasan por una
vía en un determinado tiempo. El tráfico es un parámetro para el diseño de vías ya que
con él se determina la cantidad de carga que recibirá el pavimento a lo largo de su vida
útil. El tráfico se obtiene mediante conteo de la frecuencia del paso de vehículos en el
sitio de estudio.
5
De este conteo nacen los parámetros TPDS (tráfico promedio diario semanal) y el TPDA
(tráfico promedio diario anual)
El TPDS es la cantidad promedio de vehículos que transitan en un día durante una
semana, este dato lo obtenemos mediante el siguiente criterio:
Dónde:
T.P.D.S : Tráfico Promedio Diario Semanal
Σ :
Sumatoria
Dn : Días Normales(lunes, martes miércoles, jueves, viernes)
De : Días Feriados(sábado, Domingo)
m : Número de días que se realizó el conteo.
Para la determinación del TPDA, que análogamente al TPDS, es el tráfico
promedio diario que se da en una vía a lo largo de un año. Para llegar a este dato se
puede establecer considerando el hecho de que la población se mueve por hábitos y al
no existir una variación en la estructura social de un país, prácticamente estas variaciones
m
D
m
DSDPT en *
7
2*
7
5...
6
permanecerán constantes en períodos más o menos largos, por lo que el TPDA se puede
llegar a calcular a base de muestreos.
En la determinación del Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA) se han seguido los
criterios del MTOP y del libro Ingeniería de Tránsito Fundamentos y Aplicaciones (por
Rafael Cal y Mayor R.), en donde para la obtención del TPDA, el tráfico TPDS deberá ser
afectado por los siguientes factores:
1. Factor de ajuste mensual (Fm).- Estos factores fueron obtenidos de la Dirección
de Estudios del MTOP para el año 2011.
Tabla 1 Factor de estacionalidad mensual
Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Pública
Mes Factor
Enero 1.07
Febrero 1.132
Marzo 1.085
Abril 1.093
Mayo 1.012
Junio 1.034
Julio 1.982
Agosto 0.974
Septiembre 0.923
Octubre 0.931
Noviembre 0.953
Diciembre 0.878
7
2. Factor de ajuste diario (Fd).- Los factores diarios los obtenemos en base al
conteo de la semana. El factor de ajuste diario se define como:
Por lo tanto los TPDA se obtienen mediante la siguiente relación:
TPDA = TPDS (Fm
Factor de ajuste diario (Fd).- Los factores diarios los obtenemos en base al conteo de la
semana. El factor de ajuste diario se define como:
Por lo tanto los TPDA se obtienen mediante la siguiente relación:
TPDA = TPDS (Fm) (Fd)
En nuestro conteo de tráfico podemos observar los diferentes tipos de vehículos que
pueden circular en una vía, estos son:
Automóviles y camionetas
8
Buses
Camiones de dos ejes
Camiones de más de dos ejes
Remolques
Semi remolques
9
Tabla 2Conteo de Trafico
Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Públicas
ESTACION 1: BAJADA DE CHANDUY DIA CONTEO: Viernes FECHA: 1 Febrero 2013
DIRECCION: BAJADA DE CHANDUY - POCITOS - VERGELES
Automóvil Camioneta Buseta Bus C2P C2G C3 C3-S1 C2-S1 C2-S2 C3-S2 C3-S3
06h00 07h00
07h00 08h00
08h00 09h00
09h00 10h00
10h00 11h00
11h00 12h00
12h00 13h00
13h00 14h00
14h00 15h00
15h00 16h00
16h00 17h00
17h00 18h00
18h00 19h00
19h00 20h00
20h00 21h00
21h00 22h00
22h00 23h00
23h00 24h00
24h00 01h00
01h00 02h00
02h00 03h00
03h00 04h00
04h00 05h00
05h00 06h00
Suman
CONTEO DE TRAFICO
ESTUDIOS DE INGENIERÍA DEFINITIVOS PARA LA REHABILITACIÓN DE LOS CAMINOS VECINALES MANANTIAL DE GUANGALA - SALANGUILLO Y DE LA VÍA BAJADA DE CHANDUY - RECINTO POCITOS - VERGELES
VARIACION HORARIA DEL VOLUMEN DE TRANSITO
HORA TOTAL
LIVIANOS BUSES CAMIONES
10
El objetivo del conteo de tráfico y determinación de la cantidad de vehículos que
usarán una vía es la obtención de las cargas que esta recibirá a lo largo de su vida útil.
Esta carga se la denomina ESAL (equivalent simple axial load) y es la carga pronosticada
de repeticiones del eje de carga equivalente de 18 kips (8.16 t = 80 KN) para un periodo
determinado. Se usa este dato para efectos de cálculo ya que el tránsito está compuesto
por vehículos de pesos diferentes y números de ejes.
Los ejes equivalentes se los calcula para el carril de diseño con la siguiente ecuación:
Dónde:
pi porcentaje del total de repeticiones para el i-gésimo grupo de vehículos o cargas.
fi factor de carga por eje, del i-gésimo grupo de ejes de carga.
P promedio de ejes por camión pesado.
TPD tráfico promedio diario.
FC factor de crecimiento para un periodo de diseño en años.
Fd factor direccional.
Fc factor de distribución por carril.
11
1.6 CUENCAS HIDROGRÁFICAS
Una cuenca hidrográfica es un territorio drenado por un único sistema natural de
drenaje, o sea, que envía sus aguas captadas por las lluvias al mar mediante un único
río, también puede enviar sus aguas a un único lago o laguna. Una cuenca hidrográfica
es delimitada por sus líneas de cumbres, también llamada divisoria de aguas.
1.7 CARACTERÍSTICAS DE LA CUENCA HIDROGRÁFICA
Como características de una cuenca están:
La curva de cota de superficie: indicador del potencial hidroeléctrico de la cuenca.
El coeficiente de forma: da indicaciones preliminares de la onda de avenida que es capaz
de generar.
El coeficiente de ramificación: también da indicaciones preliminares respecto al tipo de
onda de avenida.
Una cuenca presenta los siguientes elementos:
1.8 DIVISORIA DE AGUAS
Es una línea imaginaria que delimita la cuenca. Una divisoria de aguas marca el
límite entre una cuenca hidrográfica y las cuencas vecinas. El agua precipitada a cada
lado de la divisoria desemboca generalmente en ríos diferentes.
12
1.9 EL RÍO PRINCIPAL
Suele ser definido por como el trayecto con mayor caudal de agua (medio o
máximo) o bien con mayor longitud o mayor área de drenaje. La mayoría de cuencas
presentan un río principal bien definido desde la desembocadura hasta cerca de la
divisoria de aguas.
1.10 AFLUENTES
Los afluentes son los ríos secundarios que desembocan en el río principal.
1.11 EL RELIEVE DE LA CUENCA
El relieve de una cuenca consta de los valles principales y secundarios, con las
formas de relieve mayores y menores y la red fluvial que conforma una cuenca. Está
formado por las montañas y sus flancos; por las quebradas o torrentes, valles y mesetas.
13
1.12 SISTEMAS DE DRENAJES PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES
Un sistema de drenaje en el conjunto de estructuras que me permiten mantener el
agua (AALL) lejos de mi estructura de pavimento.
Estas estructuras pueden ser cunetas, badenes, sumideros, sub drenes, cámaras de
recolección de AALL, etc.
Es importante mantener la vía protegida lo mayormente posible de este elemento ya que
este puede afectar el funcionamiento de la estructura vial. La presencia de agua en la
estructura del pavimento a causa de un sistema de drenaje deficiente causa algunas de
los siguientes problemas:
Aumento de la presión de poros, reduciendo la fricción interna y la resistencia a
los esfuerzos de corte.
Desprendimiento de los ligantes que rodean los agregados que componen la
mezcla asfáltica.
Debilitamiento de las capas que conforman el pavimento.
Pérdida de adherencia entre capas.
14
1.14 INTRODUCCIÓN A LA URBANIZACION MI LOTE 2
MI LOTE 2 es la segunda parte del plan urbanístico del GOBIERNO AUTONOMO
DESCENTRALIZADO DE GUAYAQUIL, un proyecto habitacional que ayude a la
población de este cantón a encontrar más alternativas de viviendas.
Ilustración 1 Urbanización mi Lote 2
Fuente: GOOGLE MAPS
Ubicado en el noroeste de Guayaquil, a la altura del Km 12.5 vía a Daule cercanos
a la ciudadela Portón de la Beata Narcisa de Jesús Molina y la Cervecería Nacional, los
trabajos de lotización comenzaron en el 2014 y concluyendo a inicios del 2015. El
proyecto MI LOTE 2 abarca un área cercana a las 250 Ha y que contará con
15
aproximadamente unas 8000 viviendas con lotes no menores a 80 m2 cada uno,
incluyendo zonas de áreas verdes, parqueaderos, ciclo vías y calles asfaltadas.
El proyecto urbanístico MI LOTE 2 consta con un canal de AALL en la parte central
para que todas las aguas de las precipitaciones sean encausadas a este y evitar
anegamientos en la zona, esta estructura fue concebida por la configuración del terreno
en donde se implanta la urbanización, el cual es un valle. La urbanización, rodeada de
cerros, tiende a recoger grandes cantidades de aguas en épocas de lluvias, agua que
necesita ser evacuada de manera rápida para que no se presenten inconvenientes de
inundaciones o daños en las edificaciones y estructuras que esta urbanización tendrá.
Una de las estructuras que hay que proteger son los pavimentos de los cuales, la
vía principal de la urbanización es el objeto por sobre el cual se basa esta investigación.
La urbanización MI LOTE 2, para su construcción fue dividida en 4 sectores los cuales
fueron contratados por 4 empresas constructoras distintas, la vía principal en la cual se
realiza esta investigación está ubicada en el sector 3 (como se indica en la figura) y
cuenta con una longitud aproximada de 575m.
16
Ilustración 2: Ubicación de sector 3 de mi lote 2
S E C T O R 3 - M U N I C I P A L
OBRA CIVIL E INSTALACIONES SANITARIAS
NO CORRESPONDE AL CONTRATO DE INTERAGUA
S E C T O R 3 - M U N I C I P A L
OBRA CIVIL E INSTALACIONES SANITARIAS
NO CORRESPONDE AL CONTRATO DE INTERAGUA
S E C T O R 3 - M U N I C I P A L
OBRA CIVIL E INSTALACIONES SANITARIAS
NO CORRESPONDE AL CONTRATO DE INTERAGUA
S E C T O R 3 - M U N I C I P A L
OBRA CIVIL E INSTALACIONES SANITARIAS
NO CORRESPONDE AL CONTRATO DE INTERAGUA
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A-6
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B-6
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F-2
F-3
F-4
F-5
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AALL
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ASB
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01/01/14
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01/01/14
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AALL
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CONSTRUCTORA MOROCHOASB
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PVC NF
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mPVC
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m
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PVC NF
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Ø1200mm
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0m
Ø250mm
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F
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PVC NF
Ø400mm PVC NF
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PVC NF
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Ø315m
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NF
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Ø760m
mPVC NF
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mPVC
NF
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Ø315mm
PVC NF
T=28.53
I=26.43
AALL
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AALL
V20-66B
CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
AALL
V20-65CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
AALL
V20-64ACONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
AALL
V20-63CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
AALL
V20-58CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
AALL
V20-52CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
AALL
V20-44CONSTRUCTORA MOROCHO
01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
AALL
V20-51
CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHO
ASB
AALL
V20-39CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
AALL
V20-34CONSTRUCTORA MOROCHO
01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
V20-06CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
V20-10
CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHO
ASB
V20-22CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
V20-40CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
V20-40ACONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHO
ASB
L=88.28m
Ø650m
mPVC NF
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Ø315m
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Ø400m
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Ø400m
mPVC NF
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Ø315m
mPVC NF
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Ø400m
mPVC NF
S=0.85%
IE= 21.24
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Ø540mm
PVC NF
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Ø540m
mPVC NF
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Ø315mm
PVC NF
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7.35
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Ø250m
m
S=5.29%
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PVC NF
PVC NF
T=32.54
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PVC NF
T=33.45
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L=5.41m
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Ø315m
mPVC NF
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I=10.29
T=12.58
I=10.29
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Ø315mm PVC NF
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PVC NF
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Ø315m
mPVC NF
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Ø315mm
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Ø315m
mPVC NF
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PVC NF
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R=23.20I=22.35
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Ø250mm
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Ø315mm
PVC NF
S=6%
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Ø315m
mPVC NF
L=8.95m
Ø315mm
PVC
NF
L=3.41mØ250mmPVC NF
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Ø315mm
PVC NF
L=8.94m
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Ø315mm
PVC NF
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Ø250mm PVC NF
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Ø315mm
PVC NF
L=20.88m
Ø315m
mPVC
NF
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PVC NFS=34.90%
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Ø315mm
PVC NF
S=16.53%
IE=16.39
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Ø250mmPVC NF
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Ø400mm
PVC NF
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Ø315m
mPVC NF
L=15.60m
Ø315mm
PVC NF
L=6.17m
L=50.19m
Ø540mm
PVC NF
L=53.26m
Ø760mm
PVC NF
L=37.69mØ650mm
PVC NFS=2.60%
IE=11.27
IS=10.29
L=5.02m
Ø400mmS=4.78%
IE=22.72
IS=22.48
L=7.24mØ400mmPVC NF
L=6.04m
L=67m
Ø900mm
HA
L=3.4
3mØ315m
mPVC
NFL=2.97m
Ø315mm
PVC NF
Ø315mm
PVC
NF
L=1.87m
Ø315mmPVC NF
L=2.87m
Ø315mm
PVC NF
L=4.15m
Ø315mmPVC NF
L=2.56m
Ø315mm
PVC NF
L=3.90m
Ø315mm PVC N
F
L=2.49m
Ø315mm
PVC NF
L=4.30m
Ø315mm
PVC NF
L=74m
Ø900mm
HA
L=25.33mØ315mm
PVC NF
L=29.18mØ315mmPVC NF
L=5.13m
Ø315mm
PVC NF
L=35mØ900mm
HA
L=29.62mØ400mmPVC NF
S=0.78%IE=21.07
IS=20.84
L=31.56mØ400mm PVC NFS=1.65%
IE=16.02IS=15.50
L=34.00mØ400mm PVC NFS=1.76%
IE=16.62IS=16.02
L=30.20mØ400mmPVC NF
S=0.79%IE=13.77
IS=13.53
L=30.92mØ540mmPVC NF
S=1.23%IE=13.53
IS=13.15
L=35.68mØ315mmPVC NF
S=1.93%IE=16.04
IS=15.35
L=34.60mØ540mmPVC NF
S=0.53%IE=15.35
IS=14.97
L=97.54m
Ø540mm
PVC NF
S=1.25%
IE=14.97
IS=13.56
L=27.80mØ400mmPVC NFIE=14.13
IS=13.56
L=36.22mØ650mmPVC NFIE=13.56
IS=13.22
L=38.40mØ900mmHA
IE=15.15IS=13.72
L=97.68m
Ø400m
mPVC
NF
S=2.54%
IE=15.73
IS=13.15
L=13.25m
Ø315m
mPVC
NF
L=4.97m
Ø315mm
PVC NF
L=7.46m
Ø315m
mPVC
NF
S=10.32%
IE=16.57
IS=15.99
L=7.00m
Ø315m
mPVC
NF
S=11.42%
IE=17.55
IS=16.75
L=7.90m
Ø315mm
PVC NF
S=8.35%
IE=17.48
IS=17.14
L=8.29m
Ø315m
mPVC
NF
S=10.49%
IE=16.85
IS=15.98
L=5.36m
Ø315m
mPVC
NF
S=7.65%
IE=14.33
IS=13.92
L=4.64m
Ø315mmPVC NF
S=8.62%
IE=14.02IS=13.62
L=2.37m
Ø315mm
PVC NF
S=29.11%
IE=14.15
IS=13.46
L=2.37m
Ø315mm
PVC NF
S=8.44%
IE=14.38
IS=14.18
Ø315mm
PVC NF
S=22.49%
IE=14.65
IS=13.80
L=5.89m
Ø250mm PVC NF
S=13.92%
IE=14.57
IS=13.75
L=3.25m
Ø315mm
PVC NF
S=23.69%
IE=14.29
IS=13.80
L=7.43m
Ø250mm PVC NF
S=13.59%
IE=14.33
IS=13.32
L=6.07m
Ø315m
mPVC
NF
S=2.47%
IE=13.80
IS=13.65
V20-21CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
V20-05CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
V20-01CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHO
ASB
V19-01CONSTRUCTORA MOROCHO
01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U19-39CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U19-43CONSTRUCTORA MOROCHO
01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U19-42CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U19-33CONSTRUCTORA MOROCHO
01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U19-34CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U19-36CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U20-35CONSTRUCTORA MOROCHO
01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U20-36CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U20-42CONSTRUCTORA MOROCHO
01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U20-54CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U20-60CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U20-65CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
CANAL EXISTENTE
CANAL EXISTENTE
CANAL EXISTENTE
CANAL EXISTENTE
L=1.55m
Ø315mm
PVC NF
L=1.55m
Ø315mm
PVC NF
L=1.55m
Ø315mm
PVC NF
U19-32CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/1419/12/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U20-36A
CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U20-54ACONSTRUCTORA MOROCHO01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHOASB
U20-60ACONSTRUCTORA MOROCHO01/01/1419/12/14CONSTRUCTORA MOROCHO
ASB
U20-81CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
V20-25CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
V20-48CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
L=4.18mØ250mm PVC NF
L=2.37mØ250mmPVC NF
S=14.35%
IE=14.14IS=13.80
U20-77CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
L=3.70m
Ø315m
mPVC
NF
L=3.70
m
Ø315mm
PVC NF
Fuente: GAD de Guayaquil
17
CAPITULO II
2. ESTRUCTURA Y DIMENSIONES VIA PRINCIPAL URBANIZACIÓN MI LOTE 2
La vía principal de la urbanización MI LOTE 2 cuenta con dos carriles separados por
un bordillo parterre, cada carril tiene un ancho de 6.45m, un badén en el lado derecho y
a continuación una zona de estacionamientos; del lado izquierdo un bordillo cuneta
seguida de una acera de 4.40m de ancho.
La estructura del pavimento cuenta con una capa de rodadura de hormigón asfaltico
de 7.50cm de espesor, bajo esta una capa de base clase I de 20cm y un mejoramiento
con material de préstamo local de la sub rasante de mínimo 60cm.
Según las normas NEVI-12 VOLUMEN 3 las normas ecuatorianas para el diseño y
construcción de puentes y caminos, proporciona los parámetros en los cuales regirnos
para la selección de sub bases y bases para la estructura de un pavimento.
18
Ilustración 3: Sección de Vía
Parterre
3.45 6.850.20
6.45 4.506.85 0.20 9.35 4.50
2.40
4.5016.40
VER DETALLE 4
RASANTE
SUB-RASANTE
Estacionamiento
SECCION TIPICA DE VIA
Fuente: PLANOS GAD de Guayaquil
Observamos que la estructura del pavimento consta de:
Carpeta asfáltica (capa de rodadura). e = 7.5cm
Base Clase 1. e = 20cm
Mejoramiento con material de préstamo local. e = 0.60 (min)
2.1 ANALISIS DE PAVIMENTOS
Una evaluación del estado del pavimento debe contemplar dos aspectos:
El nivel de servicio que otorga a los usuarios
Capacidad de resistencia a las cargas solicitantes
19
Esto con el fin de asignar las medidas necesarias para la conservación adecuada de la
estructura del pavimento que se estudia. El diagnóstico de las condiciones del pavimento
comprende esencialmente una examinación del estado funcional del pavimento y una
evaluación de las condiciones estructurales de este.
En muchos casos los pavimentos son dañados desde el mismo proceso
constructivo y por ende es de suma importancia prestar atención a los procesos
mecánicos como términos que forman parte de la construcción del pavimento.
Si un pavimento es sometido a esfuerzos repetitivos por parte de vehículos pesados, este
sufre deformaciones en la capa de rodadura los cuales se transforman en esfuerzos de
tracción y la acumulación de estos esfuerzos en la capa de rodadura producen a las micro
fisuras que con el tiempo fracturan todo el espesor de la carpeta de rodadura, debilitando
la estructura del pavimento, permitiendo el paso del agua a las capas inferiores y
sumando todo esto viene a repercutir en la capacidad de soporte y permite que aparezcan
deformaciones permanentes en dichas capas.
2.2 DAÑOS EN PAVIMENTO DE VIA PRINCIPAL DE URBANIZACION MI LOTE 2
Ilustración 4: Urbanización Mi Lote 2
Fuente: José Alfredo Pisco Lavayen
20
La construcción del proyecto de lotización de MI LOTE 2, sector 3, empezó el 20
de enero del 2013. La obra como tal constaba de 2 frentes contratantes: por un lado el
GOBIERNO AUTONOMO DECENTRALIZADO DE GUAYAQUIL, que comprendían las
obras civiles de lotización, excavación, relleno, y asfaltado de la urbanización, y por el
otro lado INTERAGUA que correspondía a los trabajos de obra sanitaria, AALL, AASS y
AAPP.
Una vez avanzada gran parte de la obra sanitaria, comenzó el trazado de las vías
que conformarían el interior de la ciudadela, comenzando por los trabajos de relleno con
material de préstamo local, posteriormente colocación de base clase 1, dejando el rubro
del asfaltado ya casi al finalizar la obra del sector 3 en su totalidad.
Ya que el asfaltado fue una de las últimas obras a ejecutarse, es fácil deducir que las vías
eran usadas por los diferentes vehículos pesados afines a la construcción como
volquetas, mixers, tanqueros, camiones, maquinaria pesada, etc. Tráfico de vehículos
que no varió una vez colocado el asfalto, puesto que algunas obras dentro de la
urbanización aún seguían en ejecución.
Una de las vías cuyo uso fue casi ininterrumpido es la vía principal de la cual es
objeto de estudio en esta investigación.
Observamos en la vía principal la aparición de fisuras como las que observamos en la
fotografía. Tomamos como referencia el catálogo de deterioros de pavimentos flexibles
para tipificar el tipo de fisuras que se nos presentan en la vía.
21
Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Públicas
Según (FLEXIBLES, 2002) el catálogo en el que nos referimos para tipificar el tipo
de fisuras, tenemos en la vía daños a modo de piel de cocodrilo o malla.
Tenemos un daño ligero considerando que el área afectada es la siguiente:
AREA FISURADA PROMEDIO = 8 x 2 m = 16m2
CANTIDAD DE AREAS FISURADAS = 25
AREA PAVIMENTO = 575m (largo) x 12.90m (ancho) = 7417.50m2
AREA AFECTADA = 16m2 x 25 = 400m2
PORCENTAJE DE AFECTACIÓN = 400 x 100 / 7417.50 = 5.39%
22
2.3 DISEÑO GEOMETRICO DE LA VÍA PRINCIPAL
Se tiene una vía con las características y dimensiones ya expuestas. Se evalúa a
continuación si estas dimensiones son las adecuadas en función a la carga que recibe
hoy por hoy, para esto se hace un análisis de tráfico para determinación del TPDS (tráfico
promedio diario semanal) y el TPDA (trafico promedio diario anual), parámetros de los
cuales obtenemos los ESAL´S que son los ejes equivalentes de carga que recibe la vía
en estudio.
2.4 CONTEO DE TRÁFICO
El estudio de tráfico se lo realiza con el objetivo de cuantificar, clasificar y
determinar el volumen de los vehículos que se movilizan por la vía a estudiar.
Este es un parámetro indispensable para la evaluación de la carretera y la determinación
de las características de diseño para los diferentes tramos de una vía.
Al proyectar una vía, avenida, carretera o similar, es muy importante determinar el
volumen del tráfico que circulará por el servicio proyectado, sumándosele la variación,
tasas de crecimiento y de composición.
Para el análisis de las causas de la aparición de fisuras en la avenida principal de la
urbanización MI LOTE 2 se tiene por finalidad clasificar, cuantificar y conocer el volumen
de vehículos que se desplazan por dicha vía. El estudio a través de los trabajos de campo
tiene los siguientes alcances:
23
Obtención del volumen y composición del tráfico.
Determinación del TPDA (Tráfico Promedio Diario Anual) actual.
Obtención del TPDA futuro.
Ejes de carga equivalente.
El conteo se lo realizó los días 21, 22 y 23 de agosto del 2015 (viernes, sábado y
domingo) desde las 06:00 hasta las 18h00. El horario se debe a que la urbanización MI
LOTE 2 aún se encuentra en etapa de recepción final y por ende, solo ingresan vehículos
en este horario debido a que, o se encuentran haciendo trabajos en la zona, o los futuros
residentes llegan a conocer sus solares y conociendo ofertas de construcción, etc.
Ilustración 5: Variación del Volumen
Fuente: José Alfredo Pisco Lavayen
100
120
140
160
180
200
220
Viernes
Sábado
Domingo
211
183
111
No
. VEH
ICU
LOS
PERIODO DIARIO
VARIACION DIARIA DEL VOLUMEN DE TRANSITO DOS DIRECCIONES Y TIPO DE VEHICULOS
24
En el gráfico observamos la cantidad de vehículos que transitan en la vía A en los
días en los que se hizo el conteo, teniendo así los siguientes porcentajes:
Tabla 3: Transportes
VEHICULO CANTIDAD
TOTAL
PROMEDIO
DIARIO %
% TIPO DE
VEHICULO
LIVIANOS AUTO 126 42 24.71%
69.42% CAMIONETA 227 76 44.71%
BUSES BUSETA 66 22 12.94%
12.94% BUS 0 0 0.00%
CAMIONES
C2P 32 11 6.47%
17.64%
C2G 30 10 5.88%
C3 14 5 2.94%
C3-S1 9 3 1.76%
C2-S1 0 0 0.00%
C2-S2 1 1 0.59%
C3-S2 0 0 0.00%
C3-S3 0 0 0.00%
TOTAL 505 170 100.00% 100.00%
Fuente: José Alfredo Pisco Lavayen
25
2.5 TPDS Y TPDA
Tabla 4: Resumen del Conteo, Factor de Expansión
Días (21-23
de agosto
del 2015)
CONTEO
DIARIO
DURANTE
24H.
% DEL
CONTEO
DIARIO
FACTOR DE
EXPANSION
VOLUMEN
HORA PICO HORA PICO
Viernes 211 1.09 0.91 47 07 a 08
Sábado 183 0.95 1.05 55 08 a 09
Domingo 111 0.58 1.74 22 10 a 11
Suma = 505 0.87 1.23
T.P.D = 168
Fuente: José Alfredo Pisco Lavayen
Cálculo del tráfico promedio diario semanal
m
D
m
DSDPT en *
7
2*
7
5...
26
Dónde:
T.P.D.S : Tráfico Promedio Diario Semanal
Σ :
Sumatoria
Dn : Días Normales(lunes, martes miércoles, jueves, viernes)
De : Días Feriados(sábado, Domingo)
m : Número de días que se realizó el conteo.
Mediante la ecuación mostrada se calcula el TPDS obteniendo:
TPDS = 193 (tráfico en ambos sentidos)
Factor de relación (TPDS/TPD = 1.145)
Para la obtención del TPDA, el TPDS se ve afectado por los siguientes factores:
1. Factor de estacionalidad mensual (Fm), calculado en base al consumo de
combustible de la provincia del Guayas en el mes de agosto.
Donde (Fm) para este mes es obtenido del cuadro A (factores de ajuste mensual
para el año 2011 por mes y provincia).
27
Tabla 5: Factor de Estacionalidad
MES FD
ENERO 1.0038
FEBRERO 0.9972
MARZO 1.0566
ABRIL 0.9922
MAYO 1.0086
JUNIO 0.9825
JULIO 1.0036
AGOSTO 0.9898
SEPTIEMBRE 0.9952
OCTUBRE 0.9776
NOVIEMBRE 1.0011
DICIEMBRE 0.9936
TOTAL
Fuente: José Alfredo Pisco Lavayen
28
1. Factor de Ajuste Diario (Fd), se determinó en base al promedio de la semana (Ver
cuadro B):
Tabla 6: Factor de Ajuste
Fuente: José Alfredo Pisco Lavayen
Por lo tanto, debido a que hubo interrupciones durante los días de conteos de la
semana éste factor será 1.234
Fd = 1.234 (en ambos sentidos)
Así el TPDA (actual) = 235 VPD (ambos sentidos)
Cuadro B. Determinación del Factor Diario
TD Factor Diario
TPDS Fd=1/(TD/TPDS)
Viernes 211 1.09 0.913
Sábado 183 0.95 1.053
Domingo 111 0.58 1.736
Total 505 1.234
Dia de la
SemanaTD (Veh/día)
29
2.6 EJES EQUIVALENTES Y DE CARGA DEL TRÁFICO
Los pavimentos se proyectan para resistir determinadas cargas durante su vida útil.
El tráfico está compuesto por vehículos de distintos pesos y número de ejes tipo de 80KN
o 18 kips, a esto se denomina ESAL (carga de eje simple equivalente).
El tráfico es reducido a un número equivalente de ejes de una determinada carga que
producirán el mismo daño que toda la composición de tránsito. La conversión se hace a
través de los factores equivalentes de carga LEF (factor de carga equivalente) los cuales
fueron obtenidos cargando pavimentos similares con diferentes configuraciones de ejes
y cargas para analizar el daño producido, así este es un valor numérico que expresa la
relación entre la perdida de servicial causada por una carga de un tipo de eje y la
producida por el eje estándar de 80 kN en el mismo eje. La conversión se hace a través
de los factores equivalentes de carga.
Factor de camión = TF = N° ESAL´s / N° de camiones
2.7 DETERMINACIÓN DEL NUMERO DE EJES DE CARGA
Para este método de diseño es necesario convertir el tráfico en un número de ejes
simples equivalentes a 18000 libras (80kN) que deba soportar el pavimento en un periodo
de diseño de 20 años, para esto es necesario definir un factor de transformación que a
su vez será la suma de los diferentes coeficientes o factores parciales correspondientes
a cada tipo de vehículos pesados o cargas por ejes simples o ejes tándem.
30
Multiplicando la cantidad de los distintos vehículos que tenemos con su respectivo
factor de camión por y sus porcentajes de tránsito en dirección de diseño (100%) y
tránsito en carril de diseño (70%) obtenemos el ESAL de cada vehículo y al final la
sumatoria de estos valores serán nuestro ESAL´s que soportará nuestro pavimento
flexible
Tabla 7: ESAL´S
Fuente: (Hurtado, 2014)
TIPO DE PAVIMENTO FLEXIBLE
AÑO BASE 2015
PERIODO DE DISEÑO EN AÑOS (n) 10
No TROCHAS EN LA DIRECCION DE DISEÑO 4
% DE TRANSITO EN LA DIRECCIÓN DE DISEÑO (DD) 10
% DE TRANSITO EN EL CARRIL DE DISEÑO (LD) 70
ESALs PARA PERIODO DE DISEÑO 34,076.41
CLASE DE
VEHICULO
TPDA para
n añosDD LD
FACTOR DE
CAMION FC
(ESALs)
ESALS/VEHÍC.
1 696 10 70 0.000590733 10.50
2 1259 10 70 0.003819615 122.82
3 364 10 70 0.003819615 35.55
4 0 10 70 0.053881888 0.00
5 182 10 70 3.665632122 17,056.73
6 166 10 70 2.593251367 10,966.41
7 83 10 70 0.5198461 1,099.17
8 50 10 70 2.309901856 2,923.81
9 0 10 70 3.109573219 0.00
10 17 10 70 4.386831372 1,861.43
11 0 10 70 8.048939245 0.00
12 0 10 70 0.053881888 0.00
31
2.8 COMPARATIVO DE DISEÑO TEORICO Y DIMENSIONES CONSTRUIDAS EN VÍA
PRINCIPAL DE URBANIZACIÓN MI LOTE 2
Una vez obtenidos los ESAL´s podemos realizar un diseño teórico de los
espesores del pavimento en función de las cargas que recibe actualmente con el fin de
comparar con los espesores existentes en la vía en investigación.
2.9 CLASIFICACION DEL CAMINO (Parámetros de Diseño)
El MTOP nos otorga una clasificación de las vías basado en el TPDA. La
clasificación de la vía en estudio se la puede determinar con el siguiente cuadro.
Tabla 8: Clasificación de Carreteras
Fuente: Normas Ministerio de Transporte y Obras Publicas
CLASE DE CARRETERATRAFICO PROYECTADO
TPDA *
R-I o R-II Más de 8.000
I De 3.000 a 8.000
II De 1.000 a 3.000
III De 300 a 1.000
IV De 100 a 300
V Menos de 100
CLASIFICACION DE CARRETERAS EN FUNCION DEL TRAFICO
PROYECTADO
* El TPDA indicado es el volumen de tráfico promedio diario anual proyectado a 15
o 20 años. Cuando el pronóstico de tráfico para el año 10 sobrepasa los 7.000
vehículos debe investigarse la posibilidad de construir una autopista. Para la
determinación de la capacidad de una carretera, cuando se efectúa el diseño
definitivo, debe usarse tráfico en vehículos equivalentes.
32
De acuerdo a la clasificación que nos otorga el MTOP, nuestra vía es de IV orden.
El MTOP también nos otorga una clasificación de carreteras en base al TPDA,
proyectándolo entre 10 y 20 años de vida útil de su diseño, con lo cual agrupa a las
carreteras en seis clases. En el cuadro III-2 presentamos las clases de carreteras antes
mencionadas
Tabla 9: Clase MoP y Trafico
Fuente: MTOP
Con nuestro TPDA= 235 obtenemos q nuestra carretera se sub-clasifica en VIA
COLECTORA, CLASE IV
33
CAPITULO III
3 DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE
Como preámbulo de diseño de un pavimento flexible debemos tener en cuenta
que todo pavimento flexible cuenta con la siguiente estructuración:
Capa de rodadura (mezcla asfáltica)
Base
Sub-base
Mejoramiento con material de préstamo importado o local
Sub-rasante
Teniendo esto en cuenta pasamos a la determinación de las variables del diseño
del pavimento para el dimensionamiento de los espesores de las capas que lo
conformarían.
3.1 VARIABLES EN EL DISEÑO DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE
Para diseñar el pavimento flexible y poder compararlo con el pavimento existentes
y así poder descartar un mal diseño o en su defecto, corroborarlo; se ha tomado el
sistema AASHTO 93 el cual cuenta con factores esenciales que se deben tener en
consideración tales como en la estabilidad y durabilidad del pavimento. El diseño de los
espesores del pavimento flexible se fundamenta en la determinación de las cargas
equivalentes (ESAL´s).
34
3.2 SERVICIABILIDAD (Psi)
Es el grado confortable y seguro que tiene la superficie para el deslizamiento de un
vehículo. Este va en una escala de mala a muy buena condición (0 – 5)
3.3 SERVICIABILIDAD INICIAL (Po)
La AASHTO 93 ha establecido para pavimentos flexibles Po=4.2 y para pavimentos
rígidos Po=4.5
3.4 CONFIABILIDAD
Es la probabilidad que un pavimento desarrolle su vida útil en condiciones adecuadas.
Para este caso será del 85%.
Tabla 10: Confiabilidad
Fuente: AASHTO´93
Zona Urbana Zona Rural
Rutas interestales y
autopistas85 a 99,9 80 a 99,9
Arterias principales 80 a 99 75 a 99
Colectoras 80 a 95 75 a 95
Locales 50 a 80 50 a 80
Tipo de camino
Confiabilidad Recomendada
35
3.4 DESVIACIÓN STANDARD (So)
Es la combinación entre la media del desvío de los datos con respecto al valor medio del
comportamiento del pavimento. La AASHTO 93 sugiere los siguientes intervalos:
Pavimentos rígidos: 0.30 – 0.40
Pavimentos flexibles: 0.40 – 0.50
3.5 MODULO RESILIENTE EFECTIVO DE LA SUBRASANTE
Es una medida de las propiedades elásticas de los suelos al someterlos a
ciclos repetidos de carga y nos otorga la relación entre esfuerzo y la deformación de los
materiales.
Se puede deducir mediante la ecuación de Potter y Cowell
𝟐% < 𝐶𝐵𝑅 < 12% 𝐌𝐑 (𝐤𝐠 𝐜𝐦𝟐) = 𝟏𝟖𝟎 (𝐂𝐁𝐑)𝟎.𝟔𝟒⁄
𝟏𝟐% < 𝐂𝐁𝐑 < 80% 𝐌𝐑 (𝐤𝐠 𝐜𝐦𝟐) = 𝟐𝟐𝟓 (𝐂𝐁𝐑)𝟎.𝟓𝟓⁄
36
3.6 COEFICIENTE DE DRENAJE
Tabla 11: COEFICIENTE DE DRENAJE
Fuente: AASHTO´93
3.7 CARGA POR EJE SIMPLE EQUIVALENTE (ESAL´s)
Tabla 12: EJE SIMPLE EQUIVALENTE (ESAL´s)
Fuente: Elaboración Propia
Calidad de drenaje m
Excelente 1.20
Bueno 1.00
Regular 0.80
Pobre 0.60
Muy pobre 0.40
COEFICIENTES DE DRENAJE
TIPO DE PAVIMENTO FLEXIBLE
AÑO BASE 2015
PERIODO DE DISEÑO EN AÑOS (n) 10
No TROCHAS EN LA DIRECCION DE DISEÑO 4
% DE TRANSITO EN LA DIRECCIÓN DE DISEÑO (DD) 10
% DE TRANSITO EN EL CARRIL DE DISEÑO (LD) 70
ESALs PARA PERIODO DE DISEÑO 34,076.41
CLASE DE
VEHICULO
TPDA para
n añosDD LD
FACTOR DE
CAMION FC
(ESALs)
ESALS/VEHÍC.
1 696 10 70 0.000590733 10.50
2 1259 10 70 0.003819615 122.82
3 364 10 70 0.003819615 35.55
4 0 10 70 0.053881888 0.00
5 182 10 70 3.665632122 17,056.73
6 166 10 70 2.593251367 10,966.41
7 83 10 70 0.5198461 1,099.17
8 50 10 70 2.309901856 2,923.81
9 0 10 70 3.109573219 0.00
10 17 10 70 4.386831372 1,861.43
11 0 10 70 8.048939245 0.00
12 0 10 70 0.053881888 0.00
37
3.8 COEFICIENTES DE PAVIMENTO
La AASHTO 93 estableció los valores de las constantes.
Tabla 13 : Coeficientes de Pavimentó
Fuente: AASHTO´93
Con los parámetros obtenidos se precede a calcular los espesores de cada uno de los
componentes estructurales del pavimento
Parámetros de diseños
Confiabilidad (R%)= 85%
Desviación Standard (So)= 0.44
Serviciabilidad Inicial (Po)= 4.20
Serviciabilidad Final (Pt)= 2.00
Esal´s (W18)= 34,076.41
Componentes del
pavimentoa1 a2 a3 a4
Capa de rodadura
(H. Asf.)0.173
Base: material
triturado0.055
Sub-base: material
granular0.043
Mejoramiento 0.035
38
Cálculo del número estructural del terreno de fundación (sub-rasante)
Cálculo del número estructural del terreno de mejoramiento
39
Cálculo del número estructural de la base - clase 1
Tabla 14: Modulo de resilencia Potter y Cowell
Fuente: ELABORACIÓN PROPIA
CAPA CBR MIN %MODULO RESILIENCIA
(KG/CM2)
MODULO RESILIENCIA
(KIPS)
CAPA RODADURA 400000
BASE 80 2538.834199 36111
MEJORAMIENTO 10 785.728498 11176
SUB RASANTE 5 504.2121514 7172
MODULO DE RESILENCIA COWELL Y POTTER
40
Los módulos de residencia son calculados en base a los CBR mínimos
requeridos por la norma para las capas de un pavimento flexible que se detallan en la
tabla.
Con estos valores procedemos a calcular nuestros espesores, para eso usamos la
siguiente tabla de cálculo
Tabla 15 : comparación de espesores propuestos vs. Calculados
Fuente: Elaboración Propia
Observamos como el espesor del pavimento en función de nuestro Esal´s
calculados es menor al propuesto por la entidad contratante y también el espesor de las
capas que conforman el pavimento están por debajo de las dimensiones adoptadas por
el diseño origina según las normas AASHTO 93.
A pesar de que el pavimento de la vía principal no cuenta con la estructura con la
que debería contar todo pavimento flexible (como se mencionó al inicio de este capítulo),
CBR % MR (Psi) ACUMULADO PARCIAL CALCULADOS
ADOPTADOS EN
DISEÑO
ORIGINAL
ACUMULADO PARCIAL
400000 C. RODADURA 0.94 0.173 1.00 5.43 7.50 1.30
80 36111 BASE 0.94 0.66 0.055 0.80 15.00 20.00 1.30 0.88
10 11176 MEJORAMIENTO 1.60 0.31 0.035 0.70 12.65 60.00 2.18 1.47
5 7172 SUBRASANTE 1.91 3.65
87.50ESPESOR TOTAL
MATERIALES REQUERIDOS
CAPA
NUMERO ESTRUCTURAL
COEFICIENTE
DE CAPA
COEFICIENTE
DE DRENAJE
ESPESORESNUMERO ESTRUCTURAL
(ADOPTADO)
41
el dimensionamiento de este cumple perfectamente en función al tráfico recibido el día
de hoy y hasta un periodo de 10 años
Con estos espesores de pavimento podemos resumir en la siguiente tabla:
Tabla 16: Dimensiones Y Espesores de Pavimentos
Fuente: Elaboración propia
Como observamos el espesor de la capa de rodadura propuesto por la entidad
contratante es mayor al calculado en esta investigación y por ende suficiente para el
tráfico que soporta hoy por hoy la vía principal de la urbanización Mi Lote 2.
3.9 EXTRACCIÓN DE NUCLEOS EN PAVIMENTO FLEXIBLE
Una vez comparado los espesores propuestos por la entidad contratante según
los planos y especificaciones con los espesores calculados en función al tráfico real que
soporta hoy la vía principal, se solicita al GOBIERNO AUTONOMO DECENTRALIZADO
DISEÑO
PROPUESTO POR
CONTRATANTE
DISEÑO
CALCULADO
ESPESOR (cm) ESPESOR (cm)
MEZCLA ASFALTICA 7.5 5.43
BASE CLASE I 20 15
MEJORAMIENTO LOCAL 60 12.65
CAPA
DIMENSIONES Y ESPESORES DE PAVIMENTO FLEXIBLE EN VIA
PRINCIPAL DE URBANIZACION MI LOTE 2
42
DE GUAYAQUIL el permiso para realizar la extracción de 2 núcleos en el sitio donde
toma lugar la investigación. Esto con el objetivo de corroborar que los espesores
corresponden al propuesto por la entidad contratante.
La extracción de núcleo se usa como una técnica que facilita el conocimiento
de las capas que conforman una estructura de pavimento, caracterizada por ser una
excavación de profundidad pequeña usando un taladro con una broca a forma de corona
de 4 pulgadas de diámetro para así obtener un cilindro en donde fácilmente podemos
determinar los espesores de las capas que conforman el pavimento flexible a evaluar.
Ilustración 6: Excavación de Pavimento
Fuente: Elaboración propia
Como observamos en la figura, el equipo hace girar la corona de 4” hasta
una profundidad de 8” (20 cm aproximadamente) a fin de extraer un cilindro en el que se
observa el espesor del pavimento.
43
Ilustración 7: Extracción de Cilindro
Fuente: Elaboración propia
Ilustración 8: Muestra Cilíndrica de Pavimento
Fuente: Elaboración propia
44
Observamos el primer núcleo extraído e inmediatamente se procede a medir
sus espesor de mezcla asfáltica, la cual, como observamos en la siguiente imagen es de
3.5” (9 cm).
Ilustración 9: Medición del Pavimento Cilíndrico
Fuente: Elaboración propia
Para medir el espesor de la base clase I se procedió a sacar material de la
excavación de manera manual hasta llegar a una capa con características distintas a la
base que se está removiendo.
45
Ilustración 10: Toma de Muestras del Suelo
Fuente: Elaboración propia
Al momento de producirse el cambio de coloración en el material que se
estaba tomando muestra, personal del laboratorio por su experiencia supieron que ya se
llegó al estrato de mejoramiento. Midiendo la profundidad de las perforaciones
obtenemos lo siguiente:
46
Tabla 17: Núcleo 1
NUCLEO 1 ABSCISA 0+100
CAPA ESPESOR
MEDIDO
ESPESOR
DE
DISEÑO
MEZCLA
ASFALTICA 9.00 7.50
BASE CLASE I 16.50 20.00
TOTAL 25.50 27.50
Fuente: Elaboración propia
Tabla 18: Núcleo 2
NUCLEO 2 ABSCISA 0+300
CAPA ESPESOR
MEDIDO
ESPESOR
DE
DISEÑO
MEZCLA
ASFALTICA 8.00 7.50
BASE CLASE I 20.00 20.00
TOTAL 28.00 27.50
Fuente: Elaboración propia
47
Con los siguientes datos concluimos que los espesores corresponden a lo
especificado por la entidad contratante y por ende a los diseños tanto estipulados en las
especificaciones del contrato, como los propuestos en el diseño de esta investigación.
3.10 ANALISIS DE LAS CAPAS DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
FLEXIBLE
Ya corroborado el correcto dimensionamiento del pavimento flexible de la vía
principal de la urbanización MI LOTE 2, se procede a verificar si los materiales que
conforman el pavimento cumplen con los parámetros constructivos exigidos por la norma
Ecuatoriana NEVI-12 que a su vez se sustenta en las normas AASHTO.
3.11 MEJORAMIENTO CON MATERIAL DE PRÉSTAMO LOCAL
Mejoramientos de sub rasante 401-2. Mejoramiento con suelo seleccionado, el
suelo seleccionado se obtendrá de la excavación para la plataforma del camino, de
excavación de préstamo, o de cualquier otra excavación debidamente autorizada y
aprobada por el fiscalizador.
Deberá ser suelo granular, material rocoso o combinaciones de ambos, libre de material
orgánico y escombros, y salvo que se especifique de otra manera, tendrá una
48
granulometría tal que todas las partículas pasarán por el tamiz de cuatro pulgadas (100
mm) con abertura cuadrada y no más de 20% pasará por el tamiz N° 200 (0.075 mm), de
acuerdo al ensayo AASHO-T.11.
La parte del material que pase el tamiz N° 40 (0.425 mm) deberá tener un índice
de plasticidad no mayor de nueve (9) y un límite líquido hasta 35% siempre que el valor
del CBR sea mayor al 10%, tal como se determina en el ensayo AASHO-T-91. Material
de tamaño mayor al máximo especificado, si se presenta, deberá ser retirado antes de
que se incorpore el material en la obra. (NEVI-12, 2013).
Estos parámetros son los que nos da la norma NEVI 12 – MTOP. A continuación
se observan los datos obtenidos a través de los ensayos de granulometría realizado a los
materiales obtenidos de la extracción de núcleos en la vía en la que se realizad este
trabajo de investigación:
49
3.12 GRANULOMETRÍA
Tabla 19: Granulometría
TAMIZ PESO
PARCIAL
%
RETENIDO
% RETENIDO
ACUMULADO
%PASANTE
ACUMULADO ESPECIFICACIÓN
3" 0 0.00% 0.00% 100.00% 100%
No. 4 901.60 21.92% 21.92% 78.08% 30 - 70%
No. 200 2077.26 50.48% 72.40% 27.60% 0 - 20%
Fondo 1136.10 27.60% 100.00%
TOTAL 4114.96 100.00% 100.00%
Fuente: JOSÉ ALFREDO PISCO LAVAYEN
Como se observa en el cuadro de granulometría, el % pasante acumulado sobrepasa a
lo que nos indica la norma.
50
3.13 LIMITES LÍQUIDO Y PLÁSTICO
A las muestras obtenidas en la extracción de núcleo del mejoramiento se les
realizó los ensayos de límite líquido y límite plástico para observar si esta se encuentra
dentro de los parámetros permitidos para la colocación en la vía en estudio.
Tabla 20: Límites de Atterberg
Fuente: Elaboración Propia
En este cuadro de resumen observamos los valores de límite líquido y plástico del
material de préstamo local que usaron para la capa de mejoramiento de sub rasante en
la vía principal
CAPA% MAXIMO DE
NORMA MTOP
% OBTENIDO EN
ENSAYO
MEJORAMIENTO MATERIAL PRESTAMO
LOCAL35 36.98
CAPA% MAXIMO DE
NORMA MTOP
% OBTENIDO EN
ENSAYO
MEJORAMIENTO MATERIAL PRESTAMO
LOCAL21.93
INDICE DE PLASTICIDAD (LL - LP) 9 15.05
LIMITE LÍQUIDO
LIMITE PLÁSTICO
51
Tabla 21: Limite Líquido y Limite Plástico
3.14 ENSAYO DE LÍMITE LÍQUIDO Y LÍMITE PLÁSTICO
NOMBRE DEL
PROYECTO:
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN: CAUSAS DEL DETERIORO DEL
PAVIMENTO FLEXIBLE EN VIA PRINCIPAL URBANIZACIÓN MI
LOTE 2
UBICACIÓN: GUAYAQUIL - ECUADOR
FECHA: 12/11/2015
N° DE MUESTRA: 2
PROFUNDIDAD DE LA
MUESTRA (m):
0.4
DESCRIPCIÓN DEL
SUELO:
MEJORAMIENTO CON MATERIAL DE PRÉSTAMO LOCAL
LÍMITE LÍQUIDO
N° DE LATA 11 1 23 92
PESO DE SUELO HÚMEDO +
LATA (gr.):
23.160 24.010 23.320 23.090
PESO DE SUELO SECO +
LATA (gr.):
19.400 20.300 19.900 20.500
PESO DE LATA (gr.): 11.100 11.400 11.400 11.600
PESO DE SUELO SECO (gr.): 8.300 8.900 8.500 8.900
52
PESO DE AGUA (gr.): 3.760 3.710 3.420 2.590
CONTENIDO DE HUMEDAD
(%):
45.301 41.685 40.235 29.101
N° DE GOLPES: 11 21 26 33
LÍMITE PLÁSTICO
N° DE LATA 1 13 A-1
PESO DE SUELO HÚMEDO +
LATA (gr.):
24.000 24.850 19.620
PESO DE SUELO SECO +
LATA (gr.):
22.600 23.300 18.100
PESO DE LATA (gr.): 16.300 16.100 11.200
PESO DE SUELO SECO (gr.): 6.300 7.200 6.900
PESO DE AGUA (gr.): 1.400 1.550 1.520
CONTENIDO DE HUMEDAD
(%):
22.222 21.528 22.029
LÍMITE PLÁSTICO (%): 21.926
Fuente: JOSÉ ALFREDO PISCO LAVAYEN
0
10
20
30
40
50
2 25
CURVA DE FLUIDEZ
53
Fuente: JOSÉ ALFREDO PISCO LAVAYEN
BASE CLASE I
3.15 BASE DE AGREGADOS
La clase y tipo de base que deba utilizarse en la obra está especificada en los
documentos contractuales, en concordancia con el tipo de vía y su utilización. A
continuación se incluye un cuadro con las recomendaciones para el uso de los diferentes
tipos de material de base.
En todo caso, el límite líquido de la fracción que pase el tamiz N° 40 deberá ser menor
de 25 y el índice de plasticidad menor de 6. El porcentaje de desgaste por abrasión de
los agregados será menor del 40% y el valor de soporte de CBR deberá ser igual o mayor
al 80%.
Los agregados serán elementos limpios, sólidos y resistentes, exentos de polvo,
suciedad, arcilla u otras materias extrañas.
Base Clase 1: Son bases constituidas por agregados gruesos y finos, triturados en un
100% de acuerdo con lo establecido en el numeral 814-2 y graduados uniformemente
dentro de los límites granulométricos indicados para los tipos A y B. (NEVI-12, 2013)
(FLEXIBLES, 2002).
LÍMITE LÍQUIDO (%): 36.976
LÍMITE PLÁSTICO (%): 21.926
ÍNDICE DE PLASTICIDAD: 15.050
54
Tabla 22: Porcentaje en peso que pasa a través de los tamices de malla cuadrada para Base Clase 1
TAMIZ BASE CLASE 1
TIPO A
BASE CLASE 1
TIPO B
Mín. Máx. Mín. Máx.
2" 50 mm 100 100
1 ½" 37.5 mm 70 100 70 100
1" 25 mm 55 85 60 90
¾" 19 mm 50 80 45 75
3/8" 9.5 mm 35 60 30 60
N° 4 4.75 mm 25 50 20 50
N° 10 2 mm 20 40 10 25
N° 40 0.425 mm 10 25 2 12
N° 200 0.075 mm 2 12
Fuente: NEVI-12
En la tabla observamos los porcentajes de pasante acumulado que debe tener una base
clase 1. A continuación la granulometría de la base obtenida en la extracción de núcleo
de la vía principal:
55
Tabla 23: Granulometría
TAMIZ PESO
PARCIAL
%
RETENIDO
% RETENIDO
ACUMULADO
%PASANTE
ACUMULADO
ESPECIFICACIÓN
1 1/2" 0 0.00% 0.00% 100.00% 100%
1" 29.5 1.54% 1.54% 98.46% 70 - 100%
3/4" 122.7 6.40% 7.94% 92.06% 60 - 90%
3/8" 432.2 22.55% 30.49% 69.51% 45 - 75%
No. 4 335.1 17.49% 47.98% 52.02% 30 - 60%
No. 10 220 11.48% 59.46% 40.54% 20 - 50%
No. 40 244.9 12.78% 72.24% 27.76% 10 - 25%
No. 200 214.1 11.17% 83.41% 16.59% 2 - 12%
Fondo 318.2 16.59% 100.00%
TOTAL 1916.3 100.00% 100.00%
Fuente: Elaboración Propia
56
Tabla 24: Granulometría
TAMIZ PESO
PARCIAL
%
RETENIDO
% RETENIDO
ACUMULADO
%PASANTE
ACUMULADO ESPECIFICACIÓN
1 1/2" 0.00 0.00% 0.00% 100.00% 100%
1" 147.80 8.66% 8.66% 91.34% 70 - 100%
3/4" 152.20 8.92% 17.58% 82.42% 60 - 90%
3/8" 341.80 20.04% 37.62% 62.38% 45 - 75%
No. 4 235.90 13.83% 51.45% 48.55% 30 - 60%
No. 10 184.70 10.83% 62.28% 37.72% 20 - 50%
No. 40 190.30 11.16% 73.44% 26.56% 10 - 25%
No. 200 214.30 12.56% 86.00% 14.00% 2 - 12%
Fondo 238.80 14.00% 100.00%
TOTAL 1705.8 100.00% 100.00%
Fuente: Elaboración Propia
En ambos casos la base clase 1 extraída de la vía principal está ligeramente
excedida en el porcentaje retenido en el tamiz 200.
Pasamos a analizar los límites líquidos y plásticos.
57
Tabla 25: Límites de Atterberg
Fuente: Elaboración Propia
Observamos claramente como los límites de la base clase 1 obtenida en el sitio de
la investigación no cumple con los parámetros de construcción requeridos. Esto es un
causante directo de la deformación del pavimento, que, aunque bien dimensionado y
diseñado, los materiales usados en su construcción no fueron los adecuados y por ende
causantes directos del agrietamiento de la carpeta asfáltica.
CAPA% MAXIMO DE
NORMA MTOP
% OBTENIDO EN
ENSAYO
BASE CLASE 1 25 29.24
CAPA% MAXIMO DE
NORMA MTOP
% OBTENIDO EN
ENSAYO
BASE CLASE 1 15.3
INDICE DE PLASTICIDAD (LL - LP) 6 13.94
LIMITE LÍQUIDO
LIMITE PLÁSTICO
58
CAPITULO IV
4. SISTEMA DE DRENAJE
A continuación se describe el sistema de drenaje existente en la vía principal de la
urbanización MI LOTE 2.
Como se observó en la figura (sección transversal) existe una pendiente del 2.5% en la
vía en estudio, teniendo su punto más alto en el centro donde va ubicado el bordillo
parterre que separa los carriles de la avenida principal. Del lado derecho tenemos un
badén y del lado izquierdo un bordillo cuneta como se muestran en los siguientes
esquemas:
Ilustración 11: Sistema de Drenaje
Fuente: JOSÉ ALFREDO PISCO LAVAYEN
59
Ilustración 12: Sistema de Drenaje
Fuente: JOSÉ ALFREDO PISCO LAVAYEN
Estas estructuras a su vez conducen las aguas de las precipitaciones hacia los
sumideros ubicados a lo largo de la vía. Su ubicación se detalla los croquis adjuntos:
Ilustración 13
48DESC-C
R=14.28I=13.02
R=14.27I=13.72
R=15.30I=14.57
L=15.60m
Ø315mmPVC NF
S=4.49%
IE=13.72
IS=13.02
L=6.17mØ250mm
PVC NFS=13.78%IE=14.57IS=13.72
CANAL EXISTENTE
L=1.55m
Ø315mmPVC NF
S=0.55%
IE=13.02
IS=13.01
V20-48CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
0+144.38 N-E
0+156.70 N-O
0+152.16 S
Fuente: PLANO ASBUILT GAD DE GUAYAQUI
60
2532
R=13.83I=12.64
R=13.84I=13.28
R=14.08
I=13.43 L=
8.94m
Ø250mmPVC
NF
S=1.68%
IE=13.43
IS=13.28
L=15.60m
Ø315mm
PVC NF
S=4.10%
IE=13.28
IS=12.64
CANAL EXISTENTE
L=1.55m
Ø315mmPVC NF
S=0.55%
IE=12.64
IS=12.63
V20-25CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
0+283.72 N-E
0+294.25 N-O
0+289.03 S
Fuente: PLANO GAD DE GUAYAQUIL
1381
84
DESC-D
R=13.35I=12.25
R=13.41I=12.56
R=13.44I=12.73L=6.76m
Ø250mmPVC NF
S=2.51%IE=12.73IS=12.56
L=17.75m
Ø315mmPVC NF
S=1.75%
IE=12.56
IS=12.25
L=50.10m
Ø400mm
PVC NF
S=3.43%
IE=12.71
IS=10.99
CANAL EXISTENTE
CANAL EXISTENTE
L=1.55m
Ø315mm
PVC NF
S=0.55%
IE=12.25
IS=12.24
U20-81CONSTRUCTORA MOROCHO01/01/14
CONSTRUCTORA MOROCHOASB
0+426.81 N-E
0+434.56 N-O
0+429.81 S
Fuente: PLANO GAD DE GUAYAQUIL
61
Tabla 26: Ubicación Sumideros
SUMIDEROS EN VÍA PRINCIPAL
URBANIZACION MI LOTE 2
ABSCISA UBICACIÓN ORIENTACION
0+144.38 LADO DERECHO N-E
0+156.70 LADO DERECHO N-O
0+152.16 LADO IZQUIERDO S
0+283.72 LADO DERECHO N-E
0+294.25 LADO DERECHO N-O
0+289.03 LADO IZQUIERDO S
0+426.81 LADO DERECHO N-E
0+434.56 LADO DERECHO N-O
0+429.81 LADO IZQUIERDO S
Fuente: JOSÉ ALFREDO PISCO LAVAYEN
62
Con un total de 9 sumideros dobles con medidas de 1.50 m de largo y 0.60 m de
ancho y una profundidad de 1.00 m todos interconectados como vemos en las figuras
con tirantes de 250mm en los sumideros al norte de los croquis adjuntos y 315 mm de
diámetro los tirantes que cruzan transversamente la vía principal los cuales desembocan
en el canal de AALL de hormigón junto a la vía principal.
Como se puede observar, el sistema drenaje para la vía principal es netamente
para las aguas superficiales. A continuación repasamos un estudio hidrográfico de la
zona con el fin de constatar si el sistema de drenaje aquí mencionado es suficiente para
la vía en estudio.
Para esta evaluación se consiguió el plano hidrográfico de la zona donde se construyó la
urbanización MI LOTE 2 por parte del departamento de obras públicas del MUNICIPIO
DE GUAYAQUIL.
63
4.1 CUENCA HIDROGRÁFICA
Ilustración 14: Cuenca Hidrográfica
Fuente: JOSÉ ALFREDO PISCO LAVAYEN
A continuación describimos la zona hidrográfica en donde se emplaza la urbanización MI
LOTE 2 y en especial la vía principal.
La zona donde se encuentra ubicada la urbanización MI LOTE 2 se caracteriza por
estar rodeada por cerros, ubicando a la urbanización en un plano en el cual se recogen
las aguas producto de las precipitaciones, dejando a la vía principal en el centro y punto
más bajo de la urbanización tal y como se muestra en el plano hidrográfico de la zona
adjunto.
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Se analiza el sistema de drenaje actual de la vía con el fin de determinar si este es el
adecuado para la vía construida en el lugar y en función a las características hidrográficas
de la zona en mención.
A continuación el plano hidrográfico de la zona:
En los gráficos observamos el lugar donde se encuentra la vía principal dentro del
plano hidrográfico y también observamos la cuenca hidrográfica (área encerrada por
poligonal) y los cauces que esta recibe (líneas azules).
A continuación procedemos a calcular el área de la cuenca hidrográfica mediante el
comando AREA de AutoCad:
Ilustración 15: Área de Cuenca
Fuente: JOSÉ ALFREDO PISCO LAVAYEN
El área de la cuenca hidrográfica es 1, 869,835.97 m2
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Tabla 27: Calculo del Área
CUENCA HIDROGRÁFICA
URBANIZACIÓN MI LOTE 2
AREA DE CUENCA
HIDROGRÁFICA
M2 Ha Km2
1869835.97 186.98 1.87
Fuente: JOSÉ ALFREDO PISCO LAVAYEN
En esta tabla observamos los valores del área en hectáreas y en Km2 por fines de
cálculo.
El diseño de las estructuras se debe tener en cuenta que las superficies de éstas sean
suficientes para permitir el paso de los caudales de agua máximos, que serán los
oportunos para las crecientes extraordinarias que puedan ocurrir.
El diseño hidráulico corresponde al dimensionamiento de la red de tuberías, para lo cual
es necesario calcular las pérdidas de carga considerando la variación de diámetros y
longitudes de las tuberías.
Debemos tener en cuenta las siguientes consideraciones para el diseño de las
alcantarillas.
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4.2 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN.
Es el tiempo que se demora el agua en destilar desde el punto más lejano de la
cuenca hasta la alcantarilla que se diseñará.
El INAMHI otorga como tiempo mínimo de 5 minutos
𝐓𝐜 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟗𝟓 (𝐋𝟑
𝐇)
𝟎.𝟑𝟖𝟓
Tc= tiempo de concentración, en min
L= máxima distancia entre el punto más remoto de la cuenca y el desagüe, en m
S= gradiente o pendiente de la cuenca, en m/m
4.3 PERIODO DE RETORNO.
Es la frecuencia de las lluvias de magnitud específica, es decir que cada época
puede volver una lluvia de una magnitud determinada.
4.4 INTENSIDAD DE LLUVIA
El Ministerio de Transporte y Obras Publicas nos otorga ecuaciones
pluviométricas, en nuestro caso utilizaremos consideramos un periodo de diseño de 10
años, por lo cual nuestro coeficiente se ajusta a la ecuación dada para un periodo de
diseño de 10 años.
Utilizaremos la ecuación mostrada a continuación:
Tc= el tiempo de concentración en minutos
232
11541
tI
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4.5 MÉTODO RACIONAL
Este método es usado para calcular el máximo caudal permisible en cuencas
pequeñas, no mayores a 500 Hectáreas. Lo calculamos con la siguiente formula:
𝐐 =𝐂 × 𝐈 × 𝐀
𝟑𝟔𝟎
Q= caudal de diseño, en m3/s
I= intensidad de lluvia, cuya dirección es igual al tiempo de concentración, en mm/h
A= Área de la cuenca, en Km2
C= Coeficiente de escorrentía (tabla 3.2.5-a).
Tabla 28: Coeficiente de Escorrentía
Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Publicas
Tipo de superficie Coeficiente de escorrentía
Pavimento asfaltico y concreto 0.70 – 0.95
Adoquines 0.50 – 0.70
Superficie de grava 0.15 – 0.30
Bosques 0.10 – 0.20
Zonas de vegetación densa
· Terrenos granulares 0.10 – 0.50
· Terrenos arcillosos 0.30 – 0.75
Tierra sin vegetación 0.20 – 0.80
Zonas cultivadas 0.20 – 0.40
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4.6 ANALISIS DE SISTEMA DE DRENAJE DE VÍA PRINCIPAL
A continuación analizamos el sistema de drenaje de la vía principal de manera
aislada y observamos áreas importantes de recolección de aguas. En este espacio
hacemos el análisis numérico del sistema de drenaje.
Considerando el hecho de que la vía se encuentra en el punto más bajo de toda la
urbanización, como se muestra en el siguiente esquema:
Ilustración 16: Análisis de Drenaje
3.3%
Fuente: Elaboración Propia
Mediante el comando “ÁREA” determinamos el área que aporta agua hacía la vía en
estudio:
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ILUSTRACIÓN 17: Determinación de Área de cuenca
Fuente: GAD de Guayaquil
Ilustración 18: Determinación de Área de cuenca
Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Publicas
Área calculada = 1, 429,877.21 m2 / 142.99 Ha
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Del mismo modo calculamos las áreas que son las de terreno natural y el de
urbanización, la cual a su vez se subdivide en área asfaltada y los lotes en los que se
edificarán las viviendas
De esta área obtenemos la siguiente distribución:
Tabla 29: Urbanización
ZONA AREA PORCENTAJE
TERRENO NATURAL 1057891.09 73.98%
UR
BA
NIZ
AC
ION
VIVIENDAS 208312.23 14.57%
TERRENO LOTE 89276.67 6.24%
VIAS
ASFALTADAS 74397.22 5.20%
Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Publicas
Obtenemos el C promedio por que cada superficie de toda el área (pavimento,
lotes, viviendas, o terreno natural)
Ya calculado el C promedio y con los criterios del método racional para diseñar un sistema
de drenaje procedemos a calcular las áreas de alcantarilla libre.
71
Tabla 30: Área de Aporte
TIPOS DE AREA AREA (M2) % DE
OCUPACION
COEFICIENTE
C (SEGÚN
TABLA DEL
MTOP)
A x C
AR
EA
DE
AP
OR
TE
AR
EA
UR
BA
NIZ
AC
ION
AREA
VIVIENDAS 208312.23 14.57% 0.80 166649.78
AREA
TERRENO LOTE 89276.67 6.24% 0.40 35710.67
AREA
ASFALTADA 74397.22 5.20% 0.80 59517.78
TERRENO NATURAL 1057891.09 73.98% 0.30 317367.33
AREA DE APORTACION
TOTAL 1429877.21 100.00% 0.41 579245.56
Fuente: Elaboración Propia
El valor de C promedio obtenido es 0.41.
Considerando que de la totalidad de lluvia que recibe un terreno, solo un porcentaje es
conducido por él y drenado hacia el sistema de drenaje diseñado. En nuestro caso, de la
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lluvia recibida (1), y la cantidad de agua drenada superficial es el coeficiente C (0.41),
deducimos que el agua infiltrada en el terreno es:
Cs = 1 – C
Siendo Cs el coeficiente de escorrentía sub superficial y C el coeficiente de escorrentía
promedio del área total de aportación.
Entonces:
Cs = 1 – 0.41
Cs = 0.59
Obtenemos un coeficiente de escorrentía sub superficial de 0.59, es decir que el
59% de las lluvias se filtran por debajo del terreno y además considerando que la vía en
estudio está en el punto más bajo de la urbanización MI LOTE 2 y que solo cuenta con
sistemas de drenaje superficiales, badenes, bordillos cunetas, sumideros y tirantes de
250 y 315mm; nos damos cuenta que en las épocas de lluvia la vía principal de la
urbanización se verá afectada por el agua sub superficial
Es por esto que como recomendación se propone la implementación de un sub
dren en el lado derecho de la vía principal de la urbanización Mi Lote 2 con el fin de
proteger la estructura del pavimento flexible.
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CONCLUSIONES
En referencia a nuestro marco teórico observamos que la estructura de un
pavimento flexible consta de: capa de rodadura, base clase I, sub base y material de
mejoramiento; en contraparte la vía principal, objeto de estudio en este trabajo, cuenta
con capa de rodadura, base clase I y mejoramiento con material de préstamo local; eso
como una primera observación.
En segunda instancia tenemos que el problema del agrietamiento temprano de la
capa de rodadura de la vía principal de la urbanización MI LOTE 2 no se debe a un
dimensionamiento insuficiente de la capa de rodadura en función a la carga recibida
por el tráfico soportado como lo vimos en los cálculos realizados.
En el campo de las pruebas de laboratorio y dimensionamiento de las capas de la
estructura del pavimento mediante extracciones de núcleos analizamos los espesores
colocados en obra y también analizar la granulometría de los materiales y sus límites de
Atterberg para compararlos con lo que nos dice la norma de construcción de vías NEVI-
12. Obtenemos mediante ensayos de laboratorio un excedente de finos en los materiales
que conforman la estructura del pavimento e índices de plasticidad elevados en la base
clase I y en el material de mejoramiento.
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Esta saturación en la estructura del pavimento es producto del arrastre de material
fino por el agua sub superficial a lo largo de la urbanización MI LOTE 2, la cual es un
plano inclinado dejando a la vía principal en su zona más baja.
Todos estos factores: mal dimensionamiento de la capa de rodadura según el
tráfico, la alta plasticidad y el exceso de finos (pasante del tamiz 200) de los materiales
que conforman la estructura del pavimento y la escorrentía sub superficial inciden
directamente en el agrietamiento temprano del pavimento flexible de la urbanización Mi
Lote 2.
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RECOMENDACIONES
Considerando todas las causas por la cual el pavimento que conforma la vía
principal se agrieta, recomiendo las siguientes medidas para evitar que el problema de
deterioro continúe manifestándose en la calzada:
Remoción de la estructura del pavimento debido a que los materiales que la
conforman no cumplen los parámetros de construcción exigidas por la norma NEVI-12 de
construcción de vías y la reconstrucción de dicha vía con materiales aptos según la norma
y en los espesores propuestos por la entidad contratante, o en su defecto un tratamiento
de estabilización de las capas de la estructura del pavimento existente. Todo esto con la
debida fiscalización que corrobore y garantice el correcto procedimiento constructivo y la
verificación de la calidad de los materiales a usar en la reconstrucción de la vía.
Implementación de un sub dren en el lado derecho de la vía principal para mitigar
el flujo de agua sub superficial de la zona de la urbanización, debido a que como se
mencionó la vía se encuentra en el punto más bajo del proyecto urbanístico
El sub dren estaría conformado de la siguiente forma:
Ilustración 19: Sub Dren
76
0.40
0.4
0
SUBDREN
geotextil piedra 34"
tubo perforado 6"
Fuente: Elaboración Propia
Un tubo perforado de 6” de diámetro, recubierto de material filtrante (piedra de 3/4”)
envueltos en geo textil, el geo textil permitiría el flujo de agua sub superficial pero impide
el paso de finos, protegiendo así a las capas del pavimento flexible.
ANEXOS
BIBLIOGRAFÍA
Aguila, P. d. (26 de julio de 1993). Google. Obtenido de http://www.camineros.com/software.htm
FLEXIBLES, C. D. (2002). CATÁLOGO DE DETERIOROS DE PAVIMENTOS FLEXIBLES. México: colección de
documentos volumen n° 11.
Hurtado, D. (Diciembre de 2014). Google. Recuperado el lunes de Enero de 04, de
http://ingenipra.blogspot.com/2014/12/calculo-y-determinacion-de-ejes.html
NEVI-12. (2013). www.obraspublicas.gob.ec. Obtenido de http://www.obraspublicas.gob.ec/norma-
ecuatoriana-vial-nevi-12/: http://www.obraspublicas.gob.ec/norma-ecuatoriana-vial-nevi-12/
Publico, P. (2000). Google. Recuperado el Lunes de Enero de 10, de
https://aplicaciones.administracionpublica.gob.ec/web/guest/autenticacion?module=true
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS
TÍTULO Y SUBTÍTULO: Análisis de las Causas del Deterioro en el Pavimento Flexible de la Vía Principal de la Urbanización Mi Lote 2, Ubicada en el Cantón Guayaquil de la Provincia del Guayas
AUTOR: JOSÉ ALFRDO PISCO LAVAYEN
TUTOR: ING. GREGORIO BANCHÓN Z.
REVISORES: ING. GUSTAVO RAMIREZ A. ING. CIRO ANDRADE N.
INSTITUCIÓN:
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD: DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FISICAS.
CARRERA:INGENIERIA CIVIL
FECHA DE PUBLICACIÓN:2015-2016 No. DE PÁGS: 76
ÁREAS TEMÁTICAS: VIAS DETERIOROS EN PAVIMENTOS FLEXIBLES
PALABRAS CLAVE: <ANÁLISIS - CAUSAS - PAVIMENTOS FLEXIBLES - VÍA PRINCIPAL >˂URBANIZACIÓN MI LOTE 2 - GUAYAQUIL >
RESUMEN: En la urbanización Mi Lote 2 ubicada en el km. 16.5 vía a Daule ingresando aproximadamente 3 km. desde las instalaciones de
la compañía BIG COLA se presenta un daño en la capa de rodadura de la vía principal de la urbanización en mención. Este daño se presentó en menos de un año de construida la vía en estudio. Se realiza un estudio de tráfico a fin de determinar si la carga que soporta es el causante de dicho daño, también se procede a extraer núcleos del pavimento flexible a fin de determinar que las dimensiones corresponden a las dimensiones propuestas por la entidad contratante, después se hace, a partir del conteo de tráfico, una comparación de diseño entre el propuesto por la entidad contratante y el diseño en función a las cargas obtenidas por el tráfico. Como resultados obtenemos que tanto las dimensiones propuestas por el diseño del Municipio de Guayaquil coinciden con las dimensiones de nuestros cálculos en base a las cargas que soporta el pavimento flexible. Se procede también a analizar los materiales que componen la estructura del pavimento (base clase 1 y sub base). Encontramos que sus límites líquidos y plásticos están muy por encima de lo que dictamina la norma de construcción de vías NEVI 12, hay presencia de humedad la cual es causada por un insuficiente sistema de drenaje, el cual también se analizó en función de las características hidrológicas de la zona. Se recomienda la implementación de un sub dren compuesto por una tubería de PVC perforada colocada dentro de material filtrante como lo es la piedra caliza de 3/4" y todo envuelto en un geo textil. No. DE REGISTRO (en base de datos):
No. DE CLASIFICACIÓN:
DIRECCIÓN URL (tesis en la web):
ADJUNTO PDF: x SI NO
CONTACTO CON AUTOR/ES Teléfono: 0996894174
Email: [email protected]
CONTACTO EN LA INSTITUCIÓN: Nombre: Facultad DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
E-mail: [email protected] Teléfono: 2-283348
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